水文地質(zhì)因素對(duì)礦山地質(zhì)的影響及治理方法

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局417隊(duì)，湖南 衡陽(yáng) 421001）

由于受開(kāi)采條件、外部條件等因素的制約，不同礦床的水文地質(zhì)合理指標(biāo)與礦床地質(zhì)也表現(xiàn)不同，需要在礦山地質(zhì)資源勘查、分類及資源開(kāi)發(fā)中，依據(jù)不同區(qū)域礦床的特點(diǎn)，從技術(shù)角度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 水文地質(zhì)因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響

1.1 松散堆積層

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，地質(zhì)災(zāi)害范圍內(nèi)的松散堆積物主要為粉質(zhì)黏土和砂土碎石的混合物，厚度在1m～3m范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)上整體不致密，尤其是巖層遇水后抗剪能力大幅降低，容易失穩(wěn)而發(fā)生滑動(dòng)。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)及地形條件

礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域整體呈凸形，坡度為34°左右，局部可達(dá)42°。較大的坡度容易使邊坡表面的砂層發(fā)生崩塌、滑動(dòng)，為邊坡整體不穩(wěn)定因素提供了良好條件，是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素之一。

1.3 地面沉降作用

地面沉降能使礦區(qū)的工程施工獲取一定震動(dòng)峰值，導(dǎo)致其表層巖土體的強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)都發(fā)生弱化，進(jìn)而使巖體原有力學(xué)平衡發(fā)生變化，最終引發(fā)斜坡失穩(wěn)而向下滑動(dòng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，沉降作用發(fā)生后，斜坡表層覆蓋的巖土體已經(jīng)松動(dòng)，局部發(fā)生滑塌，進(jìn)一步增大坡度，并產(chǎn)生臨空面，致使邊坡處在不穩(wěn)定狀態(tài)。坡體經(jīng)過(guò)一次沉降作用后發(fā)生嚴(yán)重變形，整個(gè)坡體幾乎布滿裂縫，并不斷發(fā)育成地震裂縫，伴有局部崩塌與下錯(cuò)現(xiàn)象。此外，在大氣降水的作用下，坡體前緣開(kāi)始局部下沉，導(dǎo)致在中上等部產(chǎn)生拉張裂縫?？梢?jiàn)，坡體狀況不樂(lè)觀，隨時(shí)有產(chǎn)生大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)，應(yīng)盡早進(jìn)行治理，以免造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

1.4 水文地質(zhì)因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響

礦區(qū)地下塌陷的直接誘因是降雨或洪水，常與排水、蓄水、抽水及其它工程施工活動(dòng)密切相關(guān)。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的資料，尤其是每年的8月到9月，接連的強(qiáng)降水使雨水從裂縫處不斷下滲，對(duì)巖土體造成破壞，進(jìn)一步加重了礦區(qū)斜坡的破壞。降水是引發(fā)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的重要原因，雨水徑流滲透至滑動(dòng)面，使滑動(dòng)面發(fā)生軟化，抗剪強(qiáng)度大幅減小，失穩(wěn)后發(fā)生災(zāi)害。

通過(guò)以上分析可以看出，坡體所在位置及其周圍環(huán)境地質(zhì)條件較差，如地形以高陡為主，松散堆積物厚度較大，大氣降水不斷向下滲透，區(qū)域地下水不規(guī)律活動(dòng)等都是該礦體產(chǎn)生變形的重要因素。在這些因素當(dāng)中，礦震作用和連續(xù)較大強(qiáng)度的大氣降水是造成地質(zhì)災(zāi)害的主要原因，大氣降水作用對(duì)礦床侵蝕及移動(dòng)都有明顯的促進(jìn)作用。

2 地質(zhì)災(zāi)害所造成的穩(wěn)定性分析

2.1 參數(shù)的選取

受地質(zhì)災(zāi)害影響較大區(qū)域以土層為主，整個(gè)災(zāi)害地帶呈現(xiàn)出折線形，所以設(shè)計(jì)過(guò)程中可借助傳遞系數(shù)法實(shí)施參數(shù)反演[1]。在反演時(shí)選取典型斷面進(jìn)行推算，斷面主要為沉降區(qū)與變形區(qū)，安全系數(shù)分別取0.95和1.00。

以參數(shù)反演的結(jié)果為依據(jù)，同時(shí)考慮室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害與參數(shù)進(jìn)行綜合確定，具體如表1所示（礦化帶天然重度取19.0kN/m3，沉降飽和重度取19.6kN/m3）。

