礦山建設(shè)中地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)探析
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【摘要】近年來，社會經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)，城市化進(jìn)程的步伐逐漸加快，對礦產(chǎn)資源的整體需求逐年增加，礦山建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，其安全問題也備受社會各界的關(guān)注。礦山建設(shè)環(huán)境相對比較復(fù)雜，一旦出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也嚴(yán)重威脅曠工的生命安全。所以，針對當(dāng)前礦山建設(shè)過程中存在的地質(zhì)災(zāi)害情況采取相應(yīng)的技術(shù)手段加強(qiáng)防治至關(guān)重要。論文對當(dāng)前礦山建設(shè)過程中比較常見的地質(zhì)災(zāi)害類型進(jìn)行了分析，并探討了地質(zhì)災(zāi)害具體的防治技術(shù)措施，希望可以為相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】礦山建設(shè)；地質(zhì)災(zāi)害；防治技術(shù)
1礦山建設(shè)中常見的地質(zhì)災(zāi)害類型
1.1地下水位變化
在礦山建設(shè)中，巷道開挖到一定程度時(shí)，很可能會出現(xiàn)蓄水溶洞以及地下暗河等水文地質(zhì)狀況，并且潛在的地下水會進(jìn)入開挖的巷道當(dāng)中，同時(shí)，很可能會伴隨著泥沙。當(dāng)?shù)V井開挖過程中出現(xiàn)透水?dāng)鄬踊蛄芽p等狀況時(shí)，很容易造成泥沙堵塞巷道，會嚴(yán)重威脅曠工人員的生命安全，并且會損壞礦井下相關(guān)機(jī)械設(shè)備，造成整個(gè)開采系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓。
1.2巖石體變形
在礦山建設(shè)中，巖石體變形也是比較常見的地質(zhì)災(zāi)害，例如，在開采過程中會引發(fā)坍塌事故。在采空區(qū)，當(dāng)?shù)V柱的數(shù)量不足或受到一定損害的情況下，其整體的支撐能力便會下降，當(dāng)不足以支撐巖土體的情況下，便會導(dǎo)致地面塌陷；礦體埋藏比較淺的區(qū)域，更容易發(fā)生塌陷，即使埋藏較深，若采空區(qū)沒有及時(shí)進(jìn)行回填作業(yè)，也可能會導(dǎo)致塌陷。一旦發(fā)生地面塌陷事故，將會對道路、周邊建筑環(huán)境以及耕田資源等造成嚴(yán)重的損害，與此同時(shí)，地表水也很容易灌入坑內(nèi)，出現(xiàn)淹井事故，嚴(yán)重影響采礦作業(yè)進(jìn)度，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。再者，當(dāng)采礦區(qū)域周邊巖石地殼應(yīng)力非常強(qiáng)，采礦中進(jìn)行挖井作業(yè)，會擴(kuò)大采礦礦坑周圍巖石空間，巖石受力會快速釋放能量，很容易會造成巖石破裂，碎片便會噴射，嚴(yán)重威脅曠工的生命安全。在采礦作業(yè)過程中，如果存在不合理開采的情況，便會導(dǎo)致礦場邊坡失穩(wěn)以及出現(xiàn)滑坡事故，特別是在露天采礦地質(zhì)環(huán)境中比較常見[1]。
1.3礦體內(nèi)含有易燃物質(zhì)
在礦山開采作業(yè)過程中，礦體當(dāng)中很可能會含有一定的易燃物質(zhì)，如甲烷等，隨著礦井作業(yè)深度的持續(xù)增加，在地?zé)嵊绊懴?，井?nèi)的溫度也會持續(xù)上升，同時(shí)，硫的整體含量不斷增加。在這樣惡劣的環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，不僅會對曠工的健康造成一定的威脅，同時(shí)，因?yàn)榫畠?nèi)環(huán)境通風(fēng)狀況不好，隨著易燃?xì)怏w的不斷增加，當(dāng)井內(nèi)溫度過高時(shí)，很容易發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重的后果。特別是在煤礦作業(yè)開采中，時(shí)常會發(fā)生瓦斯爆炸的情況，但是這樣的地質(zhì)災(zāi)害往往是可以采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防治的，如加強(qiáng)日常維護(hù)管理工作，能夠最大程度上減少該類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
2礦山建設(shè)中地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)分析
