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试论金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律

    更新时间:2018-03-23 13:48:31 

刘飞

摘要:随着国家资源开采工作不断深入,国家的矿山开采工作已经逐渐完善,但是仍然发生一些金属矿地地质灾害。本文首先对金属矿山地面塌陷进行了简单的分析,继而以某一矿山地面塌陷为例,详细分析矿山地面塌陷的规律,继而提出了几点关于地面塌陷区的防治措施。通过本文有针对性的对金属矿山地面塌陷问题展开深入研究,为相关矿山开采工作提供具有参考价值的资料。

关键词:金属矿山;地面塌陷;地质构造

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.057

0引言

金属矿开采的地面塌陷,普遍是因为采矿活动引发的地面塌陷也可以被称为踩空塌陷,这种塌陷更为复杂,并且无法被准确量化。因此必须准确把握住金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律,才能够对地面塌陷展开相应的防治工作。虽然现阶段金属矿山采空塌陷的预测方法已经得到了一定的发展,但是在实际应用的过程中,还缺少通用的理论方式,需要加强对矿山地面塌陷规律的深入研究。

1金属矿山地面塌陷分析

金属矿山容易出现地面塌陷可能是因为其矿种多样性以及金属矿山本身的地质规律造成,因此对于金属矿种,即使同一种矿,如果在不同的区域,拥有不同的地质背景和地质条件那么其本身就会存在一定的差异性,正因为金属矿山和普通煤矿的建造方式不同,产出的状态也不同,在地面塌陷的规律上也会存在不同。而矿山地面塌陷不只是对矿山本身的开采工作带来危险,还对矿山周围的建筑物、铁路、公路、农田等造成破坏,甚至严重的情况下,会给矿区周边的人民带来生命财产安全问题。金属矿山地下开采地面塌陷主要是因为矿山地下开采而形成相应的采空区,在采空区上覆岩体和上浮岩土体的双重压力下,产生向下弯曲和移动的情况,当到达一定的极限时,会发生断裂,垮塌,采空范围也会随之而不断扩大,在地表上形成塌陷,最终形成三带,分别为冒落、裂隙以及弯曲变形带。

2金属矿山地面塌陷规律

2.1地质环境

本文以某矿山为例,该地区内的地质构造较为复杂,包含了多种地质岩组,其中大理岩和闪长岩组的强度最高,而砂砾石和黏土岩组的强度最低,而在采场范围内,包含了块状、层状以及层状碎裂、碎裂以及散体等多种结构,而其中层状碎裂和碎裂结构和散体结构,在开采过程中都是容易造成地面塌陷和滑坡的岩体结构。

2.2采矿方法

考虑到该矿场的地质环境,该矿区在地下采矿的过程中,采用无底柱的崩落法开采,这种方法主要是利用当矿石回采出来,矿体上覆盖的松散矿体也就能够随之崩落,覆盖到下一矿体上,利用这种方法能够自上而下的完成各个分段,但是覆盖岩石和地表也会随着崩落而产生塌陷问题。

2.8地面塌陷

(1)地面塌陷概况。该矿场发生塌陷的区域在矿山的山坡脚处,因为受到地下开采以及开采过程中的爆破震动影响,该塌陷区域成椭圆状,长度约为三百米,宽度在八十米左右。塌陷面积为2.4×104平方米,其中塌陷区域的北边为黄冈闪长岩,南边为大理岩,塌陷区域周边的地裂缝也随之发育和塌陷方向垂直。此地表塌陷范围比地下巷道的范围较大,而且塌陷范围会随着时间的增加而增加,如果不加以治理,会对两边的高陡边坡的稳定性造成一定的影响。此外,该地区地表塌陷后,对整个矿区的生产也带来了危险,如果地下开采工程继续,那么采空区塌陷范围还会继续扩展。

(2)治理方法。因此,该矿场对塌陷区域去采取回填工程,将开采中的不用尾石投入到塌陷坑内。从对该矿山塌陷地区的剖面图中能够看出,在该矿山采用崩落法开采铁矿石的过程中,出现了两种不同的情况,造成了地表塌陷的两种不同的形状,其中,是因为崩落开采过程中,岩体和矿石一起被崩落,一部分成悬挂状态暂时保留,但也只是暂时性的,而部分岩体坠落下来,形成空场,让地表形成不均匀沉降,整个地表的移动呈现出漏斗型的特征。而另外一种则是在有正常的地段,产生的盆地形形态特征。此外根据对采空区岩体移动角的检测,发现在该矿场的东采区,-180米以上的开采深度的移动叫上盘和下盘都为60°,且端部为65°。

(3)分析总结。由上可知,金属矿山地表塌陷受到多重因素的影响,包括矿体形态,产出状况、以及采空区埋深、采厚比等多种因素,在这些因素的共同作用下,让金属矿山地表塌陷的规律更加难以掌握。而矿山地质本身的不确定性,也让金属矿山的地表塌陷机理更为复杂。因此矿山在生产过程中,应该建立起完善的检测体系,才能够通过数据监控的过程,得到相应的数据,对于崩落角和移动角的参数进行修正和优化,降低崩落法对岩体的影响,以此降低出现地面塌陷的可能。不止如此,完善的预测系统,能够获得更好的预测效果,为地质灾害的预防和治理工作提供准确性较高的依据。

3地面塌陷区的防治措施

3.1行政手段

行政手段是治理矿上地面塌陷问题的根本手段,想要加强矿山开采的安全性,就要加强对矿区环境的规划治理,在开采之前要对矿山周围的环境进行调查,通过相应的行政干预手段,加强对矿山开采的管理,继而减少地面塌陷发生概率。要全面落实科学合理的采矿措施,此外还要建立起完善的矿山环境恢复机制,在发生矿山塌陷的地区实行治理补偿机制,从根本上解决在地面塌陷后,矿山地质环境的维护问题,加强对地面塌陷后的矿山治理,并且进行严格的把关,保证治理恢复工作得到全面的落实。

3.2工程手段

还可以采用工程手段对矿山的地面塌陷进行预防,在采矿前对矿山的地质情况进行监测,掌握矿山的实际发展趋势,建立起相应的防治模式,加强自身的防护能力。比如,可以在采空区进行工程建设的过程中避开危险区。除此之外,还要加强矿山地面塌陷后的恢复工程,利用区域内的自然环境,采取“宜耕则耕、宜渔则渔”的原则,开展恢复利用工程。

4总结

综上所述,通过对产生地面塌陷的金属矿山的地质环境、矿体特征以及采矿、采矿方法等方面对地面塌陷情况和具体塌陷形式进行分析,全面总结出金属矿山地下开采引起的地面塌陷的具体规律。进而能够深入分析地面塌陷的成因,并且根据相应的规律展开针对地面塌陷问题的控制对策研究,制定出更加全面科学合理的防治措施,维护矿山环境和保护人民生命財产安全。

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