礦山地質災害治理中水工環地質技術的應用研究

梁玉紅，閆 云，傅圣濤

（江蘇省有色金屬華東地質勘查局地球化學勘查與海洋地質調查研究院，江蘇 南京 210007）

近幾年，在社會經濟和科學技術發展下，我國各項技術也在不斷的創新，各個行業的發展也有了良好的保障。地質災害防治工作開展過程中，通過新技術的應用，也取得了良好的效果，特別是水工環地質技術的應用，提升了礦山地質災害防治效果[1]。

水工環地質技術在治理礦山地質災害中發揮了重要的作用，該技術通過利用現代先進的科學技術，對地質構造進行深入的探查，通過物化探，結合勘查的數據，進而科學合理的選擇地質災害的治理措施，有效控制地質災害問題所帶來的不利影響。

1 水工環地質技術概述

水工環地質主要指的就是對研究區內部的水文條件﹑工程地質﹑環境地質及與之相關的地質狀況進行全面系統的﹑全方位的勘察﹑調查與分析研究工作。但開展分析﹑調查與勘測工作的時候，要與不同環境﹑層次和狀態下的地質實際情況結合，以此來對其進行全方面的系統研究，這樣才可以將其存在的規律與變化找出來。水工環地質技術應用于各個領域，同樣，在治理與防御地質災害的時候，水工環技術的優勢和作用會體現的更加明顯。

在當前時代和社會快速發展下，水工環地質技術也在不斷的創新和進步中，廣大的專業人員根據實際經驗和應用效果做了相應的調整和規范。為了了解和勘測地質結構﹑發育構造﹑斷層分布﹑地下水條件等，對其中所取得的各項數據結果進行相應的研究和分析，預防和減少各種地質災害的發生，水工環地質技術起到了至關重要的作用。隨著國家對礦山開采﹑綠色礦山建設要求的不斷提高，對礦山地質災害預防﹑礦山地質環境保護提出了更高要求，而水工環地質技術的應用，在礦山開發建設保護中的作用日趨凸顯，其所運用的范圍﹑廣度和深度變得更具有專業和普遍化[2]。當前，在礦山地質災害防治中，該技術成為不可缺少和重要的應用技術。

2 基于水工環技術防治的地質災害種類與技術要點

2.1 種類

我國國土面積極其廣大，發生地質災害的頻率較高，而且地質災害類型也是多樣化的，加上地質災害分布范圍較廣，因此帶來的影響也是巨大的。在我國地質災害中，礦山地質災害是比較常見的一種災害類型，而這種災害發生的主要原因是礦山開發開采中，存在隨意﹑過渡開采等錯誤開采行為。而且開采中容易受自然和地質等環境問題影響，進而產生一系列自然災害問題，如崩塌﹑泥石流等，這些災害會給人們的生命安全帶來嚴重的危害。

一般地質災害類型分為崩塌﹑滑坡﹑泥石流﹑地面塌陷﹑地面沉降﹑地裂縫等等。當這些地質災害發生時，會給人們的日常生產﹑生活造成了一定威脅。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視安全生產，將其作為治國理政的重要內容。

因此，為保護人民生命財產安全，避免或減輕地質災害危險，在地質災害易發區進行工程建設﹑礦山開采等，因此，一定要對地質災害勘探重視起來，深入探索和發現地質災害問題，并判斷災害的等級，預測地質災害可能造成的影響。而水工環技術在探測地質環境狀況，確保地質災害風險防治質量具有重要作用。

2.2 技術要點

（1）崩塌防治技術要點。在山地區，露天﹑凹陷式開采或地下開采形成的地面塌陷﹑地裂縫均可誘發山體崩塌﹑滑坡災害。一般情況下，崩塌災害通常是發生在高度大于30m，且坡度大于55°的斜坡上。針對巖質邊坡崩塌方面，巖性對其的控制作用的還是非常明顯的。通常后層狀或者是塊狀的堅硬巖石，其所形成的邊坡比較陡，當構造節理等存在臨空面額時候，就容易發生崩塌。因此礦山開采前，需應用水工環地質技術手段，對開采礦山進行詳細的調查或勘探，了解巖體結構特征﹑巖層面傾向傾角，結構面發育情況﹑地下水富水條件等，根據礦山崩塌發生的機理從采礦設計和工藝上采取相應的對策和措施予以預防，充分發揮和利用水工環地質技術，使其貫穿于礦山開采的始終。

