石Lu铜业公司生产中的地质灾害初探.pdf

≮，f 、 ／ 石蒙铜业公司生产中的地质灾害初探 石蒹铜业公司 ． 【摘要 】 对石蕞铜业公司生产中的 各种地质灾害受其特征，诸如地面塌陷变形 侑驶 岩崩 雠 词 些 阐 关 键 词 些 亘 _盟 些 亟 量些 耍 苎 - f lj I ／ 1 概述 石 蒙铜业公司位于广 东省 阳春 县境 内， 建于1 9 6 6 年，迄今 已发展成采矿 、选矿 、冶 炼 电解 、铜材 加工为一体的联合 企业 。 石萘矿区位于石菜一 石 根 向斜小盆地的 西北边缘，分东西两个矿带。西部为原生铜 钼矿 ，东部为溶蚀淋滤富集的 次生 氧 化 铜 矿。次生矿正处于 深部 开采中 ，属 露采 型矿 山，原生矿待采 。 东段次生氧化 铜矿 上伏于中石炭统 黄龙 群灰岩 c ，灰岩 浅层 溶蚀强烈 ，溶 洞 发育，富水性强 ，是 国内著名的大水矿 山之 一 ，水 文地质条件 十分 复杂，据预测最大 涌 水量为1 2 万I ll 。 ／ d 。 矿 山的生产和建设 ，产 生 巨大的经济 效 益和社会效益，但导致了地面塌陷变形、滑 坡 、水 资源枯竭、污染 、震 动和 噪声，工 业 “ 三废 ”污染等地质灾 害，严 重影响了矿 山 的正常生产 ，加剧了农矿矛盾 。 2 石蒹铜矿 生产 中的 地质灾害及其对策 次生矿 的开 采，必须超前疏 干，形成多 台阶的高边坡 。大面 积的排水 ，地 下水 位下 降，致使地表土层平衡受 到破 坏，形成地面 塌 陷、变 形，使大片农 田、地面建筑物受 到 破坏。 高边坡容易造成边 坡失 稳 ， 地 面塌 陷 ， p 地面变形是本矿生产最主要的地质灾害。 2 ． 1 地面塌陷，地面变形 1 9 6 5 年前，据地 质 队勘 查有 老塌陷3 7 个 ，1 9 6 6 年 底至 1 9 7 9 年初 ，开始大型疏 干抽 水试验，产生大量的塌陷和大面积的地面变 形。1 9 9 3 年底矿湖水位降深6 2 ． 1 O re， 疏干漏 斗半径 延 至5 5 0 0 m，塌 陷 分 布范 围 东 北 5 3 0 0 m，南面3 0 0 0 m，西 南2 5 0 0 m， 北 面 约 1 7 0 0 m，见 图 l。 囝1 石茉铜矿塌陷分布略图 1 9 9 3 年累计，塌陷面积3 4 9 ． 0 4 亩 1 亩 1 O O m。 耕 地赔偿面积 ，房屋 搬迁5 6 6 7 1 m。 ， 塌 陷回填7 8 8 4 4 4 m 。 地面塌 陷和 地面变形 地裂 、 地面 沉降 严 重破坏原来 的地质 环境，特别是 浅层岩溶 发 育地段，地表水通过塌 陷倒罐补 给，增大 矿坑 涌水量 抽水试 验 时，东 面5 0 0 m处的 西 山坡灌渠中发生塌 陷。渠水 沿塌 洞大 量 涌 入 ，其 量 为1 8 0 0 0 m。 ／ d ，比平时增 大2 O ％～ 3 0 。大量 的污水 回灌 ，污 染了地下水源 。 石 苹铜 业 公司 生 产中 的 地质 灾害 初 撵 曾夸 浓 邮 编 5 2 e 6 2 5 一1 5 维普资讯 地面变形使农田无法正常储水，造成弃 耕。在塌陷范围内，塌陷频繁发生，大量建 筑物 、道路遭破坏 ，严 重影响了矿 山的 总体 布局 ，给工农 业生 产和生活带来 了 诸 多 不 利，加剧 了农 矿矛 盾。 石茉铜矿经2 0 多年的实践 ．