1、概述
由于礦產(chǎn)開采過程勢(shì)必改變?cè)蟹€(wěn)定的礦藏條件，改變了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，而由于人為的采礦活動(dòng)改變了地質(zhì)環(huán)境所引起或誘發(fā)的災(zāi)害被稱為礦山地質(zhì)災(zāi)害。礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境、自然資源和經(jīng)濟(jì)社會(huì)造成不可估量的危害和破壞。
我國(guó)的礦產(chǎn)開采具有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)礦產(chǎn)開采技術(shù)和設(shè)備都比較落后，這種條件下的礦產(chǎn)開采導(dǎo)致礦山地質(zhì)環(huán)境不斷惡化，礦山地質(zhì)災(zāi)害事故頻發(fā)。危及生命的礦難和環(huán)境災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，近年來(lái)還有逐漸上升的趨勢(shì)。因此，根據(jù)我國(guó)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生及發(fā)展規(guī)律、特點(diǎn)，將礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行詳細(xì)分類，并根據(jù)其各自特點(diǎn)提出防治災(zāi)害的措施，是一項(xiàng)十分必要的工作。
2、礦山地質(zhì)災(zāi)害類型
就目前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r而言，采礦活動(dòng)的范圍仍多數(shù)被限定在地球表面和巖石圈層內(nèi)部。在礦脈開采之前，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境是處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。而采礦過程，是從地殼內(nèi)部的土壤、巖石圈層挖出大量的土石方，對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了巨大的破壞，使其處于非穩(wěn)定狀態(tài)。我們可以看出，不論鉆井開采、掘坑開采、注液開采，還是露天開采，都改變了原有的地質(zhì)環(huán)境，這種不平衡性的出現(xiàn)導(dǎo)致了地殼物質(zhì)的不穩(wěn)固，進(jìn)而容易引發(fā)災(zāi)難性地質(zhì)改變。
礦山地質(zhì)災(zāi)害類型很多，若單從災(zāi)害發(fā)生的速率加以區(qū)別，可分為突變型礦山地質(zhì)災(zāi)害，如礦坑突水、瓦斯爆炸、巖爆等，另一種就是緩發(fā)型礦山地質(zhì)災(zāi)害，如采空區(qū)的地面沉降，水體污染等。然而，在我們最常用的地質(zhì)災(zāi)害分類，常常是以地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)空分布和成因關(guān)系來(lái)分類。這種分類方法有利于對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的成因進(jìn)行深入探究，才能根據(jù)各種地質(zhì)災(zāi)害類型制定相宜的防治措施。人為地質(zhì)作用過程中不合理或者不科學(xué)改變地質(zhì)環(huán)境，進(jìn)而誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害基本涵蓋了除火山噴發(fā)之外的所有地質(zhì)災(zāi)害類型，本文將就其特點(diǎn)簡(jiǎn)要分類闡述。
2.1 巖土圈層形變?yōu)暮?/p>
這部分礦山地質(zhì)災(zāi)害是由于采礦活動(dòng)改變了礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致地區(qū)地下和地表巖土圈層形變，進(jìn)而引發(fā)的災(zāi)難性后果。
2.1.1 誘發(fā)性地震
由于采礦活動(dòng)致使巖土圈層結(jié)構(gòu)性失衡，這種失衡狀態(tài)反映在巖土圈層內(nèi)部就是地震與斷層錯(cuò)位。短時(shí)間的斷層劇烈錯(cuò)位容易產(chǎn)生誘發(fā)性地震。由于人為地質(zhì)改變而誘發(fā)的淺源性地震，深度小，危害和破壞力卻十分巨大。小震級(jí)的地震，就可能致使井下和地表巖土圈層的劇烈改變，從而對(duì)建筑物、地表結(jié)構(gòu)造成危害。
2.1.2 斷層錯(cuò)位