2.1地質(zhì)災(zāi)害防治的具體要求
礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作中，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)環(huán)境狀況、基本條件以及功能需求、技術(shù)科學(xué)合理性等諸多方面因素進(jìn)行確定。但因?yàn)殚_發(fā)理念和投資的影響，以往只是以傳統(tǒng)的模式進(jìn)行治理，長期下去，會造成礦產(chǎn)資源整體開發(fā)效益較低，同時(shí)也會對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，資源利用率也不高。隨著科學(xué)技術(shù)與發(fā)展理念的不斷更新，礦山資源開發(fā)過程中，地質(zhì)災(zāi)害的防治理念與技術(shù)也得到了進(jìn)一步完善。具體工程項(xiàng)目中，常采取以下措施防治地質(zhì)災(zāi)害：1）主體井巷在進(jìn)行施工前，應(yīng)結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際情況編制相應(yīng)的水文地質(zhì)預(yù)測平面圖與地質(zhì)說明書。在施工過程中，還應(yīng)加強(qiáng)對水文地質(zhì)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并及時(shí)修改與調(diào)整預(yù)測結(jié)果。2）豎井作業(yè)過程中，要嚴(yán)格落實(shí)施工及驗(yàn)收規(guī)范，加大工程監(jiān)督力度，并及時(shí)全面地了解井筒的地質(zhì)狀況，對含水量和構(gòu)造進(jìn)行預(yù)測分析。3）對于已經(jīng)明確的含水層，可通過布置探水孔及時(shí)探知和掌握含水層的具體厚度與位置，并針對所揭露的涌水量和具體施工環(huán)境條件，制定相應(yīng)的治理措施。在巖體中，探水孔的距離應(yīng)大于10cm，含水層與倒水構(gòu)造距離應(yīng)約為10m，巖體的強(qiáng)度無法有效滿足預(yù)留巖帽情況下，要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步確定超前距離。基本原則為，應(yīng)保障鉆孔5m范圍內(nèi)的巖體強(qiáng)度和完整性符合探水孔預(yù)埋之后注漿過程中的安全承載需要。對于巖體比較完整且涌水量較小的含水層，可采用一般的鑿巖機(jī)完成淺孔探水。
2.2地下水防治技術(shù)
在礦山建設(shè)與開采過程中，水文地質(zhì)災(zāi)害是比較常見的情況，存在普遍性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，地下水會對礦井生產(chǎn)與開采作業(yè)造成極大的影響，輕者會直接影響作業(yè)進(jìn)度，對礦山區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境造成一定的破壞，嚴(yán)重情況下會威脅曠工的生命安全，還會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。面對復(fù)雜的礦井開采作業(yè)環(huán)境，加強(qiáng)水文地質(zhì)災(zāi)害防治工作至關(guān)重要，所以，礦山建設(shè)與開采過程中，要全面落實(shí)規(guī)范建設(shè)、科學(xué)發(fā)展、安全生產(chǎn)的基本原則，相關(guān)工作人員要加大對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的勘察力度，及時(shí)全面地了解地下水的分布狀況、變化規(guī)律以及類型，在掌握礦區(qū)基本狀況的前提下，采取相應(yīng)的防治技術(shù)，嚴(yán)格把控施工環(huán)節(jié)，從而保障礦區(qū)建設(shè)與開采工作的安全有序進(jìn)行?？刹捎门艢鈮喝胨酀{的方式探測水注漿孔埋設(shè)孔口管，主要是將水泥砂漿灌入孔內(nèi)，之后再將孔口管送進(jìn)孔內(nèi)。該工藝無法保障管體和孔壁之間間隙的整體性和密實(shí)性。通常情況下需要通過反復(fù)進(jìn)行壓漿處理，但是這樣會影響進(jìn)度，同時(shí)，施工安全無法得到有效保障。通過研究發(fā)現(xiàn)，采取排氣壓入濃密水泥漿的方式，能夠最大限度地保障成功率，同時(shí)，其耐壓強(qiáng)度能夠達(dá)到30MPa，并且抗?jié)B性能較強(qiáng)，可有效滿足長期高壓注漿的整體安全性[2]。另外，可以在鉆孔處加裝特殊的防突防噴裝置，該裝置是高壓頂水鉆進(jìn)的安全控制器材，鉆機(jī)本身在鉆具擊穿高壓水的過程中，有良好的夾持作用，但如果只是采用鉆機(jī)液壓卡盤控制，很難滿足高壓涌水鉆進(jìn)安全防突需求。在實(shí)際作業(yè)過程中，如果出現(xiàn)鉆具突出鉆孔，很容易導(dǎo)致安全事故。通過反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，加裝異徑防突器，能夠保障在高水壓下進(jìn)行深孔探水作業(yè)的整體安全性。具體方法為：在高壓閥門前安裝自伸縮式孔口封閉器、高壓閥門以及安裝高壓閥、減壓器。實(shí)踐證明，這種措施效果非常好。