（2）滑坡防治技術要點。礦山開采發生的滑坡主要為巖質滑坡，為防止露天采礦邊幫滑坡首先要確定合理的邊坡角，為使露天采掘剝離作業正常進行，采場邊坡巖體應具有一定的穩定性。露天邊坡角過陡或大于巖層傾角時，穩定性差，容易發生滑坡災害，危及人員和設備的安全；邊坡角過緩，則會增加剝離量，降低采礦經濟效益。因而，通過運用水工環地質技術手段，在區域地質調查﹑礦山地質勘查﹑水文地質勘查等基礎上，綜合考慮礦體形態﹑埋藏條件﹑露天采場邊坡巖石力學性質﹑斷層節理﹑地下水位的變化﹑開采震動﹑采場幾何形狀等，確定合理的露天采礦場的邊坡角至關重要。

（3）地裂縫防治技術要點。地裂縫主要由于開采地下水導致，為防治地裂縫的發生，需充分了解地下含水層發育特征﹑分布范圍﹑各層富水性及連通性﹑含水層頂底板巖土體結構特征，松散程度及壓密程度等，監測地下水工程質量的過程中，相關的技術人員要對監測目標進行明確，同時還要制定好具體的開采流程，保障開采中不節制等問題得到良好控制。同時，針對地裂縫問題，在防治的時候，技術人員要對水資源具體情況進行勘測，然后根據水資源保護政策，利用預警管理方法制定治理的方案，保障裂縫防治的效果。

（4）地面塌陷防治技術要點。對地質資源進行開采的過程中，有關單位要先制定合理的前期規劃，開采作業要保障其規范性，避免出現因開采產生的地面塌陷問題。在治理災害過程中，要先做好前期的預警工作，保障工作的效果[3]。同時還要對常見的災區進行檢測布點，并與區域內地址屬性進行結合，對可能會存在的滑坡等問題進行分析。分析之后要制定科學有效的防止措施。通過建立智能預警平臺，從軟件和硬件方面開始設計。將壓力傳感器設置硬件設備中，這樣可以對地壓情況進行實時的感應，提升系統運行穩定性。反饋地質資料的時候，可以采用較大規格的顯示屏，這種硬件方案設計，感應預警資料的時候，可以對資料的回傳速度進行及時的調整。

3 水工環地質技術在礦山地質災害治理中的應用

3.1 地面塌陷災害中的應用

治理地面塌陷災害的時候，一定要注重水工環地質技術的應用，保障地面塌陷治理工作的針對性和科學性。而且還要將水文地質技術預見性作用給充分分發揮出來。通常情況下，地面塌陷區域一般分布礦山采空區，因此工作人員要先仔細的勘察周圍的環境，針對不同區域內地質變化進行深入的分析和監測，并分析和判斷該區域地面塌陷問題發生的概率，并將這些分析數據作為依據，對地質結構變化形狀以及變化的規律進行總結，提前做好相應的防護措施，保障地面塌陷問題得到良好的控制，實現防御和治理的目標。為保證礦山開采造成的地質災害，在辦理采礦證前需編制《礦山地質環境保護與土地復墾方案》，并要求嚴格按照《開發利用方案》及《礦山地質環境保護與土地復墾方案》進行礦山開采過程中的地質環境保護，避免因不恰當的開采方式或開采工藝造成地質災害問題。

3.2 在地裂縫治理中的應用

對地裂縫問題進行治理的過程中，水工環地質技術其自身的價值和作用是無法代替的，而且地裂縫中，區域性地質構造斷裂是其比較主要的一個問題，該問題是多方面因素來引起的，要對仔細的探究各種影響因素和問題誘發的機制，這樣才可以有效提升裂縫的治理效果。比如，對地下水資源使用加以控制，有效減少地下水資源的消耗，同時針對不同區域的地下水，在開采前要做好合理的規劃，避免因開采過渡，給整體的區域穩定造成一定的影響。另外，還要仔細觀察區域地下水變化狀況，并利用水工環地質勘測技術，如果勘測過程中發現存在異常情況，一定要及時采取措施來治理，降低其所帶來的危害和不良影響。

