采礦塌陷地質(zhì)工程治理

孟 占 業(yè)

(大同市國(guó)土資源局，山西 大同 037006)

采礦塌陷地質(zhì)工程治理

孟 占 業(yè)

(大同市國(guó)土資源局，山西 大同 037006)

依據(jù)采礦塌陷災(zāi)害的機(jī)理，對(duì)地面塌陷、泥石流、滑坡、水資源破壞、土地資源破壞等災(zāi)害特征進(jìn)行了介紹，并探討了采礦塌陷地質(zhì)工程的治理方式，提出了栽植經(jīng)濟(jì)林、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、修復(fù)河道等治理措施。

采礦，塌陷，災(zāi)害，地質(zhì)

0 引言

煤炭是我國(guó)重要的礦產(chǎn)資源之一，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有非常重要的意義。但是，在煤炭工作開(kāi)展的過(guò)程中，環(huán)境問(wèn)題一直是煤炭企業(yè)不容忽視的一項(xiàng)問(wèn)題，通過(guò)采煤工作的開(kāi)展，將不同程度的會(huì)誘發(fā)出地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)于工作人員的生命安全以及企業(yè)發(fā)展具有嚴(yán)重的負(fù)面影響。根據(jù)此種情況，就需要我們能夠?qū)Σ傻V環(huán)境所出現(xiàn)塌陷問(wèn)題的原因進(jìn)行把握，并以針對(duì)性技術(shù)的應(yīng)用對(duì)其做好治理。

1 采礦塌陷災(zāi)害特征

1.1 災(zāi)害機(jī)理

對(duì)于采礦區(qū)域出現(xiàn)的塌陷情況來(lái)說(shuō)，其通常是由于在采礦作業(yè)開(kāi)展的過(guò)程中使地下相關(guān)區(qū)域的地下水位出現(xiàn)了一定的變化，并在地下水位降低、使窿道頂板土體由于長(zhǎng)期缺乏水分最終使頂板出現(xiàn)了數(shù)量較多的裂縫。而當(dāng)這部分裂縫形成之后，則可能直接貫通到地表，以此使地下粘土出現(xiàn)透水性增大的情況，并在雨水環(huán)境下使該區(qū)域土質(zhì)所具有的強(qiáng)度降低，進(jìn)而出現(xiàn)較大范圍的農(nóng)田開(kāi)裂、土體沉陷等問(wèn)題。

1.2 災(zāi)害特征

1)地面塌陷。

在采礦地質(zhì)條件中，石灰?guī)r是數(shù)量較多的一種地質(zhì)類型。而在該類型地質(zhì)條件中，巖溶塌陷可以說(shuō)是較為常見(jiàn)的一類地質(zhì)災(zāi)害。在該種地質(zhì)災(zāi)害中，地下水位變化是造成塌陷情況出現(xiàn)的一項(xiàng)最主要的原因，且塌陷情況規(guī)模、大小等都和巖溶、土洞、地質(zhì)構(gòu)造、地下水徑流排泄以及地形地貌等存在著一定的關(guān)系。根據(jù)塌陷形成原因的不同，通常來(lái)說(shuō)會(huì)具有三種類型，即環(huán)境下方具有土洞或者溶洞、地下存在動(dòng)力水以及上部存在巖質(zhì)蓋層。其中，地下水可以說(shuō)是使采礦區(qū)域出現(xiàn)塌陷的主要因素，其通過(guò)地下水位的變化以及巖土體自身所具有的重量而地面所具有的穩(wěn)定性非常脆弱。如果礦區(qū)下方開(kāi)采程度較高，就會(huì)使水流所具有的流速以及坡度逐漸增大，以此使巖溶裂隙中的覆土層以及充填物在受到搬運(yùn)、沖蝕之后使土洞所具有的大小地逐漸加大，并且同時(shí)受到真空吸蝕、降雨、地震等因素的影響最終導(dǎo)致塌陷問(wèn)題的發(fā)生。

2)泥石流、滑坡。

對(duì)于該兩種災(zāi)害類型來(lái)說(shuō)，其為礦區(qū)塌陷之后所引發(fā)的次生災(zāi)害。當(dāng)?shù)V區(qū)出現(xiàn)塌陷問(wèn)題之后，就會(huì)在該區(qū)域造成數(shù)量較多的、深度在2 m～10 m間的大坑，并因此形成了非常陡峭的凌空面。如果在該種地質(zhì)條件下伴隨著較大的降水情況，就非常容易因此引發(fā)滑坡以及崩塌等次生災(zāi)害。

