我国矿山地质灾害主要类型和勘查防治方法.PDF

2004年第1期 矿 产 与 地 质第18卷 2004年2月M I N ERAL RESOURCESAND GEOLOGY总第101期 我国矿山地质灾害主要类型和勘查防治方法 ① 李 毅,李 蘅,张 静 桂林矿产地质研究院,广西 桂林541004 摘 要分析了矿山地质灾害的主要类型,并着重提出矿山采空区的勘查方法,对可能产生的地质 灾害提出防治方法。 关键词矿山地质灾害;类型;勘查方法;防治 中图分类号 P694 文献标识码 B 文章编号 1001- 5663200401- 0062- 03 我国是地质灾害的多发国家之一,地质灾害种类 多、 分布广、 影响大、 造成损失严重。矿山地质灾害是 地质灾害的一个分支,是人类开采矿山而直接诱发的 人为地质灾害。我国是采矿大国,开采技术和设备相 对落后,导致矿山开采环境不断恶化。近年来,冒顶、 地表塌陷、 矿坑突水等重大地质灾害明显上升,本文 详细研究了各种地质灾害的类型和勘查防治方法。 1 矿山地质灾害的主要类型 1. 1 矿震 矿震是开采矿山直接诱发的地震现象,矿震的震 源浅、 危害大。小震级的地震会导致井下和地表的严 重破坏。例如,辽宁北票煤矿吉井区, 1981年8月21 日,井区共记录震级M S≥0. 5的地震160次,有感地 震37次[1];湖南涟源市的青山硫铁矿因地下采场空 区过大, 1996年7月1日22时57分发生里氏2. 6级 的地震。 地震发生时,矿区群众普遍有感[2];广西大厂 100号矿体因地下民采严重,造成采场空区过大, 1999年至2000年采场频繁冒顶,造成多次有感地 震。因此,采矿诱发地震活动矿震是近年来矿山常 见的地下地质灾害。 1. 2 地表塌陷 对金属矿山来说,地表塌陷普遍存在,如金川镍 矿、 凡口铅锌矿、 甘肃厂坝铅锌矿、 大厂高峰矿。近年 来,金属矿山地表塌陷呈急剧上升,造成塌陷的原因 是采区不充填,尤其在不明采区和民采区表现突出。 地表塌陷给矿山企业会造成严重的经济损失。 1. 3 矿坑突水 矿坑突水,其突发性强,规模大,后果严重。如湖 南香花岭锡矿井下突水,导致价值千万元设备损失; 钦州矿务局2002年煤矿井下突水,导致闭坑一年;南 丹大厂矿区拉甲锡矿在2001年7月17日矿坑涌水, 导致81人死亡。矿坑突水已成为矿山的重要地质灾 害,目前,许多矿山都存在矿坑突水的隐患,特别是民 采严重干扰的矿山,开采无序,民窿、 老窿排水不畅, 产生突发性灾害的潜在威胁极大。 1. 4 采空区塌陷 采用空场法、 留矿法、 崩落法等开采的地下矿山往 往在井下形成巨大的采空区和崩落空区,这种空区达 一定规模就会产生大面积崩陷,会造成重大灾害,如寿 王坟铜矿、 西林铅锌矿都发生过大面积采空区崩塌。 大面积采空区的存在,是诱发大面积采空区崩塌 的隐患,如大厂铜坑锡矿和高峰锡矿已形成达数百万 m 3 的采空区,铜铅锌矿也形成150万m 3 的空区,甘 肃厂坝铅锌矿大量存在采空区,它们将是开采和防治 最大的难题。 1. 5 地热 随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已 有许多矿山开采深度达到800m以下,如凡口铅锌 矿、 红透山铜矿、 高峰锡矿。这些矿山因含硫量高,开 采深度又大,地温非常高。 凡口铅锌矿的深井,实测岩 石温度41℃;冬瓜山铜矿深部实测岩石温度达36℃ ～37℃;高峰锡矿深部岩石温度已达39℃以上。 1. 6 地下水系破坏 由于矿山开采,地下水系在大量抽排条件下,体 系容易破坏,造成大的疏排漏斗,水位降低。 矿床疏干 26 ①收稿日期 2003- 05- 11 作者简介李毅1963- ,男,湖南邵东人,高级工程师,从事地质环保及地质找矿工作。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 排水还会引起地表塌陷、 地面干枯等。 2 勘查和防治方法 2. 1 勘查矿山采空区的主要方法 由于矿山的地质灾害都在深部发生,勘查多采用 物理勘查方法。 2. 1. 1 高密度电阻率法 高密度电阻率法是以岩土体导电性差异为基础 的一类物探方法[3],它对不太深的采空区地下水系勘 查十分有效。 如,石太高速公路山西平定境内矾土矿采空区, 采用高密度电阻率进行测量,获得深部 39 点下方 有一低阻闭合圈异常图1,结合钻探资料,圈定该 区采空区平面分布[4]。 图1 3号采空区分布范围平面 Fig1. 3 m ined out area distribution plan 2. 1. 2 视电阻率法 视电阻率法与导体材料的性质有关,一般金属矿 山都是块状硫化物矿体,它是一种良导电体,具有极 低的电阻率,而有待探明的采空区为空气充填,空气 是绝缘高阻,其电阻率与硫化物矿体的电阻率有显著 差别,利用这种差别就可圈定出采空区。 