矿山地质环境及研究内容

一、 矿山地质环境及研究内容

1、 矿山地质环境的含义及与环境、地质环境的关系 1.1矿山地质环境

矿山地质环境是指与矿山采矿及相关活动所影响到的地质环境。

矿山地质环境评价指把影响矿山地质环境的一种或多种因素（自然、人为）按一定规律进行综合研究，以期判定矿山地质环境好坏的方法。矿山地质环境评价工作应从矿山开采前到开采闭坑后，并贯穿开采活动始终。

1.2矿山地质环境与地质环境、环境关系

研究范围：相同点：研究的皆为组成人类生活生存、生产活动的部分或全部空间。

不同点：空间大小不同，显然环境研究空间最大，是个大区域概念，包括大气圈、生物圈、地壳；地质环境研究的主要是环境空间的组成部分，即组成环境的地壳部分，是个小区域概念，当然，研究时将涉及到大气、生物圈；而矿山地质环境仅是个局部概念，研究的空间范围仅限于与矿山采矿及相关活动有关的地质体，包涵于地质环境中。

应用技术理论：地质环境应用的技术理论主要是水文地质、工程地质，与传统上所讲环境“三废一噪”应用理论显然不同（仅管之间有一定联系），而矿山地质环境应用的技术理论却与地质环境相同（不过加入了矿山地学技术），都属地学理论。

2、矿山地质环境特征与研究内容 2.1矿山地质环境的特性 ①复杂性、多样性； ②特殊性与共同性； ③稳定性与可改变性；

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④资源性。

2.2矿山地质环境的构成要素

地形地貌、矿床类型、矿产种类、地层岩性、地质构造、水文地质条件、工程地质条件、区域地应力特点；还应包括开采方式方法（因为矿山地质环境是指矿山开采及相关活动所影响到的地质环境，因此无开采及相关活动因素则无从谈起矿山地质环境，只能作为地质环境来研究，只有开采及相关活动产生了才构成矿山地质环境，开采及相关活动中开采方式方法是影响矿山地质环境的主要的人为因素，而在实际进行矿山地质环境评价中也常把开采方式方法作为评价因素之一。

2.3评价范围

矿山地质环境评价从空间分布上看，可概括为地表、地下、地上三部分。

2.4矿山地质环境评价内容 评价内容主要包括：

①矿区地形地貌：决定水文地质条件之一，矿碴堆放场； ②矿山地层岩性：评价水文地质、工程地质条件；

③地质构造：评价围岩稳定性及边坡稳定性的依据之一； ④水文地质：评价矿坑涌水、矿床疏干的依据；

⑤工程地质：包括②、③评价岩体性质判定围岩稳定性 ⑥环境地质问题。 ⑦采矿方式方法

采矿前，矿山处于自然平衡状态；采矿后，为了达到新的平衡地质体的各部分将产生变形位移，这就产生了系列环境地质问题，概括这些问题，并结合四川出现最多的矿山地质环境问题的类别分为：

①地下开采的地质环境问题； ②地面变形地质环境问题；

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③矿坑涌水、地下水疏干的地质环境问题； ④矿碴废弃物堆放引起的地质环境问题。

二、 矿山地质环境问题

（一）地下开采的地质环境问题 1、 几个基本概念

①围岩定义：坑道开挖后，坑道周围初始应力将发生变化——即应力重分布，应力重分布所达到的边界内的岩体称为围岩。

影响围岩的范围或可称应力重分布的区域大小因素很多：硐室大小及形状、岩土体的物理力学特性，岩体结构形状以及施工方式方法，支护时间；初始应力场，区域构造等。

②围岩压力——或叫山压

围岩作用于支护结构上的力——称为围岩压力。 围岩应力与围岩压力区别在于前者为围岩体内力，后者为围岩体作用于支护结构上的外力，当围岩强度可以承受围岩应力时，不需要支挡，围岩强度能够以承受围岩应力而产生过大变形或破坏时，围岩就向支护结构施加压力，形成山压。

2、围岩压力分析计算 ①松散体的力学计算法 当围岩为松散体结构时，适用该计算方法，此方法计算理论假设围岩体为均质连续介质——及各向同性，其法常用的是普氏系数片——即常说的普氏法。

普氏法是根据矿山巷道围岩变形破坏的实际观测和砂土模型试验建立的，认为在松散介质中开挖巷道后硐室顶部形成坍塌落拱，这个塌落拱中的岩土体重量即是作用于支护结构上的围岩压力。

计算公式在此不再叙述，只谈谈两个问题：公式中普氏系数

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f（又称坚固系数）：普氏理论认为f只与岩石极限抗压强度有关，实际上决定塌落体实质的不仅只与岩石极限抗压强度有关，还与岩性、岩体结构、地下水有关，因此实际中按普氏法得出的围岩压力往往与实际不符，特别是此理论用于坚硬岩体中时，与实际出入较大，这不仅与普氏系数有关，更与这一理论方法的假设前提不符有关，因为实际中塌落拱高度与形状并非象普氏假定的那样，而且取决于围岩结构特征。仅管如此，实际工程中，设计部门还是要勘察工作者提供f值，以供设计支护结构依据。总的来说普氏理论对软弱破碎岩体和土体有一定实用价值。

②弹塑性力学计算法

该理论认为：由硐室向外，一定范围内硐室刚开挖时产生的围岩应力往往大于围岩强度而使其变形破坏，其结果是岩体中高应力得到释放而产生应力松驰带围岩，状况产生松动。再向外的围岩仍保持因开挖引起的应力集中，其结果是围岩被压密，再向外，则过渡到初始应力状况，围岩不产生变形。作用于支护结构上的围岩压力主要是松动带向洞内位移变形所致，而压密带则承受了该带以外岩体重量，阻止它们作用到支护结构上来。

