礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)探析

孫 樹，張霖鑫，李皓東

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

在我國能源事業(yè)中礦山建設(shè)發(fā)揮較為重要的作用，然而在進(jìn)行礦山建設(shè)時，往往會出現(xiàn)很多水文地質(zhì)災(zāi)害，阻礙著礦山建設(shè)工作的開展，并且極易引發(fā)安全生產(chǎn)事故。所以務(wù)必要對礦山建設(shè)中的水文地質(zhì)災(zāi)害及其防治技術(shù)予以充分關(guān)注，掌握其具體的防治原則與要求，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況來采取有效的應(yīng)對技術(shù)措施，以最大限度確保礦山建設(shè)的安全。

1 礦山建設(shè)過程中地下水防治技術(shù)應(yīng)用

1.1 防治原則和要求

地下水是礦山建設(shè)較為常見的地質(zhì)現(xiàn)象，會嚴(yán)重影響礦產(chǎn)作業(yè)效率與質(zhì)量，不但會提高礦山建設(shè)成本，而且還會破壞到周邊地質(zhì)環(huán)境，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害問題，造成人員財(cái)產(chǎn)損失。這些年來，隨著深層采煤作業(yè)地不斷推進(jìn)，地下水問題越發(fā)凸顯，稅務(wù)地質(zhì)災(zāi)害也是時有發(fā)生[1]。在進(jìn)行地下水防治過程中必須遵循安全第一、以人為本、可持續(xù)發(fā)展等原則，在分析地下水的性質(zhì)、特點(diǎn)以及影響情況的前提下應(yīng)用有效的防治策略，保障采礦工作安全、高效進(jìn)行。在地下水防治要求方面，必須要嚴(yán)格按照要求來驗(yàn)收豎井工程，同時系統(tǒng)勘查工程情況，保證能對井筒涌水量、含水構(gòu)造等地質(zhì)情況進(jìn)行有效掌握與預(yù)測。其次在進(jìn)行主體井巷施工時需充分做好水文地質(zhì)預(yù)測圖紙及有關(guān)地質(zhì)說明的編制，加強(qiáng)巷道掘進(jìn)的水位地質(zhì)調(diào)查與結(jié)果預(yù)測。除此之外，做好對已知含水層的超前探水孔設(shè)置，對含水層、深度等進(jìn)行清楚確定，在綜合分析用水量、作業(yè)環(huán)境、成本費(fèi)用等因素的前提下采取科學(xué)的防治對策。若是巖體硬度加大，則探水孔超前距離設(shè)置要大于10m。如若比預(yù)計(jì)含水層位置要超出10m，同時巖體完好程度、堅(jiān)硬程度及預(yù)留巖帽條件存在出入的情況下，務(wù)必要結(jié)合實(shí)際情況對超前距離進(jìn)行合理設(shè)置。整體而言，在防治地下水時應(yīng)當(dāng)達(dá)到如下要求：保證開孔范圍不超過5m的鉆孔巖體完整性、強(qiáng)度等充分滿足施工要求，確保探水孔孔口管預(yù)埋具有較好地承載性能和安全水平，若是巖體完整性較差，涌水量較小的含水層，那么就使用一般鑿巖機(jī)來實(shí)施潛孔探水即可。

1.2 礦山建設(shè)中地下水防治技術(shù)應(yīng)用分析

1.2.1 鉆孔防突防噴技術(shù)

鉆進(jìn)防突時鉆機(jī)液壓卡盤可對鉆桿具有一定夾持效果，而僅靠鉆機(jī)液壓卡盤控制無法滿足高壓涌水鉆進(jìn)安全防突標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。一旦鉆具突出鉆孔極易導(dǎo)致安全問題。采用在鉆桿加裝異徑防突器的方式能有效保障1000m以上水頭高度深孔探水較的安全性，施工效率也得到有效保障。防噴控制采用的是在高壓閥門前端設(shè)置可伸縮式孔口封閉器和在高壓閥門和孔口管之間設(shè)置四通關(guān)、減壓器等實(shí)現(xiàn)防突防噴控制。

1.2.2 注漿埋設(shè)施工技術(shù)

這一技術(shù)采用的是排氣壓入濃密水泥漿的方式，以水平、仰角的方式開展探水注漿施工，主要是通過在豎井深孔、預(yù)注漿孔進(jìn)行灌漿施工達(dá)到密封效果。常規(guī)灌漿施工無法保障管體與孔壁間高度密實(shí)，通常需要多次壓漿施工后才能達(dá)到較為滿意的密實(shí)效果[3]。但是在操作過程中需要耗費(fèi)較長的施工時間，并且難以保障施工安全。注漿埋設(shè)施工技術(shù)的應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)一次灌漿施工，并確保固結(jié)后達(dá)到30MPa以上的抗壓強(qiáng)度，獲得良好防滲作用。

2 露天礦滑坡防治技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 滑坡分析產(chǎn)生的原因

在重力作用下，邊坡土石不可避免地會出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，但是邊坡土石結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生地下滑趨勢的抵擋力量。這兩種力量的大小決定了邊坡的發(fā)展方向，并且受到地下水的潤滑作用使得邊坡抵擋下滑的作用降低，導(dǎo)致下滑作用力大于邊坡支撐力，從而引發(fā)邊坡滑坡的問題[4]。

2.2 露天礦邊坡滑動防治技術(shù)應(yīng)用

露天礦邊坡滑動防治應(yīng)充分做好地質(zhì)勘察，對邊坡滑動成因進(jìn)行深入分析，制定有效的防治措施。通常而言使用頻率較高的防治策略具體有如下幾種：

