贵州省矿山地质灾害防治的研究探讨

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  [摘要]:在贵州省,矿山开采造成的地质灾害在全国占有很大比例。根据该地区的地质灾害发生规模和频率,大致有采空区地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流。目的是研究这些地质灾害的不同特征和总结、升华现有的治理方法,引申出对贵州省这些地质灾害的防治措施,并提出合理化建议。从而降低矿区附近地质灾害的发生,实现人与自然的和谐统一。
  [关键词]:贵州省 地质灾害 防治
  中图分类号:F416.1 文献标识码:F 文章编号:1009-914X(2012)20- 0144-01
  0引 言:
  我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料都来自矿产资源[1]。因此矿产开发与人们的生活质量、社会进步、经济发展息息相关。在粗放型和外延扩展型经济增长模式下,由于利益驱动、认识上的偏差、矿产的不可移动性、开矿准入制度不健全、缺乏系统规划和监督治理等,不同规模的矿山企业处于无规划和基本失控状态,如贵州省的矿山,按生产规模分为大型31个、中型48个,小型5186个[2]。其中某些企业采取“杀鸡取蛋”的开采方式, 采富弃贫、乱采滥挖,出现多种地质灾害,如冒顶、片帮、岩爆等。国家的西部大开发战略更加速了地质问题的发展。截止到2006年,全省因矿产开采导致的地质灾害共320处,造人员伤亡达288人,经济损失达15.41亿元,威胁财产达22.48亿元[3]。此外,全国水体下、建筑物下和铁路下的大量的矿产资源,如煤约为137.64×108t[4]。但是这些矿产比较难以开采,容易产生事故。因此对矿产开采诱发的地质灾害的治理显得至关重要。
  1. 矿山地质灾害的治理
  当人类地质作用的强度大于自然地质作用时,就会破坏地壳的整体性、稳定性与脆弱性的平衡,引起地表形态、水体分布、地球上的渗流场、温度场、应力场等地质环境发生变化,出现地质灾害。贵州省的矿产资源在品种、储量、规模等方面有一定优势,但是仍出现了采空区地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害[5]。矿山地质灾害的发育受矿种、地域、环境、开采规模和方式的控制,具有种类多、分布广、影响大、潜在灾害隐患突出等特点,因此下面将分别对不同地质灾害以实事求是的态度,结合现有的治理方法进行探讨。
  1-1采空区地面塌陷的治理
  采空区地面塌陷的形成原因比较复杂,大致可以归结为两种因素。第一:直接因素,即矿区地表环境、构造发育状况、水文地质条件、顶盖层的厚度条件。如采矿产生的占工业固体废物30%的尾矿和废石,加重了对采空区的附加应力;第二是人为因素,即开采技术、开采范围、开采方式和随人的主观意志为转移的开发思想等。如采用空场法、留矿法、崩落法从地壳内部挖出大量的矿石和岩石,遗留的矿硐、巷道和残留矿柱形成了采空区。
  造成塌陷发生的直接因素正是人为原因导致的。一般地面塌陷的形成过程较慢,先形成地表移动盆地,而后在其外边缘区出现裂缝,最后发展为塌陷坑。然而矿区开采沉陷具突发性,多为地面急剧沉降造成。由此可见,该地质灾害具有很大的危险性
  针对上述灾害的形成因素,现归纳其治理方法如下。
  第一:增大支撑力,减小附加应力。塌陷发生的根本因素是因为支撑力的减少和附加力的加大造成的。加大硐顶覆盖层、节理裂隙及破碎带的支撑力的具体做法除增大保安矿柱的的数量外,还有以下几种。1、覆岩注浆法:选用成本低、来源广、可固化的注浆材料充填采空区上方覆岩离层空间,将形成的“拱基”按一定的间隔设置,形成“平衡拱”,控制地表下沉;2、回填采矿法:充填法代替现行的全垮落式采矿法,可以减少三带下沉量和地面裂缝及上层山体的位移。利用高水速凝材料或对采煤矸石原地浸出,充填井下采空区。此外还可以减少矿区的基本建设、排出负地形中积水,严禁废石废渣的乱积乱放等。
