礦山采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)方案研究

韓以喆

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽 合肥 230000）

我們首先了解一個(gè)“采空區(qū)”這個(gè)名詞的含義。并不是礦區(qū)內(nèi)的礦物都被采光了或者是不是利用這個(gè)礦區(qū)了，它就被定義為礦山采空區(qū)[1]。在金屬礦區(qū)中，礦體的種類不計(jì)可數(shù)，采礦的方法也是千差萬(wàn)別的。生產(chǎn)礦井的技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)管理地壓時(shí)，為了更好的控制地壓，人為規(guī)定未被充填的采場(chǎng)是“采空區(qū)”，統(tǒng)計(jì)的采空區(qū)體積、采空區(qū)暴露面積，也是按照采場(chǎng)的體積、暴露面積進(jìn)行計(jì)算的，巷道、銅室等不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。因此，開拓工程、輔助巷道、銅室等不屬于“采空區(qū)”。因此，對(duì)于生產(chǎn)礦井，“采空區(qū)”都應(yīng)是采場(chǎng)內(nèi)留下的、回采礦體形成的[2]。

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)金屬礦的需求量正逐漸的加大，對(duì)礦山的開采也大規(guī)模的進(jìn)行著，過(guò)度的開采引起的地質(zhì)災(zāi)害也越來(lái)越多。引起災(zāi)難的根部原因就是水土流失，導(dǎo)致的山體滑坡，千萬(wàn)不要輕視山體滑坡，山體滑坡形成的堆積物積累到一定程度在降雨量大的季節(jié)就易引發(fā)泥石流這種山區(qū)最可怕的自然災(zāi)害[3]。一旦引發(fā)泥石流，所在地區(qū)的企事業(yè)單位、工廠、礦山都會(huì)損失殆盡，更會(huì)影響附近無(wú)辜的民眾造成重大的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失，是目前山區(qū)最大的安全隱患之一。所以對(duì)于礦山采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的治理工作迫在眉睫，需要得到廣大礦山工作者的重視對(duì)已經(jīng)滑坡的采空區(qū)進(jìn)行環(huán)境改造早日恢復(fù)已破損嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)于未滑坡的采空區(qū)礦山堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念，合理的開展工作，礦產(chǎn)資源均為不可再生資源，希望廣大開采者和使用者節(jié)約利用，珍愛大自然。

1 對(duì)采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理的設(shè)計(jì)方案

已經(jīng)開始山體滑坡的礦山采空區(qū)主要面臨的問(wèn)題就是嚴(yán)重的水土流失[4]。

首先造成生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次被破壞，大量植被凋零，損壞程度極大的超過(guò)了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。進(jìn)而使土地地質(zhì)惡化加劇，在山體滑坡形成的堆積物過(guò)多時(shí)，就會(huì)給泥石流的到來(lái)提供充分條件，在降雨量大的季節(jié)極易引發(fā)泥石流。

對(duì)于采空區(qū)的治理工作，我們首先要通過(guò)對(duì)滑坡體從頂部到底部?jī)A向延展的長(zhǎng)，寬以及坡體傾向度，坡度的進(jìn)行精確的測(cè)量，來(lái)了解其地理特征并根據(jù)專業(yè)數(shù)據(jù)判斷出該區(qū)域是否為泥石流的可能發(fā)生區(qū)。

根據(jù)是否達(dá)到誘發(fā)泥石流的條件將所治理的采空區(qū)分為輕度危害區(qū)和重度危害區(qū)。

1.1 對(duì)輕度危害區(qū)的治理

輕度危害區(qū)是指因?yàn)樗亮魇?dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)喪失了自我調(diào)節(jié)能力，需要用應(yīng)用的生物工程方法來(lái)治理從而使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性得以恢復(fù)。

