马宏涛,浅析矿山地质灾害类型与防治措施

甘肃工业职业技术学院毕业论文题目：矿山地质灾害主要形式与防治措施学生姓名：马宏涛学号：12312225专业：水文与工程地质班级：水文1231指导教师：钱玲玲2015年6月9日矿山地质灾害主要形式与防治措施[摘要]我国矿山开采，由于开采技术和设备相对落后，导致矿山开采环境不断恶化，资源开发中的安全隐患严重，地质灾害频发。本文针对矿山地质灾害的常见类型出发分析其成因、深入探讨其防治方法，并结合目前采矿现状，提出合理有效地利用资源、保护矿山环境、加强监测与信息化管理、防止矿山地质灾害、实现矿业的可持续发展是解决矿山地质灾害的根本之道。[关键词]矿山地质灾害；成因；防治措施矿山地质灾害是指由于人类采矿生产活动而诱发的一种人为地质灾害，其危及人民生命财产安全，并带来重大经济损失的矿区灾害。它是地质灾害的一个分支，也是自然灾害的重要组成部分。近年来国内矿业产业发展迅速，为国民经济的快速发展提供了重要的原材料及能源物质基础。然而，由于开采技术和设备相对落后，导致矿山开采环境不断恶化，矿山地质灾害问题日趋严重。因此深入了解矿山地质灾害，并进行有效防治已刻不容缓。11、矿业开发与地质灾害我国是一个矿业大国，又是最大的发展中国家，经济的快速发展加快了对矿物质的需求与消耗，这也为矿产开采企业带来了潜在的发展机会，然而，市场经济使部分矿山只注重追求经济效率，淡化安全和环保意识，加之开采技术及生产设备的相对落后和矿区周边大量无序的民采等多重因素的干拢，导致矿山多年开采积聚的灾害隐患爆发，开采环境明显恶化，矿山地质灾害日趋严重，潜在的致灾隐患不断增多，且承随时可能发展成灾，造成人员伤亡、设备报废、设施损毁甚至矿井关闭、资源浪费等严重后果。2、矿山地质灾害的成因及防治由于地质灾害是指在地质作用下，地质自然环境恶化，造成人类生命财产损毁或人类赖以生存与发展的资源、环境发生严重破坏的现象或过程。从地质灾害成灾过程和灾情构成要素分析，煤矿区的地质灾害是煤矿区的自然条件和与矿区建设规划相联系的矿区经济条件全面反映。即与煤矿区的地质因素、地貌因素、气候因素、水文因素、植被因素等自然相关，更与工程设施的分布最密切地相关。按照地质灾害灾情构成的五大基本要素，从地质灾害分类和地质灾害灾种分布特征进行确定划分，煤矿区地质灾害应区分为地面地质灾害和地下地质灾害。地面地质灾害属自然地质作用为主导因素而形成的自然灾害，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地2面塌陷、地面沉降、地裂缝等。地下地质灾害则属于矿井及人类工程地质灾害（主要包括岩爆、突水突泥、煤瓦斯突出、地下热害等）。如果按成灾与时间的关系可分为突发性的矿山地质灾害（矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等）和缓和性矿山地质灾害（如采空区的地面变形、环境污染等）。但最常见的形式有冒顶片帮、地表塌陷、井下突水、瓦斯爆炸和环境污染等。随着地下地质灾害的频频发生和对生命财产损毁的不断增加，使地下地质灾害的评估与防治更具有煤矿区的特点。因此，煤矿区地质灾害的评估特点就是围绕采矿工程设施的类型、规模和分布特点的。煤矿区的地质灾害正是由于采用地下煤炭资源这一人为工程建设活动，造成了煤矿区的地质环境恶化，并随之诱发对人身、财产安全造成危害的地质现象。2.1冒顶片帮冒顶片帮事故是地下矿山最为普遍，也是事故率最高的灾害之一，冒顶片帮包括岩层脱落、块体冒落、不良地层塌落，以及由于采矿和地质结构引起的各种垮塌。特别是矿岩稳定性差的难采矿体及软弱夹层，易发生较大规模的垮落，引起采场冒顶和片帮事故。（1）冒顶片帮的成因冒顶片帮的成因主要是采矿方法选择不合理，顶板管理方法不当，如采场布置方式与矿床地质条件不适应，采场阶段太高，矿块太长，顶帮暴露面积太大，时间过长，加上顶板支护、放顶3时间选择不当，都容易发生冒顶事故。