如我们在某矿区采用视电阻率方法测量出采空 区图 2 [5]。 2. 1. 3 瞬变电磁法 瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地 下发送一次脉冲电磁场,在一次脉冲磁场的间歇期 间,利用线圈或接地电极观测地下半空间二次涡流场 的变化,从而达到探测目的。 该方法信噪比高、 分辨力 强、 探测深度大、 探测速度快。 在某矿区,我们发现图 3 [6] 采空区空洞 低阻、 高感应、 高纵向电导; 回填低阻异常中间夹较高阻层; 氧化矿区中低阻异常,层位厚度大,深度在 200m以内,部分地段电阻率相对较低,应为空区。 2. 1. 4 其它方法 近年来,江坤树、 桂正涛、 崔占荣、 王亮、 覃政教等 人还利用地质雷达、 浅震和瑞利面波物探勘查方法探 测地表至50m深范围的地下溶洞、 地下管线、 地下水 道和空区,取得了显著效果[7 ～10]。 2. 2 矿山地质灾害的防治 确定了采空区的位置以后,防治矿山采空区地质 灾害的方法很多,主要有以下几种 1采矿过程中,及时回填采空区。 2对可能造成塌陷的位置提出预警措施,对现 有的建筑和设置采取必要的预防措施。 3矿山设计应避开城市和重要设施。 36 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图2 矿体200m中段物探测量结果图 Fig. 2 Geophysicalmeasurement result on the 200 m levelw ithin the orebody 图3 某勘探线视电阻率断面图 25Hz 注图中以等值线分界 Fig. 3 Longitudinal section of apparent resistivity on line T21 ①类 1～2等值线以内为采空区空洞 ②类 2～4等值线以内为 氧化矿 ③类两个采空区之间所夹的数值大的部分为回填 3 结论 本文在前人基础上总结我国矿山主要地质灾害, 指出危害性,并提出用物理勘查的方法能够正确地预 测出矿山地质灾害的位置并采取及时的防治措施。 参考文献 [1] 戴塔根,刘悟辉,等.环境地质学[M ].中南大学出版社,长沙 1999. [2] 李庶林.论我国金属矿山地质灾害与防治对策[J ].中国地质灾 害与防治学报, 2002, 4 44248. [3] 王兴泰.工程与环境物探新方法新技术[M ].地质出版社,北京 1996. [4] 冠绳武,李克祥.高密度电阻率法探测洞穴 、 采空区的效果分析 [J ].工程勘察, 19946. [5] 任基林,邓金灿,敬荣中,等.瞬变电磁法在探明某矿区采空区方 面的应用[J ].矿产与地质, 20013, 2212224. [6] 苏亚汝,邓金灿,等.视电阻率法在探明某矿区井下空区中的应 用[J ].矿产与地质, 2001, 3, 2292232. [7] 江坤树.探地雷达在工程勘察及工程探测中的应用[J ].有色金 属矿产与勘查, 1999, 4. [8] 桂正涛.瑞雷面勘探技术在第四系分层方面的应用[J ].物探与 化探, 19994. [ 9] 崔占荣.瞬态瑞雷波勘探中一些问题的讨论[J ].物探与化探, 19955. [10] 王亮.电阻率测探法在煤洞勘探中的应用效果[J ].勘探科学技 术, 19995. [11] 覃政教,等.岩溶地区浅层浅震反射法[M ].北京地震出版社, 1993. MA INM INE GEOLOGICAL D ISASTER TYPES IN CHINA AND THE OBSERVATI ON AND HARNESSINGM ETHODS L I Yi, L IHeng, ZHAN G Jin Guilin R esearch lnstitute of Geology f orM ineral R esources,Guilin Guangx i541004,China Abstract The main types of m ine geological disastersw ere analyzed w ith a focus on the observation in the m ined out area and the harnessing s for the possible geological disastersw ere proposed. KeyW ordsm ine geological disaster; type; observation ; harnessing 46 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.