探究礦山工程地質勘查及地質災害治理對策

劉特

中化地質礦山總局吉林地質勘查院，中國·吉林 長春 130000

1 引言

中國的工業發展與各種礦產資源之間有著非常緊密的聯系，只有足夠豐富的礦產資源，才能夠有足夠的原材料以供工業生產。中國近年來對礦山勘查頻率在不斷提升，這樣的勘查工作不僅是對礦藏情況的探查，也是對礦山安全情況的一種基礎判斷，是對礦物開采工作的一種安全保障工作。特別是在一些地質條件復雜的礦山內，安全事故的發生概率相對較高，一旦因為缺少對安全事故的提前防范，導致安全事故發生，都會對礦山內工作人員的生命安全造成嚴重的損害。因此，礦山的勘查工作是在礦物開采前所必需的安全工作，是對工作人員生命的一種保障。

2 礦山開采前的地質勘查工作

一般對于礦山的地質勘查工作會在正式開采前進行，需要工作人員使用勘查設備對礦山的地質條件進行探測與記錄，并結合探測到的數據，分析礦山發生安全事故的概率與發生安全事故后的嚴重性。完成這些判斷后，就可以對開采現場進行對應的安全防控工作。

在勘查工作中，工作人員會先對礦山進行全面的測繪，這是整個勘查工作中第一個進行的勘查任務，是后續所有勘查工作的基礎所在。所以在測繪的過程中，需要確保礦山的測繪數據準確，且內容詳細，以此來確保后續的勘查能夠順利進行。在完成測繪后，就需要對礦山進行勘查，會由工作人員對實際施工場地的環境情況進行勘查，判斷礦山內部礦脈的走向，與礦物的分布情況，為后續的開采工作奠定基礎。完成這些步驟后，最后需要工作人員對礦井內的地下水等不確定條件進行測量與計算，排除可能存在的安全隱患[1]。

3 礦山開采過程中的地質災害

3.1 地面與礦道的坍塌

在礦山的開采過程中，因為巖層會發生頻繁的震動，所以很容易產生坍塌的情況。如果礦道內頂板的安置不夠科學或頂板與礦柱的強度不足，都有可能導致地面發生坍塌的情況。嚴重情況下甚至會引發整個礦道的坍塌，對開采人員的生命安全會造成嚴重的影響。對此，就需要提前對礦山內的采空區進行勘查，并將采空區進行提前的加固或填埋處理，避免采空區在后續開采的過程中發生塌陷。如果地面或礦道已經發生坍塌，需要及時進行填埋，避免這些位置因為結構不穩定產生二次坍塌。

3.2 地質結構變動造成坍塌

在對礦山進行開發的過程中，由于開發過程中產生的震動與挖掘礦道等過程中產生的空腔，會對礦山原本的地質結構造成不可逆的影響。這些內部結構的變化最終都會成為地質災害的誘因，導致礦山的主體結構發生坍塌等情況。在開采過程中，一般不會對礦山的力學結構造成過大的影響，發生事故的原因一般是開采過程中產生的小型空腔與提前建設在礦道內的頂板與礦柱之間產生了作用力，使礦道內部的結構發生小幅度的變化，進而導致礦道發生坍塌的情況。

礦山在完成開發與開采后，內部結構會發生較大的變化，存在發生安全事故的可能性。如果內部礦坑初期的設計不夠科學，內部頂板長期受到過大的壓力，這些頂板一旦發生斷裂，就會在巖石中產生非常大的作用力，造成巖爆，這是損害較大的一種事故[2]。

3.3 礦坑突水

礦坑突水這一問題在開采的過程中出現的頻率相對較高，并且在出現前并不會有明顯的現象來提醒開采人員，這也讓突水所造成的危害性相對嚴重。對于這種問題，就需要重視對礦山的勘查工作，提前對礦山中地下水與采空區的分布情況進行調查，在開采過程中重點關注這些位置，避免突水后，迅速地涌入礦道，對開采人員的生命安全造成影響。在勘查的過程中，需要勘查人員對礦山內部地下水的分布區域與深度數據進行提前的記錄，并在開采的過程中定時對水深進行檢查。如果水深發生突然的變化或水深超出原定的安全范圍，就需要及時對深度增加的原因進行調查，未確認原因的情況下不能進行開采。因為水深的突然變化除去引發突水外，還有可能導致周圍地面發生沉降現象，造成一定的安全隱患。同時，隨著開采進度的推進，需要對地下水的安全水位進行調整，因為一般情況下，隨著開采的不斷推進，地下水位的高度會不斷降低，這種情況會導致地面的土質發生一定變化，地面更容易受到水位變化的影響，因此需要在開采過程中對水位高度進行嚴格的監控。