2.3露天滑坡防治技術(shù)
在礦井區(qū)域，邊坡土石具有一定的重量，且有明顯的下滑趨勢，但因自身的結(jié)構(gòu)特性，同時(shí)也在抵抗向下滑動。下滑力和抗下滑力之間相互影響，影響著邊坡的變化狀況。如果下滑力比抗下滑力小，邊坡相對穩(wěn)定，但如果下滑力比抗下滑力大，邊坡上的巖體便會逐漸向下滑動，從而出現(xiàn)滑坡。在具體防治過程中，首先要對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面勘察，并在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的技術(shù)措施?？赏ㄟ^修建支擋構(gòu)造或降低巖石剪應(yīng)力的方式進(jìn)行防治，具體如下：1）對斜坡坡角進(jìn)行有效整平，主要是為了盡可能地減小存在危險(xiǎn)性的巖體的質(zhì)量。邊坡高度較小時(shí)，可起到削緩邊坡的作用，同時(shí)也使坡面和水平面之間的夾角減??；對于較高的邊坡，能夠結(jié)合實(shí)際情況將邊坡分為不同的小段，這樣也能夠有效降低滑坡出現(xiàn)的概率。2）修建擋土墻?？山Y(jié)合礦區(qū)的實(shí)際情況，在容易出現(xiàn)滑坡的區(qū)域前面修建擋土墻，這樣也能夠有效避免出現(xiàn)土體滑動。在施工過程中，充分考慮滑動體內(nèi)的滲水與排水情況，并設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施。3）打防滑樁。在滑動體當(dāng)中打樁能夠有效避免巖體滑動，樁體可以采用打入的方式，也可以是灌入的方式[3]。另外，還可以通過消除滑坡形成機(jī)理的方法進(jìn)行有效防治。比較常見的是加強(qiáng)坡角保護(hù)以及修筑防護(hù)堤，從而避免地表水的沖刷。但是，以上方法不適用于露天礦邊坡，在對滑坡進(jìn)行防治的過程中，要結(jié)合實(shí)際情況，做到因地制宜，并且還應(yīng)盡可能避免引起其他不利影響，減少不良后果的發(fā)生。
2.4地表塌陷防治技術(shù)
地表塌陷主要有以下方面原因：首先，在礦區(qū)開采過程中會形成采空區(qū)，上方巖層撐力受到影響，頂板發(fā)生變形、移動以及破壞，之后隨著作業(yè)開采范圍不斷擴(kuò)大，巖層的變形與移動范圍逐漸擴(kuò)大到地表，從而導(dǎo)致地表形成塌陷坑。其次，因?yàn)榈V區(qū)作業(yè)過程中會抽走地下水，使地下水的水位逐漸下降，含水層疏干部分體積不斷縮小，從而導(dǎo)致地面沉降。還有一種原因是長時(shí)間疏干排水，導(dǎo)致出現(xiàn)巖溶塌陷。具體防治措施如下：1）回填密封。對于已經(jīng)出現(xiàn)的塌陷坑，可采用水泥砂漿、黏土以及其他可用材料進(jìn)行回填，從而避免地表水滲入。2）河床周圍塌陷區(qū)域，可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行河流改道，從而避免地表水的滲入。3）塌陷周邊區(qū)域可修建圍堤，這樣也能夠有效避免地下水的灌入。4）及時(shí)采取相應(yīng)的措施排除塌陷坑內(nèi)的積水，避免再次出現(xiàn)塌陷。5）如果是真空吸蝕作用導(dǎo)致的塌陷，可采用充氣法消除巖溶當(dāng)中的真空環(huán)境，避免出現(xiàn)真空吸蝕作用。6）同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對塌陷區(qū)域的監(jiān)測與管理，全面勘察具體時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)模以及危害等數(shù)據(jù)信息，為塌陷施工處理提供基礎(chǔ)依據(jù)[4]。
3結(jié)語
礦山建設(shè)與開采過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)滑坡、地下水、潛蝕以及地表塌陷等問題，對礦山的正常建設(shè)與生產(chǎn)造成了嚴(yán)重危害。為了最大限度地保障礦山建設(shè)的穩(wěn)步有序進(jìn)行，必須針對存在的水文地質(zhì)災(zāi)害采取相應(yīng)的有效技術(shù)措施，從而盡可能地降低安全風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。
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作者:付龍劍 單位:中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院