  第二:对结构复杂的矿产应该采取安全、科学的采矿方法。如对于劣质煤层或结构复杂的煤层,可采用柱式或房柱式采煤法及条带式采煤法回采;采用自深部向浅部开采的方式,可以减少地面塌陷的重复发生;同一煤层多工作面协调开采或沿空送巷、沿空留巷等方法,减少地表不均匀下沉。
  第三:充填已有的塌陷,加大防护措施。塌陷区填平后进行复垦,建立必要的地质变形位移观测点网,重点交通和水利设施布置禁采区或留设防护煤柱,防止出现二次灾害。
  1-2 滑坡(崩塌、泥石流)的治理
  滑坡、泥石流和崩塌常常相伴而生,可以概括為:崩塌积累的大量崩塌堆积体在相对平缓坡面滑落过程中可生成滑坡;弱地形突然变陡,滑体就会由滑动转为坠落,即为崩塌;堆积体与降水混合引起滑动就形成泥石流。从宏观上这三种地质灾害的成因大体一致,因此下面将着三种地质灾害统一结合起来研究。
  先研究其形成因素是对地质灾害进行治理的必要条件。滑坡(崩塌、泥石流)的形成的因素有:1、自然因素:降雨、河流、地下水等的风化侵蚀,岩石的节理、裂隙,地形的高陡、所受的自身手重力、构造力、静水压力、渗透力、振动力。这些因素使岩石出现破碎带,为地质灾害的发生提供物源。2、人为因素。主要是人们的不规范开采造成的,体现在采空区塌陷、切露坡体底部的软弱结构面、爆破作业的振动效应、植被的破坏、尾矿等的任意堆积。上述因素发展到一定程度,地面及边坡的应力平衡发生变化,引起滑坡滑坡(崩塌、泥石流);
  滑坡(崩塌、泥石流)的防治无非是从自然因素和人为因素入手。由于人力有限,对自然的改变比较困难,因此主要从人类行为方面着手,现分述如下:1、规范开采,预防地质灾害的发生。如不得无规范、无计划开采,禁止出现大规模的采空区塌陷和爆破作业的地壳震动,严禁对裂缝、洞穴、废弃的钻孔以及塌陷坑用土填堵、夯实;加强岩石移动的观测,减少矿区周围的建筑设施,防止人身财产损失。2,整理边坡,增强水土保持力。贵州省内矿山废渣年产出量为25107×104t,年排放量为21869×104t。根据这些碎石的化学性质和物理性质,除提取其中的有用组分或生产建筑材料外,由于其内部较小的内聚力和内摩力,只能将其置于“凹”形场地中,于其表面覆以采矿剥离的表土。另外根据堆放时间的长短,可以在坡面选择种植抗逆性强的植物或铺设石灰、水泥、沥青、草席或纤维织网等,进行永久或半永久防护。采用推平、爆破等方式改变陡坡形状,清理由滑坡(崩塌、泥石流)产生的碎石、泥沙;于坡面上修建沟渠或矿区附近修建临时蓄水设施,减少大面积的地表径流对地表产生的面蚀;对地下水节约开采,保存露天开采剥离表土,边开采边植树,保证植被覆盖率;3、对工程软弱带加固,修建拦挡设施,防止 “水流、土跑”的发生。采用抗滑桩、注浆固化、深孔预应力锚索、长锚杆加固等措施,加固软弱带;修建透水的控制坝、土石埂,减少地质灾害的破坏力。   2. 小 结
  除了针对不同地质灾害采取专业的治理方法外,还需采取一般性措施,实施矿山的安全化生产。
  第一:开采前应该科学规划、合理布局。通过对地质资料、矿产蕴藏状况、开发方式等研究,按照当前的经济发展策略,制定科学的采矿方案,并对可能产生地质灾害的地方设置防范重点。如断裂发育,应该防止顶板岩层破碎而坠落,并划分禁采区、限采区和开采区。
  第二:检查历史遗留矿产,引进先进的技术装备,建立监测预警系统。依靠政府拨款对历史遗留矿山进行治理,可以减少地质灾害的发生。此外还应该对矿区地质灾害的发生规律进行研究,并辅以监控设施,提高地质灾害预测的灵敏度。由矿压传感器、计算机、地表移动观测站、遥感、全球定位系统等建立矿区环境实时动态监控网、环境管理信息系MIS和环境地理信息系统GIS系统,得出观测数据,利用连续介质理论、经验公式法、影响函数法和模拟法和国外的研究成果对矿区岩石物理力学性质,岩层、矿区支撑方式、水文地质条件,估算地质灾害的大概发生时间,实现矿区的安全化生产。此外(杨媛媛,2009)利用地质灾害分区专题图与矿产规划开采区对比分析,对矿区的地质灾害危险度综合分析与预测[5]。对地质环境变化的实际情况统计整理,在提高预测准确率的同时,为地质灾害的治理提高依据。