斷層錯(cuò)位也是圈層結(jié)構(gòu)性失衡的一種表現(xiàn)，不過由于斷層錯(cuò)位具有緩發(fā)性，能量在緩慢積聚，短時(shí)間內(nèi)不易被測(cè)量和察覺。但是，可以預(yù)見，隨著開采活動(dòng)的不斷進(jìn)行，礦脈被采空后，斷層積聚能量會(huì)在短時(shí)間釋放，終究會(huì)造成巨大的危害，這種災(zāi)害對(duì)礦山及周邊地質(zhì)環(huán)境的破壞力也十分巨大。
2.1.3 地面圈層形變
地下巖土圈層的形變，往往導(dǎo)致地表巖土圈層下陷、沉降、開裂等，進(jìn)而引發(fā)危害性巨大的礦山地質(zhì)災(zāi)害。例如，礦山地面和采空區(qū)塌陷、礦區(qū)地面沉降，地面開裂。一般的礦區(qū)地面塌陷主要發(fā)生在井巷開采的礦山地區(qū)。礦脈埋藏較淺，礦區(qū)地面平緩，地面塌陷與沉降的現(xiàn)象較為常見。而礦脈埋藏深、距地表較遠(yuǎn)的開采區(qū)，如果不能及時(shí)回填礦渣，就有可能發(fā)生大面積塌陷，地面塌陷、沉降和開裂不僅可破壞水土、建筑物，還可能毀壞道路、水庫(kù)等公共資源與建筑，造成更大的危害。
2.1.4 斜坡巖土體運(yùn)動(dòng)
這一類災(zāi)害是由于采礦區(qū)地質(zhì)邊坡或地表斷層邊緣結(jié)構(gòu)不穩(wěn)造成的災(zāi)害，如崩塌、滑坡、泥石流等。例如采礦邊坡失穩(wěn)，常常會(huì)造成邊坡巖土滑坡，巖崩等災(zāi)難，泥土邊坡在雨后形成流動(dòng)性土體，形成災(zāi)害性泥石流等。這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因是不合理造成的采剝失調(diào)、邊坡角度過陡等形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。此一類型礦山地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在露天開采或掘坑開采礦山。這種災(zāi)害常常瞬時(shí)發(fā)生，但造成結(jié)果危害性更大，如礦山山崩，往往使礦產(chǎn)毀于一旦，造成人員大量傷亡，危害極大，是此類災(zāi)害的典型例子。
2.1.5 礦坑工程災(zāi)害
不合理的礦山開采手段與落手的開采方式，常會(huì)造成礦山地下工程災(zāi)害事故的發(fā)生，如洞井塌方、冒頂、偏幫、鼓底、巖爆等。這些災(zāi)害均是因?yàn)榈V井、礦坑內(nèi)的巖土圈層發(fā)生地殼應(yīng)力變化，而導(dǎo)致巖層、土層應(yīng)力突然釋放，導(dǎo)致大量巖石、碎屑，并向坑井內(nèi)突進(jìn)，給礦井開采帶來(lái)危害，危急礦工安全并造成財(cái)產(chǎn)損失。例如坑內(nèi)巖爆就是因礦坑周邊和頂?shù)装鍑鷰r，在受到巨大的巖石圈層應(yīng)力作用狀況下，一旦因采掘面不能維持平衡，即有可能產(chǎn)生巖石圈層應(yīng)力突然釋放，導(dǎo)致巖石破裂迸裂，并向坑內(nèi)大量噴射、爆散，從而給礦山帶來(lái)毀滅性災(zāi)難。
2.2 地下水位異變?yōu)暮?/p>
礦山開采過程中，深層開采有時(shí)會(huì)破壞地下水自由淺水層或?qū)訅汉畬拥慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而引起地下水位和礦山地質(zhì)環(huán)境的改變，造成災(zāi)害性后果。
2.2.1 礦坑突水涌水
礦坑、礦井突水、涌水是最常見的礦山災(zāi)害之一。由于地下水位的短時(shí)間迅速改變，致使礦坑突然進(jìn)水。這種礦山地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng)、規(guī)模大，導(dǎo)致后果也十分嚴(yán)重。
采礦過程中常因?qū)ΦV坑涌水量的排空速度估計(jì)不足，采掘過程中穿透隔水?dāng)鄬?，或者驟遇蓄水溶洞、暗河，導(dǎo)致地下水大量涌人，造成坑井被水淹沒，造成人員傷亡或其他嚴(yán)重災(zāi)難性后果。這種災(zāi)害在盜采嚴(yán)重礦山頻發(fā)，多數(shù)因?yàn)殚_采技術(shù)低下，私挖亂采的盜采現(xiàn)象存在，相互均有可能突破蓄水坑洞，引發(fā)災(zāi)難性后果。
2.2.2 坑內(nèi)潰沙涌泥
坑內(nèi)涌砂是礦坑突水的伴生災(zāi)害，當(dāng)?shù)V坑采掘過程中遭遇富含泥沙的蓄水層或溶洞，突破隔水層后，泥沙和巖屑隨水一起涌入礦坑，造成涌漿災(zāi)害。另外一些透水?dāng)鄬雍蜐撍畬右渤?huì)因?yàn)閿鄬渝e(cuò)位，夾雜沉積物下漏涌人坑內(nèi)，其結(jié)果是使礦坑被泥漿阻塞，設(shè)備和開采人員被泥沙掩埋，致使礦山遭受災(zāi)難性后果。
2.2.3 地下水漏失
由于礦山開采，破壞了地下水埋藏條件，造成地下水的水源補(bǔ)給跟不上消耗的速度。比如礦山開采造成地下河流的改道，過分開采破壞潛水層，這些地質(zhì)環(huán)境的改變，造成地下水位超常下降，從引發(fā)地下水源枯竭災(zāi)害，進(jìn)而引發(fā)河水漏失、泉水干涸，造成局域性干旱區(qū)。
