礦山建設中水文地質災害防治技術探析

孫 樹，張霖鑫，李皓東

（甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020）

在我國能源事業中礦山建設發揮較為重要的作用，然而在進行礦山建設時，往往會出現很多水文地質災害，阻礙著礦山建設工作的開展，并且極易引發安全生產事故。所以務必要對礦山建設中的水文地質災害及其防治技術予以充分關注，掌握其具體的防治原則與要求，結合實際地質情況來采取有效的應對技術措施，以最大限度確保礦山建設的安全。

1 礦山建設過程中地下水防治技術應用

1.1 防治原則和要求

地下水是礦山建設較為常見的地質現象，會嚴重影響礦產作業效率與質量，不但會提高礦山建設成本，而且還會破壞到周邊地質環境，甚至會引發嚴重的地質災害問題，造成人員財產損失。這些年來，隨著深層采煤作業地不斷推進，地下水問題越發凸顯，稅務地質災害也是時有發生[1]。在進行地下水防治過程中必須遵循安全第一、以人為本、可持續發展等原則，在分析地下水的性質、特點以及影響情況的前提下應用有效的防治策略，保障采礦工作安全、高效進行。在地下水防治要求方面，必須要嚴格按照要求來驗收豎井工程，同時系統勘查工程情況，保證能對井筒涌水量、含水構造等地質情況進行有效掌握與預測。其次在進行主體井巷施工時需充分做好水文地質預測圖紙及有關地質說明的編制，加強巷道掘進的水位地質調查與結果預測。除此之外，做好對已知含水層的超前探水孔設置，對含水層、深度等進行清楚確定，在綜合分析用水量、作業環境、成本費用等因素的前提下采取科學的防治對策。若是巖體硬度加大，則探水孔超前距離設置要大于10m。如若比預計含水層位置要超出10m，同時巖體完好程度、堅硬程度及預留巖帽條件存在出入的情況下，務必要結合實際情況對超前距離進行合理設置。整體而言，在防治地下水時應當達到如下要求：保證開孔范圍不超過5m的鉆孔巖體完整性、強度等充分滿足施工要求，確保探水孔孔口管預埋具有較好地承載性能和安全水平，若是巖體完整性較差，涌水量較小的含水層，那么就使用一般鑿巖機來實施潛孔探水即可。

1.2 礦山建設中地下水防治技術應用分析

1.2.1 鉆孔防突防噴技術

鉆進防突時鉆機液壓卡盤可對鉆桿具有一定夾持效果，而僅靠鉆機液壓卡盤控制無法滿足高壓涌水鉆進安全防突標準要求[2]。一旦鉆具突出鉆孔極易導致安全問題。采用在鉆桿加裝異徑防突器的方式能有效保障1000m以上水頭高度深孔探水較的安全性，施工效率也得到有效保障。防噴控制采用的是在高壓閥門前端設置可伸縮式孔口封閉器和在高壓閥門和孔口管之間設置四通關、減壓器等實現防突防噴控制。

1.2.2 注漿埋設施工技術

這一技術采用的是排氣壓入濃密水泥漿的方式，以水平、仰角的方式開展探水注漿施工，主要是通過在豎井深孔、預注漿孔進行灌漿施工達到密封效果。常規灌漿施工無法保障管體與孔壁間高度密實，通常需要多次壓漿施工后才能達到較為滿意的密實效果[3]。但是在操作過程中需要耗費較長的施工時間，并且難以保障施工安全。注漿埋設施工技術的應用能實現一次灌漿施工，并確保固結后達到30MPa以上的抗壓強度，獲得良好防滲作用。

2 露天礦滑坡防治技術及其應用

2.1 滑坡分析產生的原因

在重力作用下，邊坡土石不可避免地會出現下滑現象，但是邊坡土石結構會產生地下滑趨勢的抵擋力量。這兩種力量的大小決定了邊坡的發展方向，并且受到地下水的潤滑作用使得邊坡抵擋下滑的作用降低，導致下滑作用力大于邊坡支撐力，從而引發邊坡滑坡的問題[4]。

