礦山工程地質勘查及地質災害治理

秦偉利

很多開發(fā)礦山導致的地質災害都是因為開采方式的錯誤，用了錯誤的開采方式會導致礦山地質結構的穩(wěn)定性被破壞，礦山上會出現(xiàn)滑坡或者是坍塌等情況，嚴重的危害到周圍人們的安全。要避免礦山地質災害的出現(xiàn)就要在開采之前進行詳細的研究和數(shù)據(jù)調查，包括勘測地質情況、環(huán)境質量、礦山經(jīng)常出現(xiàn)的災害等，從而分析制定出科學合理的地質災害治理方案。想要提高礦山工程的安全性，就要從這個方面出發(fā)，科學合理的對災害進行防治，在接下來的篇幅中將會詳細的分析治理礦山災害的措施。

1 礦山地質災害概述

礦山開采所誘發(fā)的山體滑坡、崩塌，是礦區(qū)常見的突發(fā)性地質災害之一。由于采礦開挖而形成的高陡邊坡，長期受風化、雨水等侵蝕易形成破碎危巖帶及山體開裂等，尤其是在運用崩落法采礦、暴雨不當時，極易誘發(fā)山體滑坡、崩塌等現(xiàn)象。在暴雨或者是冰雪融水等天氣中，被開采而破壞到的礦山植被和巖石會產(chǎn)生很多的泥沙石塊，這些泥沙石塊被水流搬運，沖刷到溝谷中就會形成泥石流，這種泥石流是降雨性的泥石流。組成這種泥石流的主要物質都是石塊、沙礫和粘土，大量出現(xiàn)這些物質都是因為礦山開采中會導致廢物石堆增加，而且攔護措施很差，結構非常松散。對礦山進行開發(fā)，開采不當?shù)脑掃€會導致地面塌陷，采空區(qū)塌陷主要會出現(xiàn)在空場法、崩落法開采的地方，當使用這兩種方法開采的部分變大了之后，就會出現(xiàn)塌陷、垮落的問題，必須要提前對這個情況進行處理，避免出現(xiàn)嚴重的安全事故，近地表的地方出現(xiàn)了巖移情況，就會嚴重的威脅到地表建筑和道路的使用安全，還有出現(xiàn)大規(guī)模山體滑移的情況。根據(jù)目前對礦山地質災害的研究，滑坡災害發(fā)生時，因其平面范圍、滑體體積、前后緣高差、巖土體結構等不同，滑坡失穩(wěn)之后的嚴重程度也會明顯不同。比如很多礦產(chǎn)地區(qū)，容易因為礦山開采導致大規(guī)?；?，這不僅會導致嚴重的經(jīng)濟損失，還會引發(fā)人員傷亡，而農(nóng)村地區(qū)的小規(guī)模土體滑坡影響范圍就相對較小。但是對任何地區(qū)，都需要加強對滑坡災害的重視，要堅持“以防為主，防治結合”的原則，科學做好預防和治理工作，改善礦山地質環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。

2 礦山地質災害種類

2.1 巖土體變形災害

巖土體發(fā)生了形變之后會導致很多災害情況的發(fā)生，比如說地表塌陷，采礦場邊坡失穩(wěn)、滑坡，礦震以及巖爆等。

第一，地面的塌陷大部分都是因為在礦山開采的過程中使用了空場法或者是留礦法等不當?shù)姆椒▉磉M行礦產(chǎn)的開采，地表下被掏空，出現(xiàn)了大量的空洞區(qū)域，而開采之后也沒有及時的回填，周圍的礦柱和山體無法支撐表面，就出現(xiàn)了地面的塌陷，嚴重的威脅到了工作人員的安全。第二，礦山工程還很容易導致采礦場邊坡失穩(wěn)和滑坡等情況，露天的礦場很容易受到這種災害情況的影響，對于礦場來說，如果礦場位于山坡下方，就有可能會被山體滑坡的災害所影響，因為山體過于陡峭，同時天氣原因也不好，導致了采剝失調之后周圍的結構就會非常松散，土塊和沙礫容易被沖刷。第三，采空區(qū)形成之后還容易出現(xiàn)礦震現(xiàn)象，也就是礦山出現(xiàn)地震，一旦出現(xiàn)了礦震，就會導致大范圍的安全事故，礦坑突水、巖爆、瓦斯涌出等都是可能會出現(xiàn)的安全事故，這會導致大范圍的人員傷亡，而且礦震的產(chǎn)生是很突然的，很難防治，一不小心就會導致大型安全事故的發(fā)生。第四，由于地質活動和地殼應力的變化，還有可能會出現(xiàn)巖爆的現(xiàn)象，也就是周圍礦坑被巖石擠壓，開采的時候不注意受力的均勻情況，就會產(chǎn)生巖爆事故，巖爆的發(fā)生是很突然的，一旦發(fā)生了巖爆就會導致不可挽回的后果，造成嚴重的人員傷亡事故，而且?guī)r爆是非常難預防的。

