矿区水工环地质条件及灾害治理分析.pdf

世界有色金属2023年8月下172矿区水工环地质条件及灾害治理分析赵君鹏（河南省地质局生态环境地质服务中心，河南 郑州 4 5 0 0 0 0）摘 要：矿产资源开发利用是国民经济稳定发展的重要保障，也是矿产资源开采企业实现经济效益的有效途径。在市场经济高速发展中，对矿产资源需求量越来越大，矿产行业发展迅速，逐步形成了各种类型的矿业及产业体系，成为经济发展发展中重要的物质保障之一。但资源需求无限增长，矿产资源储量有限，并且矿产资源存在于地质环境中，任何开采过程都会引发地质灾害的出现，使水文、工程及环境三个方面都面临不同程度地质条件恶化情况。一旦这种情况出现，会影响到矿区矿产资源的有效开采，甚至会威胁到开采人员及周边居民的生命财产安全。基于这种问题的存在，对矿区灾害治理是必须要实施的。本文通过对矿区水工环地质条件分析，明确具体存在的地质灾害种类及影响范围，制定出合理的灾害治理措施，有效提升矿区环境的安全系数，更好为后续矿产资源开采提供安全稳定的作业环境。关键词：矿区；水工环地质条件；灾害治理中图分类号：P 6 4 1.4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 6-0 1 7 2-3Analysis on geological condition and disaster control of hydraulic-industrial environment in mining areaZHAOJun-peng(E c o l o g i c a l E n v i r o n me n t G e o l o g y S e r v i c e C e n t e r o f He n a n G e o l o g i c a l B u r e a u,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 0,C h i n a)Abstract:T h e e x p l o i t a t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f mi n e r a l r e s o u r c e s i s a n i mp o r t a n t g u a r a n t e e f o r t h e s t a b l e d e v e l o p me n t o f n a t i o n a l e c o n o my,a n d a l s o a n e f f e c t i v e w a y f o r mi n e r a l r e s o u r c e mi n i n g e n t e r p r i s e s t o r e a l i z e e c o n o mi c b e n e f i t s.I n t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f ma r k e t e c o n o my,t h e d e ma n d f o r mi n e r a l r e s o u r c e s i s i n c r e a s i n g,a n d t h e mi n e r a l i n d u s t r y d e v e l o p s r a p i d l y.V a r i o u s t y p e s o f mi n i n g a n d i n d u s t r i a l s y s t e ms h a v e b e e n g r a d u a l l y f o r me d,w h i c h h a s b e c o me o n e o f t h e i mp o r t a n t ma t e r i a l g u a r a n t e e s f o r e c o n o mi c d e v e l o p me n t.B u t r e s o u r c e d e ma n d i s i n f i n i t e g r o w t h,mi n e r a l r e s o u r c e s r e s e r v e s a r e l i mi t e d,a n d mi n e r a l r e s o u r c e s e x i s t i n t h e g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t,a n y mi n i n g p r o c e s s w i l l l e a d t o g e o l o g i c a l d i s a s t e r s,t h i s p o i n t c a n b e f o u n d f r o m t h e g e o l o g