2.3 礦體內(nèi)因引起的災(zāi)害
這類礦山地質(zhì)災(zāi)害常常是因?yàn)榈V山地質(zhì)環(huán)境改變后，一些偶發(fā)因素造成的突變性的災(zāi)難性后果。
2.3.1 瓦斯爆炸
瓦斯爆炸災(zāi)害最常見于大小煤礦，由于礦坑通風(fēng)條件不良，使瓦斯在封閉空間內(nèi)積聚到一定程度，偶然因素引發(fā)爆炸。這種災(zāi)害常常造成礦山開采人員群死群傷，礦井被劇烈的爆炸損毀，造成巨大的人員與財(cái)產(chǎn)損失。
2.3.2 煤層自燃
由于煤層開采，是一部分開采礦面暴露在空氣中，部分煤礦石因氧化放熱導(dǎo)致溫度逐漸升高，熱量集聚后溫度升高速度驟然加快，溫度升高到煤的著火點(diǎn)時(shí)，便會(huì)引起燃燒。煤層自燃現(xiàn)象在古今中外時(shí)有發(fā)生，我國(guó)每年因?yàn)槊簩幼匀计茐拿禾抠Y源多達(dá)2億噸，經(jīng)濟(jì)損失巨大。
2.3.3 礦山火災(zāi)
礦坑火災(zāi)常見于煤礦的煤矸石山和硫化物礦床，因?yàn)槊喉肥土蚧镆材苎趸鸁?，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。礦山火災(zāi)對(duì)周圍環(huán)境的大氣危害也十分嚴(yán)重，一些常年燃燒的礦山，使當(dāng)?shù)乜諝馕廴緡?yán)重，區(qū)域小氣候發(fā)生改變，礦區(qū)周圍苗木大量死亡，田地荒蕪，環(huán)境狀況堪憂。
2.3.4 地?zé)?/p>
礦山開采過程中，凡需通過深入巖土圈層開采礦產(chǎn)資源，包括煤炭、金屬和非金屬礦等，當(dāng)達(dá)到一定深度后都會(huì)遇到礦井溫度升高的危害。通常礦山開采深度達(dá)到800 米以后，礦山因含硫量高，開采深度大，地溫非常高，也會(huì)導(dǎo)致礦工勞動(dòng)環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。
2.4 礦山環(huán)境化學(xué)污染災(zāi)害
采礦、選礦產(chǎn)生的廢渣、廢水、廢氣物質(zhì)造成環(huán)境污染，也是礦山地質(zhì)災(zāi)害日趨凸顯的一種形式。這些廢棄物未經(jīng)有效處理，直接堆棄或者無(wú)序排放，都會(huì)造成環(huán)境污染公害事件。這種環(huán)境災(zāi)難還會(huì)引發(fā)水土流失、土地砂化、鹽漬化、地下水?dāng)嗔鞯认嚓P(guān)次生災(zāi)難。這些污染事件的后果，往往長(zhǎng)期影響人與動(dòng)物的身體狀況，導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)和資源、環(huán)境的不可持續(xù)發(fā)展。
2.4.1 尾庫(kù)、場(chǎng)庫(kù)災(zāi)害
許多礦山開采，都伴隨著礦場(chǎng)與尾礦庫(kù)的存在。場(chǎng)庫(kù)失穩(wěn)主要是由于尾礦壩體不能承受壓力決堤后形成泥石流造成巨大的危害。尾礦庫(kù)潰壩常常因?yàn)閴误w穩(wěn)定性在日益增加的壓力，或因廢礦液溢出，壩體管涌而發(fā)生決堤。尾礦潰堤給礦區(qū)人民生產(chǎn)生活都帶來(lái)不可估量的災(zāi)難性后果，同時(shí)也會(huì)給當(dāng)?shù)厮镰h(huán)境造成污染和長(zhǎng)期危害。
2.4.2 水土環(huán)境污染
礦山開采廢水礦坑地下水、選礦、冶煉污水、尾礦滲漏水等，都會(huì)造成礦區(qū)水源與地下水的污染，同時(shí)廢液中的重金屬污染元素、有毒有害元素的存在，也會(huì)長(zhǎng)期存留在土壤中，形成持久性的環(huán)境災(zāi)害。礦業(yè)廢水量大，多數(shù)來(lái)不及處理，直接被無(wú)序排放進(jìn)入環(huán)境水體，直接或間接造成區(qū)域性水土環(huán)境污染，致使礦區(qū)地表水、地下水源、農(nóng)田遭受長(zhǎng)期污染。這種如此危害性常常是潛在性的，其危害性更大。
2.4.3 土地退化
露天開采和掘坑開采是水土流失和土地沙化的一個(gè)影響因素。在露天開采和掘坑開采過程中，地表植被、土坡土體的破壞，尾礦的擴(kuò)展都會(huì)導(dǎo)致水土流失和土地退化。而大量的采礦排水，致使土地鹽堿化。
3、礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘查方法
由于礦山的地質(zhì)災(zāi)害都在深部發(fā)生，勘查多采用遙感信息技術(shù)與物理勘查方法。
3.1 地球信息技術(shù)綜合方法