3)水資源破壞。

在巖溶類型礦區(qū)下方，其往往由于礦區(qū)煤礦開(kāi)采工作的開(kāi)展而對(duì)地下水進(jìn)行一定的疏導(dǎo)，并且因此使原地區(qū)所具有的地下水得到了較大幅度的下降。同時(shí)，由于在企業(yè)對(duì)于開(kāi)采所產(chǎn)生的尾礦渣石等等沒(méi)有進(jìn)行良好的處理，就會(huì)因此對(duì)礦區(qū)周圍的水體造成較大的污染。同時(shí)，如果人員日常的生活用水沒(méi)有進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砭团欧诺街車w中，也會(huì)由于富營(yíng)養(yǎng)化的出現(xiàn)而使地下水遭受到非常嚴(yán)重的破壞以及污染，并且這種問(wèn)題非常地難以被治理。

4)土地資源破壞。

當(dāng)?shù)V區(qū)出現(xiàn)塌陷問(wèn)題之后，就會(huì)對(duì)周圍造成水土流失的情況，且很多土地可能因此受到較為嚴(yán)重的破壞。而當(dāng)這部分土地經(jīng)過(guò)雨水的常年沖刷之后，則會(huì)使其涵養(yǎng)水源的能力得到較大的減弱，進(jìn)而使土壤結(jié)構(gòu)無(wú)論是水平方向還是垂直方向都會(huì)產(chǎn)生較大的變化，最終使土地出現(xiàn)貧瘠化以及保水保肥能力變差的情況。

2 采礦塌陷地質(zhì)工程治理方式

2.1 塌陷坑治理

為了能夠使塌陷坑治理這項(xiàng)工作具有更為針對(duì)性的特點(diǎn)，企業(yè)在對(duì)其進(jìn)行治理時(shí)可以將其分為以下幾個(gè)類型：

1)對(duì)于2 m以下的塌陷坑來(lái)說(shuō)，可以將其歸類為A級(jí)塌陷。對(duì)于該類型的塌陷坑來(lái)說(shuō)，由于周圍土質(zhì)具有構(gòu)造均勻、水文地質(zhì)較好且濕度適中的特點(diǎn)，我們?cè)谔幚頃r(shí)可以不對(duì)其進(jìn)行挖掘，而通過(guò)土方的使用直接對(duì)其進(jìn)行回填。

2)對(duì)于2 m以上、處于河床外的塌陷坑歸類為B類塌陷。對(duì)于該類型的塌陷坑來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)放坡開(kāi)挖的方式進(jìn)行處理，且挖掘的高寬比也需要能夠根據(jù)挖方邊坡值進(jìn)行制定。在實(shí)際施工過(guò)程中，無(wú)論坑底是否存在裸露基巖都應(yīng)當(dāng)對(duì)其開(kāi)挖。具體實(shí)施方面，首先需要通過(guò)挖掘機(jī)的應(yīng)用對(duì)坑內(nèi)部的軟弱土層進(jìn)行清除，并通過(guò)水泥漿的方式對(duì)坑底進(jìn)行灌注，以此起到對(duì)塌陷通道進(jìn)行堵塞的作用，最后在其表面通過(guò)碎石以及粘土進(jìn)行回填與夯實(shí)。

3)對(duì)于發(fā)生在河床內(nèi)部的塌陷坑來(lái)說(shuō)，我們可以將其歸類為C類塌陷。在對(duì)該類塌陷情況進(jìn)行處理時(shí)，需要先對(duì)塌陷坑邊緣位置所存在的軟弱土層進(jìn)行清除，之后再通過(guò)水泥灌漿以及混凝土板的應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行處理。

4)如果塌陷坑出現(xiàn)在河床內(nèi)部，其底部雖然出現(xiàn)了沉降問(wèn)題但是還沒(méi)有形成塌陷坑，則需要將其歸類為D類塌陷。在對(duì)該類塌陷進(jìn)行處理時(shí)，同樣需要通過(guò)挖掘機(jī)的應(yīng)用對(duì)裂縫部位所具有的軟弱土層進(jìn)行清除，并通過(guò)碎石以及混凝土的應(yīng)用做好回填與澆筑。

2.2 排灌系統(tǒng)治理

1)河道修復(fù)。

在該項(xiàng)工作中，主要是對(duì)煤礦治理區(qū)范圍內(nèi)的河道進(jìn)行清理，并對(duì)河道兩岸都開(kāi)展適當(dāng)?shù)姆罎B工作。防滲方式上，則通過(guò)砌體砂漿的應(yīng)用對(duì)河道兩岸進(jìn)行處理。