天井、漏斗布置在矿体上盘或切割巷道过宽都容易破坏矿体及围岩的完整，产生片帮事故。支护方式不当、不及时支护或缺少支架、支架的支撑力和顶板压力不相适应等是造成此类事故的另一重要原因。地质情况变化，自然条件不好也能引起的冒顶片帮事故，如在采矿体中有小断层、裂隙、溶洞、软岩、泥夹层、破碎带、裂隙水等等，都容易引起冒顶片帮，在开采中要特别注意。地压活动的影响也是引起的冒顶片帮事故的原因之一，有些矿山在开采后对采空区未能及时有效地处理，随着开采深度不断增加，矿山的生产区域不同程度地受到采空区地压活动的影响，容易导致井下采场和巷道发生大面积冒顶片帮事故。另外，由于处理浮石操作方法不当，作业人员疏忽大意，检查不周也能引起冒顶片帮事故。图1冒顶片帮（2）冒顶片帮的防治措施根据矿床地质条件，合理选择采矿方法和采场布置。天井、漏斗等应布置在矿床的下盘，避免破坏上盘，造成片帮。开采时，要严格按采掘顺序，自上而下，由远而近，有计划的回采，尽量减少顶板暴露时间，加快采矿速度，缩短回采周期。加强采场顶4板观察、检查，加强顶板管理。一方面根据已掌握的地质资料，加强现场顶板管理。同时要对采场矿岩情况经常进行检查，及时掌握其变化规律，根据不同情况，采取相应的预防措施。发现岩石松软时，应及时支护，尽量避免在空顶下作业。采场和附近作业点放炮后，应仔细地检查采场顶帮的岩石和支护。注意观测顶板冒落预兆，防止发生大面积冒顶事故。此外，应加强对矿区安全生产工作的管理，严格按照安全技术操作规程作业，建立正常的生产秩序和作业制度，加强职工安全技术教育、培训，提高职工安全防范意识和技术水平。2.2地表塌陷采用空场法、崩落法开采的地下矿山往往形成巨大的采空区和崩落区，这些采空区达到一定的规模后会产生大面积采空区垮落，若预防和处理措施不当，则会造成重大事故和灾害。大面积采空区的存在是诱发大面积采空区崩塌的诱因。由于浅部采空区或较大范围的采动影响会在近地表的岩移活动中有可能对地表建筑和道路等级构成一定的危害，有些甚至引起山体滑移，当爆破诱发或岩层移动到一定程度时，将爆发采空区大面积塌陷。地表塌陷在金属矿较为图2地表塌陷5普遍，造成的危害较大。（1）地表塌陷的成因造成地表塌陷的主要成因是采空区未充填，当地下矿层被采出之后，采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下，产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部产生的张拉力超过该岩层的抗拉强度极限时，岩层顶板首先断裂和破碎并相继冒落，接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动、进而发生断裂和离层。当矿层开采范围扩大到一定时刻，在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地。（2）地表塌陷的防治措施对矿山采空区塌陷的治理方法很多，但较常用我方法是充填复垦法。这种方法合理的利用了矿区附近的废弃料和尾矿中的可供利用的充填材料充填采空区塌陷区，做到复耕还田，这种方法多用于有足够的充填材料且充填材料无污染，可经济有效防护治理的地区，因其既解决了塌陷复垦的问题，又解决了矿山固体废弃物的处理问题，所以经济效率最佳。2.3井下突水井下突水是在工程开挖和矿床采掘等过程中，大量水流突然涌入地下洞室和矿山井巷的现象。井下突水是一种与工程和采矿活动有关的诱发性地质灾害。它危及采掘工作面的人身与设备安全，影响矿业生产。据目前统计，我国煤矿开采中突水现象非常严重，特别是我国北方煤矿突水造成经济损失巨大。6（1）井下突水的成因断裂构造是造成突水的重要因素：断裂构造破坏了底板的完整性，降低了底板的强度；断裂带破碎、软弱，易开成导水通道；断裂带充水成为含水带，更使水文地质条件复杂化。水压过大是形成井下突水的重要条件之一，水压过大容易造成顶板漏水。