i c a l e x p l o r a t i o n o f t h e mi n i n g a r e a,b a s i c a l l y h y d r o l o g y,e n g i n e e r i n g a n d e n v i r o n me n t t h r e e a s p e c t s a r e f a c i n g v a r y i n g d e g r e e s o f d e t e r i o r a t i o n o f g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s.On c e t h i s s i t u a t i o n o c c u r s,i t w i l l a f f e c t t h e e f f e c t i v e mi n i n g o f mi n e r a l r e s o u r c e s i n t h e mi n i n g a r e a,a n d e v e n t h r e a t e n t h e l i f e a n d p r o p e r t y s a f e t y o f mi n i n g p e r s o n n e l a n d s u r r o u n d i n g r e s i d e n t s.B a s e d o n t h e e x i s t e n c e o f s u c h p r o b l e ms,d i s a s t e r c o n t r o l i n mi n i n g a r e a s mu s t b e i mp l e me n t e d.T h i s p a p e r,t h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f t h e h y d r a u l i c i n d u s t r i a l e n v i r o n me n t i n mi n i n g a r e a s,d e f i n e s t h e s p e c i f i c t y p e s a n d s c o p e o f g e o l o g i c a l d i s a s t e r s,f o r mu l a t e s r e a s o n a b l e d i s a s t e r c o n t r o l me a s u r e s,e f f e c t i v e l y i mp r o v e s t h e s a f e t y f a c t o r o f mi n i n g e n v i r o n me n t,a n d b e t t e r p r o v i d e s a s a f e a n d s t a b l e o p e r a t i n g e n v i r o n me n t f o r t h e s u b s e q u e n t mi n i n g o f mi n e r a l r e s o u r c e s.Keywords:mi n i n g a r e a;Hy d r a u l i c a n d e n v i r o n me n t a l g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s;D i s a s t e r ma n a g e me n t收稿日期：2 0 2 3-0 6作者简介：赵君鹏，男，生于1 9 7 8 年，汉族，河南郑州人，本科，工程师，研究方向：地质（水工环）水工环指的是水文地质、工程地质和环境地质。在矿产资源开发利用过程中，地质灾害是非常常见的灾害种类，直接会给矿区周围生态环境造成恶劣影响1。为此，矿区地质灾害问题受到社会各界的广泛关注，政府部门出台了各项法律法规、政策文件等，要求开采单位加强对地质灾害治理及管控力度。从现有矿区情况来说，矿区管理者对地质灾害问题缺乏有效认知，难以实施及时有效的治理措施，造成地质灾害影响扩大，严重威胁到了当地居民的生产生活2。基于此，应当从矿区水工环地质条件进行研究分析，科学合理开展地质灾害治理工作。水工环地质条件是矿产资源开发利用区域的水文、工程及环境三个方面的地质条件，并且水工环地质条件是矿区地质灾害管理的有效依据，整个矿产资源开发区域的灾害治理无法脱离水工环地质条件治理。需要全面分析矿产资源开发利用区域的水文、工程及环境条件，并且对三者关系进行有效确定3。因此，本文对矿区水工环地质条件进行研究分析，明确了地质灾害治理的措施。通过对矿产资源开发区域水工环地质进行全面掌握，结合开采区域的地质构造，有利于对地质条件进行风险评估，以此保证灾害治理工作的顺利实施。