目前的信息技術(shù)主要是利用遙感集合“3S”技術(shù)，及時(shí)掌握地質(zhì)災(zāi)害可能的分布、發(fā)生地點(diǎn)與區(qū)域。如利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的高危點(diǎn)位精確定位，并利用遙感衛(wèi)星進(jìn)行疊加分析，預(yù)測(cè)災(zāi)變發(fā)生趨勢(shì)。
3.2 地球物理勘查方法
主要指應(yīng)用物理手段，探測(cè)巖土圈層相關(guān)信息，確定采空區(qū)、斷層位移、磁場(chǎng)變化等可能的災(zāi)害伴發(fā)信息，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行提前分析與預(yù)測(cè)。地球物理勘查礦山地質(zhì)災(zāi)害的方法主要包括高密度電阻率法、視電阻率法、瞬變電磁法、淺層地震法等。這些方法是預(yù)測(cè)潛在礦山地質(zhì)災(zāi)害重要技術(shù)手段。
3.3 環(huán)境化學(xué)勘測(cè)方法
在礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防過程中，人們也常常使用地球化學(xué)勘查方法。例如對(duì)礦區(qū)環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)，化學(xué)探測(cè)方法具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。這種方法的應(yīng)用能夠有效確定污染因素、預(yù)測(cè)污染趨勢(shì)、追溯污染源、劃分污染區(qū)，為污染治理方案的制定提供重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。
4、礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
綜上所述，礦山地質(zhì)災(zāi)害由于時(shí)空特點(diǎn)與產(chǎn)生條件各有特點(diǎn)，隨著礦山地質(zhì)勘查的手段逐步應(yīng)用，我們應(yīng)針對(duì)上述分類和勘查手段，采取有力的防治措施，才能防止礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，有效地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)，有些礦山地質(zhì)災(zāi)害我們能從主觀上加以預(yù)防，有些地質(zhì)災(zāi)害由自然誘因引起，我們不可能有效預(yù)防，因此我們制定具體的防治手段應(yīng)包括如措施：
(1) 建立和完善礦山開采前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與環(huán)境評(píng)估，并制定環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的政策法規(guī)和規(guī)劃體系。做到開采前嚴(yán)格評(píng)估，開產(chǎn)中積極防范，開采后積極恢復(fù)，把礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與土地復(fù)懇納入法規(guī)，強(qiáng)制推行。
(2) 加強(qiáng)宣傳，普及礦山地質(zhì)災(zāi)害防治知識(shí)，提高礦山開采人員素質(zhì)，增強(qiáng)其對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的危機(jī)感與警覺性。提高礦山生產(chǎn)過程中全員防災(zāi)、減災(zāi)技能與手段，強(qiáng)化礦山地質(zhì)災(zāi)害的防、險(xiǎn)避險(xiǎn)、搶險(xiǎn)培訓(xùn)。
(3) 開發(fā)與應(yīng)用先進(jìn)的信息化、地球物理勘查手段、地球化學(xué)勘查手段，對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，對(duì)可能發(fā)生的潛在災(zāi)害施行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，建立礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)與環(huán)境生態(tài)動(dòng)態(tài)跟蹤與管理體系，避免重大人員財(cái)產(chǎn)損失。
(4) 加強(qiáng)礦坑、礦井邊坡設(shè)計(jì)，進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)，堅(jiān)固擋墻穩(wěn)固邊坡地質(zhì)構(gòu)造，開挖后如果出現(xiàn)開裂變形，及時(shí)做地質(zhì)勘察，并做好預(yù)防措施。合理建設(shè)尾礦礦壩，形成穩(wěn)定礦場(chǎng)與尾礦庫(kù)，降低滑坡和塌方風(fēng)險(xiǎn)。