对愈来愈严 重的地面塌陷进行综合治理 ，取得 了明显效 益 。 首先对矿 区进行 分区预测 ，在 预测的基 础上，控制与塌陷密切相关的因素，抓好塌 陷前期的预 防和治理 ，防 患予 未然 ，妥善处 理 塌后 的 回填和赔偿 。 2 ． 1 ． 1 地面 塌陷的分区及预 防 通过对矿区地质构造，水文地质条件 及地面变形标 志的研 究 ，将矿区分为强塌 陷 区 、塌 陷区、弱塌陷区 ，预 测区和安 全区等 五大 区。强 塌陷区和塌陷区 内，要求所有 新 建 筑物 均进 行地基处 理，选择合理的 基础形 式 。 矿 区地面塌陷与矿床排水关 系密切， 因 此 ，在 满足采矿要求的 同时 ，有 计划地开 采 地 下水 ，避免过量疏 干引起 大面积的地面 塌 陷变 形。 1加强对地下水位 、疏 干漏斗半径 延 伸情 况、漏斗的范围 、陡缓程 度等 水文 地 质 因素的研究 ，预 测疏 干范围，塌陷分布 、 发 育程 度，优选开采方案 ，合 理 开采 地 下 水 ，减少塌陷的的发生 。 2 控制地 下水 位的下 降速率和 降深 ， 避 免地下水位的急 剧波 动。配合采掘进程 ， 有计划布置深潜水泵，集中强排的同时注意 边缘地带的水位 降落，避免地下 水 位 的 陡 降，减缓产生 塌陷的水动力条件 ，以达 到减 少塌陷的 目的。 3对 疏干井进 行技术处理 。封 闭第 四系含水层 ，在疏 干井浅部岩溶发育地段 ， 敷设相应的过 滤管 网 ，并在其 上部放 挡 泥 环 。 4在 浅部岩溶发育地段进 行堵 漏或 一 l 6 一 构 筑反滤防渗层 ，防止 地表 水 直 接 回 灌 地 下，预防地下水对土层的潜蚀 。 5 所有建筑物应设置排水 沟，保证 排水 畅通。鉴予大部分 民房没有 排水 沟或排 水 沟不畅通，有关部 门协 助建 立疏 干排 水系 统。 2 ． 1 ． 2 塌陷的处理措施 石茉铜矿采用 碎石泥土直 接回填塌陷区 的措旌。每年冬季，露天矿、农矿科联台组 织力量 大面 积回填塌 陷区。对 小范围 ，交通 不便的地带 ，鼓励农户及时回填，并给予赔 产 补偿 。 无水塌 洞，采用碎石上充填夯实，上部 回填粘性土 。此类型 约 占本矿塌陷的6 0 ， 经处理后 ，大部分塌陷区不再复 活，成功率 8 0 ％ 以 上 。 积水塌 洞，先 将沙袋及石块交替 充予塌 陷 区，再充 填碎石土夯实后 ，回填粘性土并 夯 实，防止 地表水下渗 ，塌 陷复活。对少量 可见基 岩的塌陷 区，先用混凝 土封闭洞 口， 再作 充填处 理。 筑 堤和疏排地 表积水 。对河流、沟渠无 法处理 的塌陷地带 ，采用避 、绕的方法 ，或 进 行河流改道 ，对地表水分 割截流，在塌陷 区进行疏导排涝等。 加强塌陷区 内的地质灾 害知 识宣传 ，对 农 户 、广大职工进行 防治地质灾害方面的知 识 宣传 。地质水文 技术人 员对所 有塌陷进行 认真编录测绘。开矿2 0 多年，没有发生 因塌 陷引起的人员伤亡、设备事故。 回填后的耕地 ，改水 田为旱耕 ，种植甘 蔗、花生等 ，稳定 后可再种水稻。 2 ． 2 滑坡 岩崩 2 ． 2 ． 1 矿区内 出现的滑 坡 滑坡是嚣 天矿 山虽常见 的地质 灾害， 目 前石篆铜矿次生矿 开采深度达8 4 m，最 低 标 高 一4 4 m， 开采 台阶 1 0 个 。 设计 边坡角为3 5 。 ，台阶 高度8 m，开 矿 以来先后出现 5次边坡失稳 ，除1 滑坡出现 有色矿山 ； 9 9 6 ． 3 维普资讯 在东帮外，其 余 4次均在西帮，如 图2。由 于西帮岩土结构复杂，岩土层为强～剧烈风 化的石英闲长玢岩和矽卡岩，水理性质及工 程地质均差，在西帮地下水位高的条件下， 汽车排土震动，边坡开挖为滑坡创造了十分 有利的条件，特别是雨季，滑坡隐患不断。 1 9 7 8 年至1 9 8 0 年初 发生2 滑坡 ，1 9 8 7 年 以来 西边坡在 2 8 m， 1 2 m平台以及2 0 堑沟连 续出现失稳 ，1 9 9 1 年 6月中旬5 滑坡的 大规 模 滑移，整个 边坡 平均每天下 沉 5～ 1 O c m， 最大为3 0 c m／ d ，总体下沉达4 m。 滑移体呈 扇形分 布 ，上 宽2 0 0 m，下 宽3 0 0 m， 连 通 4 4 m至 4 m五个台阶，估算滑坡量超过2 0 万 m o 圉2 矿 区滑坡分布 图 2 ． 2 ． 2 滑坡的治理措施 1 9 9 1 年 ，经公司领导 牵头 ，组织采矿 、 地质 、测量 、 水 工 、 安全等 方面的技术人员 ， 成立了 边坡 治理 小组，召开 专门会议 讨论 整 治5 。 滑 坡的措施。 1 根据各岩土层的物理力学参数， 优选开采方案，选择合理的边坡角，减少剥 离量 ，降低采矿成本 。 2 固定 边坡 植树 草 护坡，减少 雨水的 冲刷 ，坡脚设 地表排水沟 ，砌 筑挡 土 墙护坡 。 3 已发生滑 移或 即将 滑移 的边坡 ， 首先 削坡减载。根据不 同地质 情 况，在 坡脚 相对稳定地带实施打桩注浆，岩坡可采用锚 杆桩。1 9 9 2 年5 滑坡治理时， 用 1 3 0 mm钻 机钻至基岩2 ～3 m，桩距1 ． 5 ～3 m不等， 再 敷设 1 0 5 ram钢管 中间均匀地割开小孔 作 为注浆溢出孔，然后灌注5 0 0 水泥浆 加 速凝荆。经治理后，该地 段 未见 明 显 滑 移。桩基除钢管外，还可采用钢筋桩和工字 钢桩，并浇注混凝土 ，效果也不 错。 4完善 各台阶的排水系统 ，针对治 水这 一关键 ，在裂 隙发育 地带，先用粘 土 回 填夯实以防地表水下渗，砌筑排水沟。在坡 上渗水地带，用片石筑反滤层，保证潜水渗 出 ，在水量 集 中的地 方打平洞疏 干。 5完善边坡 的监 测预报系统 ，在 整 个矿湖边坡中设置观测沉降桩，定时定点观 察 ，发现问题 及 时处理 。 2 ． 3 水 资源 干涸 ，污染及 治理措施 次生氧化铜矿上伏于水文 地 质条 件 复 杂、岩溶发育的 中石炭统 灰岩 ，大理岩 ， 日 排水 量为 9万多 吨。经过2 0 多年的 疏干，地 下水位不断下降，地下水资源 逐 年 减 少 1 9 9 3 年，疏干漏斗中心水位达 一4 4 m，降 深 6 4 m，疏干半 径 不 断扩 大， 疏干 范 围 长 8 5 0 0 m，宽2 4 0 0 m。超 量强排地 下水 ， 改 变 了地下水动力条件 ，破坏了地下 水 动 态 平 衡 。一 方面 致使 部分地区大面积 干旱 以冬 季为甚 ，井泉 干涸，用水 困难 }另一 方面 地表水系倒灌补给，增大矿湖涌水量 ，大量 不洁水 回灌，污染了地下水源 。 自长期排水疏干，大范围降低岩溶水位 后 ，石根 河、 西山坡灌渠冬季 干涸 ，大 岸溪 石幂铜业公司生产中的地质灾害韧探曾奇浓 15 2 0 6 2 5 一 维普资讯 溪水沿泉水排泄 口补给。