2.2 露天礦邊坡滑動防治技術應用

露天礦邊坡滑動防治應充分做好地質勘察，對邊坡滑動成因進行深入分析，制定有效的防治措施。通常而言使用頻率較高的防治策略具體有如下幾種：

2.2.1 減小巖石剪應力，加強防滑支撐

這一措施的落實重點是由平整斜坡坡角、修筑擋土墻與防滑樁等方面進行著手。整平斜坡坡角是為減小滑動趨勢明顯的巖體自身重量。對于高度小的邊坡進行坡面削緩，減小坡面與水平的夾角，若是高邊坡能夠采取臺階形式來進行不同部位的劃分，從而起到減緩滑動趨勢作用[5]。滑動體前方修建擋土墻也是預防邊坡滑動的有效措施，但必須保障土墻地層穩定，避免出現擋土墻和滑動體一起下滑的問題。除此之外，需落實相應排水措施，避免地下水滲入滑動體內導致邊坡下滑問題。修筑防滑樁利用打樁方式穩定滑動體與地層關系，預防巖體滑動，較為常見的防滑樁為鉆孔樁澆筑。

2.2.2 改變巖石物理性質

巖石在受到地表水、地下水的作用會發生一定程度的軟化現象，引發邊坡下滑，所以必須對地表水和地下水的排除工作予以高度重視，并積極采取有效預防與處理。較為常見的方法主要包括以下三種：一種是修建地表截水溝來對滑坡上方地表水流進行攔截；一種是采用修筑排水溝的方式排除地下水，大大降低巖土含水量，穩定巖層的目的。還有一種是利用礦井巷道修建排水巷道，對地下水進行引流排除。除此之外，還應采用修筑導流堤、防護堤、防沖刷坡角等方式來對滑坡形成的作用進行有效消除或者削弱，并且結合實際情況采取有效措施防止出現邊坡滑動，以免產生不良后果。

3 地表塌陷防治技術應用

3.1 地表沉陷成因

礦區地表沉陷原因主要有三個：一是采礦回填不及時而出現采空區，導致上層巖層支撐失效而出現沉陷。或者是支撐頂板移動導致上層巖層變形，進而出現坍塌。隨著礦產開采范圍地不斷擴大，巖層塌落問題導致地表下陷，甚至形成局部盆地的現象也越發多見。二是采礦中對含水層進行抽水，使得地下水大幅下降，形成空鼓，進而導致大面積地面沉降。三是巖溶發育，礦區較長時間疏干排水影響也會導致塌陷問題。

3.2 地表塌陷防治

采空區或者是頂板移動導致的坍塌影響范圍相對較小，可采用加強支護的方式進行解決。針對地下水下降產生空鼓，一般會大面積緩慢、均勻下沉，不會對礦區建設產生較大影響[6]。在進行巖溶塌陷防治方面，主要包括以下常用方法：①回填密封，主要是采用水泥砂漿、黏土等對塌陷進行回填，避免降水、地表水滲入導致嚴重塌陷；②河床附近塌陷封口回填。針對對于河道改流，需加強對地表水流入塌陷區的防治，以免影響地下采礦；③圍繞塌陷修筑圍堤，防治地表水流入塌陷或者流入井下；④及時排除塌陷積水，以免出現更為嚴重的塌陷問題；⑤借助帷幕灌漿處理淺部石灰巖含水層，達到阻斷地表水逕流通道的目的；⑥對于真空吸蝕導致的塌陷可采用打通氣孔消除巖溶真空的方式進行處理和預防；⑦加強對塌陷管理，加強塌陷成因分析，預測其發展情況，做好應對措施與預防預案，加強對施工流程規范化控制，提高對塌陷的有效處理。

4 結語

總之，礦山建設滑坡、坍塌等都是較為常見的水文地質問題，其引起的災害現象將會對采礦工作造成嚴重影響，因此加強對水文地質災害的有效防治對礦山建設而言至關重要。必須加強水文地質災害防治工作，落實有效安全保護措施，才能為礦山建設安全提供有效保障，同時達到改善、優化礦井作業環境、預防環境污染的目的。因此，采礦企業必須加強對礦山建設的水文地質分析，采取有效的地質災害防治技術做好水文地質災害防治工作，為實現礦井的安全開采提供有效保障。