2.2 礦井災害

礦井災害還包括有礦坑涌水、突水，瓦斯事故和地熱災害等，發(fā)生涌水和突水是因為采礦的方式不科學，沒有按照礦坑內的情況進行，導致礦坑內部的水結構被破壞，地下水和地表水進去礦坑，這類災害發(fā)生的規(guī)模一般都很大，也具有一定的突發(fā)性，預防起來比較困難，是開采礦產(chǎn)中可能面臨的危害最大的災害之一。礦山的開采工作需要在地下進行，通風的情況很差，氣體流通不好，瓦斯氣體一聚集就容易發(fā)生爆炸事故，特別是在硫化礦中，很容易就會導致爆炸，造成不良的影響。地熱災害的出現(xiàn)也會導致施工人員的生命財產(chǎn)安全得不到保障，隨著礦山的開發(fā)，開采的深度會越來越深，地熱的溫度會逐漸升高，在高溫條件下進行礦產(chǎn)的開采就容易出現(xiàn)安全事故，不利于開采工作的進行。

3 礦山典型地質災害類型與特點分析

3.1 典型地質災害

3.1.1 巖土變化所引發(fā)地質災害

在礦產(chǎn)資源開采的過程中，巖土形態(tài)的改變是最直接的原因，巖土形態(tài)一旦改變，就很有可能會導致出現(xiàn)地質災害問題，巖爆災害的出現(xiàn)也和巖土狀態(tài)的變化有關系，產(chǎn)生地質災害問題之后，就會引發(fā)一系列的災害，包括礦山區(qū)域地表塌陷和邊坡滑坡等情況。巖土形態(tài)的變化會直接導致礦山塌陷，但是最根本的原因還是因為盲目的開采礦山，在進行開采礦產(chǎn)之前，如果沒有對礦山的基本情況進行認定，就會導致開采作業(yè)的進行是盲目的，沒有根據(jù)礦山的特點和情況來制定專門的開采方案，對可能出現(xiàn)的災害預防措施也做不到位，一旦出現(xiàn)問題就會導致嚴重的安全事故。

盲目的進行開采會影響到礦山的基礎結構，導致礦山的巖層發(fā)生問題，從而引發(fā)巖層坍塌和滑坡，嚴重危害到開采工作人員和周圍居民的安全，所以必須要進行全面的勘察工作，對礦山的數(shù)據(jù)進行收集，分析考慮各項因素，及時的做好災害預防工作。特別是還要注意勘測精度的設置問題，勘測精度不精確就會導致設置的措施和礦柱與實際不符合，出現(xiàn)災害的概率和風險會大范圍的提高。一般來說，出現(xiàn)了災害事故大部分是人為因素引起的，由于在開采的時候管理力度不夠，就會埋下安全隱患。巖土發(fā)生變化之后，就會導致塌陷問題，特別是在地勢平坦的采礦區(qū)域中，這是最容易塌陷的地方，發(fā)生了災害塌陷之后，要及時的對塌陷區(qū)進行回填，避免二次塌陷的發(fā)生。而滑坡問題大部分都發(fā)生在地勢高和坡度大的地方，特定的地質條件也會導致滑坡問題的出現(xiàn)，這種地質災害的破壞性非常高的，所以一定要對滑坡災害進行防治。在礦山資源開采接近尾聲以后，巖土的變化也達到了最大，非常容易出現(xiàn)巖爆災害，造成巨大的損失。

3.1.2 水位升降所引發(fā)地質災害

在開采礦山的時候，除了要考察地質情況，還要獲取水文資料，查找準確的水文情況，水位升降的情況一定要及時的掌握和監(jiān)測，防止水位變化導致地質災害的出現(xiàn)。因為礦山的沉降情況和水位的升降情況是緊密聯(lián)系的，水位的升降會導致巖土坍塌或者是變形，出現(xiàn)涌泥或者是涌水的情況，很有可能會出現(xiàn)巖土塌陷和變形，處理起來會涉及多方面的因素，影響的機理較為復雜，治理的關鍵部分就是要對水位進行監(jiān)測。在對礦山進行開發(fā)的時候，地下水位很有可能會下降，導致地面的礦區(qū)發(fā)生沉降。一般來說，這些情況是可以避免的，對礦山的地質條件和水文條件進行勘測，提前做好應對的措施，就可以有效的防治這些災害的問題，如果不提前進行勘測，盲目的深挖開采就會導致透水斷層的情況，導致更加嚴重的地質災害。