计算公式常用芬纳——塔罗布公式。

实际中，除用上述公式计算外，还用超声波及地震波直接现场测试。

③地质力学分析计算法

即力学中常用的块体平衡理论分析方法 该方法要获得较准确合理的结论，须首先获得围岩块体的大小、空间形状，不连续介面的产状、性状及物理力学特征；

④空间赤平投影法

该方法能快速较准确地判定围岩块体的稳定性，但当有不利于块体稳定的结构面组合时，块体稳定性只能作定性判定。

3、围岩分类

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一般工程隧洞，在实际工作中，应用地质工作者的实践经验，对围岩稳定与否的地质标志较易判断，因此，通过一般地质工作对围岩稳定性加以研究和评价，按一定分类标准，就可以判断围岩稳定程度，以供设计使用，而无须进行大量详细的岩体力学方面的研究和计算。

围岩分类方法国内外现已达数百种，我国由于行业不同，遂洞的使用性质不同，其分类方法也达十几种，值得一提的是近年来被广泛采用的较先进的分类方法之一的新奥片，其特点是把围岩看作是地下洞室承载结构的一部分，支护仅是给围岩承载能力不是部分的补充和加强。

要获得较准确的分类，须通过如下手段并获得如下资料： ①地面地质调绘：区域稳定性，特别是新构造运动；地质构造的性质、类型、规模；节理裂隙的性质、类型、特征、发育程度；地层层序、时代、岩性；水文地质及工程地质要素；

②钻探：围岩体的破碎状况；

③物探：岩体弹性波速，以此推断围岩的物理性质、强度、裂隙情况、风化程度、完整程度；

④洞探：可直接判定围岩的各种要素。 4、围岩变形破坏形式及原因

①塑性围岩的变形破坏形式及原因：主要发生在软弱层状结构岩体C页、泥岩等）及散体结构岩体。

a. 塑性挤出：出现围岩呈塑性状况时：围岩应力＞塑性围岩屈服强度，围岩向消除阻力的自由空间挤出；

b. 膨胀内鼓：出现在围岩内含一定比例的膨胀性岩土，膨胀性岩土吸水膨胀向坑道鼓出，水分来源可以是围岩内部的转移，亦可以是吸收大气水分；

c. 塑流涌出：出现在遇饱水断裂破碎带或地下暗河时，破碎物质与水一起在压力作用下向坑道涌入；

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d. 底部膨胀：多出现在软弱的塑性或弹塑性围岩内，出现部位在底板及两底角，因压力而鼓胀，压力可能是围岩压力，也可能是水压或二者有之；

e. 围岩缩经：出现在软弱的塑性或弹塑性岩土中，与b、d不同的是，缩经方向从顶、侧、底四周以相近规模或速度向坑道中心变形；

f. 重力坍塌掉块：当在松散破碎岩体中时，因围岩应力大于支护结构应力，在重力作用下部分或全部垮塌，

②脆性围岩的变形破坏形式及原因

a.岩体的破裂：在裂隙较坚硬、脆性的围岩体中，当开挖引起的重分布应力大于围岩岩石的强度时，岩体只产生弹性变形，在弹性变形不大的情况下，围岩是稳定的。但若岩体中重分布应力超过围岩岩石的强度，在洞顶或边墙上便可产生拉裂、剪断、压溃和剥离等破坏现象。而对于层状、特别是薄层状岩层，则可能由于洞室开挖的卸荷回弹或洞壁切向应力超过薄层状岩层的抗弯折强度，使岩层发生弯折内鼓的变形破坏形式。

b.岩块的松动、滑移和坠落：即由结构面切割的坚硬岩体的围岩中，当围岩中应力超过结构面的抗剪强度，或在重力作用下，洞室周边的结构体沿结构面所产生的松弛、滑落和坠落等变形破坏现象。岩体中的软弱结构面在地下水的作用下，更容易产生这一类的变形和破坏。

c.岩爆：岩爆出现在高应力区的坚硬脆性岩体中，岩体中长期积聚的弹性应变能在坑道开挖后突然释放瞬间弹出。

③采空区地面塌陷

采空区地面塌陷自矿坑顶板冒落等现象开始，并由此发展成地面沉降，同时发生系列地表裂逢。

采空区地面塌陷一般有两种原因产生 a.矿区地下水的疏干引起：矿坑穿过有岩溶洞穴或溶蚀裂隙

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存在地方、地下水被逐步疏干，在此过程中，地下水水力坡度增加，流速加快掏蚀作用加强，使得充填于空穴或裂隙中的物质被带走，上覆松散软弱土体也随之垮塌，流失而成拱形隐伏土洞，土洞不断向上扩展便发展成地面塌陷、沉降、产生系列裂逢。

b.采空顶板冒落引起：当采空区没有留足够的安全柱或安全桩被破坏，或因坑道支护结构强度不够时，坑道围岩发生过量变形而造成顶板冒落，继而发展至地表，便产生地面塌陷、沉降、裂缝等。

