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摘要:露天矿山开采存在较大的安全隐患,露天矿山矿业活动可能引发或加剧地质环境问题,矿山本身也可能遭受地质灾害。一旦露天矿山遭受地质灾害,对矿山及周边将会产生难以估量的危害。本文即分析了露天矿山易发生的地质灾害,并详细阐述了地质灾害的防治措施。
关键词:露天矿山;地质灾害;滑坡;泥石流;防治结合
一、露天矿山易发生的地质灾害
(一)滑坡
露天矿山在开挖过程中,往往会进行大面积的开挖。若开采矿层上部存在覆盖层,大面积开挖后覆盖层前缘往往直接临空,随着矿山的不断开挖,这些结构松散的表土层极易沿岩土结合面等软弱层面向下滑动,轻者产生表层垮塌,重则产生沿基岩面的土质滑坡。同时,这些剥离的表土一般随意堆砌,随着露天矿山的不断开挖,剥离的表土越堆越多,逐渐形成不稳定堆积体。这些堆积体未经过压实且未做任何防护设施,其整体结构较松散,易开挖,稳定性差,受暴雨及工程活动影响,易产生表层滑动,形成表层滑坡。
(二)崩塌
露天矿山产生崩塌也与岩体开挖方式及其自身物质组成有关。由于考虑经济的因素,露天采场边坡一般开挖坡度在80度以上,边坡未按设计要求分台阶,往往形成高而陡的边坡。当矿产倾向与开挖边坡坡向相反或相切,而岩层中卸荷裂隙发育,岩体稳定性较差,在大雨暴雨、地震和矿山爆破等不利因素影响下,这种高而陡的采场边坡极易形成不稳定楔形体向下滑动,轻者产生掉块,重者产生大面积崩塌。
(三)泥石流
露天矿山开采对土地与植被的占用和破坏面积较大,改变了矿区原生态的地形地貌。随着露天矿山的大面积开采,其自身植被固土保水的能力不断降低,随着大雨暴雨的冲刷,露天矿山的开采区水土流失将不断扩大,这种冲刷出来的表土、泥沙、石块等固体物质构成了泥石流的物质来源。同时,露天矿山剥离的覆盖层随意堆砌形成不稳定堆积体,这种松散堆积体表层易垮塌,随着雨水的冲刷,亦构成露天矿区泥石流的物质来源。露天矿山开挖后多为三面环山,前缘地形开阔,周围山体陡峻,地形上便于水和碎屑物质的集中。若矿山下游存在狭窄陡深
的冲沟或河流,则在雨季露天矿山的下游沟谷泥石流较易发育。
二、露天矿山地质灾害的成因分析
(一)客观原因
目前由于科学技术发展程度,采矿活动仅是在地球表面和岩石圈范围内进行的。采矿前的地球表面和岩石圈是平衡的。采矿过程,从地壳内部挖出了极为巨大量的矿石和岩石。即使是露天开采,实际上也是肢解地壳的机体,这就使本来呈自然平衡的地壳,出现了新的不平衡和不谐调,导致了地壳物质的不稳固性。这是诱发漏填矿山地质灾害的本质原因。
在采矿过程中,如果不按科学手段进行,滥采乱挖,必然会导致矿坑突水、冒顶、偏帮、瓦斯爆炸等灾害的发生。
矿业活动不仅是采矿过程,而且也包括选矿和冶炼加工。采矿,尤其是选矿和冶炼不可避免的要用水和火来处理。因此,矿业过程必然产生三废,即废气、废水和废渣。三废的排放和堆积对周围环境及人类的健康都造成极大的危害。
(二)主观原因
相当长时期以来,由于经济利益的驱动,许多地方和民营小煤矿、小金属矿等如雨后春笋般发展,它们与国营大矿山争夺资源或单独或寄生于国营大矿山之上,这样一来,极易引发矿山瓦斯泄露和透水等事故。近年来,矿山腐败现象滋生,有的国营矿山也变相地转为私人承包,不注意安全生产。这是矿山地质灾害频繁发生的一个不可忽视的原因。
三、露天矿山地质灾害防治对策
(一)工程技术措施
1、滑坡
(1)消除或减轻水的危害
①排除地表水
排除地表水是整治滑坡首先采取并应长期运用的措施。其目的在于拦截、旁引滑坡外的地表水,避免地表水流入滑坡区;或将滑坡范围内的雨水及泉水尽快排除,阻止雨水、泉水进入滑坡体内。
