礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估及防治措施

鄧宏武

摘要：煤礦開采誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害問題突出，本著對人民極端負(fù)責(zé)的態(tài)度切實(shí)加強(qiáng)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全，降低或避免煤礦開采引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害以及礦山本身遭受地質(zhì)災(zāi)害的危害。本文介紹了煤礦礦山地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理、穩(wěn)定性分析及危害程度，并提出了相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)災(zāi)害;危險(xiǎn)性防治措施

評估區(qū)地形地貌類型復(fù)雜;地層巖性和巖土工程地質(zhì)性質(zhì)中等;水文地質(zhì)條件中等;地質(zhì)構(gòu)造中等;破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈;現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜類型。

一、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

1、評估區(qū)內(nèi)已形成了一定面積的老采空區(qū)，在上寨北部山坡、陳家寨北部山坡、工業(yè)場地北西面耕地區(qū)域山坡地段已產(chǎn)生現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，主要表現(xiàn)為：

（1）在上寨北部山坡老采空區(qū)上方形成了崩塌（BT1）地質(zhì)災(zāi)害，該災(zāi)害不威脅村寨安全，但崩塌體總方量較大，破壞區(qū)內(nèi)耕地威脅耕作人員安全?？傮w而言崩塌（BT1）危害程度較大，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等。目前崩塌（BT1）處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）在陳家寨北部山坡老采空區(qū)上方形成了崩塌（BT2）地質(zhì)災(zāi)害，崩塌點(diǎn)距離陳家寨較遠(yuǎn)（距離陳家寨最北部住戶距離超過160m），且崩塌方量較小，對陳家寨影響較輕。總體而言崩塌（BT2）危害程度小，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。目前崩塌（BT2）處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）在工業(yè)場地北西面耕地區(qū)域山坡地段形成了不穩(wěn)定斜坡（BWXP1），發(fā)生原因?yàn)樽匀粸?zāi)害，滑動(dòng)點(diǎn)距離下方工業(yè)場地大約80m，滑體方量小，對工業(yè)場地影響較輕?？傮w而言不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）危害程度小，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。目前不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

2、煤礦工業(yè)場地分布于礦區(qū)東部略偏南礦界邊線附近梓木戛西面，地勢相對較為平坦，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，且距煤礦采空區(qū)較遠(yuǎn)，不在老采空區(qū)移動(dòng)角及邊界角影響范圍之內(nèi)，工業(yè)場地遭受現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害危害程度小，危險(xiǎn)性小。

3、評估區(qū)內(nèi)老采空區(qū)及其影響范圍內(nèi)無村寨分布。

二、地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制及穩(wěn)定性評述

（一）地質(zhì)環(huán)境條件因素分析

1、地形地貌因素：

評估區(qū)屬高原低中山剝蝕、侵蝕為主的地貌類型，地形起伏較大?？傮w地勢北西高，南東低，煤系地層分布地段易風(fēng)化剝蝕，形成緩坡洼地。但飛仙關(guān)組地層分布地段地形較陡，地形坡度在0～70°，一般15-45°，局部達(dá)60-70°。巖土體在張性應(yīng)力作用下易發(fā)生崩塌、滑坡、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。

2、地層巖性因素：

崩塌災(zāi)害發(fā)生處出露地層主要為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r等及第四系殘坡積粘土、碎石土等，地表巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體工程地質(zhì)性質(zhì)較差，在雨季雨水沿節(jié)理裂隙滲入、自身重量及工程活動(dòng)影響等的作用下，容易產(chǎn)生崩塌、滑坡、地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。

3、降雨因素：

降著雨季雨水的浸潤、沖刷及動(dòng)靜水壓力促進(jìn)了巖體結(jié)構(gòu)面改變，降低了巖體完整性和力學(xué)強(qiáng)度，較大強(qiáng)度的降雨尤其是暴雨促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

（二）礦山開采活動(dòng)因素分析

評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育，表現(xiàn)為在上寨北部山坡上、陳家寨北部山坡上分別產(chǎn)生了崩塌地質(zhì)災(zāi)害、工業(yè)場地北西面耕地區(qū)域山坡地段產(chǎn)生了一處不穩(wěn)定斜坡。這些災(zāi)害均分布于煤礦老采空區(qū)上部及附近，根據(jù)對煤礦采空區(qū)地表移動(dòng)變形影響范圍的圈定結(jié)果，這兩處崩塌及不穩(wěn)定斜坡均處于于煤礦采空區(qū)的地表移動(dòng)變形范圍內(nèi)，崩塌、不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間與煤礦采空區(qū)形成時(shí)間相吻合，為煤礦采煤活動(dòng)引發(fā)或加劇。

（三）崩塌威脅范圍的確定

1、危巖崩落后的運(yùn)動(dòng)形式

原生巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面的發(fā)育是危巖形成的先決條件，巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面將巖體切割形成形態(tài)多樣的危巖體，其變形失穩(wěn)主要有兩種方式：（1）在構(gòu)造裂隙切割和巖體的自重作用下，卸荷裂隙也隨之而加寬加深至貫穿;（2）由于下部破碎巖體崩塌脫離母體，從而引起上不巖體失去下部巖體的支撐破壞。