当矿层埋藏较浅时，冒落可能直接发展到地表成塌陷坑，当矿层埋藏较深时，由矿坑到地表可能产生三个变形带（不一定同时存在）即冒落带、裂隙带、弯曲带。

大面积的采空区冒落，通常时突发性的，而对于局部冒落，则常是累进性发展的，由局部冒落逐步发展成大面积冒落，并同时向地表变形发展，这个过程，可能需几年，几十年，甚至上百年。所以在实际中常发现，在整个采矿过程中，没有发现地表塌陷、裂缝，在采矿尾声甚至采矿结束后一段时间才出现了地表塌陷、裂缝等地面变形现象，因此，这就要求我们充分注意采矿结束后的闭坑工作。

④坑道其它环境地质问题 a.矿井瓦斯； b.矿坑热害；

c.矿坑涌水（专题讲解）。 5、保证坑道围岩稳定性的措施 ① 对膨胀性围岩塑性变形破坏，一般采用： a.消除地下水影响，做排水措施；

b.事先做好充分准备，速挖速撑，及时衬砌封闭，使岩体性质及应力状况不致过大变化；

c.超挖回填块石砂砾石，然后浇筑衬砌。明显的塑性岩体，

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应分两次支护：初始支护提供一定支承抗力，使围岩不致发生松散，同时又允许其有一定变形，二次支护保证长期稳定。

② 对硬岩、中硬围岩的坍塌，掉块变形破坏，一般采用： a.支撑：这是一种临时性的保护措施，在采空区支护中用得最多，材料多用木质或钢质结构；

b.衬砌：这是一种永久性加固措施，在井巷中用得最多，材料多用条石、混凝土，甚至钢筋混凝土，在力学特征上与支撑一样都是“被动”地承受荷载；

c.锚杆：这在铁路、公路、水工硐室或隧道中常用的方法，方法是将锚杆放入钻孔中，锤击尾部，使其前端开叉，然后用强力拉伸锚杆的同时灌浆，因此这是一种预应力锚杆，其主要优点在于，由于施加了预应力，锚杆系统给围岩造成一个均匀的往向压力，围岩应力条件得到改变；还能提高围岩整体强度，使强度得到提高的岩体系统围绕硐室形成一个加固拱。与前两种方式在力学特征上的不同之处在于其“主动”承受荷载、加固围岩；

d.喷一锚——即锚杆技术与喷射混凝土技术相结合：喷射混凝土技术实际就是一种将含有粗骨料（根据实际情况也可不加粗骨料）的混凝土喷射到围岩表面，同时加入速凝剂。其原理解释为：围岩失稳总是从最不稳定的某一处块体坠落，错动变形开始，累进到总体失稳，因此，喷射层能保证这些危险块体不发生变形失稳，从而提高围岩总体稳定性，前面提到的“新奥法”先进施工技术就是利用这一技术，近年来，又将锚杆与喷射混凝土技术的优越性接合起来，从而大大提高了对围崖 的支护能力。

③ 对坚硬、性脆围岩体的岩爆问题，可采取如下一些措施： a.超前钻孔：目的是释放岩体中的高应力； b.超前支撑及紧跟衬砌法：用于顶板有危险的巷道掘进超前开挖顶板，超前作顶板支撑可减少岩爆危害或者紧跟开挖工序，使用锚杆支撑及金属挂网护顶；

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c. 喷雾洒水：向新开挖岩体表面洒水，增加岩体湿度，降低岩体脆性；

④、地面塌陷的防治

对因坑道顶板冒落产生的地面塌陷：预留足够安全柱，保护安全柱不受破坏，提供足够强度的支持结构。

对因地下水疏干引起的地面塌陷：设置过滤装置，控制降深速度，对岩溶通道局部灌浆或帷幕灌浆，切断地表水的灌入等。

采矿完成后，做好闭坑工作。

（二）地面变形的地质环境问题 1、边坡变形失稳

1．1、边坡变形破坏的种类及其形成条件。

自然边坡或人工边坡形成过程中，其内部原始应力状态随之发生变化，引起应力重分布，边坡为适应这种重新分布的应力状态而达到新的平衡，将发生不同形式的变形破坏，这是边坡演变的内因。而使边坡外形，内部结构以及所处的应力状态发生不断变化的各种自然或人为营力则是推动边坡发展变化的外因，边坡变形破坏的种类有滑坡，崩塌，剥落，土爬等，实际中常见的是滑坡、崩塌两种：

两种变形破坏的区别：

类别 滑 坡 定 义 岩土体沿一定剪切破裂面(带)以一定加速度向下滑动 地 形 相对而言坡度缓 发生在陡坡运动 路线 沿固定面(带)运动 不沿固定面运动方式 破坏后的完 整 性 垂直水平位移量比较 破坏后水平位移向下基本保大于垂直滑动 持完整 位移 向下翻滚原有的完整性垂直位移大于水平 被陡倾的张性破裂崩 面分割的岩土体，因 9

塌 根部折断或碎裂而突然脱离母岩体翻滚而下。 处，坡度多>45° (带)运动 跳跃 完全破坏 位移 边坡变形破坏的形成条件：

①、地形地貌：提供活动空间，斜坡的高度、坡度、形态、成因与其稳定性密切相关，也在一定程度上决定破坏类型。

②、地层岩性：提供物质基础，不同的地层岩性在一定程度上决定不同类型。

③、构造裂隙及风化卸荷裂隙：使边坡岩土体破碎，故大断裂附近崩塌滑坡成群；控制破坏体规模、形态、空间位置；决定地下水的补、迳、排，从而影响边坡稳定。④、水（地表水、地下水、大气降水）冲蚀坡脚，增大下滑力（静水动水压力增大、浮托力增大，边坡体重力增大引起），减少抗滑力（减少岩土体物理力性）。