主要的方法為：先通過(guò)人工覆土來(lái)填充空地，山體隨后利用電鉆模仿生態(tài)系統(tǒng)的水平分布和垂直分布把土壤改造成臺(tái)階式。

根據(jù)所選地區(qū)的區(qū)域結(jié)構(gòu)特征，適當(dāng)?shù)陌讶斯さ母餐翞閹坠?jié)臺(tái)階，然后在每節(jié)臺(tái)階中按2m的間隔大小鉆出50cm的小洞，用于栽種馬尾松，黃山楠等生命力強(qiáng)的高大植物來(lái)防風(fēng)固沙并且改良土壤，同時(shí)也為動(dòng)物提供棲息環(huán)境，從而增加物種多樣性，從根本上改善生態(tài)系統(tǒng)。

1.2 對(duì)重度危害區(qū)的治理

重度危害區(qū)即為泥石流的高發(fā)區(qū)域。該地域特點(diǎn)為嚴(yán)重的水土流失，地形已十分陡峭，土地裸露，隨處可見的泥沙，石塊等堆積物[5]。這些大小不同的堆積物，一旦吸收了足量的水分，就變?yōu)椴欢ㄐ蜖顟B(tài)，順著水師向斜坡滑動(dòng)起來(lái)，形成泥石流。

工作人員在此高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)工作，請(qǐng)務(wù)必戴好安全帽，確定好天氣情況，備好應(yīng)急措施，并與當(dāng)?shù)叵啦块T充分溝通，以便在緊急情況下，采取及時(shí)有效的援救工作，避免人員傷亡。

重度危害區(qū)，需要先設(shè)置泥石流擋土墻，擋土壩來(lái)攔截固體物質(zhì)，之后在其外圍添置截水溝，通過(guò)不讓其接觸附近水源而導(dǎo)致下滑的方法來(lái)穩(wěn)定滑坡，減少土地流失。同時(shí)也保證了施工人員的安全，以便進(jìn)行下一步生物工程方法相關(guān)方法的治理。建立擋土墻的時(shí)候要對(duì)掛滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行精確驗(yàn)算，檢驗(yàn)公式如下：

式中Pa為主動(dòng)土壓力（kN/m）；Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)，H墻高（m）；β為墻頂土坡坡度（°）；φ為土與墻背間的摩擦角（°）；θ為墻背與鉛垂向夾角（°）。

建立完擋土墻之后根據(jù)擋土墻的特性建立其介于流通區(qū)和堆積區(qū)之間的專屬的攔擋壩。攔擋壩主要作用是攔截泥石流固體物質(zhì)或固定其物源，不讓固體物源進(jìn)入洪水中形成泥石流。再建立位于外圍設(shè)置截水溝，截水溝排水渠道的管道直徑必須通過(guò)測(cè)試其流量來(lái)確定。其公式如下：

式中，Qc1截水溝過(guò)水流量（m3/s）；A過(guò)水面積（m2）。

計(jì)算得到按截水溝的幾何條件的徑流量Qc1，要保證所治理區(qū)域30年遇的暴雨條件下的地表水匯徑流量常數(shù)Qc〈Qc1則所建的截水溝能滿足要求，那么該地區(qū)就暫時(shí)不會(huì)有泥石流的風(fēng)險(xiǎn)了，工作人員們需要在接下來(lái)的時(shí)間里開展覆土造林等生物工程方向的改造計(jì)劃，讓裸露的過(guò)渡開采區(qū)重新綠起來(lái)。

2 結(jié)語(yǔ)

本文秉著可持續(xù)發(fā)展的理念，采用最新型的生物工程理念，對(duì)滑坡嚴(yán)重的采空地區(qū)實(shí)施覆土再造林的工作，先根據(jù)地質(zhì)受災(zāi)的大小分為輕度危害區(qū)和重度危害區(qū)兩種，對(duì)輕度危害區(qū)采用直接覆土造林的方式來(lái)提高該地生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，而對(duì)重度則先建造擋土墻等土木工程項(xiàng)目來(lái)確保施工安全在進(jìn)行覆土造林的綠化工作。

覆土造林是目前從根本上上治理礦山采空地的唯一辦法，太周期太長(zhǎng)，樹木養(yǎng)大需要好幾年的時(shí)間，易毀壞難治理，希望以后對(duì)礦山的開采工作一定要適度適量，盡可能避免礦山采空地出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。