矿区南2 ． 0 k in的沙 羊地石磷子灰岩原排泄量为1 1 0 0 m。 ／ a 的上升 泉群， 天然 泉水 全部 沿过去的排 泄通道倒 补 给，大片沼 泽硬化 。位于 北1 ． 7 k m的 留成塘 石踺 子灰岩 上升 泉流量 减少 一半 。 于缺 乏经 验，未能及 时回填，加之 地表水 补 给，大量不洁水回灌，致使地下水质受到一 定污 染，如 表所示，认识 到这 个 问题后 ，及 时组织 力量 回填，细菌总数有 明显的下 降。 近年来 ，很 重视塌后的 工作 ，地下水质得到 排水疏 千试 验初 期 ，出现大 量塌 陷， 由 保 证。 石慕铜矿地下水细菌分析报告单 个／ mL 石 策铜矿采矿 排水开始 ，即全面 规划 ， 提 出供 排结台 ，合理利用地 下水 资源，每 月 排 出地下水 9 万 多 吨，供给选矿， 冶炼 ，电 站 3个生活区 以及 供农 田灌溉。 石菜 矿 区地下 水 属 Hc 0 i c a 或 Hc 0 i Mg 型水 ，水温 2 4 ℃，矿化度 3 0 0 mg ／ L ，经治理后，多次取样化验，结果 均符合工业及生 活用水 标准。为了监测 地下 水 的水质变化 ，污 染程 度，定期取样作水 质 分析 。 由于矿床地下水与外围岩溶联系，特别 是雨季，塌陷 时有 发生，地下水受不 同程 度 的影 响，为此 ，铜业公司拨专款建水厂 ，于 1 9 9 3 年底竣工 投入使用，水质得到进 一步改 善。 2 ． 4震动和噪 声 采矿 场内的震动源有 地表泵及 电机组 ， 钻机 凿岩钻和潜孔钻，汽车，爆破等。 震动对建筑物、地基、边坡等将产生不 良的 影响，尤其对不 良地 基影响更大 。 采矿场 内噪 声源 主要有 电铲 、汽车 、钻 机 地质钻和潜孔钻 、压风机 、地表泵房 等 ，以压风机和 地表泵房 噪音为甚 。 根据噪音标准要 求值 ，人 的听力保 护理 想 值为7 5 d B，极大值9 0 d B，而铜业公 司 由 表 3呵看出 ，很 多工作 场所的 噪声超过人 体 听力保护极大值 ，噪声污染不容忽 视，控制 噪声势在必行 。 一 一 从根本上解决噪声污染，首先必须装备 先进的低噪声设备，作为现阶段大多数矿山 和工厂来说，这是不现实的。 旧设备的更新 改造，减少激 发力 的振动和减少系 统各 部件 对激发力的 响应，如加润滑油，及 时更换磨 损部件 ．保护 机械的 各部位接触面 润滑，光 滑，这些在经济上和方法上是可行的。在有 条件情况 下，机械控制操作 部分 与机械 噪声 源分 开，或用 隔音材料将 噪声 隔开。采 取个 人 防护是 减步噪声对听觉及人体 危 害的最有 效、撮经济的措施之一。噪声污染严重的车 间、场所 ，如 地表泵房，钻机操作 台，压风 机操作台等，操作者必须戴耳塞、耳罩或防 声帽，一 般耳 塞平均隔声可达2 0 d B 左右。 2 ． 5 工业 “ 三废 ”污染 与对策 所谓 “ 三废 即废气 、废 液和废 渣 。石 蒙铜业公司是采、选、冶、电解、铜材 加工 的综 化型企业 ，铜矿石属 高硅 铁质 难选氧化 铜，每年处理原矿3 5 万t ，精矿 金属 量8 O 多 吨，排出尾气约1 2 亿m。 。 本节重点讨论大 气环 境污染 以 及 矿 坑 水，排水场水的 污染。 