⑤、自然振动：地震

⑥、人为因素：开控边坡脚，坡体上部加载（静载-建筑物，弃碴，动载-车辆震动等），爆破震动，边坡下采矿等人类活动等等。

1.2滑坡、崩塌分类： 滑坡分类(略) 崩塌分类见表

主要 特征 类型 倾倒式 崩 塌 滑移式 黄土，石灰岩及其它起立岩层 多为软硬多为垂直节理，柱状节理,直立岩层面 有倾向临空峡谷,直立岸坡,悬崖等 陡坡岩性 结构面 地 貌 崩塌体 形 状 受力状态 起始运动形式 失稳主要因素 静水压力 动水压力 地 震 力 重 力 重 力 板状,长柱状 可能组合主要受倾覆力矩作用 滑移面主倾倒 滑移 10

崩 塌 鼓胀式 崩 塌 相间的岩层，如石灰岩夹薄层页岩 直立的黄土，粘土或坚硬岩石下有较厚软岩层 多见于软硬相间的岩层 坚硬岩石黄土 面的结构面（可能是平面，楔形，或弧形） 上部垂直节理，柱状节理，下部为近水平的结构面 多为风化裂隙和重力拉张裂隙 垂直裂隙发育，通常无倾向临空面的结构面 通常大于45° 成各种形要受剪切状，如板力 状，楔形，圆柱状等 下部软岩受垂直挤压 鼓胀，伴有下沉，滑移、倾斜 静水压力 动水压力 陡坡 岩体高大 重 力 水的软化 作 用 拉裂式 崩 塌 错断式 崩 塌 上部突出的悬崖 大于45°的陡坡 上部硬岩层以悬臂梁形式突出来 多为板状，长柱状 拉张 拉裂 重 力 自重引起的剪切力 错断 重 力

2、影响边坡变形破坏的因素

流水的冲蚀，人工开挖等因素，改变边坡的应力状况和临空状况，从而改变坡体形态。

风化作用，地下水作用等因素，改变边坡的岩土体结构和力学特征，即降低坡体的抗平衡能力。

地震，人工爆破，坡体上的动静荷载，地下水动水压力暴雨等因素常使临近危险的坡体突然失稳。

影响边坡变形破坏的因素很多，也很复杂，但可以分为两类一类因素即主导因素，它是影响边坡稳定性的诸因素中的关键因素，其作用是在边坡演变历史中不断降低边坡稳定性的不可逆因素。另一类是触发因素，是可逆因素，如地震、暴雨等，它的作用是当边坡演变累进到临近失稳状态时使其突然破坏。从实际工作中可知：绝大部分边坡的失稳，其影响因素即有主导因素，也有触发因素。

3、采矿活动对边坡稳定性的影响 主要体现在：

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① 、改变边坡形态制造人工边坡：主要体现在露天采矿活动中。

② 、给边坡加载：主要体现采矿废碴乱堆乱放。

③ 、造成边坡拉裂：在露天采矿中，边坡放线不合理造成系列新的拉张缝或使原裂隙因卸荷等原因张开度加大延续性加强；在地下采矿中，因采空区冒落，使上覆岩土体变形波及地表或直接形成地表塌陷；

④ 地下水位降低、流速加速、途径改变；

⑤ 人工爆破震动：造成原有稳定边坡拉裂，稳定性累积降低或直接触发已处于危险的边坡发生失稳。

4、边坡稳定性评价：

边坡稳定性评价方法很多，下面针对我们实际工作中较普遍运用的几种方法作简介：

①演变历史分析法：即通过边坡的现状调查，根据边坡变形破坏的基本规律来判断边坡变形处于何种变形阶段，从而对边坡稳定性发展的趋势作出评价和预测。这种方法在我们进行一般性调查评价时常用。边坡的变形破坏一般经过几个过程，不同变形破坏形式其经过的过程也不同（在此不再叙述）。但可以大致总结出三大阶段，即蠕动变形阶段、滑动破坏阶段、压密稳定阶段。

②工程地质类比法：无论在边坡设计还是稳定性评价中工程地质类比法一致是常用的传统方法，尽管它加入了工程人员的工作经验成分，但其评价结果还是可行的，特别是在进行一般性调查评价时常用：本方法实质是将已有的自然或人工边坡的研究或设计经验通过类比应用到条件相似的新的自然或人工边坡的研究或设计中去。“条件相似”指边坡形成演变过程中的各种条件，大到大气降雨地形地貌，小到岩土体物理力学特征。在工程实践

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中，我国许多部门总结出了各类岩土体边坡容许坡度经验值。

③模拟法：即将控制边坡的参数和边坡的几何形状进行估算，并将估算结果进行模型分析，以确定最安全的开挖边坡模式，方法又可分为物理模拟法和数学模拟法，物理模拟法在实际中很少用，而数学模拟则因成本低，速度快，灵活而常用。

数学模拟又分为应力-应变分析法和极限平衡分析法，有限单元法为应力-应变分析法的一种分析形式，计算机的日益普及使得繁杂计算的有限单元法成为常用，该方法把岩土体看作一连续体，将计算对象划分成许多三角形或矩形单元，这些单元的角或点彼此连接，产生相同位移，假设每个单元均匀，将结合位移作为基本未知参数来求解。