3.1.3 其他地質災害

其他的地質災害可能會有崩塌滑坡等問題，一般來說都會發(fā)生在陡坡和采空區(qū)域中，在這些區(qū)域內，也會發(fā)生泥石流等問題，發(fā)生這些問題不僅是因為礦山的環(huán)境，更多的是因為開采的活動的不當。由于勘測的精度不夠，開采的方式選擇就會不科學合理，應用其來進行開采的時候就會導致礦山的穩(wěn)定性被破壞，一般來說，采空區(qū)域中的穩(wěn)定性都會非常差。在進行開采的時候不僅會出現(xiàn)地質災害，還有可能會出現(xiàn)瓦斯事故和火災等的問題，在礦山中的通風情況不好，瓦斯大量堆積或者是沒有及時進行瓦斯的檢測，就會導致瓦斯爆炸，從而導致嚴重的地質災害發(fā)生。

3.2 礦山地質災害特點

礦山下的環(huán)境是非常復雜的，礦山開采區(qū)域的擴大會導致大范圍地質災害，破壞周圍的地質環(huán)境，而且完成開采之后要對尾礦進行處理也是非常麻煩的，處理不好的話就會導致土地空間資源出現(xiàn)問題，還會影響到生態(tài)情況。除此之外，礦山災害也是非常多樣的，很容易就會出現(xiàn)地表塌陷、巖爆、井下突水等的問題，在開采過程中會導致地質災害出現(xiàn)各種各樣的問題，嚴重的影響到災害治理工作的進度。

4 礦山地質災害的典型成因

4.1 滑坡和崩塌

當前，礦山開采的主要方式有兩種，一是地下開采，二是露天開采。具體開采過程中，無論采用哪種開采方式，都會對礦山地質環(huán)境造成負面影響，進而導致滑坡和崩塌等災害。同樣地，無論是哪種地質災害，都會給礦山企業(yè)帶來非常大的經(jīng)濟損失，甚至造成人員傷亡。同時，礦山地質災害也會對礦山所在區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展與社會進步造成很大的不利影響。另外，開采所處環(huán)境不同，開采引發(fā)的地質災害也會有不同的形式。在地下開采中，最常見的地質災害是崩塌；而在露天開采中，礦山邊坡區(qū)域很容易出現(xiàn)滑坡與崩塌，而且山體表皮剝落可能引發(fā)泥石流等嚴重地質災害。

4.2 地表下沉

隨著礦山開采的不斷進行，礦山區(qū)域地質環(huán)境會逐漸發(fā)生變化。礦山開采后，如果不能及時填充采空區(qū)，就容易導致礦山地表下沉。受地殼運動和地層風化等因素影響，礦山地質環(huán)境破壞會進一步加劇，后果也越來越嚴重。地表下沉會破壞礦山地貌，影響土地資源的循環(huán)利用。

4.3 地下水位下降

礦山開采會導致區(qū)域地下水位下降，其發(fā)生率高，危害極大。地下水位下降會影響礦山開采，如果地下水位出現(xiàn)過大變化，會引發(fā)礦山坍塌，進而威脅開采人員的生命安全?；诖?，在進行礦山開采時，礦山企業(yè)要做好地下水位評估，及時跟蹤地下水位變化，以采取合理的應對措施，最大限度地確保礦山開采安全。

5 礦山工程地質勘查及地質災害治理

5.1 提高對礦山地質勘查的重視

想要防控災害，必須要提前進行地質勘查的工作，收集礦山地質和水文資料，對可能出現(xiàn)的地質災害進行預防和管理，根據(jù)礦山的基本情況來設置開采的方案有利于地質開采工作的正常進行。礦山企業(yè)必須要及時的轉變自己的認識，把地質勘測工作重視起來，做好開采前期的準備工作，還要對設備進行定期的維護和檢查，保證地質勘察的精度，而且勘測的人員也要經(jīng)過相關的培訓，確保他們能夠勝任勘測的工作。除此之外要提高地質勘測過程的管理，對繪圖工作進行監(jiān)控，確保繪圖工作的準確性。

