試論礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)

■梁峻銘

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三三隊廣東肇慶526060）

試論礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)

■梁峻銘

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三三隊廣東肇慶526060）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求越來越大，開采力度也不斷加大，為了保證礦產(chǎn)資源的順利開采，需要做好水文地質(zhì)災(zāi)害的防治工作?；诖?，本文對礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)進(jìn)行探討。

礦山建設(shè)水文地質(zhì)災(zāi)害防止技術(shù)

地下水是導(dǎo)致礦山出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的主要原因，做好礦山水文地質(zhì)災(zāi)害防治有助于提高礦山建設(shè)的安全性，避免出現(xiàn)災(zāi)害性事故。在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，最大限度的減少礦井涌水量，節(jié)約施工成本，改良施工環(huán)境。在礦山建設(shè)過程中，需要從勘察、設(shè)計等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，做好水文地質(zhì)災(zāi)害的防治工作，保證礦山建設(shè)工作的順利開展。

1 常見的幾種類型的地質(zhì)災(zāi)害

在實(shí)際的礦山開采時，首先應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的勘察水文地質(zhì)的具體情況，針對潛在的安全隱患及時采取相應(yīng)的措施，避免出現(xiàn)其他的災(zāi)害。如果在礦山開采前沒有進(jìn)行地質(zhì)勘查，那么就有可能會出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，情節(jié)較輕的會對礦山開采的進(jìn)程造成影響，破壞施工設(shè)備，并造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，災(zāi)害情節(jié)較重的可能會直接影響礦工人員的生命安全。

一是由于地下水位出現(xiàn)急劇變化從而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。在實(shí)際的礦井開采過程中，極有可能會受到地下暗河以及蓄水溶洞的影響，使得礦井內(nèi)部流入地下水，還會導(dǎo)致大量的泥沙流入巷道里，給予施工帶來巨大的影響。若是礦井中存在裂縫以及透水?dāng)鄬?，那么地表徑流的水會夾帶泥沙以及沉積物共同流入到巷道里，從而導(dǎo)致巷道出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，并影響巷道中工作的礦工工人的生命安全，損壞各種開礦施工的設(shè)備儀器，進(jìn)而致使整個礦山挖掘體系出現(xiàn)崩塌。而這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前難以進(jìn)行預(yù)測，其破壞力與影響力甚大。

二是由于巖土層發(fā)生形變從而導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)?shù)V山在使用階段，為了有效的避免采空的礦體出現(xiàn)塌陷，則需要對采空的礦體采取相應(yīng)的支撐措施。對于淺度埋藏的礦區(qū)來說，采空的礦體較為容易出現(xiàn)塌陷的現(xiàn)象，因此，在完成礦體開采后，應(yīng)當(dāng)立即采取支撐措施以免發(fā)生意外狀況。經(jīng)有關(guān)報道分析，最近幾年來，淺度埋藏的礦區(qū)極易出現(xiàn)塌陷狀況，不但會對地面的建筑物的穩(wěn)定性與可靠性造成影響，而且還會對礦區(qū)居民的正常生活產(chǎn)生影響，甚至?xí)?dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)開發(fā)礦區(qū)時，通常情況下會將礦脈周圍的巖石進(jìn)行引爆，基于此，在開發(fā)礦區(qū)前，就需要深入了解地質(zhì)的實(shí)際情況，對爆點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的勘測。若所勘測出的爆點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，爆點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性也隨之會出現(xiàn)錯誤，而巖石成噴霧狀爆破時，還會給予礦工工人的生命安全帶來影響。

三是水土流失造成的地質(zhì)災(zāi)害。露天開采會造成嚴(yán)重的水土流失。對于沿海地區(qū)，采礦排水會導(dǎo)致海水倒灌，致使土地鹽堿化。而對于干旱地區(qū)，露天開采會破壞植被，并污染水資源，導(dǎo)致土地出現(xiàn)嚴(yán)重的沙化現(xiàn)象。無論是土地鹽堿化，還是土地沙化，均會破壞耕地的使用，并誘發(fā)沙塵暴，影響生態(tài)環(huán)境。

2 針對礦山生產(chǎn)中地下水的防治措施

2.1 礦山建設(shè)中地下水的防治重點(diǎn)