>1稳定 基本原理K=抗滑力/不滑力 =1极限平衡

<1失稳

在进行极限平衡分析时,依据不同的滑面形状，大致可分成： a.滑面为平面直线型

b.滑面为两面及以上切割的楔体边坡破坏形式：此形式除采用极限平衡理论计算外，还可用空间赤平投影法初步判定其稳定性。

c.滑面为折线阶梯形：多出现在岩质边坡中，在具体计算时进行分条计算，先求每条稳定性，再据每条力的相互传递关系求整体稳定性。

d.园弧型面滑：主要是土质边坡中常出现，常用的计算方法有：

瑞典条分法、毕肖普法、综合CΦ法等。

极限平衡分析法：

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每种方法都有其适用条件和范围，因此实际运用中必须首先搞清边坡的边界条件，各种影响边坡的因素，才能得出符合实际的结论。

5、边坡稳定性的勘查评价

其目的是弄清楚影响边坡稳定性的因素，为判断边坡稳定性或设计新边坡提供资料，为采矿等人类工程活动避免引起边坡失稳，勘查工作有：

地貌测绘：重点反映不稳定边坡的地表形态，范围及边坡要素。如：裂缝、后缘壁等。

地质测绘：查明地层岩性构造。

水文地质测绘；查明地表水汇集条件，排水条件，地下水的补、迳、排状况。

工程地质勘探：是地表测绘的续继和映证①确定滑体原度，物质组成，含水状态。②滑动面个数形状，及滑动面（带）的物质组成含水状态。③地下水含水层数，地下水补、迳、排条件。④采样试验获得岩体物理力学参数。

勘探方法有钻探、坑探、物探。 工程地质试验：现场试验、室内试验。 6、边坡变形破坏的防治

边坡变形破坏的防治原则以防为主，及时处理，以防为主，主要做到：

① 对露天采矿应制定合理的开采边坡的布置和开挖方案，如采矿坑长轴方向平行于最大主应力方向；采矿弃碴的堆放要选择正确地点，堆放方式，坡度都要合理，避免堆积于稳定性差的斜坡上；

② 事先查清矿山建设区可能造成斜坡稳定性下降的因素，采

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矿时需避免造成这样的因素，并尽可能将不利于斜坡稳定的因素变为稳定因素；

③ 、当斜坡影响区为人口密集的城镇区或重大干线时，采矿以绕避为主，当不能绕避时，须做到上面②；

及时处理：当斜边开始变形，但变形很微弱时（即还不至失稳）须及时消除引起变形的因素，若变形继续加大或者已进入破坏性蠕变阶段时，应通过经济比较考虑搬迁还是治理。

治理措施：

① 、消除（或减少）引起边坡稳定性下降的因素，防止前缘流水冲蚀：如修筑导流堤，防波堤等，防止前缘人工开挖。

尽量减小地表水地下水作用：如尽量减小前缘地表水的涨落落差；夯实或堵塞地表裂缝，修筑地表排水沟，修筑地下排水坑道。

尽量减少人工爆破的数量或药量等其它长期动静荷载。 减轻荷载：如斜坡中上部刷方，但注意不能在滑体滑移一弯曲变形的隆起部位减载。

防止风化：如在露天开采的易风化边坡抹灰浆。 ② 提高抗滑力

改良岩土体强度：固结灌浆（对岩质边坡）；对土质边坡有化学加固法，焙烧法，电渗排水，对临时性边坡还用冻结法。

工程支、挡；挡土墙：阻挡松散岩土体倒坍或崩落。抗滑桩（或锚固桩）。

预应力锚栓：由钢杆或钢索构成，用于岩质边坡且变形体较完整时。

喷射混凝土：在岩体表面喷射混凝土，可抗风化，提高岩体表层特别是不连续面强度，该方法可与预应力锚栓一并使用。

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滑坡前缘加载：特别是在前缘鼓丘部位加载效果很好。 以上讲的每种方法都有其适用条件和范围，只有查清斜边变形体各种要素后，选择适用的治理方法才能起到好的效果，否则可能适得其反。

7、边坡变形破坏的监测 监测手段：

较原始的有用皮尽、罗盘、经纬仪的现场监测。

自动化监测；数据采集、传送、分析处理，由计算机遥测完成，并由计算机报警。

现新发展起来的现场数据采集由卫星定位即GPS仪。 观测方法：

① 、简易观测：即在裂逢两侧埋桩，用标尺测桩间位移。该方法简装易行，但难得到准确资料，尤其是变形位移不大的情况下效果不好。

② 、精密观测：先布观测网，观测网一般有三种，a、十字型观测网：适用于滑坡主轴明显，范围不大的窄长滑坡，但该方法除主轴以外观测点只能测高程变化和一个单向的位移。b、放射型观测网：适用于地形开阔、范围不大的滑坡，注意两个置镜点必须严加保护，一旦损坏，全网报废。C、任意方格网，适用于地形复杂的大型（面积）滑坡，该方法观测点均匀，观测资料精度高。d、观测时间：视变形速度，发展情况季节变化而定：变形速度快时，间隔时间短，在斜边变形后期阶段，要加密观测，雨季要加密观测。e、观测资料的整理和应用。在整个观测工作完成之后，应对所取得的资料加以分析整理。根据所有的观测结果，绘制出滑坡观测桩的高程升降，平面位移矢量图，作为滑坡位移分析的基本材料。通过位移观测可以解决以下问题：以观测

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桩移动或不移动为根据确定滑坡周界，或者圈出同一滑坡不同滑速的滑块；在每横排观测桩中找出位移量和沉降量最大的一点，将这些点连接起来即是滑坡的主轴线；通过上桩位移与下桩位移之差和两桩间距之比，可得到这段滑体的受力状态，其比值为正值时滑体受压，负值时滑体受拉；此外，通过观测资料还可粗略地判断滑床的形状和滑床埋深等。

