采礦所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害以及工程治理實(shí)踐

董志鴻 徐子一 袁晶晶 鄧永煌 付 超

（1.湖北冶金地質(zhì)研究所（中南冶金地質(zhì)研究所）， 湖北 宜昌 443000；2.宜昌市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站， 湖北 宜昌 443000 3.湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)， 湖北 宜昌 443000；4.湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)， 湖北 宜昌 443000）

0 引言

目前很多礦山企業(yè)為了在激烈的市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟，擴(kuò)大了開采規(guī)模，對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行了過度地開采。進(jìn)而對(duì)地質(zhì)的結(jié)構(gòu)造成了一定的破壞，由此引發(fā)了很多的地質(zhì)災(zāi)害，如地面坍塌、滑坡、水層的破壞等，不僅給礦山開采安全帶來(lái)了一定的威脅，也給人們生活的環(huán)境帶來(lái)很多安全隱患，不利于礦山企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。近些年，由于社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)有了一定的認(rèn)識(shí)，礦山企業(yè)也積極與地方政府合作，對(duì)礦山開采中的地質(zhì)災(zāi)害采取了一些防治措施，并取得了初步的成效，但還是有部分企業(yè)在礦山開采過程中不注重對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)，從而引發(fā)一系列地質(zhì)災(zāi)害，這就需要礦山企業(yè)在礦產(chǎn)開采過程中加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)工作。

1 礦山地質(zhì)保護(hù)工作的主要原則

1.1 合理規(guī)劃原則

在進(jìn)行礦山地質(zhì)保護(hù)工作的過程中，可能會(huì)產(chǎn)生一些問題，比如產(chǎn)生一些礦產(chǎn)廢石，工業(yè)廢水，以及地下水干涸問題。這些問題在進(jìn)行礦山保護(hù)建設(shè)的初期階段都應(yīng)該得到了解和證實(shí)，在開始建設(shè)工作之前，就要進(jìn)行周密的規(guī)劃安排，避免在建設(shè)過程中因?yàn)檫@些實(shí)際問題出現(xiàn)差錯(cuò)。因此，地質(zhì)保護(hù)工作人員首先應(yīng)當(dāng)樹立規(guī)劃意識(shí)，積極做好地質(zhì)情況的了解工作，合理規(guī)劃好保護(hù)工程的建設(shè)安排，在實(shí)際施工開始之前，先做好合理規(guī)劃工作，為工程開展提供良好開端。

1.2 對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行有效劃分和防治

地質(zhì)災(zāi)害的防治是一個(gè)周期較長(zhǎng)的工作，因此就需要對(duì)可能發(fā)生重大災(zāi)害的區(qū)域進(jìn)行有效劃分，進(jìn)而做好防治規(guī)劃，減少因地質(zhì)災(zāi)害而引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失和有效避免對(duì)開采工作人員的人身安全造成威脅。在這個(gè)過程中，要針對(duì)不同地區(qū)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害情況不同以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展在不同時(shí)期的需求不同，從而對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治的目標(biāo)和方向提出一個(gè)科學(xué)的措施，進(jìn)而能夠?qū)χ攸c(diǎn)區(qū)域進(jìn)行有效的指導(dǎo)，加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治的效果。

2 采礦活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型

2.1 崩塌、滑坡災(zāi)害

采礦造成的塌方和山體滑坡是礦山中常見的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害之一。 采礦引起的高而陡的斜坡，形成懸垂的危險(xiǎn)巖體和山體裂縫等，尤其是在通過崩落法開采遇到適當(dāng)?shù)谋┯陼r(shí)，易出現(xiàn)山體塌陷等情況：滑坡主要為不當(dāng)開采，導(dǎo)致原始斜坡體發(fā)生巖土體滑動(dòng)，以及開采的棄渣、表土堆積，受暴雨等影響，發(fā)生滑移變形。

2.2 地面塌陷災(zāi)害

礦山采礦造成的地面塌陷也稱為采空區(qū)塌陷。 采礦塌陷的原因很復(fù)雜，并受許多因素的影響，例如礦體的形狀、埋的深淺以及采礦區(qū)厚度的比值、礦體圍巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、 地質(zhì)礦區(qū)的結(jié)構(gòu)和地下水條件等， 它主要發(fā)生在通過空田法和崩落法開采的地下礦區(qū)形成一定規(guī)模后，它就會(huì)自然崩塌。 一旦無(wú)法及時(shí)有效地進(jìn)行預(yù)防性處理，即使在地面附近，也會(huì)造成嚴(yán)重的隱患。 在巖石遷移過程中，它威脅到地面建設(shè)和道路使用的質(zhì)量，并可能引起嚴(yán)重的大規(guī)模的滑坡，如果開采到一定規(guī)模，很容易造成崩塌災(zāi)害，在地下開采的礦山中最為常見。

2.3 泥石流災(zāi)害

泥石流是溝渠中的一種特殊洪流， 遇見大雨和冰雪時(shí)中間含有許多沙子和石頭， 在礦山的資源開采中，由于山上植被和巖石被破壞，特別是在陰雨天氣，水被輸送走后， 將會(huì)形成降雨泥石流，這種泥石流的發(fā)生具有其自身的特征， 它通常由石頭、礫石和黏土組成。 目前，我國(guó)礦山泥石流的發(fā)生和隱患主要與礦山廢石樁數(shù)量大，措施差，結(jié)構(gòu)松動(dòng)有關(guān)。