在采矿过程中的突发性大量涌水很多也与违规操作和非正常开采有关。（2）井下突水的防治措施预防断裂出水是矿井防治水工作的主要内容之一，首先要查明工作面断裂分布情况，为预防断裂出水提供依据，对于断裂处要加强支护，重点监测，防止滞后出水。水压是造成隔离层突水的重要因素，通过降低水压来减少水压对隔离层的破坏作用，预防出水。此外要加强对矿井开采的工作管理，严禁违规操作和非正常开采。2.4瓦斯爆炸瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。这种灾害最常见于煤矿，由于通风不良，使瓦斯积聚发生爆炸，造成井下作业人员伤亡，矿井被毁。（1）瓦斯爆炸的成因瓦斯爆炸事故的发生与许多因素有关，但总的来说，主要与7自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸往往是以上因素相互作用所导致的。如矿井下主要有通风系统不合理和局部通风管理不善造成了瓦斯积聚。再加上矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等是瓦斯爆炸事故的主要火源。这样就为瓦斯爆炸创造了条件。另外，违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。（2）瓦斯爆炸的防治措施瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有:优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。同时，应加强对矿区安全生产工作的管理，加强职工安全技术教育、培训，提高职工安全防范意识和技术水平。2.5环境污染环境污染是矿山灾害的另一种重要形式，由于矿藏的不可移动性，以致矿山开采长期占用、破坏、污染土地，改变了区域水系结构，破坏了动植物区系，引发一系列社会经济与生态环境问题，成为全球环境与发展面临的焦点问题之一。8图3环境污染（1）环境污染的成因采选工作环境是矿山企业污染最严重的地方，生产中产生的粉尘、噪音、热害、放射性辐射、有毒有害气体和采场周围的地质灾害直接威胁工人的身健康和生命安全。矿山生产过程中，由于大量使用炸药、采用柴油机作为设备的动力等，不可避免地产生大量有毒有害气体。生产过程中产生的大量粉尘和有毒物质，也是矿区大气污染的重要因素。采矿产生的“三废”物质未经处理就直接排放造成水质污染、土地砂化、盐碱化等灾害。（2）环境污染的防治措施在矿山开发利用过程中，要严格执行矿山环境影响评价制度和矿山建设用地地质灾害危险性评估制度、“三同时”制度、土地复垦制度和排污收费制度。矿山开采过程中对生产技术和工艺进行改进，减少污染物排放或无污染排放，实现清洁生产，如改浮选工艺为生物浸出工艺，可避免粉尘、噪音、热害等污染，对于难循环利用的矿山废水应使其处理达标后排放，部分酸、碱废9水可用于以废治废。对于矿山产生的大气污染，可采取的主要措施有湿式爆破、路面洒水、种植防护林等。从而改变采选工作条件，确保工人的身心健康和生命安全。3、结论经分析引发地质灾害的原因，大都是由于采用不科学的采矿方法造成的，当人们注意到了环境对人类生存的重要性，懂得如何正确解决资源需求与保护人类生存环境的矛盾时，科学的采矿方法将被越来越广泛地采用，因为现有的技术手段完全可以避免矿山开采引发的不良地质灾害的产生。在矿山开采问题上我们必须坚持“谁开发谁保护，谁闭坑谁复垦，谁破坏谁治理”的原则，加强对矿山环境的管理。只有解决好矿山开采与环境保护之间的矛盾，才能促进中国采矿业的持续发展。参考文献：[1]虎维岳，《废弃矿山引起的环境地质灾害》；[2]何继善，《防灾减灾的理论与实践》；[3]潘懋、李铁锋，《灾害地质学》；[4]张锦瑞、王伟之等，《金属矿山尾矿综合利用与资源化》；[5]熊伟，《地质灾害防治浅谈》；[6]国土资源部.《地质灾害危险性评估技术要求》。