四川會理天寶山礦區工程地質災害分析及其防治措施

黃德富,鄭 云

(四川會理鉛鋅股份有限公司, 四川會理縣 615105)

四川會理天寶山礦區工程地質災害分析及其防治措施

黃德富,鄭 云

(四川會理鉛鋅股份有限公司, 四川會理縣 615105)

介紹了天寶山Ⅱ礦體礦區工程地質災害的情況,分析研究了工程地質災害類型及其產生的原因。針對礦山地質環境破壞的特點、方式、分布及危害程度,提出了因害設防,綜合治理的措施,采取攔、填、疏、排、護等治理措施,對礦山開采環境進行綜合治理,取得了很好的效果。

工程地質災害;防治措施;防治效果

會理縣天寶山Ⅱ礦體目前是會理鉛鋅股份有限公司開采的礦體之一。天寶山鉛鋅礦位于四川會理縣城北約50 km的白果鄉境內。礦區處于龍帚山北端,主分水嶺之東坡,山高坡陡,溝壑縱橫,年降雨量1160 mm以上,多集中在7,8,9月份。礦體東西最長285 m,平均水平厚度69.36 m,垂直延深372 m,傾角75°～85°,礦體總的形態為一厚度巨大、陡傾、向下有簡單分枝的似柱狀礦體。在礦體上部地表是兩條山溝的交匯處,三面環山。礦山采礦歷史可追溯至1703年,1952年成立國營會理鋅礦,現已發展成為年采選生產能力為30萬t的中型礦山。

由于礦區內地形復雜,滑坡、地表沉陷等工程地質災害突出,嚴重制約了礦山的正常生產,給周圍人員和財產的安全造成了威脅。

1 礦山開采情況

礦山采礦歷史悠久,可追溯至1703年,1952年成立國營會理鋅礦。礦山于1985年改擴建,生產規模為33萬t/a。采用平硐加輔助豎井聯合開拓,采礦方法由干式充填法改為有底柱階段強制崩落法, 1990年擴建完工投入試生產。由于生產規模擴大,加快了對礦產資源的需求與消耗,也加劇了礦區環境的破壞。地表塌陷、植被破壞、地面匯集水順著陷落區流下,井下壓力增大,泥石流、冒頂片幫時有發生,地質災害問題日趨嚴重,潛在的致災隱患不斷增多,嚴重制約了企業生產的可持續發展。

2 礦山工程地質災害的主要種類

(1)塌陷。由于采用有底柱階段強制崩落法開采,地表覆蓋層隨著礦石的放出逐漸下沉,在地表形成較大面積的塌陷。隨著礦山開采的延深和規模擴大,塌陷范圍也逐漸擴大。大氣降水和地表水沿塌陷裂縫灌入坑內,容易造成淹井事故。

(2)滑坡。開采高度下降,采礦崩落使地表覆蓋層也不斷下降,邊坡角度變陡。隨著開采高度下降越深,地表移動范圍擴大,大氣降水沿塌陷裂縫滲入引起滑坡。

(3)泥石流。暴雨、山洪等自然災害易引發山體滑坡,并攜帶有大量泥石形成特殊洪流,在塌陷區匯集滲入地下開采區,形成井下泥石流。井下泥石流具有突然性和強破壞力,易造成巨大的人員傷亡和財產損失。

(4)礦坑突水。在生產過程中常因對礦坑涌水量估計不足,采掘過程中打穿老窿,貫穿透水斷層,導致地下水或地面匯集水大量涌入礦坑,造成井巷被淹。隨著開采深度的下降,地下水位也隨之而降,且涌水量增大。如九中段當初由于對涌水量估計不足,設計的巷道斷面和排水溝斷面不足,井下涌水排泄不暢通,造成運輸困難。采掘過程中驟遇透水斷層和地裂縫,常會使淺部第四紀沉積物隨地表徑流涌入坑內,導致坑道被泥沙阻塞,機器設備被泥沙所埋,使礦山遭受毀滅性的打擊。

(5)冒頂片幫。礦坑周邊和頂底板圍巖,在受到強大的地殼應力作用時,被強烈壓縮,一旦因采掘挖空出現自由面,即有可能產生巖石地應力的驟然釋放,導致巖石大量破裂成碎塊,并向坑內大量噴射、爆散,給礦山帶來危害和災難,如E807采場。

