探討礦產資源開發(fā)地質災害問題

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摘要：我國地質環(huán)境復雜，各種特殊地質現(xiàn)象發(fā)育十分明顯，礦山開采容易引發(fā)地面沉降、地裂縫、斷裂等，因此我國是全球地質災害最嚴重的國家之一。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，礦產資源開發(fā)力度逐年增加，地質環(huán)境問題也在一定程度上限制了礦產資源開發(fā)利用。本文在重點分析礦產資源開發(fā)引起的地質災害問題基礎上，提出一些具體有效的建議，為礦產資源開發(fā)利用提供科學指導。

關鍵詞：特殊地質；礦產資源開發(fā)；地質災害

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，礦產資源開發(fā)利用進程加快，礦產資源的開發(fā)利用得到高度重視。但是由于我國地質災害比較嚴重，特殊地質環(huán)境會在一定程度限制井下礦產資源的開發(fā)利用，尤其是資源的開發(fā)深度、規(guī)模。我國特殊地質主要有活動斷裂、地裂縫和地面沉降等，活動斷流地質的省份有深圳、福建、新疆、陜西等，地裂縫地質的省份有山西、北京、陜西等，地面沉降的省份有天津、陜西和上海等，這些特殊地質環(huán)境的存在，對于礦產資源開發(fā)而言，特別是礦山井下空間資源的開發(fā)與利用，成為礦山安全發(fā)展的威脅與隱患[1]。

1特殊地質條件下礦產資源開發(fā)引發(fā)的地質災害問題

在特殊地質條件下進行礦產資源開發(fā)利用引發(fā)的地質災害具有突發(fā)性和脆弱性的特征，很容易受到人為因素、外動力的影響，發(fā)生地面塌陷。另外特殊地質環(huán)境下存在各種不良地質現(xiàn)象，尤其是在礦山井下空間開發(fā)建設時，會經(jīng)常性出現(xiàn)暗河、溶洞、溶槽、溶溝，從而影響到整體進度，輕則影響機械設備，重責造成人員傷亡。在特殊地質礦山中，武漢地區(qū)最具有代表性，由于地理位置比較特殊，地處鄂東丘陵山地與江漢平原交接地，加上礦山開挖工程活動和長江水位波動的影響，導致地面塌陷事故頻繁發(fā)生。在湖北礦山開發(fā)利用過程中，大部分已建和在建的礦井都在一定程度上受到地質環(huán)境的影響，從而影響到井下生產安全。當然在廣州、長沙、深圳等地均受到同樣問題的影響，為礦山井下資源開發(fā)利用帶來一定的挑戰(zhàn)。

2特殊地質條件下礦山井下資源開發(fā)利用避免引發(fā)地質災害的實施方案

從我國科研工作者的研究內容和成果來看，在避免地質災害發(fā)生方面也取得了一定成果，尤其是地下水的遷移變化規(guī)律和地面塌陷的力學機制。但是由于不同地區(qū)地質條件有所差異，相關檢測技術還不夠成熟，檢測難度系數(shù)大，同時缺乏系統(tǒng)性研究，對地質災害防治技術，尚未建立安全評估方法體系，因此當下需要重點解決關鍵科學技術，具體如下：

2.1礦山井下空間工程

建立安全評價方法體系；建立地基防治關鍵技術，建立地基穩(wěn)定性評價方法；建立地面塌陷的力學預防機制。

2.2技術

研發(fā)特殊地質區(qū)域地下水監(jiān)測技術和動態(tài)模擬技術；研發(fā)全新物探技術；研發(fā)三維地質建模技術。

2.3地面塌陷

建立易發(fā)性評價理論與方法體系；建立危險性評價理論與方法體系。

3礦產資源開采引發(fā)的活動斷裂

所謂的活動斷裂是指第四紀以來一直處于活動狀態(tài)的地質，在未來很可能繼續(xù)活動的斷層或者是斷裂。由于我國地理位置比較特殊，是一個地震多發(fā)國家，我國有20多個礦井處于活動斷裂地帶，而地震發(fā)生根源是活斷層的活動，且主要分布在活斷層帶內?；顢鄬右坏┌l(fā)生地震，就會造成極為強烈的破壞性，嚴重情況下會導致礦井坍塌，并帶來嚴重的生命財產損失。