3.4 瓦斯爆炸

在開采過程中，因為礦道較為狹窄且深度較深，導致礦道內的通風較差，經常會有大量瓦斯在礦道內聚集。如果開采人員在開采過程中出現失誤，很有可能會造成瓦斯爆炸，造成大面積的人員傷亡。如果爆炸附近存在硫化物，還會在爆炸后產生火災，進而引起二次爆炸，對礦上的整體結構會造成較為嚴重的影響。

4 礦山工程地質災害的治理對策

4.1 提前對礦道進行勘查

在進行礦山的開采前，應當提前對礦山的地質環境與礦道內的實際情況進行勘查，對可能出現的事故進行提前的預防，并制定事故發生后的應急處理預案，避免事故危害的擴大。在勘查工作中，工作人員需要先對設備進行檢查，并按照規定的步驟使用勘查設備，避免因為操作的失誤或設備的故障而影響到勘查的準確性。對于采空區域，勘查工作中需要進行重點的勘查，因為這些位置經常會因為受力的不平衡造成礦山的坍塌，是危險性較高的區域。在勘查過程中，工作人員會通過高密度電阻法，根據電阻的區別來判斷地質情況的變化。利用這一技術，在金屬礦山內，由于金屬的導電性以及空氣對電力傳導效率較低的特點，就能夠對無法勘查到的位置進行調查，判斷其內部結構[3]。

4.2 使用3S技術進行勘查

在如今的地質勘查過程中，使用較多的就是利用3S技術進行勘測。3S技術中的三個“S”分別指GPS、RS、GIS。其中，GPS技術用于對礦山內部的一些特殊地質環境進行精準的定位；RS技術用于判斷地質環境受到的損害情況，并將損害情況以數據的形式進行簡單的表達，便于后續的處理；GIS技術就是將勘測過程中收集到的地質災害產生的數據進行分析。這些技術的應用能夠讓勘查人員對礦山的地質環境有更為直觀的了解，降低開采過程中可能存在的安全隱患。如果礦山還沒有進行開發與開采，想要提前進行勘查就需要利用物探技術，通過超聲波或電磁波來對礦山內部的環境情況進行簡單的探測，判斷礦山內的地質條件，避免無效開發。

4.3 采取長探與短探結合的挖掘方法

在挖掘礦道的過程中，應當采取長探與短探相結合的挖掘方法，先使用較長的鉆孔機，在礦道中進行鉆孔，之后在使用挖掘器械對礦道進行擴充。在挖掘的過程中，需要保持長探一直處于短探的前方，起到對礦道前方地質的一個勘查作用，降低發生坍塌等安全事故的可能性。同時，在勘查的過程中，如果存在地質災害的情況，需要將實際的情況進行精準的記錄，在數據上應當盡可能準確，必要時可以將現場的一些圖片等資料與測量數據結合組成地質災害的報告材料[4]。另外，在完成勘查后，可以對勘查結果以圖表的格式進行記錄，作為一個簡單的資料庫，讓工作人員在之后的勘查工作中可以憑借經驗判斷一些安全隱患，降低勘查工作的難度，提高勘查效率。

4.4 建立地質災害自動化防治系統

地質災害的防治工作不僅需要勘查人員進行嚴格的數據統計與判斷，也可以結合自動化、信息化的技術，建立起一個地質災害自動化防治系統。勘查人員將現場的數據收集后，直接上傳到防治系統中，由防治系統根據大數據技術對勘查數據進行計算與分析，判斷可能存在的安全隱患與應對方法。同時，可以利用GIS技術對開采現場的地質情況實時的上傳到防治系統中，當數據發生嚴重波動后，防治系統就能夠第一時間開啟警報，讓現場的開采人員迅速地撤離，避免礦道內的安全事故造成大面積的人員傷亡情況[5]。

5 結語

由于工業發展的需要，中國近些年來對礦產資源的開發速度在不斷加快。但礦產開采過程中經常伴隨著一定的安全隱患，需要提前進行地質勘查工作，對將這些安全隱患進行規避或處理，避免這些安全問題對開采人員的生命安全造成影響，加快中國礦產資源的開發，推動中國經濟的發展。