2、崩塌范圍擴(kuò)散角的確定

崩塌發(fā)生后，崩塌體除沿主崩方向滾落外，同時(shí)可能向兩側(cè)一定角度范圍崩落。崩塌體位于陡峭山脊，山谷上部窄下部稍寬。崩塌范圍擴(kuò)散角度大致按山谷前緣向外以35-40°角考慮。

3、危巖崩落后運(yùn)動(dòng)計(jì)算

（1）計(jì)算理論

危巖體發(fā)生破壞，其運(yùn)動(dòng)方式受下部斜坡的物質(zhì)組成、邊坡角等的影響，運(yùn)動(dòng)距離及速度各不相同。根據(jù)R·M·Spang（1978）的研究成果，崩落體只有坡度角小于一定臨界值（約27°）時(shí)，才停積于崖腳，隨坡度角增大，可分別表現(xiàn)為滑動(dòng)、滾動(dòng)、跳躍和自由崩落等方式，大部分或全部堆積于坡腳。調(diào)查區(qū)內(nèi)危巖崩落、運(yùn)動(dòng)的斜坡坡度區(qū)間值為0～70°，因此巖體在產(chǎn)生變形破壞后，其運(yùn)動(dòng)方式表現(xiàn)為滾動(dòng)、跳躍或自由崩落的方式向坡腳運(yùn)動(dòng)，最后堆積于坡腳緩坡地帶。

（2）落距計(jì)算

石塊在斜坡上的運(yùn)動(dòng)形式是比較復(fù)雜的，既有滑動(dòng)、滾動(dòng)還有跳躍運(yùn)動(dòng)，甚至在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中三者兼而有之。根據(jù)能量守恒定律，在物體下落過程中動(dòng)能的增加等于勢能的減少，機(jī)械能的總量保持不變。

4、崩塌體現(xiàn)狀影響范圍的確定

根據(jù)崩塌體所處地形條件和崩落擴(kuò)散角及最利條件崩塌墜落后，崩落方向滾石最大落距計(jì)算結(jié)果分別為144.69m、39.26m，下方樊家寨、石橋、陳家寨等村寨與崩塌距離分別為350-500m、120-200m，因此崩塌將不會威脅下方村寨安全。

三、地質(zhì)災(zāi)害防治措施

根據(jù)煤礦引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性、災(zāi)種及類型、遭受地質(zhì)災(zāi)害危害對象的重要性及分布密度，建議采用“搬遷+治理+監(jiān)測”的方式進(jìn)行綜合防治。

1、搬遷避讓措施建議

（1）在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)內(nèi)尚未計(jì)劃搬遷的陳家寨北部16戶居民住戶及地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)內(nèi)尚未計(jì)劃搬遷的陳家寨中部14戶居民住戶，要結(jié)合煤礦建設(shè)進(jìn)度和開采計(jì)劃，并根據(jù)房屋變形、開裂情況以及地質(zhì)災(zāi)害危害情況，擬定搬遷避讓方案和具體實(shí)施措施，視輕重緩急采取逐步搬遷避讓，確保村民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（2）加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的村寨進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害排查，建議對礦區(qū)采煤活動(dòng)影響范圍內(nèi)的其它受損民房，根據(jù)輕重緩急進(jìn)行搬遷避讓處理。

2、治理措施建議

現(xiàn)有崩塌（BT1）地質(zhì)災(zāi)害方量較大，威脅下方耕作人員安全，現(xiàn)有不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，威脅下方耕作人員安全，建議對現(xiàn)有崩塌（BT1）及不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）考慮工程治理，徹底消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。

3、監(jiān)測措施建議

（1）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)（Ⅰ-1）內(nèi)加強(qiáng)對不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測工作，在不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）后緣裂縫（LF1）處設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，安裝自動(dòng)化監(jiān)測儀器，將不穩(wěn)定斜坡（BWXP1）影響范圍劃定為直接威脅區(qū)，在直接威脅區(qū)范圍設(shè)置警戒線及警示牌，加強(qiáng)人工巡查，完善群防群測措施，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)采取搬遷避讓措施。

（2）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)（Ⅰ-2）內(nèi)加強(qiáng)對崩塌地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測工作，并設(shè)置警戒標(biāo)志與圍欄，禁止附近人、畜進(jìn)入，區(qū)內(nèi)采用“人機(jī)結(jié)合”的方式，完善群防群策措施，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)采取避讓措施。

（3）針對地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)及中等區(qū)影響范圍內(nèi)的陳家寨布設(shè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測居民房屋損壞情況、地面變形等情況，長期觀察，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)上報(bào)，及時(shí)采取有效防治措施，必要時(shí)搬遷。

4、加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)工作，尤其在雨季時(shí)期應(yīng)安排人員定期進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害巡察，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患時(shí)應(yīng)及時(shí)疏散和撤離人員并采取可靠有效的措施減少地質(zhì)災(zāi)害造成的損失。

5、加強(qiáng)礦區(qū)采掘工程安全管理，確保礦區(qū)采掘工程、施工人員、公路及設(shè)備安全。