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金屬礦山地質(zhì)災害論文

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金屬礦山地質(zhì)災害論文

一、金屬礦山主要地質(zhì)災害

1、地表沉降、塌陷金屬礦山的過度

開采會造成地面下沉和塌陷,其中代表性的礦場有凡口鉛鋅礦、山東萊州馬塘金礦、蘭坪縣金頂鎮(zhèn)南場鉛鋅礦。金屬開采造成很多空區(qū),這些空區(qū)會使礦山開采環(huán)境惡劣化,相鄰作業(yè)區(qū)通道維護困難,如果空區(qū)突然坍塌,形成氣浪,破壞開采設備,造成人員傷亡;雖然有的礦區(qū)再開采之后及時進行填充,但是地表還是會出現(xiàn)嚴重裂縫和巖層錯動,開采深度越深這些痕跡會越來越明顯,給居住在這附近的人的生活造成威脅。

2、地下水災害

我國金屬礦開采的深度逐漸增加,出現(xiàn)突水淹井、海水入侵、地下水水位下降、產(chǎn)生井下泥石流、引起地面塌陷等地下水災害,因此企業(yè)管理者應該有較完善開采設施,員工在開采過程中對地下水及時進行疏干排水,甚至是進行深降強排。近些年,礦井突水事故頻頻出現(xiàn),對地下水進行深降強排會形成水頭差,會破壞一些防范較弱的地區(qū),嚴重的會造成人員傷亡;還有可能在巖溶地區(qū)出現(xiàn)坍塌事故,破壞地面的建筑物和農(nóng)田耕作和灌溉,甚至是影響作物生長,有的礦區(qū)甚至形成土地石化和沙化,生態(tài)環(huán)境遭到破壞,因采礦造成缺水的地區(qū)也在不斷地增加。

3、深井巖爆

我國采礦工業(yè)越來越強,部分上世紀興起的礦井在現(xiàn)在增加了開采深度,新興的礦區(qū)開采深度也在不斷加深,由于礦區(qū)開采深度加深,地表層的壓力隨之也在增大,引起的巖爆逐漸增多。如紅透山銅礦目前開采已進入900至1100m的深度,在1999年發(fā)生的一次中等程度的巖爆,使100m長的斜坡道一次性崩塌報廢和部分采場停產(chǎn)。近些年,礦山開采深度逐漸增大,巖爆危害逐漸凸現(xiàn)出來,以成為深井采礦的技術(shù)難題。

二、國內(nèi)外礦山工程地質(zhì)災害研究的發(fā)展現(xiàn)狀

在上世紀60年代之前,國外金屬礦山地質(zhì)災害的研究主要局限于其破壞機理和預測方式,重點分析地質(zhì)災害形成原因和活動過程。而在二十世紀60年代中期,南非的庫克和蘇聯(lián)的霍多幾乎同時提出了沖擊地壓和突出的能量理論,這些理論在當下的研究中還具有借鑒價值,在這之后還有許多學者對金屬礦山地質(zhì)災害進行研究,尤其是美國著名運籌學家T-J-Satty在二十世紀70年代初期提出的層次分析法,這個在該領域得到廣泛應用。而在我國,礦業(yè)發(fā)展取得巨大進步的同時,給社會生態(tài)環(huán)境帶來巨大危害,學者們對金屬礦地質(zhì)災害的研究還局限在研究它的影響因素,局限性很大,人們?nèi)狈Νh(huán)保意識,相關企業(yè)的開采技術(shù)和設備比較落后,甚至有的企業(yè)過度追求利益,再開采過程中不采取任何防護措施,對環(huán)境破壞很嚴重。

三、國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、深井巖爆發(fā)生機理與防治技術(shù)

隨著我國人口數(shù)量逐漸增多,對金屬礦產(chǎn)品的需求逐漸增多,許多礦床開始進入中、深部開采,國內(nèi)學者對深部礦床巖爆的相關信息進行研究,但是工業(yè)實驗研究還是空白的。在巖爆發(fā)生機理研究方面,國內(nèi)外著重對巖石的巖爆特性和產(chǎn)生巖爆的應力條件進行了較多的研究,并取得了一系列成果。在巖爆防治工程應用方面,主要對采礦引起的應力集中和能量聚積原因,以及如何防止應力在局部高度集中和阻止巖爆發(fā)生,開展了初步的探索和實踐。但是對巖爆的發(fā)生機理或能量聚集形成規(guī)律還沒有完全掌握。

2、地表沉降、塌陷防治技術(shù)

金屬礦山采礦引起的地表沉降塌陷主要是由于采空區(qū)塌陷造成的。國內(nèi)對這方面的研究少之又少,但開展過一些地表的觀測活動,取得一定的成果。我國對地表沉降、坍塌的處理辦法還是采用原始的填充法或壓力灌漿技術(shù),因此在未來研究中,如何有效快速地實現(xiàn)尾砂充填的水、砂分離,提高充填效率、效果,防止井下水的污染,使全尾砂充填采空區(qū)的方法取得成功并在實踐中得以推廣應用,仍需進行艱苦的試驗研究工作。對于采礦引起的地表沉降和塌陷的治理,當前廣泛應用方法是通過對采空區(qū)充填及塌陷區(qū)壓力注漿。采空區(qū)充填在工藝角度看是比較科學的方式,一般有隨采隨充(充填采礦法)和集中充填(事后充填)兩種方法;塌陷區(qū)進行壓力注漿是在沉降或塌陷發(fā)生后對巖移或塌陷產(chǎn)生的孔洞、裂縫進行壓力注漿充填,以防止沉降或塌陷的進一步發(fā)展。

3、地下水災害防治技術(shù)

目前,我國對地下水災害研究主要在地下水運動規(guī)律和突水機理等,利用挖掘機在防護薄弱的地區(qū)修帷幕,是當下最先進的堵水技術(shù),在國外還沒有企業(yè)運用這種堵水技術(shù)。為充分利用增加隔水層的厚度,減少排水量,國外正在對隔水層的隔水機理、突水量與構(gòu)造裂隙的關系、高水壓作業(yè)下的突水機理以及隔水層穩(wěn)定性與臨界水力阻力的綜合作用等進行研究。

四、結(jié)束語

我國開采礦資源已經(jīng)有幾十年的歷史了,我國國土上淺部的、易開采的礦山逐漸減少,而較深地區(qū)的礦床因為地勢復雜,不易開采,但是目前的局勢迫使我們不得不將開采方向轉(zhuǎn)入這些礦床,引起的地質(zhì)危害也來越嚴重,事故也頻頻出現(xiàn)。因此,學者們應該加強對開采礦區(qū)引起的地質(zhì)災害進行研究,主要還是金屬礦山地質(zhì)災害發(fā)生機理和防治方法的研究。建議國家有關部門組織科研機構(gòu)在典型礦山進行聯(lián)合技術(shù)攻關,以盡快取得關鍵性的突破,滿足我國金屬礦產(chǎn)資源開采的需要。

作者:王曉陽單位:河北鋼鐵集團遷安紅山鐵礦有限公司

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