礦井工人作業(yè)時經(jīng)常會遇到地下水位產(chǎn)生變化的災(zāi)害。當(dāng)工作中接觸到地下水時，容易對生產(chǎn)進(jìn)程造成影響，經(jīng)濟(jì)造成損失，地質(zhì)環(huán)境遭到破壞，更有甚至可能會影響礦井工人的財產(chǎn)安全與生命安全。根據(jù)相關(guān)礦井作業(yè)報道表示，在礦井建設(shè)中，礦井透水的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，并且給予礦區(qū)與礦井工人帶來的結(jié)果都是相對嚴(yán)重的?；诖耍瑸榱擞行У谋苊庠摲N現(xiàn)象的持續(xù)發(fā)生，在進(jìn)行礦山生產(chǎn)前，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地下水的實(shí)際特點(diǎn)與類型，施工條件以及生產(chǎn)設(shè)備，通過研究采取相應(yīng)的方法對地下水情況進(jìn)行有效防治，從而還礦井工人一個良好的工作環(huán)境。

2.2 地下水防治的基本要求

一是嚴(yán)格按照施工規(guī)范與驗(yàn)收要求，對所有竣工的豎井工程進(jìn)行驗(yàn)收，實(shí)地對竣工工程進(jìn)行勘測檢查，熟悉井筒的地質(zhì)特征與地質(zhì)環(huán)境，對井筒中的涌水量以及含水部位進(jìn)行勘察預(yù)測。二是在施工前，應(yīng)當(dāng)掌握井巷中水文地質(zhì)的實(shí)際狀況并編制預(yù)測圖，提高對水文地質(zhì)的勘測與調(diào)查，并完善預(yù)測結(jié)果。三是對于已經(jīng)勘測檢驗(yàn)出的含水層以及導(dǎo)水構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)在揭露之前深入了解含水層以及導(dǎo)水構(gòu)造的實(shí)際位置和水層厚度，結(jié)合鉆孔實(shí)際的揭露涌水量和施工設(shè)備條件等，制定相應(yīng)的合理措施，而探水孔的超前距離必須位于堅硬的巖石中，并且必須大于10m，若是所預(yù)測的含水層以及導(dǎo)水構(gòu)造不在預(yù)計的范圍內(nèi)時，其中巖體的強(qiáng)度以及完整性難以滿足預(yù)計時所預(yù)留的巖帽，就需要結(jié)合實(shí)際狀況來確定超前的實(shí)際距離，所遵循的原則為，確保鉆孔10m范圍內(nèi)的演示強(qiáng)度以及完整性都符合實(shí)際的安全需求，針對涌水量以及巖體完整性都比較好而又比較分散的含水層，則需要采用普通鑿巖機(jī)實(shí)行淺孔探水操作。

3 地表塌陷原理和防治措施

3.1 地表塌陷的基本原理

可以將礦區(qū)地表塌陷主要分為3種情況，即一是當(dāng)?shù)V山進(jìn)行建設(shè)與生產(chǎn)時，礦井地下從而形成采空區(qū)，上覆巖層也沒有支撐物進(jìn)行支撐，頂板也因此發(fā)生了形變，再加上開采的范圍不斷增大，進(jìn)而導(dǎo)致地表產(chǎn)生塌陷。二是在開采的過程中，將松散地層中的地下水進(jìn)行抽出，從而致使地下水位面積的出現(xiàn)變化，導(dǎo)致含水層疏干部分被壓小，進(jìn)而致使地表發(fā)生塌陷。三是對于巖溶發(fā)育的礦區(qū)來說，若是長期進(jìn)行疏干排水就有可能引發(fā)巖溶塌陷。

3.2 防治的基本措施

針對上述的第三種情況進(jìn)行詳細(xì)的解釋，巖溶塌陷形成的原因較多，因此對其成因進(jìn)行了歸納總結(jié)并分為兩種主要因素。一是潛蝕論，二是真空吸蝕論。根據(jù)巖溶塌陷形成的因素進(jìn)行了分析，通常采用以下幾種方法進(jìn)行防治。

