1、概述 由于矿产开采过程势必改变原有稳定的矿藏条件,改变了当地的地质环境,而由于人为的采矿活动改变了地质环境所引起或诱发的灾害被称为矿山地质灾害。矿山地质灾害的发生会对生态环境、自然资源和经济社会造成不可估量的危害和破坏。 我国的矿产开采具有相当长的历史,在相当长的时间内,我国矿产开采技术和
设备都比较落后,这种条件下的矿产开采导致矿山地质环境不断恶化,矿山地质灾害事故频发。危及生命的矿难和环境灾害时有发生,近年来还有逐渐上升的趋势。因此,根据我国矿山地质灾害发生及发展规律、特点,将矿山地质灾害进行详细分类,并根据其各自特点提出防治灾害的措施,是一项十分必要的工作。
2、矿山地质灾害类型
就目前的科学技术发展状况而言,采矿活动的范围仍多数被限定在地球表面和岩石圈层内部。在矿脉开采之前,矿区地质环境是处于稳定平衡状态。而采矿过程,是从地壳内部的土壤、岩石圈层挖出大量的土石方,对地质环境进行了巨大的破坏,使其处于非稳定状态。我们可以看出,不论钻井开采、掘坑开采、注液开采,还是露天开采,都改变了原有的地质环境,这种不平衡性的出现导致了地壳物质的不稳固,进而容易引发灾难性地质改变。
矿山地质灾害类型很多,若单从灾害发生的速率加以区别,可分为突变型矿山地质灾害,如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等,另一种就是缓发型矿山地质灾害,如采空区的地面沉降,水体污染等。然而,在我们最常用的地质灾害分类,常常是以地质灾害的时空分布和成因关系来分类。这种分类方法有利于对地质灾害的成因进行深入探究,才能根据各种地质灾害类型制定相宜的防治措施。人为地质作用过程中不合理或者不科学改变地质环境,进而诱发的地质灾害基本涵盖了除火山喷发之外的所有地质灾害类型,本文将就其特点简要分类阐述。
2.1 岩土圈层形变灾害
这部分矿山地质灾害是由于采矿活动改变了矿区的地质环境,导致地区地下和地表岩土圈层形变,进而引发的灾难性后果。
2.1.1 诱发性地震
由于采矿活动致使岩土圈层结构性失衡,这种失衡状态反映在岩土圈层内部就是地震与断层错位。短时间的断层剧烈错位容易产生诱发性地震。由于人为地质改变而诱发的浅源性地震,深度小,危害和破坏力却十分巨大。小震级的地震,就可能致使井下和地表岩土圈层的剧烈改变,从而对建筑物、地表结构造成危害。
2.1.2 断层错位
断层错位也是圈层结构性失衡的一种表现,不过由于断层错位具有缓发性,能量在缓慢积聚,短时间内不易被测量和察觉。但是,可以预见,随着开采活动的不断进行,矿脉被采空后,断层积聚能量会在短时间释放,终究会造成巨大的危害,这种灾害对矿山及周边地质环境的破坏力也十分巨大。
2.1.3 地面圈层形变
地下岩土圈层的形变,往往导致地表岩土圈层下陷、沉降、开裂等,进而引发危害性巨大的矿山地质灾害。例如,矿山地面和采空区塌陷、矿区地面沉降,地面开裂。一般的矿区地面塌陷主要发生在井巷开采的矿山地区。矿脉埋藏较浅,矿区地面平缓,地面塌陷与沉降的现象较为常见。而矿脉埋藏深、距地表较远的开采区,如果不能及时回填矿渣,就有可能发生大面积塌陷,地面塌陷、沉降和开裂不仅可破坏水土、建筑物,还可能毁坏道路、水库等公共资源与建筑,造成更大的危害。
2.1.4 斜坡岩土体运动
这一类灾害是由于采矿区地质边坡或地表断层边缘结构不稳造成的灾害,如崩塌、滑坡、泥石流等。例如采矿边坡失稳,常常会造成边坡岩土滑坡,岩崩等灾难,泥土边坡在雨后形成流动性土体,形成灾害性泥石流等。这些地质灾害发生的主要原因是不合理造成的采剥失调、边坡角度过陡等形成不稳定结构。此一类型矿山地质灾害多发生在露天开采或掘坑开采矿山。这种灾害常常瞬时发生,但造成结果危害性更大,如矿山山崩,往往使矿产毁于一旦,造成人员大量伤亡,危害极大,是此类灾害的典型例子。
2.1.5 矿坑工程灾害
不合理的矿山开采手段与落手的开采方式,常会造成矿山地下工程灾害事故的发生,如洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆等。这些灾害均是因为矿井、矿坑内的岩土圈层发生地壳应力变化,而导致岩层、土层应力突然释放,导致大量岩石、碎屑,并向坑井内突进,给矿井开采带来危害,危急矿工安全并造成财产损失。例如坑内岩爆就是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到巨大的岩石圈层应力作用状况下,一旦因采掘面不能维持平衡,即有可能产生岩石圈层应力突然释放,导致岩石破裂迸裂,并向坑内大量喷射
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