  第三:加强对矿山的开采监督,建立规章制度。加强监督要求横向到边,纵向到底,不留死角。1、出台的互相协调的矿山地质灾害治理的相关办法, 以防出现法“多”、“治”难现象。严格的地质环境法规限制了对矿产的开发,对矿业的发展不利,但是为实现经济和人民的可持续发展,必须实现矿产资源的绿色管理。因此应该依法办矿,依法管矿,正确表明资源的所有权、管理权、经营权,实现矿产开发合理化、社会化。2、提高人群素质,增强政府职能,保证监督力量。矿山地质灾害的防止要有危机意识,以人为本,通过宣传矿情、考试、调配、专业技术培训等途径提高开采者的业务水平、管理能力和法律意识,持证上岗,按科学规律办事;全面落实各级国土资源主管部门的监管职能,通力协作,建立纵向联动,横向互助机制,实现政府的监督职能。总之,人和人、人和政府彼此监督,充实监管力量,实现矿山开发监督最大化。3、提高矿山开采准入门槛,实现矿山的有偿开采。在矿山的勘察、设计、基建、生产、闭坑阶段对地质灾害给予防治,可以从根本上实现矿山的安全生产。首先审查矿业权申请人提交的矿山地质资料、开采顺序、采矿方法、灾害处理、矿山治理保证金等,判断开发方案与地质环境影响评价标准的合理性,相应提高矿山治理费,并实施环境治理工程与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”制度,将负面效应降到最低,否则不予安排资金和发放执照;其次为防止由于时间积累产生地质灾害,应“边开采、边保护”,并采取抽样调查的方法不定期对采矿权人履行义务情况进行检查,如检查年度工作报告,对不履行义务和限期治理未果的,按规定进行罚款、整顿或取缔。最后进入矿山闭坑阶段,根据矿种、开采方式、开采历史、开采规模、地质灾害的调查等,建立了科学性、权威性经济评价指标体系,对没有达到安全标准的,必须对地质环境恢复治理或缴纳相关罚款。总之,必须对矿山开采的整个阶段监督,建立示范工程,以期社会更和谐、更安定。
  第四:禁止本位主义,正确对待不同规模的矿山,实现利益最大化。正确处理国家、集体和个体三者之间的关系,尤其对集体、私营、个体采矿企业,应该“积极扶持、合理规划、正确引导、加强管理”。 对矿山地质环境的保护给予信贷支持、资金奖励和治理的专项基金; 采取合四为一,停六留二的措施减少矿井数量,加大矿区范围,从而实现在技术资料的缺乏,有限的人力、物力、财力和投资结构、经营形势多元化的条件下,减少地质灾害防治难度,走集约化、规范化、适度规模开采的道路。
  3、建议
  矿业环境侵害所导致的灾害,不但使表面的形态和物质组成发生变化,而且还会形成一系列成因联系的灾害链。如矿开采引起三废排放,从而导致身体健康问题的出现等。因此为实现可持续发展提出以下建议。
  第一:保护土地资源,实行土地复垦制度。据统计煤矿开采占有的煤矸石历年堆积量达到30亿吨,大量占用土地。因此对土地进行复垦是实现可持续发展的重要手段之一。
  第二、处理三废,建立无废开采理论,保持生态平衡。我国的矿山企业是排出固体废料、废水最多的单位之一。此外还有还烟尘、粉尘、重金属、噪声、放射性等污染。这些污染不仅干涉了人类的正常生活,还是生物物种的数目大规模减少,因此必须对生态污染加以治理。
  第三、正视资源价值,实现资源的综合利用。人们应重视资源本身的价值,抛弃先开发后治理模式,采用严格环境限制下的资源开发模式,以“贫富兼采、难易兼采、大小兼采和远近兼采”的原则实现资源价值。
  参考文献:
  [1]閻敬,杨福海,李富平.冶金矿山上地复垦综述[J].河北理工学院学报,1999,21(增刊):41-47.
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  [3]徐文,刘在乾,尹努寻等.贵州省矿山环境调查与评估报告(2006—2015年)[R].2006.
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