表1 參數(shù)選取

2.2 地質(zhì)災(zāi)害綜合評(píng)價(jià)

針對(duì)下列三種工況下的地質(zhì)災(zāi)害安全系數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

工況一：天然狀態(tài)，以自重荷載為主，安全系數(shù)按1.2計(jì)算。

工況二：暴雨?duì)顟B(tài)，荷載由自重與暴雨組成，安全系數(shù)按1.08計(jì)算。

工況三，沉降狀態(tài)，荷載由自重，安全系數(shù)按1.02計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果為：①剖面1號(hào)沉降礦體在三種工況下的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.141、0.946和0.861，推力分別為77.1kN/m、99.6kN/m和167.8kN/m；②剖面2號(hào)礦體在三種工況下的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.141、0.946和0.861，地質(zhì)災(zāi)害推力分別為82.5kN/m、113.3kN/m和133.5kN/m；③剖面3號(hào)礦體在三種工況下的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.137、0.944和0.859，地質(zhì)災(zāi)害推力分別為119.1kN/m、159.6kN/m和206.7kN/m；④剖面4號(hào)礦體在三種工況下的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.561、1.307和1.308。

根據(jù)以上結(jié)果可得：①工況一中滑坡基本穩(wěn)定；②工況二、三中所處礦層不穩(wěn)定，局部會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的趨勢(shì)，工況三屬最不利工況，在這一工況下，災(zāi)害的推力達(dá)到最大[2]。

3 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理方法

在變形區(qū)，主滑部分前緣布置抗滑樁；在坍塌區(qū)，后緣布置樁板墻，并于墻體后部進(jìn)行填土，與原始地面同高，同時(shí)對(duì)這一部分的危巖體進(jìn)行清除，整理坍塌地層表面。另外，對(duì)邊坡的裂縫進(jìn)行封填，在穩(wěn)定部位增設(shè)排水系統(tǒng)，以堵截徑流。

在變形區(qū)，主要在主滑部分前緣對(duì)抗滑樁進(jìn)行布置，在選定具體位置時(shí)充分考慮嵌固地層實(shí)際情況，確保滑體不會(huì)產(chǎn)生較大滑動(dòng)[3]。在礦山沉降區(qū)域，主要在后緣處對(duì)抗滑樁進(jìn)行布置，樁體應(yīng)高于地面，并在樁間增設(shè)擋板，樁體后部進(jìn)行填土，直到與原始地面同高，以此起到防止地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的作用[4]。

抗滑樁主要為人工挖孔方樁，按（1.3×1.5）m布置，間隔距離為5m。在井口處布置鎖口盤，孔中使用混凝土護(hù)壁，護(hù)壁與鎖口的保護(hù)層至少應(yīng)25mm厚，并現(xiàn)澆強(qiáng)度等級(jí)為C20的混凝土。此外，在樁體之間增設(shè)擋板，擋板厚度為30cm，板底應(yīng)進(jìn)入下方處穩(wěn)定狀態(tài)的地層至少30cm，并在擋板的后方填筑碎石土，并予以夯實(shí)，擋板臨空側(cè)設(shè)置金屬加固材料，現(xiàn)澆強(qiáng)度等級(jí)為C25的混凝土予以保護(hù)，厚度為50mm。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)礦區(qū)水工環(huán)及地質(zhì)災(zāi)害的影響因素分析及礦區(qū)周邊地質(zhì)穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)，可為礦區(qū)開(kāi)采及施工工程措施的具體應(yīng)用，起到了良好的治理作用，能夠有效降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，所用分析與治理方法均有良好應(yīng)用價(jià)值。

[1]黃文,韋樂(lè)平.淺談礦山水文地質(zhì)對(duì)采礦影響及其防治措施[J].地球,2016(3).

[2]夏志堅(jiān).簡(jiǎn)述礦山水文地質(zhì)類型及地下水對(duì)采礦影響的防范措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2014(12).

[3]王朝亮.論礦山水文地質(zhì)類型及地下水對(duì)采礦影響的防范措施[J].黑龍江科技信息,2016(14):83-83.

[4]蘇學(xué)斌,姚益軒,闕為民,等.地浸礦山地質(zhì)與水文地質(zhì)合理指標(biāo)的確定[C]//中國(guó)核學(xué)會(huì)2001學(xué)術(shù)年會(huì).2001.