主要工程措施有:设置滑坡体外截水沟;滑坡体上地表水排水沟;做好滑坡区的绿化工作等。大雨前要对截洪沟、排水沟进行检查疏导,确保排水畅通;暴雨过后,必须对工作面上方的边坡和危岩进行检查,以防滑坡事故发生。
②完善排水设备
水系统要完善,应有符合矿山排水负荷的备用排水设备。矿山企业的排洪设施、设备要进行经常性的检查维护,确保排洪能力。
(2)改变滑坡体外形、设置抗滑建构筑物
①削坡减载
常用于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠抗滑地段的滑体,使滑体外形改善、重心降低,从而提高滑体稳定性。在工程技术方面可以采取的措施是严格按照开采设计规范要求由上而下分台阶(层)顺序开采,根据岩性优先
采用中深孔爆破技术,对有滑动迹象的台阶(边坡)要及时地进行削坡减载,确保边坡的稳定。
②修筑支挡工程人工加固
因失去支撑而引起滑动的滑坡;或滑坡床陡,滑动可能较快的滑坡,采用修筑支挡工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑体迅速恢复稳定。在矿山
生产期间,企业要组织专门人员定期巡视地表移动的状况,及时采取工程护坡的措施,防止滑坡等地质灾害的发生和扩展。
2、崩塌
(1)遮挡
即遮挡斜坡上部的崩塌落石。在距坠落高度基准面2m 以上(含2m)的高处作业时,必须设置安全网、护栏等防护设施。
(2)拦截
对于仅在雨季才有坠石、剥落和小型崩塌的地段,可在坡脚或半坡上设置拦截构筑物,如设置落石平台和落石槽以停积崩塌物质;修建挡石墙以拦坠石;在开采终了时,严格按照设计规范要求留设安全平台及清扫平台。
(3)排水
加强排水系统的建设,在有水活动的地段,布置排水设施,以进行拦截疏导,使采区内无积水,确保雨季采区积水能及时疏干,防止对边坡岩体造成冲刷或者是长时间的浸泡,导致软化岩体、降低岩体强度,避免发生崩塌的危险事故。
3、泥石流
泥石流的防治应从源头上进行,首先应尽量减少矿山固体废弃物排放,其次对于产生的固体废弃物不应随意堆砌于沟谷地带,应将固体废弃物堆砌于修建好支挡措施的废弃物堆场。同时,对矿山及周边陡峻、固体物质堆积较多的沟谷地带应及时进行疏导,对其岸坡应采取护坡等防护手段防止其进一步垮塌。
(二)管理措施
1、规范采矿方法
露天矿山是地质灾害频发点,不规范的采矿方法是引发地质灾害的重要原因,规范露天矿山的生产方法,强化生产安全意识十分必要,同时也要加强对露天矿山地质灾害的监测,特别是公路沿线、居民点附近的采石场的监测,防止采石场的岩体崩塌、滑坡或者是泥石流,对人民群众的生命财产安全造成危害。
2、加强矿山前期论证及落实地质环境保证金制度
必须将矿山地质环境影响评价报告书作为新颁及换发采矿许可证的主要评审依据。对于新建矿山厂址的选择也应首先进行环境地质勘探,提出环境地质报告,才能进行厂址的建设设计。
3、系统开展地质环境调查与研究,加强区内地质环境监测
地质环境调查是发现地质环境因素必不可少的重要手段,以调查矿区的内、外力地质作用为主,掌握矿区乃至附近区域地震、泥石流、滑坡等地质灾害发生规律,提供防治对策。加强区内地质环境监测,建立矿山环境监测网,并将其作为国家监测网的一部分,对区内的地质灾害活动规律进行全面了解,为治理提供依据。
4、坚持资源开发与生态环境保护相结合,以防为主、防治结合
矿区大多自然环境较差,环境破坏后难以恢复,对于矿山堆放的尾矿、弃土、弃石等可能会导致滑坡、崩塌、泥石流等灾害的地方,应尽快进行治理。必须坚持开发与环保并行,决不以牺牲环保为代价,要避免先污染后治理,走以预防为主的矿产资源勘查开发之路。
参考文献:
[1]阮善菊,张福生.露天矿山的生态问题及解决对策探讨[J].现代矿业,2010.8.
[2]王德元,郭玉森,何标庆.新罗区露天矿山灾害特点与防治技术研究[J].安徽建筑工业学院学报,2011.4.