2.2.1 減小巖石剪應(yīng)力，加強(qiáng)防滑支撐

這一措施的落實(shí)重點(diǎn)是由平整斜坡坡角、修筑擋土墻與防滑樁等方面進(jìn)行著手。整平斜坡坡角是為減小滑動趨勢明顯的巖體自身重量。對于高度小的邊坡進(jìn)行坡面削緩，減小坡面與水平的夾角，若是高邊坡能夠采取臺階形式來進(jìn)行不同部位的劃分，從而起到減緩滑動趨勢作用[5]?；瑒芋w前方修建擋土墻也是預(yù)防邊坡滑動的有效措施，但必須保障土墻地層穩(wěn)定，避免出現(xiàn)擋土墻和滑動體一起下滑的問題。除此之外，需落實(shí)相應(yīng)排水措施，避免地下水滲入滑動體內(nèi)導(dǎo)致邊坡下滑問題。修筑防滑樁利用打樁方式穩(wěn)定滑動體與地層關(guān)系，預(yù)防巖體滑動，較為常見的防滑樁為鉆孔樁澆筑。

2.2.2 改變巖石物理性質(zhì)

巖石在受到地表水、地下水的作用會發(fā)生一定程度的軟化現(xiàn)象，引發(fā)邊坡下滑，所以必須對地表水和地下水的排除工作予以高度重視，并積極采取有效預(yù)防與處理。較為常見的方法主要包括以下三種：一種是修建地表截水溝來對滑坡上方地表水流進(jìn)行攔截；一種是采用修筑排水溝的方式排除地下水，大大降低巖土含水量，穩(wěn)定巖層的目的。還有一種是利用礦井巷道修建排水巷道，對地下水進(jìn)行引流排除。除此之外，還應(yīng)采用修筑導(dǎo)流堤、防護(hù)堤、防沖刷坡角等方式來對滑坡形成的作用進(jìn)行有效消除或者削弱，并且結(jié)合實(shí)際情況采取有效措施防止出現(xiàn)邊坡滑動，以免產(chǎn)生不良后果。

3 地表塌陷防治技術(shù)應(yīng)用

3.1 地表沉陷成因

礦區(qū)地表沉陷原因主要有三個：一是采礦回填不及時而出現(xiàn)采空區(qū)，導(dǎo)致上層巖層支撐失效而出現(xiàn)沉陷?；蛘呤侵雾敯逡苿訉?dǎo)致上層巖層變形，進(jìn)而出現(xiàn)坍塌。隨著礦產(chǎn)開采范圍地不斷擴(kuò)大，巖層塌落問題導(dǎo)致地表下陷，甚至形成局部盆地的現(xiàn)象也越發(fā)多見。二是采礦中對含水層進(jìn)行抽水，使得地下水大幅下降，形成空鼓，進(jìn)而導(dǎo)致大面積地面沉降。三是巖溶發(fā)育，礦區(qū)較長時間疏干排水影響也會導(dǎo)致塌陷問題。

3.2 地表塌陷防治

采空區(qū)或者是頂板移動導(dǎo)致的坍塌影響范圍相對較小，可采用加強(qiáng)支護(hù)的方式進(jìn)行解決。針對地下水下降產(chǎn)生空鼓，一般會大面積緩慢、均勻下沉，不會對礦區(qū)建設(shè)產(chǎn)生較大影響[6]。在進(jìn)行巖溶塌陷防治方面，主要包括以下常用方法：①回填密封，主要是采用水泥砂漿、黏土等對塌陷進(jìn)行回填，避免降水、地表水滲入導(dǎo)致嚴(yán)重塌陷；②河床附近塌陷封口回填。針對對于河道改流，需加強(qiáng)對地表水流入塌陷區(qū)的防治，以免影響地下采礦；③圍繞塌陷修筑圍堤，防治地表水流入塌陷或者流入井下；④及時排除塌陷積水，以免出現(xiàn)更為嚴(yán)重的塌陷問題；⑤借助帷幕灌漿處理淺部石灰?guī)r含水層，達(dá)到阻斷地表水逕流通道的目的；⑥對于真空吸蝕導(dǎo)致的塌陷可采用打通氣孔消除巖溶真空的方式進(jìn)行處理和預(yù)防；⑦加強(qiáng)對塌陷管理，加強(qiáng)塌陷成因分析，預(yù)測其發(fā)展情況，做好應(yīng)對措施與預(yù)防預(yù)案，加強(qiáng)對施工流程規(guī)范化控制，提高對塌陷的有效處理。

4 結(jié)語

總之，礦山建設(shè)滑坡、坍塌等都是較為常見的水文地質(zhì)問題，其引起的災(zāi)害現(xiàn)象將會對采礦工作造成嚴(yán)重影響，因此加強(qiáng)對水文地質(zhì)災(zāi)害的有效防治對礦山建設(shè)而言至關(guān)重要。必須加強(qiáng)水文地質(zhì)災(zāi)害防治工作，落實(shí)有效安全保護(hù)措施，才能為礦山建設(shè)安全提供有效保障，同時達(dá)到改善、優(yōu)化礦井作業(yè)環(huán)境、預(yù)防環(huán)境污染的目的。因此，采礦企業(yè)必須加強(qiáng)對礦山建設(shè)的水文地質(zhì)分析，采取有效的地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)做好水文地質(zhì)災(zāi)害防治工作，為實(shí)現(xiàn)礦井的安全開采提供有效保障。