3 工程地質災害實例

(1)1995年12月31日下午2點,由于七中段主溜井內的存窿礦石和混雜的泥沙膠結,在主溜井內形成高位懸頂,放礦員工在等待放礦時,膠結的礦石突發涌出,將放礦員工淹埋,造成一名放礦員工窒息死亡的悲慘事故。

(2)1995年,六中段東部采場中央回風平巷施工打穿古采礦老窿,數千立方米老窿水涌出,造成淹井事故。

(3)1998年,由于采礦在地表形成范圍約1500 m2、深10 m的塌陷坑,積水并形成泥石流,數千立方米泥石流直接從六中段采場沿放礦漏斗通道沖出,造成淹井事故,直接經濟損失數百萬元,導致全公司停工停產兩個月。

(4)2000年,九中段運輸平巷掘進過程中打穿F30斷層,數百立方米地下水夾雜斷層碎隙物傾泄而出,直接經濟損失數十萬元,造成巷道施工停工半個月。

(5)2001年5月,當地婦女私自進入礦區塌陷范圍內偷撿礦石,由于當時礦山正在進行生產作業,放礦過程中地表陷落區因礦巖移動,發生塌陷,瞬間將一名撿礦婦女掩埋致死。

(6)2005年,八中段開拓工程施工,由于在施工過程中支護不及時造成巷道大面積片幫冒頂,使上部采礦工程施工困難,經濟損失超百萬元,造成采掘失調,導致生產供礦困難。

4 礦山工程地質災害的防治措施

公司領導十分重視礦山工程地質災害所造成的一系列問題,每年都要投入大量的人力、物力和財力盡最大努力解決。因為不同的工程地質災害具有一定的相關性,根據礦山的地質條件和地形特點及礦山的開發利用方案,以及重點的分布特點劃分不同層次的防治區,積極采取相應的防治措施。

(1)塌陷、滑坡、泥石流的防治措施。加強礦山地表陷落區山體位移的監測、觀察,及時掌握地表陷落區山體位移的動態變化,提供科學數據,制定相應對策措施。對居住在地表移動范圍周邊的村民進行避險搬遷安置,撤除行洪溝兩側的建筑物、構筑物,在礦區工程地質災害易發區域用廢舊鋼繩編織隔離帶,設立警示標志牌,嚴禁人員進入和放牧牲畜。在采礦地表移動范圍以外修筑截洪溝,將大部分大氣降水排出。在每年雨季來臨前對塌陷區采取回填和疏通的方法,即利用廢石對塌陷區進行回填,使暴雨、山洪在塌陷區不會形成積水。在陷落區建立小型排水溝網,降低排水溝深度,疏導洪水從陷落區自然排出,防止井下泥石流的發生。在山溝下游構筑多級攔渣壩,防止泥石流對下游的生產設施和工作人員造成危害。

(2)礦坑突水的防治措施。根據礦山的水文地質資料,以及礦山以前的最大涌水量,作好坑道的排水設計,依據工程已經揭露的導水斷層的分布情況及涌水量等資料指導施工,做到“有疑必探、先探后采”,提前采用鉆孔探放水,消除礦坑突水潰沙涌泥的事故發生。

(3)冒頂片幫的防治措施。對于坑道開采,在坑道內一定要作好支護,做到邊掘進邊支護,對礦巖不穩定的地段,必須短掘短支。防止因礦巖不穩固而產生的頂板坍塌、冒頂等危害的發生。目前礦山根據礦巖穩固情況采取不同的支護方式,主要有木支護、鋼架支護、噴射混凝土支護、鋼筋混凝土支護、噴錨網聯合支護等。

5 結束語

四川會理鉛鋅股份有限公司在多年的礦山工程地質災害防治與治理過程中,形成了自己特有的一套治理措施,那就是始終堅持以防為主,防治結合的原則,遵循自然規律,進行全面調查摸底,科學制定預案。通過對地表以及井下采取回填、疏通、截洪等相應的防治措施,自1999年以來,在礦山采掘過程中未發生過一次井下泥石流,2000年后未發生過一次突水潰沙涌泥事件,2005年后未發生過一次嚴重冒頂片幫的情況。礦山生產秩序井然,采掘能力逐年提高,2011年礦山生產達到33萬t/a,創歷史最好紀錄。2010年成為四川省第一家獲得“二級標準化礦山”的企業。

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2012-04-16)