3 采礦活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施

3.1 崩塌災(zāi)害防治的工程治理措施

1、攔擋：對(duì)于中小型塌方，可以建造攔截建筑物或阻塞建筑物。 攔截建筑物包括落石平臺(tái)，落石槽，巖堤或巖墻等，而阻塞建筑物包括裸眼孔和棚孔。

2、撐桿和斜坡保護(hù)：撐桿是指使用墩、柱、墻或其它組合形式的支撐加固體，當(dāng)遇懸臂形或拱橋形危險(xiǎn)巖石時(shí)，均可使用各形式的撐桿以達(dá)到控制危險(xiǎn)巖石的目的。 對(duì)于連續(xù)分布危險(xiǎn)塊，以及危險(xiǎn)巖石區(qū)域中存在薄弱的中間層或薄弱的結(jié)構(gòu)區(qū)域，請(qǐng)先移除一些松散的塊，然后建造擋土墻支撐墻以保護(hù)邊坡。

3、錨固：板狀，柱狀和倒錐形的危險(xiǎn)巖體容易塌陷和沉降，可以用預(yù)應(yīng)力錨桿（電纜）加固，以防止塌陷。 錨固措施可以減小自由表面附近的巖體裂縫的寬度，并改善巖體的完整性。

4、灌漿加固：固結(jié)灌漿可增強(qiáng)巖石完整性和巖體強(qiáng)度。一般先進(jìn)行錨固，再逐段灌漿加固。

3.2 滑坡災(zāi)害防治的工程措施

1、排除地表水和地下水：滑坡的滑移主要與地表水或地下水的活動(dòng)有關(guān)。 因此，在滑坡的防治中，經(jīng)常需要排除地表水和地下水，以防止地表水滲透到滑體中，減少地表水對(duì)滑坡巖土體的侵蝕以及對(duì)地下水的漂浮支撐，在滑動(dòng)體上，提高抗剪強(qiáng)度和滑動(dòng)帶土的強(qiáng)度、 滑坡的整體穩(wěn)定性。

2、減輕重量和負(fù)荷：可以通過減少負(fù)荷或填充負(fù)荷的方法來(lái)改變滑動(dòng)體的機(jī)械平衡條件，也可以達(dá)到控制滑坡的目的。 但是，該措施僅在加載了滑坡的防滑部分時(shí)才有效，并且主滑動(dòng)部分或牽引部分的重量減重才是有效的。

3、支擋與錨固工程：用描桿或錨索并預(yù)施拉應(yīng)力來(lái)錨固滑體，有時(shí)還結(jié)合采用掛網(wǎng)噴漿等護(hù)坡措施。這是露天礦采場(chǎng)滑塊治理較普遍的措施；抗滑樁加固，用鋼筋或廢舊鋼軌作骨架，插入鉆孔，澆注混凝土而成，也是應(yīng)用較普遍的。擋土墻工程，對(duì)礦山開采形成的廢渣，多采用擋墻進(jìn)行支護(hù)。

3.3 泥石流災(zāi)害防治的工程措施

1 跨越工程：在泥石流溝上方修筑橋梁、涵洞跨越避險(xiǎn)工程，使泥石流有排泄通道，又能保證道路的暢通。

2 穿越工程：在泥石流下方修筑隧道、明硐和渡槽的穿越讓泥石流從上方排出，讓下方的交通不受影響。 這是通過泥石流區(qū)域的又一種主要工程形式，對(duì)于隧道、明洞和渡槽設(shè)計(jì)的選擇，總的原則是因地制宜。

3、防護(hù)工程：對(duì)泥石流地區(qū)的橋梁、隧道、路基和重要的工程設(shè)施均設(shè)有護(hù)坡，擋土墻，水壩和支線，以防止泥石流的侵蝕，撞擊，側(cè)蝕和淤積等危害。

4、排導(dǎo)工程：建設(shè)導(dǎo)流堤，射流通道和橫梁堤等排水工程，以改善泥石流的流性并增加橋梁和其他建筑物的排泄能力

5、堵水工程：修建堵水水壩，固體床水壩，淤泥場(chǎng)，支護(hù)工程，防洪工程等堵水工程，以控制泥石流和雨水徑流的固體物質(zhì)，減弱泥石流的流量，排放量和能量 減慢泥石流侵蝕，撞擊和淤積等危害。

3.4 地面塌陷災(zāi)害防治的工程治理措施

對(duì)于礦山引起的地面塌陷，主要采用注漿法防治。注漿處理中，常用的方法為離層帶注漿法。在井下開采中，由于覆巖被破壞，既有冒落帶、裂隙帶和彎沉帶等部位的破壞，并且分層區(qū)域也會(huì)受到破壞，這在采礦的過程中更為突出。因此，在離層帶上采用注漿技術(shù)，可以有效地控制采礦地質(zhì)災(zāi)害，其原理是對(duì)地表沉陷進(jìn)行充填和控制，而不是傳統(tǒng)的控制采空區(qū)大小的方法，提高了對(duì)地表沉陷的控制效率。該方法在實(shí)際的地質(zhì)災(zāi)害防治過程中顯示了很好的效果，并且可將礦區(qū)地表沉降系數(shù)控制在0.3 左右，具有很好的充填效果和地表沉陷控制效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山開采是我國(guó)資源建設(shè)中的一項(xiàng)重要活動(dòng)，如何更好地加強(qiáng)礦山開采的安全管理，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益有很大影響。為此，必須嚴(yán)格控制礦山開采過程中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，針對(duì)不同的地質(zhì)災(zāi)害情況，采取不同的防治措施，對(duì)礦山開采時(shí)使用的地質(zhì)災(zāi)害防治措施進(jìn)行選擇，對(duì)礦山開采時(shí)使用的地質(zhì)災(zāi)害防治措施進(jìn)行切實(shí)認(rèn)真的改進(jìn)和提高，以確保礦山開采安全生產(chǎn)。