2)排水溝修筑。

排水溝是解決礦區(qū)塌陷滲水問(wèn)題的一項(xiàng)重要措施，其主要針對(duì)礦區(qū)治理范圍內(nèi)的林地以及旱地所進(jìn)行的。在修筑的時(shí)候，需要我們能夠根據(jù)以下的原則來(lái)開(kāi)展工作：首先，要對(duì)礦區(qū)治理范圍內(nèi)由于降水所產(chǎn)生的地表水?dāng)r截到治理區(qū)內(nèi)；其次，對(duì)于截排水溝的渠底需要保證不沖不淤的管理理念，即將水速控制在一定的范圍內(nèi)使其不僅不會(huì)造成泥沙的淤積，還不會(huì)對(duì)溝渠結(jié)構(gòu)造成影響。

3)河床治理。

在部分礦區(qū)老河床中，由于大量地表塌陷，就會(huì)使整個(gè)地塊由于高低不平而對(duì)治理區(qū)土地利用產(chǎn)生較為不利的影響。對(duì)于礦區(qū)老河床，應(yīng)用機(jī)械挖運(yùn)、推土機(jī)進(jìn)行推土平整，即首先在塌陷坑底部回填片石，然后再回填碎石，最后回填粘土，使治理后的老河床地面標(biāo)高與兩岸地面標(biāo)高持平。

2.3 經(jīng)濟(jì)林栽植

對(duì)于礦區(qū)塌陷問(wèn)題來(lái)說(shuō)，生態(tài)治理可以說(shuō)是整個(gè)治理工作的重要目的，是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)建立的重要部分，其主要包括樹(shù)種的選擇以及撫育等等。樹(shù)種的選擇是非常關(guān)鍵的，對(duì)此，我們需要以生態(tài)恢復(fù)學(xué)作為樹(shù)種選擇的重要依據(jù)，并且在對(duì)當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分、水分條件以及物理?xiàng)l件等進(jìn)行充分考慮與研究的基礎(chǔ)上開(kāi)展選擇工作。而對(duì)于已經(jīng)受到污染的土壤來(lái)說(shuō)，為了能夠使其中所具有的Cd，Cr，Mn以及Pb等重金屬能夠得到有效的降低，則應(yīng)當(dāng)通過(guò)石灰揮撒以及有機(jī)肥施加等方式在對(duì)其pH值提升的同時(shí)對(duì)原有土壤的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行改善，進(jìn)而在降低有害元素?cái)?shù)量以及活性的基礎(chǔ)上使土壤作物所具有的食用安全性以及經(jīng)濟(jì)效益得到提升。

2.4 養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展

對(duì)于長(zhǎng)期積水、面積較大的塌陷盆地而言，在其積水區(qū)域內(nèi)可以根據(jù)地表塌陷量的分布情況在積水較深的區(qū)域建設(shè)養(yǎng)殖類水塘，以此在對(duì)原有地質(zhì)情況治理的同時(shí)獲得經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而對(duì)于積水較淺的區(qū)域，則可以種植水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物。該方式尤為適合于降雨量較大、氣候較為濕潤(rùn)的地區(qū)。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)的煤礦事業(yè)得到了較大程度的發(fā)展，而隨著煤礦開(kāi)采量的不斷加大，對(duì)于礦井內(nèi)部的地質(zhì)情況、水位情況也會(huì)造成一定的影響，非?？赡芤虼顺霈F(xiàn)塌陷事故，并對(duì)工作人員的生命安全、企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全造成非常嚴(yán)重的威脅。在文中，我們對(duì)采礦塌陷地質(zhì)工程的原理、特點(diǎn)以及治理方式進(jìn)行了一定的研究，指出今后需要我們?cè)趯?shí)際治理工作中以針對(duì)性治理技術(shù)的應(yīng)用避免塌陷問(wèn)題的出現(xiàn)。

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On engineering treatment of mining collapsible geology

Meng Zhanye

(DatongLandResourceBureau,Datong037006,China)

Referring to the mechanism of mining collapsible disasters, the paper introduces the disastrous features of the ground collapse, mudslide, landslide, water resource damages, and land resource damages, explores the treatment ways of the mining collapsible geological projects, and points out the measures for planting economic forests, developing breeding industry and maintaining river channels.

mining, collapse, disaster, geology

1009-6825(2015)07-0062-03

2014-12-22

孟占業(yè)(1977- )，男，工程師

TD824.7

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