[3]严韬,严学清.矿山地质灾害防灾减灾对策研究[J].采矿技术,2009.6.
关键词:露天矿山;地质灾害;滑坡;泥石流;防治结合
一、露天矿山易发生的地质灾害
(一)滑坡
露天矿山在开挖过程中,往往会进行大面积的开挖。若开采矿层上部存在覆盖层,大面积开挖后覆盖层前缘往往直接临空,随着矿山的不断开挖,这些结构松散的表土层极易沿岩土结合面等软弱层面向下滑动,轻者产生表层垮塌,重则产生沿基岩面的土质滑坡。同时,这些剥离的表土一般随意堆砌,随着露天矿山的不断开挖,剥离的表土越堆越多,逐渐形成不稳定堆积体。这些堆积体未经过压实且未做任何防护设施,其整体结构较松散,易开挖,稳定性差,受暴雨及工程活动影响,易产生表层滑动,形成表层滑坡。
(二)崩塌
露天矿山产生崩塌也与岩体开挖方式及其自身物质组成有关。由于考虑经济的因素,露天采场边坡一般开挖坡度在80度以上,边坡未按设计要求分台阶,往往形成高而陡的边坡。当矿产倾向与开挖边坡坡向相反或相切,而岩层中卸荷裂隙发育,岩体稳定性较差,在大雨暴雨、地震和矿山爆破等不利因素影响下,这种高而陡的采场边坡极易形成不稳定楔形体向下滑动,轻者产生掉块,重者产生大面积崩塌。
(三)泥石流
露天矿山开采对土地与植被的占用和破坏面积较大,改变了矿区原生态的地形地貌。随着露天矿山的大面积开采,其自身植被固土保水的能力不断降低,随着大雨暴雨的冲刷,露天矿山的开采区水土流失将不断扩大,这种冲刷出来的表土、泥沙、石块等固体物质构成了泥石流的物质来源。同时,露天矿山剥离的覆盖层随意堆砌形成不稳定堆积体,这种松散堆积体表层易垮塌,随着雨水的冲刷,亦构成露天矿区泥石流的物质来源。露天矿山开挖后多为三面环山,前缘地形开阔,周围山体陡峻,地形上便于水和碎屑物质的集中。若矿山下游存在狭窄陡深
的冲沟或河流,则在雨季露天矿山的下游沟谷泥石流较易发育。
二、露天矿山地质灾害的成因分析
(一)客观原因
目前由于科学技术发展程度,采矿活动仅是在地球表面和岩石圈范围内进行的。采矿前的地球表面和岩石圈是平衡的。采矿过程,从地壳内部挖出了极为巨大量的矿石和岩石。即使是露天开采,实际上也是肢解地壳的机体,这就使本来呈自然平衡的地壳,出现了新的不平衡和不谐调,导致了地壳物质的不稳固性。这是诱发漏填矿山地质灾害的本质原因。
在采矿过程中,如果不按科学手段进行,滥采乱挖,必然会导致矿坑突水、冒顶、偏帮、瓦斯爆炸等灾害的发生。
矿业活动不仅是采矿过程,而且也包括选矿和冶炼加工。采矿,尤其是选矿和冶炼不可避免的要用水和火来处理。因此,矿业过程必然产生三废,即废气、废水和废渣。三废的排放和堆积对周围环境及人类的健康都造成极大的危害。
(二)主观原因
相当长时期以来,由于经济利益的驱动,许多地方和民营小煤矿、小金属矿等如雨后春笋般发展,它们与国营大矿山争夺资源或单独或寄生于国营大矿山之上,这样一来,极易引发矿山瓦斯泄露和透水等事故。近年来,矿山腐败现象滋生,有的国营矿山也变相地转为私人承包,不注意安全生产。这是矿山地质灾害频繁发生的一个不可忽视的原因。
三、露天矿山地质灾害防治对策
(一)工程技术措施
1、滑坡
(1)消除或减轻水的危害
①排除地表水
排除地表水是整治滑坡首先采取并应长期运用的措施。其目的在于拦截、旁引滑坡外的地表水,避免地表水流入滑坡区;或将滑坡范围内的雨水及泉水尽快排除,阻止雨水、泉水进入滑坡体内。
主要工程措施有:设置滑坡体外截水沟;滑坡体上地表水排水沟;做好滑坡区的绿化工作等。大雨前要对截洪沟、排水沟进行检查疏导,确保排水畅通;暴雨过后,必须对工作面上方的边坡和危岩进行检查,以防滑坡事故发生。
②完善排水设备