3.1礦產資源開發(fā)過程中出現(xiàn)活動斷裂的影響

我國對活動斷裂的研究時間比較晚，隨著地球化學、GIS、GPS、無人機等一些新技術的出現(xiàn)和應用，實現(xiàn)了活斷層監(jiān)測水平的提升。從目前對礦井活斷層的研究狀況來看，主要以活斷層對道路的影響機制、震后地震地質災害調查與評價、斷裂破裂擴展機制、地震危險性評價和礦井活斷層的探測為主，卻由于受到監(jiān)測技術的限制，導致礦山井下資源開發(fā)利用缺乏前瞻性[3]。目前我國在礦山井下資源開發(fā)利用中，對引發(fā)活動斷裂研究較少，針對活斷層問題主要以超挖設計、柔性連接、分段鉸接、隔振消能、圍巖加固為主?；顒訑嗔训刭|一旦發(fā)生錯動，將會產生地表位錯和大地震，嚴重情況下可毀一座城，所以對礦井防震減災來說特別重要，礦山井下資源開發(fā)利用進行中出現(xiàn)活動斷裂需要重點關注的問題。

3.2礦山井下資源開發(fā)利用中避免出現(xiàn)活動斷裂措施

在地質復雜、強干擾的活動斷裂層中，必須要突破礦井活斷層的識別、精準探測、監(jiān)督、危險評估等方面技術的限制，準確地說包括以下幾個方面：①實現(xiàn)活斷層有效的探測和精確定位，具體包括斷層的長度、寬度、產狀和具體的位置；②活斷層的活動性評價；③活斷層在發(fā)生地震的情況下對地下空間工程的破壞程度；④活動斷層地質、地表影響范圍；⑤建立活動斷裂場地抗震安全性評價方法體系；⑥建立各種地震響應、防災減災和應急預警機制。

4地裂縫出現(xiàn)所引發(fā)的地質災害問題

在全球范圍內我國是一個地裂縫嚴重的國家之一，有19個省處于地裂縫地帶，一旦發(fā)生嚴重的地裂縫將會帶來嚴重的經(jīng)濟損失，其中比較嚴重的省份有：江蘇、山西、陜西北京，最為嚴重的省份是陜西[4]。地裂縫對礦井的影響主要崩塌、滑坡、泥石流等，給礦山井下資源開發(fā)利用帶來嚴重的安全威脅。

4.1地裂縫對礦產資源開發(fā)的影響

地裂縫的廣泛分布，對我國礦山井下資源開發(fā)利用來說，尤其是礦井的建設，帶來重大的挑戰(zhàn)和嚴重的安全隱患。雖然我國在地裂縫的勘探和調查評價工作方面投入了大量的人力、物力和技術設備，并取得一定的成果，但是研究內容主要以宏觀定性為主，包括防治措施、成因機理、分布發(fā)育特征、地表調查等等，而對于相關監(jiān)測技術和探測技術方面卻表現(xiàn)出明顯的不足之處，相關防災減災技術部完善，無法為礦產資源開發(fā)利用提供相應的理論支撐。另外地下空間工程種類較多，地裂縫具有典型的地域性，不同地區(qū)有不同的地裂縫特征，所以在關鍵科學技術上也面臨一定的問題。