5.2 強化礦山邊坡穩(wěn)定性

在開采礦產(chǎn)資源的時候很容易會出現(xiàn)地質災害，開采區(qū)域的穩(wěn)定性很差，原始的地質結構被外界破壞，邊坡變得不牢固，就容易會出現(xiàn)穩(wěn)定性被影響的問題，導致坍塌和滑坡等。一般來說，為了防止滑坡問題的出現(xiàn)，工作人員就會利用有效的手段進行防治，比如說設置護坡和支護、截水等，這些手段雖然很簡單，但是非常有用，可以獲得一個非常明顯的效果。同時，要設置合理的排水通道，把水排出，這個排水通道要能夠應對大量的降雨，及時的把多余的水分排出，這樣就可以避免出現(xiàn)滑坡。最好還要設置滑坡樁，根據(jù)特點和項目需求來設置，抗滑樁可以有效的防止滑坡災害的出現(xiàn)。

5.3 發(fā)揮災害防治自動化系統(tǒng)優(yōu)勢

在對礦山地質災害進行治理的時候，要引入先進的技術，要提高系統(tǒng)的自動化水平，盡可能的避免人力因素導致的問題，同時還能夠減少在這方面的投入，而且能夠提高災害預警的水平。利用自動化系統(tǒng)來識別災害可以有效的提高工作效率，更加快速的對災害進行治理和防治，這個自動化系統(tǒng)要依靠GIS和動態(tài)監(jiān)測技術才能運行。有了這個自動化的預警系統(tǒng)，工作人員就可以利用GIS 技術來分析數(shù)據(jù)，快速的確定安全隱患位置和原因，而且還可以對曾經(jīng)出現(xiàn)的地質災害進行分析和統(tǒng)計，把這些情況記錄下來為以后的防治提供參考數(shù)據(jù)。為了保證自動化防治系統(tǒng)能夠發(fā)揮出自己最佳的作用，還要配備有一個專門的應急處理系統(tǒng)，這個系統(tǒng)接收到自動預警系統(tǒng)的信號之后可以及時的做出反應，對災害進行防治，快速的處理問題，并且為人員提供處理方案的參考，這兩個系統(tǒng)相輔相成，保護人們的人身財產(chǎn)安全，盡可能的避免災害導致嚴重的財產(chǎn)損失。

5.4 提高地質勘查完整度

在進行地質災害防治時一定要做好地質勘查工作，保證采集數(shù)據(jù)的時效性和準確性，并及時將其記錄下來。在此過程中為了提高獲取數(shù)據(jù)的精度，可以引入先進的信息技術。信息技術在一些環(huán)境特殊的位置能夠起到一個很好的勘察作用。同時還應當盡可能地保證地質勘查的完整度，在某種程度上地質勘查是否完整直接決定了礦山工程能否順利進行，減少對當?shù)氐乩斫Y構的破壞，降低地質災害發(fā)生的概率。在采礦過程中一定要嚴格按照國家規(guī)范進行，選擇科學的采礦方式，當?shù)刭|災害已經(jīng)發(fā)生時，首先需要做的是快速采取防護措施，避免事態(tài)進一步擴大，控制地質災害的影響范圍。

5.5 滑坡治理

5.5.1 支擋與錨固

滑坡治理的主體工程多采用支擋與錨固及其復合型式等，利用支護結構自身的抗力來保證滑坡穩(wěn)定，避免其失穩(wěn)造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。支擋工程又分為樁和墻兩類，錨固工程又分為錨桿和預應力錨索兩類，復合型式主要有錨桿擋墻、樁板墻、錨拉樁等，各類抗滑工程均有其優(yōu)點和適用條件；一般地，擋土墻多用于支擋剩余下滑力較小的滑坡，抗滑樁與預應力錨索多用于加固剩余下滑力較大的滑坡。原理上，擋土墻、抗滑樁等支擋工程是從外部加強邊坡結構的被動加固，來保證邊坡的穩(wěn)定性，而錨固則是通過改善巖土體結構面的強度來達到主動加固；從滑坡類型來看，對巖質滑坡采用預應力錨索加固比采用抗滑樁加固的效果更好，土質滑坡則正好相反。此外，減載與反壓也是滑坡治理的常用措施之一。削方減載主要在滑坡后部坡面較陡的下滑段，通過減載來降低下滑土體的重量 ；回填反壓主要在滑坡前緣剪出口和阻滑段，反壓材料多采用濾水性較好的袋裝砂礫石或砂性土。