（1）進(jìn)行回填密封。為了有效防止塌陷產(chǎn)生的影響，一般情況下采用黏土將已經(jīng)塌陷的坑進(jìn)行回填密封。（2）改道河流。針對河床附近產(chǎn)生塌陷情況，不但可以通過回填封口的方法進(jìn)行密封，同時還可以結(jié)合實(shí)際狀況進(jìn)行河流改道，從而避免地表水涌入地下。（3）為了以防地表水涌入礦井中，可以于塌陷的四周建立圍堤。（4）采用排水方法將塌陷坑中的積水進(jìn)行排除，確保塌陷坑內(nèi)保持著疏干的狀態(tài)，避免再次發(fā)生塌陷。（5）帷幕注漿淺部石灰?guī)r含水層，將含水層進(jìn)入塌陷區(qū)的通道進(jìn)行隔離。（6）若是由于真空吸蝕引發(fā)的塌陷現(xiàn)象，通過自然充氣法能夠有效的破壞巖溶真空地質(zhì)環(huán)境，避免由于真空吸蝕而導(dǎo)致塌陷。（7）根據(jù)塌陷形成的因素進(jìn)行總結(jié)分析，并提高對塌陷現(xiàn)象的管理與勘測，深入對塌陷形成的時間、地點(diǎn)、規(guī)模、所在底層、影響及變化進(jìn)行觀察，以便采取相應(yīng)的措施加以管理。

4 露天礦滑坡產(chǎn)生的基本原因以及防治措施

4.1 露天礦滑坡產(chǎn)生的基本原因

露天礦邊坡上的土石的重量驅(qū)使著它們向下滑動，而因?yàn)槠渫潦男纬山Y(jié)構(gòu)，又存在著抵抗下滑的能力，土石的下滑力和抗下滑力互相消長，其變化反映著邊坡的實(shí)際變化，若抗下滑力比下滑力大時，則土石保持穩(wěn)定，也就意味著邊坡處于穩(wěn)定的狀況，當(dāng)抗下滑力比滑力下時，則土石向下滑動，即邊坡巖體向下進(jìn)行滑動，也就是所謂的滑坡現(xiàn)象。

4.2 露天礦邊坡滑動防治的基本措施

分析露天礦邊坡形成滑坡的主要原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防治。

4.2.1 有效的降低巖石剪應(yīng)力

主要措施有整平斜坡的坡角、修筑擋土墻、打防滑樁等。

（1）將斜坡的坡角進(jìn)行整平。采用該種方法主要是將高度小的邊坡進(jìn)行削緩，確保坡面夾角比原坡面??；將高度高的邊坡劃分為臺階，從而降低滑動的發(fā)生幾率。（2）建立擋土墻，避免邊坡發(fā)生滑動的現(xiàn)象。在建立擋土墻前應(yīng)該慎重選擇修建的位置，以免擋土墻與滑動體共同下滑。除此之外，設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)備，及時排除滑動體內(nèi)部的水。（3）在滑動體內(nèi)部打防滑樁，避免巖體出現(xiàn)滑動。

4.2.2 將巖石中的物理性質(zhì)進(jìn)行改變

地表水以及地下水是導(dǎo)致巖石性質(zhì)產(chǎn)生變化的因素，基于此，采用以下幾種方法對將巖石中的物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行改變。

（1）建立地表截水溝從而將滑坡上方的地表水流進(jìn)行攔截；（2）建立排水溝將地下水進(jìn)行排除，從而降低巖石的含水量；（3）建立排水巷道將滑動體中的地下水進(jìn)行排除。除此之外，還可以采用電化學(xué)法、凍結(jié)法、水泥膠結(jié)法和焙燒法等措施。

4.3 將滑坡所形成的作用進(jìn)行消除

通常情況下，采用保護(hù)坡角避免受地表水流的沖刷、修導(dǎo)流堤等方法將滑坡形成的作用進(jìn)行消除，而對于露天礦邊坡來說不適用，結(jié)合實(shí)際情況采取相應(yīng)的防治措施，從而減少危險事故的發(fā)生。

5 結(jié)論

綜上所述，在礦山施工建設(shè)中，常常會遇到滑坡、流砂、潛蝕、坍陷等病害。一旦出現(xiàn)這些病害，會影響礦山建設(shè)的順利開展。為了保證礦山建設(shè)的順利開展，需要認(rèn)真做好水文地質(zhì)災(zāi)害的分析，并提出合理的預(yù)防措施。

[1]周先軍，李淑琴.礦山地質(zhì)勘查與勘查災(zāi)害防治 [J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012, (18).

[2]胡向德，黎志恒.甘肅省礦山地質(zhì)災(zāi)害及其基本特征 [J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,2013,(02).

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-443-1

梁峻銘（），男，壯族，學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)。