3.3 在礦山崩塌、滑坡以及泥石流治理中的應用

在礦山地質災害中，其中泥石流﹑礦山崩塌和滑坡等是最主要災害，且具有較大的危險和危害性，因此，在治理這些災害中，水工環地質技術的應用則顯得非常重要[4]。在實際應用該技術的過程中，通過應用新的技術和方法，結合測繪﹑遙感調查﹑地面調查結合的方式來進行。遙感調查，可以對泥石流和滑坡等災害發生情況進行查明，地面調查可以對其具體的地面分布特征和規模等進行調查，測繪可以查明威脅承載體的數量和類型以及實際分布情況。

在地面調查過程中，要選擇大比例此進行調查，詳細調查泥石流和滑坡及崩塌的結構構造和地層巖性等。在無地質剖面露頭的情況下，通過地下勘察，使用鉆探﹑井探等一些勘探的方式，將露頭給揭露出來，并對斜坡結構特征進行查明，包含地下水埋深﹑巖土體類型﹑產狀﹑巖性等斜坡孕災地質條件。將以上水工環地質工作為基礎，分析論證泥石流和滑坡及崩塌形成的原因和發展趨勢，在這個基礎上，制定科學合理的措施和意見，制定搶險避險方案，這也是防御和治理泥石流等地質災害的關鍵。

4 水工環地質技術在礦山開采中的案例分析

江蘇某建筑用大理石礦，采用凹陷式露天開采，通過對礦區開展地質勘探﹑水工環地質調查等手段，查明了礦山地層巖性﹑地質構造﹑含水層特征等。

其中地層巖性主要以大理巖及片麻巖為主，大理巖巖石堅硬，結構均勻，強度和彈性均較高，平均抗壓強度105.25Mpa，平均抗剪強度33.00Mpa，屬堅固巖石，穩定性較好；片麻巖類為礦體圍巖，巖石堅硬，力學強度較高，但其頂部風化較強烈。新鮮巖石平均抗壓強度153.76Mpa，平均抗剪強度37.15Mpa，屬堅固～非常堅固巖石，巖體穩定性較好，但強風化及節理發育地段易引發崩塌。

含水層主要為大理巖巖溶裂隙潛水含水層和片麻巖裂隙潛水含水層，其中大理巖巖溶裂隙潛水含水層厚度20.52m～39.74m，水化學類型為HCO3～Ca?Mg型，礦化度0.25g/L～0.33g/L，埋藏淺，富水性較好，是礦床開采的主要充水因素之一。片麻巖裂隙潛水含水層主要賦存于淺部風化裂隙帶中，含水性較弱，且富水性不均，水化學類型為HCO3～Ca?Na型或HCO3～Cl?Na型，礦化度0.18g/L～0.23g/L，在礦床開采中，隨著境界的擴大，本含水層由間接充水漸變為直接充水。

礦區地層總體為一單斜巖層，走向近于EW向，局部轉為SE向，傾向南，局部為NE或SW，傾角一般為30°～80°。除此之外還發育一些小型褶皺，偶見小斷裂，褶皺軸方向主要為SE～NW向，三條斷裂，其中F1斷層走向45°，斷層面直立，兩盤地層產狀較亂，使地層不連續，但對礦體影響不大，其它兩條斷裂對礦體無影響。

據此，確定礦山開采區境界構成要素為開采設計范圍標高+35m～-20m，臺階高度10m，安全平臺寬度3m，清掃平臺寬度7m，最終邊坡角東幫52°，西幫55°。采礦服務年限到期后將在礦區內形成高約55m的5級四面采坑邊坡，開采過程中及完成后需根據地層結構﹑巖體破碎程度﹑邊坡走向﹑傾角等做好地質災害信息化動態防護治理工作。

5 結語

綜上所述，在礦山開采與挖掘過程中，需要對各類地質災害問題加以重視起來，加強水工環地質技術在礦山地質災害問題治理中的應用，將水工環各項技術的應用優勢充分地體現出來，制定科學合理的防治目標和治理方案，減少和避免地質災害問題的發生，保障礦山地質的安全性。