礦山地質災害適用勘查技術與防治措施研究

任偉

（新疆能源（集團）有限責任公司，新疆烏魯木齊 830000）

0.引言

地質災害大多由于外力作用介入，打破已形成的地應力平衡，造成特定地質體出現(xiàn)失穩(wěn)，從而改變原有地質構造，給人類生產生活和生態(tài)環(huán)境帶來不良影響。礦山開采實質是一種人為的強烈地質擾動，一定程度上會加劇地質災害的形成和發(fā)生。礦山地質災害不僅會影響礦山正常開采，威脅礦山工作人員的生命安全，更會改變礦山整體布局，致使部分已建礦井、礦坑和巷道、工作面廢棄，造成部分資源無法開采，以致礦產資源浪費，嚴重威脅經濟社會發(fā)展。科學合理地做好地質災害勘查，是礦山地質災害防治的基礎工作。

1.礦山地質災害常見類型

1.1 地表地質災害

（1）地面塌陷。地面塌陷是一種比較常見的地質災害，主要發(fā)生于井工礦山。對于采空區(qū)或廢棄礦井，在沒有進行必要的注漿回填處理時，所留礦柱一旦損壞，地應力失去平衡，頂部失去支撐，便會逐漸產生地面變形、地裂縫，直至地面塌陷。地面塌陷不但會損毀地表耕地、道路、建筑物和相應設施設備，還將造成地下礦井垮塌、井下設備毀壞等嚴重事故。（2）滑坡、泥石流?；露喟l(fā)于露天礦山邊坡處或礦山周邊山體的陡峭坡面。一般情況下，滑坡體與下部土層或巖層之間存在一定的分界，加之由于不合理的開采方式，造成礦山邊坡或山體坡面的坡角增大，產生不穩(wěn)定的因素，直至某一滑移面上剪應力超過該面的抗剪強度，滑移面上部的滑坡體失穩(wěn)，形成滑坡?；麦w所到之處，地表耕地、道路、建筑物和設施設備將會嚴重損毀。當滑坡體中存在較多的粉砂、黏土，并大量含水形成泥漿時，受自身重力牽引及外力影響，就可能形成泥石流。礦山泥石流爆發(fā)突然，來勢猛烈，危害性大，具有較強的破壞力。（3）尾礦庫潰壩。礦山尾礦庫主要用于堆放礦山尾礦、廢渣等廢棄物。只要是正常生產礦山，特別是帶有選洗工藝的礦山，一般都會根據(jù)需要建有相應規(guī)模的尾礦庫。為獲得盡可能大的庫容，多設計建有與周邊環(huán)境存在相對高差的尾礦堆壩，具有較高的勢能。在遭遇強降水或持續(xù)降水天氣，以及受到外力干擾的情況下，可能出現(xiàn)潰壩，形成人造泥石流等重大地質災害。

1.2 礦井地質災害

（1）采礦誘發(fā)巖爆和地震。部分井工礦山沒有進行科學開采、綜合治理，導致地下采空區(qū)等局部區(qū)域出現(xiàn)高地應力集中，周邊巖體地質構造失穩(wěn)，在一定條件誘發(fā)下，應力在短時間內急劇釋放，造成巖體爆炸性碎裂，形成強烈沖擊，甚至誘發(fā)礦區(qū)地震。礦震較之自然地震，震級雖然小，但震源淺，周期長，破壞力強。礦震還可能導致或伴隨地面塌陷、巷道崩塌、冒頂、巖爆、瓦斯突出、突水等地質災害，具有極強的危害。（2）涌水突水。礦井開拓掘進過程中，遇到地下暗河、含水層、老空積水等含水構造，沒有做到先探后采，沒有實施防滲隔水處理，水體通過滲透或連通空洞進入礦井，就形成了礦井涌水，需要進行防滲、擋水、排水等處理。特別是當涌入水量較大，水壓較強，水勢迅猛時，則出現(xiàn)突水現(xiàn)象。涌入水量沒過安全水位后，會影響安全施工，損壞圍巖、礦柱和巷道支護等設施設備，造成塌方、淹井等事故，嚴重威脅井下作業(yè)人員生命安全。（3）瓦斯突出。瓦斯是成煤過程中伴隨形成的，以甲烷為主的氣體，達到一定濃度后，會造成井下作業(yè)人員缺氧窒息，也會在特定條件下，發(fā)生燃燒和爆炸，危害性較大。煤礦開采過程中，煤層壓力急劇變化，游離或吸附在煤體上的瓦斯，被快速釋放，可能產生較大的沖擊力，造成碎小煤塊爆炸性噴射，巷道瓦斯氣體濃度快速升高，甚至會與粉塵混合發(fā)生爆炸。

2.礦山地質災害勘查方法

2.1 遙感監(jiān)測

地表地質災害通常具有較明顯、直觀的地形、圖形、顏色、陰影、紋理等物性特征變化，容易被遙感技術所觀測、解譯。特別是隨著無人機遙感技術的快速發(fā)展，遙感技術的數(shù)據(jù)精度、更新頻次和有效觀測范圍、獲取數(shù)據(jù)的便利性都大幅提高，可以及時反映數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況，大大提升了地表地質災害預警監(jiān)測的能力和水平。此外，遙感監(jiān)測基本不受地面環(huán)境影響，可以在已經發(fā)生地表地質災害、其他監(jiān)測設備已經受損的情況下，繼續(xù)實施有效監(jiān)測。遙感技術可廣泛應用于對滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、崩塌等地表地質災害全過程的預警監(jiān)測，同時也可以從宏觀角度指導其他勘查手段地實施[1]。