(5) 對(duì)于坑道開采，在坑道內(nèi)一定要做好支護(hù)，做到邊開采邊支護(hù)，防止因礦頂坍塌、冒頂?shù)犬a(chǎn)生的危害，尤其上方有住戶處要預(yù)防引起上部地面開裂，同時(shí)做好坑道的排水設(shè)計(jì)，以防因礦坑涌水造成危害。
(6)加強(qiáng)礦山環(huán)境監(jiān)督與檢查，進(jìn)行全面、系統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害影響評(píng)估。對(duì)破壞生態(tài)環(huán)境的小礦、低產(chǎn)能礦場(chǎng)進(jìn)行堅(jiān)決關(guān)停。對(duì)于污染型采礦區(qū)，制定科學(xué)開采和“三廢”排放方案，減少次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。進(jìn)行礦場(chǎng)開采后生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理，對(duì)于可回填的廢礦進(jìn)行積極回填。
(7)對(duì)于閉坑礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行治理和生態(tài)恢復(fù)工作，全面推進(jìn)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治與環(huán)境綜合治理，進(jìn)行復(fù)墾，提高土地復(fù)墾率，結(jié)合生態(tài)措施實(shí)施礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理示范工程。棄渣場(chǎng)經(jīng)處理后再敷表土、植草種樹。通過上述地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)工作，減少水土流失，恢復(fù)礦山的生態(tài)功能，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)和維護(hù)人類與環(huán)境和諧的目的。
(8)將礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作納入政府議事日程和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃，按一定比例安排地質(zhì)災(zāi)害防治經(jīng)費(fèi)，如建立礦山環(huán)境恢復(fù)治理、政府資助礦山環(huán)保、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查防治等基金。
(9)在礦山開采區(qū)應(yīng)嚴(yán)格禁止私采亂挖和越界開采，減少人為擾動(dòng)，做好植被保護(hù)和水土保持工作，積極推行地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)方案及措施為防止水土流失、恢復(fù)植被和景觀。監(jiān)督與制止開采棄渣胡亂堆棄和不加處理排放，強(qiáng)制其必須統(tǒng)一堆放到開采境界線以外的礦山棄渣場(chǎng)內(nèi)。
(10)加大防治工作的資金支持，加強(qiáng)應(yīng)該礦山等相關(guān)企業(yè)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)注度，預(yù)留地質(zhì)災(zāi)害調(diào)度金，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境災(zāi)難補(bǔ)償制和問責(zé)制。同時(shí)加強(qiáng)生態(tài)補(bǔ)償制度，加大懲罰力度，用經(jīng)濟(jì)手段調(diào)節(jié)災(zāi)害防治力度。
5、結(jié)語(yǔ)
礦山地質(zhì)災(zāi)害類型多，引發(fā)因素多樣，不同類型的礦山地質(zhì)災(zāi)害有著不同的形成機(jī)制和表現(xiàn)形式。針對(duì)不同礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，我們應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)牡V山開采方案，并進(jìn)行積極的地質(zhì)災(zāi)害勘查方法，做到將災(zāi)害消滅在萌芽期。綜觀當(dāng)前對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害類型、勘查技術(shù)方法和預(yù)防措施，查明礦山地質(zhì)災(zāi)害特征，預(yù)測(cè)災(zāi)害體的發(fā)展變化，提出防治措施，為礦山防災(zāi)減災(zāi)提出合理建議。