5.5.2 截排水溝

截排水溝能控制和排放地下水，降低因為雨水滲入導致的巖體侵蝕作用，以及降低土壤的重量，提升巖體結構的穩(wěn)定性，避免滑坡問題發(fā)生。截水溝多設于滑坡后緣2m 以外，兩側應接入自然溝道利于排水，滑坡平面范圍較大時可在滑坡體上設置縱橫向排水盲溝，引排滑體中的地下水；在設置截排水溝時，應保證水渠結構和當?shù)丨h(huán)境相協(xié)調，使其能充分發(fā)揮排水的作用，保證巖土結構穩(wěn)定。因此，截排水溝施工前應做好對現(xiàn)場的調查，設置合理流路、縱坡、入流與出流、轉折與消能，降低水對滑坡穩(wěn)定性的影響。

5.6 泥石流治理

地質在地質災害治理過程中的應用策略較多，最為常見的為泥石流和滑坡處理。在地震災害的作用一下，很容易發(fā)生泥石流和地面崩塌，在特定的區(qū)域之內，如果出現(xiàn)大面積的坍塌或者泥石流滑坡問題，不僅會破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，周邊的人民正常生活也會受到非常大的影響，不僅會危害其財產(chǎn)安全。周邊人身安全也會受到極大的威脅。因此，為了更好地預防該類災害問題的發(fā)生，就可以運用地質技術進行預防處理。技術人員在自然系統(tǒng)承受之內，可以采用干預手段來修復當?shù)氐淖匀幌到y(tǒng)，保證其穩(wěn)定性的同時可以引入大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和預警監(jiān)測體系。全天候的遠程監(jiān)督管理，同時對于當?shù)氐牡刭|數(shù)據(jù)進行采集和分析，實時掌握泥石流和地面崩塌的準確位置，從而更好地進行預警和監(jiān)測工作。

5.7 工程建設前制定完善的地質勘查規(guī)劃，加大對地下水的勘測

工程項目開始前期一定要提前做好準備工作，身為施工團隊，一定要了解地質勘查的重要性，在工程準備前期要制定更健全的地質勘查規(guī)劃。從根源上避免發(fā)生各類水文地質問題，工作人員要探究現(xiàn)場施工的水文地質狀況，其中包含地下水的類型以及水位等各方面。同時針對這些方面進行更深層次的調查。最后將解析調查獲得的數(shù)據(jù)當作將來工程項目正式建設依據(jù)，與此同時，為工程設計人員提供方案設計的數(shù)據(jù)支撐，確保工程設計的科學合理性，為后期工程有效開展提供有利條件。此外，有效的數(shù)據(jù)解析更有助于開展應急預案的制定工作，以免水文地質問題在建設期間不斷擴大。為減少水質災害對工程造成的影響，有必要進一步規(guī)范工程地質勘查標準。在嚴格規(guī)范的地質勘查標準指導下，高效規(guī)范地開展水文地質勘察工作，為提高工程設計和施工的合理性提供技術支持。在實際勘察過程中，工作人員要嚴格按照國家規(guī)定的勘察標準，以地質勘查規(guī)章制度中的勘察目的、任務和評價為指導，選擇合理的探測方法，全面探測興衰、業(yè)績和變化根據(jù)水文地質的實際情況對地下水等相關指標進行綜合評價，從而為建筑材料和服務方案的選擇提供技術支持。同時，結合檢測結果分析地下水的變化規(guī)律，然后根據(jù)變化規(guī)律制定科學的防治方案，對潛在的地下水噴發(fā)進行有效處理。

6 結語

總的來說，要根據(jù)礦山的情況來防治地質災害，積極的對礦山數(shù)據(jù)和參數(shù)進行考察和收集，全面的掌握礦山的情況，根據(jù)礦山的地質和水文特征給出科學合理的開采方案，這樣能夠有效的保證礦山順利的開采和做好災害防治工作。在開采過程中出現(xiàn)了塌陷、滑坡或者是涌水等的情況，就要對其進行深入的分析，及時的對災害進行處理，在開采之前要重視勘查工作的進行，借助現(xiàn)代化的技術設備來獲取相關的參考系數(shù)，聘用專業(yè)的勘測人員，對勘測人員進行培訓，保證人員有能力可以做好勘測工作，保證勘測工作得精度，避免出現(xiàn)精度不夠而導致準備失誤的問題，這樣才能夠提前做好防治各項災害的準備，盡可能的減少損失，把風險降到最低。