③ 深部位移观测

滑坡地表和深部的移动情况不一定相同，尤其是多层滑动面的情况下更是如此。为掌握全部滑坡的动态过程，除地表位移观测外，还需进行深部的位移观测。a、深部观测桩。用钻孔打至或用试坑开挖至滑面以上所需观测深度的滑体内，在该处灌注观测桩，这种观测桩可以只在深部或引出一定的标志到地表，按地表的观测方法进行观测。这种方法有很大的局限性，如桩长直到地表，则地表位移会对桩有影响，若桩只在深部，当位移量过大时，会把测孔堵塞而无法观测。b、测斜仪方法。用钻孔打穿滑动面至滑床一定深度，下入套管，然后以一定间隔时间将测斜仪放入钻孔中，测定不同深度套管壁的倾斜变化情况，换算成不同深度的位移。这种方法对确定滑动面的位置较为有效，但对测定位移则精度较低。c、放射性同位素法。将放射性同位表（一般是用钻60）放到不同深度的滑体中，然后在地表接收它的深处位移后的位置，借此测定深部位移情况。这种方法需要特殊的仪器设备，而且放射性同位素的存放和运输均较麻烦，故使用受到了限制。

除上述三种观测外，还有地下水动态观测和建筑物变形的观测，这里就不介绍了。

8、边坡变形破坏的预测预报

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① 空间的预测

包括边坡变形破坏的地区、地点、类型、规模、危害程度防治措施等，对于单个边坡的预测，目前我们已取得了一定成绩，而对于区域性预测即进行危险性分区，国土资源部刚开始进行；

②时间预报：要做到边坡破坏的准确时间预报，目前还是十分困难的工作，仅管一些学者如日本斋滕迪孝对一些特殊边坡的预报取得了良好效果，也提出了一经验公式，但对于绝大部分边坡，我们还只能做到远期和长期预报，要做到近期预报都很难，不过近年来，随着我们的工作深入，确实对个别边坡做到了近期预报，由此避免了人民生命财产损失，这是可喜的成绩，在今后工作中，若我们能对危险边坡进行精确监测，在取得精确数据基础上，是可以提高边坡破坏时间的预测水平的。

(三)矿坑充水及地表水、地下水疏干 1、矿坑充水 1．1、矿坑充水条件 ⑴矿坑充水水源

① 地表水：开采位于河、湖、水库、池塘等地表水体影响范围的矿产时，这些地表水就可能充入矿坑内，地表水体越大，距离越近，对矿坑充水影响越大。

② 大气降水：大气降水为很多砂坑涌水的补给水源、对于露天矿床或位于低洼处、浅埋的矿床影响最大。

③ 地下水：地下水是矿坑涌水最直接、最常见的主要水源，充水含水层富水性越好，离采矿层越近，影响越大。

④ 老窑水，古代或近期的采空区及废弃巷道的大量积水也是矿坑充水的重要水源，往往来势猛、破坏大。

⑵矿坑充水通道

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① 构造断裂带与接触带：构造断裂带或火成岩与围岩的接触带—带裂隙发育、破碎或在静水压力、矿山压力作用下易进一步破裂，起到不同程度的导水作用，成为矿坑充水的通道。

② 采空区上方冒落带：由采空区顶板岩体破坏而产生的冒落带，不仅构成矿山环境工程地质问题，而且也是地表水，上部含水层地下水或溶洞水，老窑水等向矿坑流动的良好通道。

③ 底板突破：埋藏在矿层隔水底板之下的承压含水层，往往具有很大的压力水头，在井巷采掘中，水压值超过坑道隔水底板的强度时，即出现底鼓、底板开裂等变形现象，1-2天内承压水可突破底板造成突水事故。

④ 巷道或斜井穿过含水层：当巷道或斜井开掘中直接穿过含水层时，地下水即与矿坑直接连通，如果含水层再与地表水密切联系，则矿坑充水将更严重。

2、地表水、地下水疏干

矿坑充水，严重影响采矿工作的正常进行，因此必须进行必要的排水，但排水的结果，又往往引起矿区及其附近地下水、地表水的疏干，给附近居民生产和生活造成严重影响。如四川省眉山芒硝矿大洪山矿区，1995年3月22日在413巷道打炮眼，打穿上部芒硝溶蚀（溶洞、溶孔）含水层，造成矿坑涌水，涌水量达100m3/h，同时附近的陶家湾风井也因穿过含水层而突水，两者共达350 m3/h，通过排水疏干，使矿区及附近沿N43°E方向4km长，1km宽的范围地表水和地下水遭到疏干；严重影响了当地人民的生产和生活用水。又如四川省仁寿县大石膨润土矿的地下采矿排水及附近乡村开挖采矿斜井的影响，使当地原本较为贫乏的地下水被疏干，影响了当地居民的生活饮用。这样的情况在四川省内、特别是盆周地区较为普遍。

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3、地表水、地下水疏干的防治 3．1主动防范

⑴充分重视采矿前的环境水文地质勘查评价，充分了解矿区环境水文地质条件、分析采矿可出现的环境水文地质问题，并提出合理可行的防治措施。

⑵矿山开采设计中要充分重视环境水文地质问题，对于运输巷道、通风斜井及掘井、采矿巷道等的布置中要充分考虑矿区含水层、隔水层及构造断裂、裂隙等的分布及与地表水、老窑水等的关系，尽量避免沟道充水水源。

