辽宁某菱镁矿山主要地质灾害及防治对策

张志凌

(厦门紫金工程设计有限公司)



辽宁某菱镁矿山主要地质灾害及防治对策

张志凌

(厦门紫金工程设计有限公司)

目前我国辽宁地区的菱镁矿石储量和产量均位列世界首位，由于该地区的菱镁矿开采具有分散、规模小的特点，导致对于同一菱镁矿山的开采存在矿道交叉、开采井口较多等问题，对于矿区生态环境造成了严重破坏，同时还存在各种地质灾害威胁。以该地区某菱镁矿山为例，对其地理环境和地质特征进行分析，并对采空区地面塌陷、矿坑突水以及地面裂缝等地质灾害进行总结，并有针对性地提出了防治对策与建议，供类似矿山地质灾害防治参考。

菱镁矿地质特征地质灾害防治对策

菱镁矿石(MgCO3)用于冶炼金属镁，也是生产镁质耐火材料或镁质水泥的主要原材料之一。目前，我国辽宁地区已勘探出数十个菱镁矿区，保守估计菱镁矿储量高达26亿t，约为目前世界范围内已探明的菱镁矿储量的1/5，菱镁矿储量居世界首位[1]。但目前辽宁省对于菱镁矿具有开采权的企业超过150家，数量众多的菱镁矿开采企业必然造成同一矿山多处开采的现象，不仅造成矿区开采矿道交叉、地表井口较多，而且导致菱镁矿资源开采效率低下以及对矿区生态环境造成极大破坏。该类不合理的开采方式，易导致地面塌陷、地面裂缝以及矿坑突水等地质灾害多发。辽宁某菱镁矿区处于长白山脉低丘陵区，海拔最高约513 m，最低261 m，高差252 m。矿区四季分明，气候为北温带湿润大陆季风气候，降雨以夏季为主，年均降水量800～1 000 mm，年度最高气温37.3 ℃，最低气温-32.6 ℃。本研究以该矿山为例，对其主要地质灾害特征进行分析，并提出相应的防治对策。

1　矿山地质特征

矿区出露地层全为J1d与Q4，地层主要呈EW走向，以南或南西单斜为主要倾向状态，矿区未见岩浆岩体，岩浆岩呈现未发育状态。矿区共赋存3个矿体：①1#矿体，属于隐伏矿体，矿体长、厚与深分别为408 m、12～137 m、312～431 m，倾角约28°，以SW为主要倾向；②2#矿体，为主矿体，矿体长、厚与深分别为523 m、64～278 m、298～569 m，倾角约31°，以SW为主要倾向；③3#矿体，属于隐伏小矿体，矿体长、厚与深分别为106 m、3～19 m、80～86 m，倾角约30°，以SW为主要倾向。矿区第四系冲洪孔隙潜水主要分布于矿区内砂石、砂砾石和黏土共同组成的堆积物内，该堆积物厚0.5～2.5 m，含水性较差，发育不完全。矿区分布着大量菱镁矿与其他岩裂隙潜水，裂隙水主要依靠地表水和大气降水渗入进行补给。总体来讲，矿区矿体围岩坚固，对采矿基本无影响。

2　矿山地质灾害特征

(1)地面塌陷。地面塌陷是指地表岩(土)体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑(洞)的一种地质现象。当该类现象发生在有人类活动的地区时，便可能成为一种地质灾害。根据矿区地质条件，可将地面塌陷分为岩溶塌陷和非岩溶塌陷2类。本研究矿区是由于采矿区域岩石崩塌造成，为岩溶塌陷。矿区共出现了2个大型采空区地面塌陷：第1个塌陷区位于矿区西部，塌陷面积约3 500 m2，塌陷区域最大深度为38 m；第2个塌陷区位于矿区东南部，塌陷面积约2 000 m2，塌陷区域最大深度为20 m。此外，矿区内还存在数十个小型塌陷面，直径5～8 m，深6～13 m(图1)。

图1　矿区地面塌陷

(2)矿坑突水。矿坑突水是指在对矿体进行工程开采和挖掘的过程中，由于种种原因导致井巷或地下硐室被大量水流突然涌入的现象。矿区共出现了2次矿坑突水事件，主要是由地表水沿塌陷面涌入和裂隙水涌入所致。