1 矿区水工环地质条件分析在A区域矿产资源开发利用中，因矿物质中含有的重金属含量直接会对开采区域周围生态环境进行影响，这就需要对矿区开采选址进行明确，需要在海拔较高的山区中；如果是丘陵地区中，基本上海拔在180m400m间，这就需要对其最高处作为矿产资源开发的地址，有效避免重金属影响扩大4。在矿区附近区域中，大部分有着非常良好的水文条件，西南部分布有河道和水库，山林间小溪数量众多。因此，水质条件相对其他区域较好，整个矿区的气候环境是温带大2023年8月下 世界有色金属 173陆性气候，全年气温基本上在22左右，最高温度和城市区域是相同的，都是在7月底就会出现，因气候环境的作用下，最高温度可达40；一月份最低温度在2.3，并且有着非常的自然降水，全年降水量180天左右，暴雨次数达到50次，各类台风天气可达50次，年平均进水量在1800。矿产资源开发区域中，春季是3月5月，整体日照在1203小时，占据全年总量的25%，降水量只能达到325mm，占据全面降水的16.3%；夏季是6月8月，整体日照在1453小时，占据全年总量的28%，降水量只能达到920mm，占据全面降水的40%；秋季是9月11月，整体日照在1123小时，占据全年总量的35%，降水量只能达到623mm，占据全面降水的36%；冬季时12月次年2月，整体日照在963小时，占据全年总量的20%，降水量只能达到56mm，占据全面降水的2.9%5。在A区域中，除过自然降水的水文地质条件外，开采区域内地下存在含水层，主要分布在灰岩及白云岩间，借助自然降水得到补充。基于这种影响过程中，整个矿产资源开发区域中，工程地质条件分为火山岩、花岗岩、玄武岩三种。矿产资源开发区域整个丘陵地形是对工程地质条件产生影响的主要因素，并且在山区地带的作用下，频繁出现滑坡、泥石流、塌陷等地质灾害。因此，对矿区整个工程建设都会造成重大影响。一般情况下，矿产资源开发区域的工程地质条件中的火山岩，是由沉积土质、粘性土等形成的，深度在40m范围内，导致工程力学性质较差。花岗岩是非常普遍的地质构造部分，主要矿产资源开发区域的290m一下位置存在。玄武岩也是地质环境非常普遍的，基本上400m范围内都有分布，呈现出灰色，部分区域中含有石英岩。在矿产资源开发区域中，通过在矿区开采表面进行工程防护作业，有效避免风化问题影响增大，保障开采作业的安全。水工环地质条件的环境地质条件是非常关键的部分。矿产资源开发区域中，主要是存在于盆地中，因自然降水量大，滑坡地质灾害频繁出现，造成大部分岩土都出现裂痕，直接影响到开采作业的顺利开展。矿产资源开采过程中，整个生态环境都会出现改变。如，某个矿区占地面积达到4km2，其中露天采矿区域占地面积为2km2，矿区道路占地面积0.8km2，废弃矿渣堆放场地占地面积0.3km2，合计是3.1km2，这四个部分总体占地面积超过矿区区域的60%以上。因此，在矿产资源开发利用过程中，现有生态环境稳定性受到破坏，甚至难以存在。基于这种情况下，应当加快对矿区地质灾害分析，结合水工环地质条件，有效实现我国矿山建设绿色发展。2 矿区灾害治理对策2.1 明确灾害治理目标，保障生态环境稳定结合上述对矿区开发区域的分析，结合其中的水工环地质条件，更加需要对矿区灾害进行治理，有效保障人与自然和谐共生。为此，在矿区灾害治理过程中，应当明确治理目标，有效保障地质灾害治理方向科学合理。首先，应当全面对矿区地质环境进行分析，充分掌握当前矿区存在的安全隐患风险，借助综合治理措施，科学合理改善地质环境，逐步对生态环境进行恢复，努力实现人与自然和谐相处，最大程度降低对周围居民、开采人员及动植物的影响，以此确保矿产资源开采和居住生活协调发展。第二，全面掌握矿产资源开发区域的工程地质条件，研究出科学有效的施工技术，对过度开采或者随意浪费等现象进行遏制，有效保障矿产资源开发区域的各类污染物质排放符合标准，从源头上解决环境污染问题。最后，利用矿产资源开发区域的矿产特点、生态环境等内容，对现有开采矿区形成的各类废弃矿坑，应当设计成向景点，借助矿产资源普及宣传，充分提升资源利用效率。通过对废弃矿坑的使用，加大科学技术的投入，有效对灾害进行合理预防，以此保证生态环境恢复。2.2 制定灾害治理原则，降低灾害产生概率在矿产资源开发区域中，地质灾害对开采人员及周围居民产生影响非常大。为此，在对灾害治理过程中，应该制定灾害治理原则，坚持以人为本原则，对开采区域环境隐患进行调查，特别是要高度关注地面沉降问题，这是所有地质灾害中容易忽视的部分。这需要对地面沉降问题分析时，全面勘查整个矿区存在的隐伏滑坡体，并且需要对其进行合理分析，再对科学技术进行使用，逐步对地质灾害问题进行排出，对治理工作的施工方案进行合理安排，有效实现综合治理目标。此外，水文地质环境对矿产资源开发区域的地质灾害形成起到很好的推动作用。在治理过程中，应当坚持勘查原则，加大力度对地下水勘查，测量地下水位情况，并且在测量过程中，可以发现不同水位形成的特点，往往产生的误差系数不大于3，为地质勘查提供科学有效的支撑。在对地下水抽样分析中，应该对含水量、重量、硬化成分、压强等因素进行全面分析，逐步获取精确性的数值，有效保障矿产资源开发利用中，不会发生地面沉降、地面塌陷等地质灾害，有效预防地质灾害的产生。