4.2避免地裂縫災害的解決方案

目前對地裂縫災害防治已經(jīng)擁有相對成熟的防治措施，但是在關鍵技術上存在明顯的不足，所以要從以下幾個方面進行解決：①提高地裂縫探測技術的抗干擾、高可靠度、高精度；②開發(fā)并完善相關新技術實現(xiàn)對隱伏地裂縫的科學合理判別；③開展礦井地裂長期監(jiān)測工作；④建立地裂縫活動的安全預警和高精度監(jiān)測機制；⑤建立一套完整的評價指標體系和安全判據(jù)；⑥有效設防地下空間工程與地裂縫兩者之間相互作用力學機制；⑦開展系統(tǒng)的防治關鍵技術研究。

5礦山不合理開采引發(fā)的地面沉降

目前，我國大部分礦山處于地面沉降區(qū)域內，主要原因在于不合理開采地下水導致，故我國是世界上地面沉降最嚴重的國家之一。地面沉降主要分布在河谷平原和山谷盆地、東南沿海平原、黃淮海平原和松嫩平原以及長江三角洲。其中最為嚴重的地區(qū)是汾渭盆地、華北平原和長三角地區(qū)。地面沉降會導致風暴潮災害加劇、洪澇、井管抬升報廢、地下管道破損等各種問題，因此要高度重視地面沉降問題。地面沉降主要表現(xiàn)在恢復難度系數(shù)大、防治難度大、影響范圍廣，對礦產資源開發(fā)利用而言，危害巨大，所以在礦產資源的開發(fā)利用中，必須要充分考慮地面沉降災害問題。

5.1地面沉降地質災害的具體研究方向

為了滿足礦山地下空間資源開發(fā)利用發(fā)需求，我國政府高度重視地面沉降災害問題，并投入了大量的人力和物力對地面沉降進行全面的勘查和監(jiān)測。從地面沉降的調查和監(jiān)測結果來看，基本上已經(jīng)掌握我國各個礦山地面沉降的發(fā)展規(guī)律和分布特征，并開展大量的試驗和理論研究工作，成果明顯可觀。但是研究方向主要以地面沉降發(fā)生機理和監(jiān)測等方面的研究，卻沒有形成系統(tǒng)的檢測，也沒有建立合適的地面沉降預測模型，加上相關探測新技術和監(jiān)測新技術的缺陷，無法為礦產資源開采提供有效幫助。

5.2因礦產資源開采出現(xiàn)地面沉降問題的防治措施

在地面沉降地質災害防治措施上，我國主要以動態(tài)監(jiān)測地面沉降和地下水、調整含水層開采層次、減少地下水開采量、相關法律法規(guī)和政策保障為主。但是對于礦企而言，目前現(xiàn)有的防治措施根本無法有效保障礦產資源開發(fā)利用，所以必須要從以下幾個方面進行解決：①加大地面沉降精細化檢測技術研究力度；②研究礦井重點點狀工程的互饋作用機制，并提出具體的防治關鍵技術；③基于地面沉降環(huán)境，形成一套完整的風險評估理論方法；④建立科學合理的地面沉降預測模型；⑤大力開發(fā)地下水動態(tài)變化監(jiān)測、探測技術。

6結語

綜上所述，我國是一個地質環(huán)境復雜的國家，特殊地質的存在嚴重影響到我國礦產資源開發(fā)利用，為了滿足我國“三深”國家戰(zhàn)略的實施與推進，本文從活動斷裂、地裂縫和地面沉降等方面進行詳細的分析，合理開發(fā)礦產資源，避免地質災害頻繁發(fā)生。

參考文獻

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[2]鄒大海,蔡斌,龔丹丹.綜合交通需求引領的城市中心區(qū)廣場地下空間開發(fā)利用研究[J].建筑與文化,2019,(9):131-132.

[3]張茂省,李同錄,程秀娟,等.山區(qū)城市地下空間資源評價與開發(fā)利用模式——以延安市為例[J].山地學報,2019,37(3):303-315.

[4]江思義,吳福,王啟耀,等.巖溶地區(qū)地下空間開發(fā)適宜性評價——以桂林市規(guī)劃中心城區(qū)為例[J].桂林理工大學學報,2019,39(2):402-409.

作者：藍書開 單位：重慶六零七工程勘察設計有限公司