水系统要完善,应有符合矿山排水负荷的备用排水设备。矿山企业的排洪设施、设备要进行经常性的检查维护,确保排洪能力。
(2)改变滑坡体外形、设置抗滑建构筑物
①削坡减载
常用于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠抗滑地段的滑体,使滑体外形改善、重心降低,从而提高滑体稳定性。在工程技术方面可以采取的措施是严格按照开采设计规范要求由上而下分台阶(层)顺序开采,根据岩性优先
采用中深孔爆破技术,对有滑动迹象的台阶(边坡)要及时地进行削坡减载,确保边坡的稳定。
②修筑支挡工程人工加固
因失去支撑而引起滑动的滑坡;或滑坡床陡,滑动可能较快的滑坡,采用修筑支挡工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑体迅速恢复稳定。在矿山
生产期间,企业要组织专门人员定期巡视地表移动的状况,及时采取工程护坡的措施,防止滑坡等地质灾害的发生和扩展。
2、崩塌
(1)遮挡
即遮挡斜坡上部的崩塌落石。在距坠落高度基准面2m 以上(含2m)的高处作业时,必须设置安全网、护栏等防护设施。
(2)拦截
对于仅在雨季才有坠石、剥落和小型崩塌的地段,可在坡脚或半坡上设置拦截构筑物,如设置落石平台和落石槽以停积崩塌物质;修建挡石墙以拦坠石;在开采终了时,严格按照设计规范要求留设安全平台及清扫平台。
(3)排水
加强排水系统的建设,在有水活动的地段,布置排水设施,以进行拦截疏导,使采区内无积水,确保雨季采区积水能及时疏干,防止对边坡岩体造成冲刷或者是长时间的浸泡,导致软化岩体、降低岩体强度,避免发生崩塌的危险事故。
3、泥石流
泥石流的防治应从源头上进行,首先应尽量减少矿山固体废弃物排放,其次对于产生的固体废弃物不应随意堆砌于沟谷地带,应将固体废弃物堆砌于修建好支挡措施的废弃物堆场。同时,对矿山及周边陡峻、固体物质堆积较多的沟谷地带应及时进行疏导,对其岸坡应采取护坡等防护手段防止其进一步垮塌。
(二)管理措施
1、规范采矿方法
露天矿山是地质灾害频发点,不规范的采矿方法是引发地质灾害的重要原因,规范露天矿山的生产方法,强化生产安全意识十分必要,同时也要加强对露天矿山地质灾害的监测,特别是公路沿线、居民点附近的采石场的监测,防止采石场的岩体崩塌、滑坡或者是泥石流,对人民群众的生命财产安全造成危害。
2、加强矿山前期论证及落实地质环境保证金制度
必须将矿山地质环境影响评价报告书作为新颁及换发采矿许可证的主要评审依据。对于新建矿山厂址的选择也应首先进行环境地质勘探,提出环境地质报告,才能进行厂址的建设设计。
3、系统开展地质环境调查与研究,加强区内地质环境监测
地质环境调查是发现地质环境因素必不可少的重要手段,以调查矿区的内、外力地质作用为主,掌握矿区乃至附近区域地震、泥石流、滑坡等地质灾害发生规律,提供防治对策。加强区内地质环境监测,建立矿山环境监测网,并将其作为国家监测网的一部分,对区内的地质灾害活动规律进行全面了解,为治理提供依据。
4、坚持资源开发与生态环境保护相结合,以防为主、防治结合
矿区大多自然环境较差,环境破坏后难以恢复,对于矿山堆放的尾矿、弃土、弃石等可能会导致滑坡、崩塌、泥石流等灾害的地方,应尽快进行治理。必须坚持开发与环保并行,决不以牺牲环保为代价,要避免先污染后治理,走以预防为主的矿产资源勘查开发之路。
参考文献:
[1]阮善菊,张福生.露天矿山的生态问题及解决对策探讨[J].现代矿业,2010.8.
[2]王德元,郭玉森,何标庆.新罗区露天矿山灾害特点与防治技术研究[J].安徽建筑工业学院学报,2011.4.
[3]严韬,严学清.矿山地质灾害防灾减灾对策研究[J].采矿技术,2009.6.