选厂、冶炼厂 以重油为原 料锻烧 干燥 ， 排 出大量的气态污 染物和 粉尘 ，为铜业公司 生产 中的主要污 染源 。 据公司环保监测 站测 定 ，矿 区排放 的污 染物主要有 ，气 态污染物包括二氧 化硫、氨 氧化物和氯化氢 ，前 两者 低于 国家 大气环境 有色矿山 1 9 9 6 ． 维普资讯 质量二级标准，后者在烟囱周围形成酸雨， 对环境有 一定 污染 ，氯化 氢与粉尘 占污染 物 总数9 5 ，而 氯化氢 随水 雾转移，主要沉 降 在排气筒周围，因而 污染物主要为粉尘。 建矿初期 ，由于矿 山设 施不配套 ，人工 绿化未形 成，排水 场受暴雨 冲刷，夹带的污 水对东风 冲沟两岸的农 田造成严 重污染，公 司投产后在整 治上下了很大 功夫。采取 以下 措 施进行整治 ，并 取得了好的效果 。 1平整排土 场边坡，植树造林 ，种 草 形成植 被，抑制 污水 污染。 2 进一步扩大和完 善沉淀池 ，增加 沉 淀时 间 ，提高 溢流精度 。 3 坚持计划排土，即晴天外排土， 雨 天内部 台阶 排土 ，定期巡查检 查 ，加强管 理 ，避免滑坡 。 4改 造东 风河 ，筑堤排 洪防洪。 经 以上措施 ，废水 污染太为减少 。但 由 于附近农民人为破坏等原因，废水污染时有 发生 ，中岗 田坡 村和东风 乡沙 秧地村两村受 污农 田4 3 6 亩 1亩 1 0 0 m ，公 司进 行 赔 产补偿 。 近十年来 ，石茉铜业公司为了减少环境 污染，美化矿区环境，用于 “ 三废 治理方 面的资金近7 0 0 万 元 ， 通过逐年落 实 “ 三废” 治理措施，改 造选 厂收 尘系统 ，尾 气经两 级 干法和两级 湿法 收尘后 ，排放 的尾 气和粉尘 达 标率大于 9 0 ，采矿 区和生 活区环保指标 达标达 1 0 0 。 1 9 9 0 年被 总公 司 授予 “环境 优美矿 山 称号 。 经石茉铜业公司环境监测站在厂区 科 研所 ，冶炼厂 和采 场和生 活区 小树林 进 行测试，综合评价指 数小于 1，用大气环 境质量二级评价大气环境质量，生活区和厂 区均为清洁 区。 为 了判断对石茉 矿区矿坑水取样进行分 析 ，结 果表 明，水质 良好 ，未受污 染。 旱季地表泵房排 砂，排 出大量含混 砂污 水，为此，在矿湖外围设置较大的沉淀池， 让泥 砂充分 沉淀 ，溢出的水 将不 受污染 ，不 含有毒有害元素。 3 对矿 山开采 中保护 地质环境的建 议 笔者对保护地质环境提几点建议，作为 率文 的结尾。 1开采矿产 资源的 同时，安全环保 设施要 同时配 套建设。 2大水岩 溶矿 山的疏 干问题 ，勘察 阶段要弄清矿区水文地质条件，确定治理方 案 。 3全面 规划 ，统 一开发和 综合利用 地下水 与地 表水 资源 ，合理开采水 资源，避 免水资源的 干涸 和污染 。 4综 合利用废渣 、贫矿 。 5建 立专家系统 ，在 边坡设计和治 理方面 ，水文 地质 参数 ，涌水量 ，区域水文 地质资料等诸多方面建立专家数据库，专家 意见决策 ，为矿 山设计开采提 供方便。 6 开采 中的 矿 山要组织力 量详尽研 究 地质灾 害，提 出整 治措施 ，使 地质灾 害的 危 害程度 降至最 小，待采矿 山必须先研 究预 觏 l 地质灾害。 石 蕞铜业 公 司生 产 中韵 笼盛灾 害和 车 曾 夸液 邮编 5 2 9 6 2 5 参考文献 略 一 I 9一 维普资讯