(3)地面裂缝。地裂缝是地表岩(土)体在自然或人为因素作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度、宽度裂缝的一种地质现象，当该类现象发生在有人类活动的地区时，便可成为一种地质灾害。矿区形成地裂缝主要为地面沉陷裂缝，是由矿山地下采空引起地面沉降过程中的岩(土)体开裂所致，矿区地裂缝地质灾害与采空区地面塌陷地质灾害相伴随。

3　对　策

(1)矿区开采前，准确勘探，制定相应规章制度。矿山开采前，有必要进行准确、多次的矿区地质勘探，对矿区存在可能发生的地质灾害进行准确评估。根据矿区地质特征，在严格遵守国家相关法律规定及《地质灾害防治条例》的前提下，制定矿区开采以及建设的相关规章制度，划分矿区责任归属区域。对于矿区大概率发生的地质灾害，在进行详细地质调查的基础上，聘请相关专业组织、公司或个人对其进行综合评估和治理，并制定相应的应急措施[1-3]。

(2)矿区建设阶段，时时监测，处理确认地质灾害。在矿区工程建设阶段，首先选择具有合法资质的建设公司进行矿区建设，并在建设阶段以及建设完成验收阶段，选择独立的第三方公司对建设进度、质量等进行把关，防止偷工减料现象的发生，保证矿区建设的质量。此外，在矿区建设过程中，还应实时对矿区内的地质灾害进行监测，对新确认的可能发生的地质灾害进行科学评估，对矿区建设阶段发生的地质灾害进行合理、科学地处理[2]。

(3)矿区生产阶段，监测治理，形成预警治理机制。矿区完成工程建设并投入生产后，应严格按照预先设计的矿山开采方案进行开采，矿山开采过程中不宜随意更改矿山开采计划或相关设计参数。对实际开采过程中遇到须更改预定设计计划的情况，应立即停止相应的开采作业，组成专家组对出现的问题进行讨论，按生产实际情况更改矿山开采计划或特定参数。对矿山开采工作人员进行严格培训，确保其熟练掌握并严格遵守国家相关的安全生产章程。此外，在矿区开采过程中，还应对可能发生的地质灾害进行实时监测，按期对矿区建设进行检查，对矿区地质灾害进行重新评估，对新发现的可能发生的地质灾害进行确认，对已经发生的地质灾害进行妥善、科学、合理地处理，建立健全矿区生产过程中地质灾害预警与治理机制。

(4)其他对策。①采空区地面塌陷，采空区地面塌陷主要是由于采空区的围岩强度及承载能力降低，主要由岩石风化、围岩松动与变形所致，因此在矿区开采过程中应实时监测围岩各项指标，可通过在矿区开采过程中及时封闭围岩、添加岩石或其他材料、区域回填等方式防治围岩变形，避免形成新的塌陷区，有效减少对已有塌陷区的扰动，阻断经塌陷区和裂缝区下渗的地表(降)水向新作业地段迳流的通道[3]；②矿坑突水，矿坑突水是指矿区巷道或地下空洞涌入大量的水，对于该类地质灾害可通过加大矿区排水能力、实时监测地表水位、准确掌握矿区水文地质等方法进行避免，在出现矿区采空区地面塌陷地质灾害时应加强矿区水文监测；③地面裂缝，矿区地面裂缝通常是矿区采空区地质灾害的附生灾害，对其进行防治的对策与采空区地面塌陷大致一致。

[1]赵海鑫.辽宁菱镁矿资源现状及发展意见[J].耐火材料，2009，43(4)：118-121.

[2]侯跃武，樊明辉，姜英德.辽宁省某煤矿山主要地质灾害特征及防治对策探讨[J].科学时代，2012，18(6)：87-89.

[3]许汇源，马丽雯，艾东.矿山地质灾害的类型及防治对策探析[J].城市建设理论研究，2013(23)：113-116.

2016-02-29)

张志凌(1983—)，男，工程师，361006 福建省厦门市湖里区翔云三路128号。