2.2 物探勘查

地球物理勘探，簡稱物探，主要依靠不同介質在吸收、反射、折射、傳導地震波、電磁特性、放射性及重力、地熱等方面的差異性，收集獲取數(shù)據(jù)信息，分析解譯異常變化，探測地層巖性、產狀形態(tài)、構造特征等地質特性。比較常見的礦山地質災害物探方法有淺層地震法、高密度電阻率法、視電阻率法、瞬變電磁法、地質雷達法、氡氣放射性法、微重力測量法、淺層溫度測量法等，每種方法都有各自的適用性和局限性，且普遍存在數(shù)據(jù)量大易受干擾、解析結果存在多解性、有效探測深度不夠等問題，從而影響勘查結果的準確性和可靠性。通常需要根據(jù)基礎地質條件，將多種勘查手段優(yōu)化組合，采用綜合地質勘查技術。

2.3 鉆探勘查

截至目前，鉆探還是最有效、最直接的地質災害勘查手段，能夠較為客觀地反映地層巖性、地質構造、水文地質、工程地質等特征，特別是對于發(fā)現(xiàn)隱蔽的致災地質條件，驗證物探等地質勘查手段發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域，具有不可替代的重要作用。鉆探勘查應用十分廣泛，既可選擇地表常規(guī)鉆、超深鉆，也有礦井巷道內的定向鉆、超前鉆，除用于傳統(tǒng)的巖心取樣、巖性觀測、構造驗證外，鉆探也用于礦井鉆孔抽采瓦斯，鉆孔泄水，打通救援鉆孔通道等防治工作。我們常說的先探后采、先治后采，也主要是指鉆探勘查。

2.4 水文地質和工程地質試驗

為做好礦區(qū)水文地質和工程地質評價工作，分析研究巖體穩(wěn)定性、工程安全性，開展的巖石力學試驗、土力學試驗及抽放水、連通、淋濾、浸泡、滲透試驗、物質遷移試驗，測定滲透特性、膨脹特性、抗剪強度、壓實特性等相關數(shù)據(jù)信息，從而給礦井工程設計、施工提供可靠參數(shù)，具有較強的實際意義，是重要的礦山地質災害勘查手段。水文地質試驗數(shù)據(jù)多由水文地質測繪、鉆孔簡易水文地質觀測、地面物探、長期觀測站點及生產調查觀測而來。工程地質試驗數(shù)據(jù)主要由鉆探、取樣巖心試驗、外力加壓或擊實觀測而來。

3.礦山地質災害勘防治措施

（1）規(guī)范開采。嚴格按照礦山設計要求和開采規(guī)范標準，在井田劃分、開拓布置、開采方法、開采順序等方面，采用科學合理的開發(fā)利用方案，盡可能減少人為干擾對地質環(huán)境造成的不良影響，堅決杜絕越界開采、亂采濫挖等違法違規(guī)行為。（2）全程監(jiān)測。建立健全礦山地質災害監(jiān)測預警體系機制，統(tǒng)籌做好地質災害風險普查、災前調查、實時監(jiān)測、危險預警、災情監(jiān)控等全過程預警監(jiān)測工作?？茖W評估、分級劃定地質災害風險區(qū)域，合理安置監(jiān)測設備設施，堅持先探后采、先治后采，群策群力，群防群治，有針對性地采取防災減災措施[2]。（3）綜合研判。制定礦山地質災害應急預案，強化行業(yè)部門聯(lián)動，建立健全地質災害綜合研判、應急響應和指揮決策機制，充分調動、發(fā)揮各行業(yè)部門的技術、資源優(yōu)勢，不斷提升調查評價、科學研判和應急處置能力，切實做好礦山地質災害形勢趨勢研判。（4）科學防治?？茖W設計，精心組織，積極開展綜合治理。一方面，從政策管理角度，持續(xù)加大礦山地質環(huán)境恢復治理、水土保持、植被復墾等生態(tài)環(huán)境保護治理工作力度；另一方面，從強化防護措施的角度，及時做好采空區(qū)人工回灌、回填措施，構筑抗滑墻、抗滑樁、抗滑鏈、抗滑網(wǎng)等抗滑工程，全面落實安全支護，安全抽放，合理卸壓，妥善實施應力解除，有效規(guī)避地災風險[3]。

4.結語

礦山地質災害嚴重威脅礦山安全生產，還可能造成人員傷亡和重大財產損失，必須高度重視，積極應對，認真開展綜合勘查，制定應急預案，落實監(jiān)測預警，提升應急處置能力，避免或減少災害不良影響。而其中地質災害勘查更是所有工作的基礎，我們應該加大災害綜合勘查力度，提高勘查精度和質量，為識災避災、有效防治提供堅實保障。