通过对水环境的全面监测，一旦地下水没有得到及时补充，需要采取人为措施进行补充，如果需要对地下水进行使用，就需要在确保地下水环境稳定前提下对其进行合理利用，有效降低地质灾害发生概率。2.3 构建灾害治理体系，提升灾害治理质量基于矿产资源地质灾害治理的目标，应该构建地质灾害治理体系，通过对地质灾害产生的原因分析，明确不同地质灾害下地质环境、地质构造、水工环地质条件等。在地质灾世界有色金属2023年8月下174害治理开始前，需要关注到矿产资源开发区域的边坡、蚀变带等相互作用的关系，合理分析断裂带，重视矿产资源开发区域岩层的错位情况，勘查不同矿带的特点，避免矿产资源开发利用中，产生各类地质灾害。并且，应该对水文地质条件进行全面掌握，包括地下水、地面河流、水位变化趋势等，对这些要素进行全面勘查，避免地下水位过低，以此保证边坡稳定，更好降低地面塌陷、泥石流等出现概率。此外，针对矿产资源开发利用区域的不稳定边坡中，主要是因岩石情况产生的，这需要关注岩石倾斜角，有效降低构造层塌陷的出现概率；关注边坡中的缝隙，有效降低地面塌陷的出现概率；关注边坡载荷程度，有效降低滑坡地质灾害产生概率；关注地下水和矿体的渗透情况，有效降低地下水渗透概率。通过这种治理过程，可以有效从源头对地质灾害进行治理，不断降低地质灾害出现概率，有利于保障开采人员及周围居民的生命安全。在这种治理办法落实后，基本上存在的地质灾害危害性小。因此，针对小型灾害治理过程中，应当采取生物技术为主。如，矿产资源开发区域的边坡稳定差，需要在边坡位置打入2m防滑桩，有效保障植物健康成长。2.4 结合地质灾害类型，明确灾害治理方法在矿产资源开发利用区域中，主要存在地震、地面塌陷、泥石流、滑坡等地质灾害。不同地质灾害受到水工环地质条件的影响也不同，这就需要针对性制定治理方法，有效提升治理效果。第一，加强地震灾害治理能力。地震是最为常见的地质灾害，由地壳运动所形成。大地震动是地震产生后的重要表现形式，其破坏力度较大，也会造成巨大人员伤亡，甚至会引发火灾、海啸等，给社会带来巨大的经济损失。通过利用水工环地质条件，有效提升地震灾害治理难度。从具体层面上，勘查人员需要结合测量得到的结果，判断出不同区域的地质灾害大小，并且对水文地质条件进行全面掌握，使用最为合适的勘察技术，有利于掌握地下情况。通过人工发射地震波，对地下传播过程进行收集，能够有效分析出地质构造的变化，难以对地质岩层进行有效判断。根据以往期间出现的地质灾害，对其中使用的各种方法进行总结，明确治理效果，有效提升矿产开采区域的安全系数，更好抑制地质灾害的产生。第二，加强地面塌陷治理水平。地面塌陷形成过程是岩石结构遭受到破坏，内部岩土层开始塌陷，导致地下出现空洞，产生不同程度的裂缝，从而造成地面塌陷形成。这种地质灾害影响较大，就会对地面建筑物产生影响，也会对生态环境产生影响，造成河流进入地下，部分区域出现断流。对于这种地质灾害，需要全面掌握矿产资源开发区域的水工环地质条件，采取科学有效的防治措施，有效降低地面塌陷产生概率。要科学合理对地下水位进行控制，在对地下水进1师刚强.对大型金属矿床水工环地质特征及矿山开发保护探讨J.世界有色金属,2018(23):238+240.2肖雄斌.矿山地质构造沉降监测中水工环地质调查的作用分析J.世界有色金属,2019(23):140-141.3任鹍翔.基于云计算的矿区水工环地质调查数据发布系统的设计J.世界有色金属,2021(21):11-12.4周振.可可塔勒矿区10号铅锌矿体水、工、环地质特征研究评价J.新疆有色金属,2021,44(01):60-63.5孙雷.绿色矿山建设背景下矿区水工环地质勘查技术流程改进研究J.冶金与材料,2021,41(02):47-48.行利用过程中，需要管控好水位，制定科学有效的地下水使用计划。针对很大概率出现地面塌陷的区域，应当使用注浆技术，从而提升地基质量强度。如果地下水抽取后，需要及时进行回填，如果因开采作业造成地面塌陷，应该及时对地下水封堵，使用混凝土对其进行修补，有效保障地面塌陷现象出现概率降低。因此，在矿产资源开发利用区域中，水工环地质条件是复杂的，也就造成了地质灾害的多样性，这就需要实施针对性的治理措施，有效提升灾害治理质量和效率。3 结语在市场经济发展中，对矿产资源需求量逐年增长，各类企业开始加大开采效率和规模，不断为国民经济发展和人民群众生活提供可靠的矿产资源供给。但是，在大规模开采作业中，对生态环境污染也是较为严重，并且这些污染过程会随着开采时间延长内外进行扩展，直接影响到周围居民的生命健康，甚至大量土地资源无法利用。基于这种情况下，对矿区治理是必须要落实，这就需要全面分析矿区水工环地质条件，明确其对矿山地质灾害存在的原因，制定出有效的治理措施，有效保障矿产资源开采顺利进行。因此，在矿区资源开采中，应当重视灾害治理的重要性，通过明确灾害治理目标，保障生态环境稳定；制定灾害治理原则，降低灾害产生概率；构建灾害治理体系，提升灾害治理质量；结合地质灾害类型，明确灾害治理方法，以此促进我国矿山行业可持续发展。