⑶矿山施工中加强超前探测工作，在坑道施工中除充分利用前期勘察资料分析水情外，还应注意看、听、探，看看掘进工作面地层岩性特征、透水、含水、渗滴水情况，听听有没有渗、流水的声音，采用超前探水钻孔等手段探一探。

⑷必要的工程措施，在地表修建防水工程防止地表水及大气降水渗入矿井，排出地下已知的影响地下施工的老窑水、蓄水断层水等。如果斜井或坑道必须通过含水层或富水断裂时，应及时采取衬砌、隔水措施。

3．2、被动治理

当矿山开采已出现矿坑充水及地表水、地下水疏干时，应及时采取合理可行的治理措施。

⑴排走充水水源：如果矿区居民不多，影响不大，将可能进入矿坑的地表水、地下水及老窑水尽可能排开，使其不致或尽少流入矿坑。

⑵堵截充水通道：分析矿坑充水的原因，找出充水通道，进行堵截。

⑶矿坑排水：根据充水的大小，选择合适的泵量，进行抽排。

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（四）矿渣废弃物堆放引起的环境地质问题 1、矿渣废弃物堆放引起的主要环境地质问题 ⑴矿渣废弃物崩塌、滑坡、泥石流。

任意堆放在地面上，特别是斜坡上的矿渣废弃物往往成份混杂、松散，稳定性极差，可能引起的最大环境地质问题是崩塌、滑坡及泥石流，对附近村庄、农田及交通线造成危害，并可抬高下游河床，造成更大范围的危害。这种环境地质问题在汉源—石棉的大渡河两岸就很普遍，如丰乐乡三星村花岗石矿废弃物引起的泥石流危害，堡子滑坡造成的危害以及新康监狱大洪沟石棉矿排渣场对石棉县的威胁等，叙永大树硫铁矿矿渣对叙永上游河床的垫高等。

⑵矿渣废弃物产生液体及气体

任意堆放的矿渣废弃物包括矿床围岩及废矿，成份复杂，在与渗入的大气降水作用下，可释放出不同液体及气体，包括有害液体和气体，如不加以控制，将对附近及下游空气及地表水、地下水造成污染。如大树硫铁矿废渣对下游地表水的污染，对附近空气的污染，很多煤矿对下游河水的污染等。

⑶矿渣废弃物自燃对环境的影响

煤矸石堆积区和富含黄铁矿成份的铁矿石堆积区，时有废石堆自燃和助燃现象发生，它不仅引起新的环境污染，而且还危及矿区生产和矿区周围居民的安全，处理不当，还可能引起森林大火。

2、对矿渣废弃物堆放引起的环境地质问题的防治对策 ⑴合理规划，设计矿渣废弃物堆放场所 对于任何矿山，在开发利用前应进行必要的矿山地质环境影响评价，在开发利用规划及设计中应同时考虑矿渣废弃物的合理堆放问题，对堆放场所进行必要的规划与设计，堆放场所的大小

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应足以满足长期堆放的需要，位置应避免产生滑坡、崩塌、泥石流及其对环境的污染影响，并需修建必要的档墙、堤、坝及污水处理设施等。

⑵对已形成的矿渣堆放应进行适当的处理 对于已形成矿渣堆放的矿山，应进行必要矿山地质环境影响评价，针对矿渣堆放可能的危害，采取经济合理的工程措施进行防治处理。

⑶矿山废弃物的资源化与管理

很多矿山废弃物还具有较丰富的矿产资源和综合利用价值，因此矿山废弃物的再利用和优化管理是非常必要的，这将成为矿渣废弃物堆放引起的环境地质问题的最好防治办法。

三、矿山地质环境调查与评价

⒈矿山地质环境调查 1. 1调查内容

① 地震及区域稳定性：包括矿区区域地质构造、新构造及地震活动、地震烈度等。

② 矿床地质及矿床类型：矿区地层岩性、矿物类型、产出状态及岩体结构、构造等。

③ 矿区工程地质条件及问题：岩土体工程地质性质；地下开采时应调查井巷围岩稳定性，可能出现的围岩胀缩变形、垮塌、片帮、岩爆、热害、瓦斯及地面可能出现的塌陷；露天开采时应注意边坡稳定性因素、破坏形式、软弱结构面、不连续面性质、抗剪强度、地下水对边坡稳定性的影响；

④ 矿区水文地质条件及问题：矿床水文地质类型，矿床充水条件、矿坑涌水量、老窑水、矿床水性质、可能危害等。

⑤ 矿区地质灾害；滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷与地面沉

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降发育、分布等。

1. 2调查方法

1.2. 1资料收集和研究

根据区域研究程度，尽可能收集到： ① 区域地质、水文地质、工程地质资料。

②区域气象、水文资料：包括气温、降水量、蒸发量、水系、河水位、流量等。

③矿山勘察及开采的有关资料：对于有开采的矿山应收集到矿山勘察及开采情况的有关资料，对于未勘察开采的，则要收集有关调查资料。

④地质灾害资料：区域地质灾害及危害情况。

⑤ 地形地质底图：与工作精度相适应的地形、地质底图。 1.2.2踏勘

初步调查了解工作区地形地貌，地层岩性、地质构造、水文气象、经济、交通、住宿等情况。

1.2.3编制矿山环境地质调查纲要

根据调查的目的任务、工作精度，踏勘了解的工作区环境地质条件等资料确定：

①工作量、工作方法及精度要求。 ②人员组织及经费预算。 ③材料物资器材及机具计划。 ④时间安排及工作步骤。 ⑤预期成果 1.2.4现场调查

⑴方法：现场调查方法可根据要求精度，调查对象采用穿越法、追索法或布点法，前两者视调查对象而选，后者视要求精度

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而定。

⑵方式：常规方式仍然是测绘、描素及采样。测绘：是将观测环境地质现象绘于地形地理手图上；描素：是采用文字、素描图或照片将调查内容反映在记录本或卡片上；采样是根据调查的需要适当采集供岩土及水质测试的岩土水样。除一般的测绘填图外，还可采用实测剖面、水文、工程地质试验，必要时运用其他勘察手段及监测手段。

⑶工具：根据精度而定，除常规的钉锤、罗盘、放大镜外，可用照像机、摄影机、经纬仪、测距仪、皮尺等。

⑷野外资料的综合整理：现场调查结束后，应根据最终成果的需要，对野外资料及收集资料进行综合性的系统整理，然后而制图、编写报告。

2、矿山地质环境评价

按正规方法，矿山地质环境评价，应在矿山环境地质调查，矿山环境地质监测及环境地质测试的基础上，建立矿山环境地质数据管理系统（数据库），针对矿山环境地质问题与矿山安全、人类健康的关系，建立矿山地质环境数学模型，对矿山环境变化趋势进行预测研究，并提出矿山环境综合防治对策。包括单个环境要素的评价和综合要素的评价，现状质量评价和预测评价。

现阶段，由于各种经济、技术条件的限制，矿山地质环境评价工作，一般是在矿山环境地质调查的基础上，找出矿山地质环境中的主要环境地质问题，针对这些环境地质问题，比如地下采煤引起的地面塌陷、地表水、地下水疏干，以及对人民群众生命财产的危害等，进行符合实际的定性的评价，或采用相关公式进行半定量评价，比如采用滑坡稳定性公式，采空区冒落带及裂隙带计算经验公式、水质评价计算公式等，结合实际的环境地质问

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题进行评价。

在矿山地质环境现状评价的基础上，根据矿山环境地质问题可能的发展趋势、可能进一步造成的危害等进行预测和评价，并根据这些预测和评价提出进一步的工作（勘测、监测等）方案及防治意见。

3、矿山地质环境（影响）评价报告的编写 2. 1文字报告的编写

矿山地质环境（影响）评价报告是在综合分析整理收集、调查矿山地质环境的各方面资料的基础上，写出报告大纲，按大纲要求编写的，因此报告大纲是关键，它不是千篇一律的，必须根据不同矿山的特点，包括矿藏类型、开采方式、环境地质条件、出现的主要环境地质问题，可能对环境的危害程度等等进行编制。现介绍一个现阶段针对已采矿山进行的矿山地质环境（影响）评价报告大纲：

前言（任务由来、目的任务、工作情况） 一、 矿山概况 1、 矿山名称、性质 2、 矿山位置

3、 矿山规模、投资、收益状况

4、 主要矿种类型、采矿方式、主要工艺及加工与加工工艺

5、 电力、水的用量及来源

6、 矿渣及尾矿的处理（包括回收利用） 7、 职工人数及生活区布局 8、 占地面积、土地利用情况 9、 发展规划

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二、 矿区自然环境

1、 矿区地理位置（附交通位置图） 2、 区域（矿区及周边）地形地貌、水文气象

3、 区域生态环境状况（森林植被、动植物资源及自然保护区、名胜古迹等）。

4、 区域民族、人口及工农业分布、发展情况 5、 区域大气、水环境状况及地方病。 三、 矿区环境地质条件

1、 区域稳定性及地震、新构造运动 2、 地层岩性 3、 矿床地质 4、 环境工程地质条件 ⑴岩土体类型、强度及结构特征

⑵岩土体风化卸荷特点、自然安息角及边坡稳定性 ⑶井巷围岩特征及稳定性。 5、 环境水文地质条件 ⑴地下水类型及分布、富水性 ⑵地下水的补、径、排条件 ⑶老窑水的分布及其影响

四、 矿山地质灾害及环境地质问题及评价 1、滑坡、崩塌、泥石流的发育分布规律 2、采空区的陷落与地面沉降 3、矿坑涌突水

4、矿区地表水、地下水疏干 5、矿区地表水、地下水污染 6、矿坑地热及瓦斯

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7、矿物自燃

8、矿渣、废弃物堆放的环境地质问题等。 五、防治措施及建议

针对不同环境地质问题的严重程度，提出相应的合理措施，如控制边坡、硐室围岩稳定性措施、控制抽水量措施、水处理措施、控制水土流失措施，以及必要的监测措施等。

3.2 附图的编制

对于拟建矿山的矿山地质环境影响评价报告，要求编制的图件比较多，一般包括：

1、 矿山地质环境条件图

包括工程地质岩组类型分区图、岩土体工程地质性质图、微地貌分区图、水文地质条件图、动力地质现象分布图等。

2、 矿山地质环境影响评价图

包括已采矿山，可根据工作精度选择其中一些很必要的图类进行编制。矿山地质环境调查评价工作，在我省尚处于起步阶段，受经费所限，工作精度较差，编制图件也较简单，一般常编制的是：矿山地质环境图及相关剖面图，综合反映矿山地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质及主要矿山地质环境问题，包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等等，也反映采矿情况，包括巷道分布、采空区位置、矿渣、废弃物堆放等等。

对于拟建矿山进行精度较高的全面的矿山地质环境影响评价报告大纲及编制图件可参考《矿山地质环境调查与评价》P250～252。

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