研究礦山地質施工中水文地質災害的防治

曹江賓

（中國有色集團撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

當前社會處于資源開發(fā)、環(huán)境保護以及生態(tài)問題解決相矛盾的時期，礦產資源作為我國經濟發(fā)展的關鍵動力，在大力開發(fā)礦產資源尤其是煤炭資源的同時，導致礦山所在區(qū)域的生態(tài)被破壞，環(huán)境被污染，嚴重影響當地居民的正常生產和生活。因此，在發(fā)展經濟大力開采礦產資源的同時需注重對環(huán)境的保護和生態(tài)平衡問題的解決。

1 地質災害特性分析

1.1 群發(fā)性

群發(fā)性是以往發(fā)生地質災害的明顯特點。由于地下開采會對原來的地質構造造成較大的破壞，特別是開采深度越深，使得原來穩(wěn)定的內應力發(fā)生移位，對周圍巖石的穩(wěn)定性破壞越大，而且隨著開采工作面的不斷向前推進，會擴大地質構造的破壞范圍，最終導致連續(xù)大范圍地質構造破壞，這就是群發(fā)性。繼發(fā)性很容易導致開采區(qū)域內的地表大范圍開裂、下沉，在不同地點，不同時間多次出現(xiàn)，對周邊作業(yè)環(huán)境造成嚴重的影響。

1.2 災害強度大

山體崩塌問題發(fā)生的基本原因主要是由于礦山區(qū)域進行的過度開采作業(yè)，同時甚至在開采的實際過程中實施露天采礦作業(yè)。上述礦山開采方法是造成地質災害出現(xiàn)的關鍵因素。除了各種不科學不合理的礦山開采作業(yè)活動外，人類其他的自然改造活動也會導致出現(xiàn)地質破壞情況，因此保護當地地質環(huán)境十分重要。由于礦山地質災害發(fā)生后很難控制，如重大礦山地質災害如水、火、瓦斯等一旦發(fā)生后對礦井重要設施產生嚴重破壞作用，造成設施很難二次修復或修復周期長、難度大，地質災害發(fā)生后很難在短時間進行控制，災害強度大。

1.3 不可避免性

隨著開采技術及工藝的不斷提升，對礦井地質災害的控制及防范措施不斷加強，然而很難在短時間內完全控制地質災害。通過研究發(fā)現(xiàn)，地質災難都是危險因素達到一定條件才會發(fā)生的。所以在礦井開采時能夠制定出一套合理有效的應對方案，即使不能杜絕地質災害的發(fā)生，也能提前做好地質災害的防御工作。

2 礦山地質施工過程中水文地質災害的主要表現(xiàn)方式

2.1 礦體結構產生崩塌

在礦山地質施工過程中，由于水文地質條件相對較差，很有可能會造成層狀礦體結構出現(xiàn)崩塌。如果產生礦體結構崩塌，很有可能會帶來連環(huán)災害反應，是礦山地質施工過程中非常危險的事故類型。造成礦體結構崩塌事故主要影響因素在于水文地質條件影響，比如在礦層當中含有大量的碳酸性物質，并且在礦體的礦層頂部結構當中，土質結構構成比較松軟同時礦體以下部位也存在大量的水體流動情況，這些問題會直接造成礦體結構當中礦層的穩(wěn)定性下降。在礦山地質長時間的施工過程中，礦體結構的穩(wěn)定性將會進一步下降，最終會造成礦體結構受損，同時連帶周圍的巖體結構穩(wěn)定性和支撐強度也會進一步下降，最終造成非常嚴重的礦體結構崩塌。通過工作人員的勘察和分析地下水環(huán)境因素的影響，是造成礦體崩塌的重要影響因素，因此必須要提出針對性的防治措施來加以解決。

2.2 地面沉降問題

當前隨著人們的生活質量不斷提高，日常生活當中對水資源的需求量正在不斷上漲，相關工作單位也加大了對地下水的開發(fā)以及管理工作力度。由于在一些大型的礦山開采以及油氣工程建設過程中，對部分地區(qū)的地下水環(huán)境質量造成的嚴重影響，進而使得部分地區(qū)地下水文地質條件受到了嚴重的破壞，水體資源開發(fā)難度較大進而產生了非常嚴重的地面沉降問題。這一問題的主要影響因素在于地下水文環(huán)境受到了嚴重的破壞，進而地下水環(huán)境的構成形勢以及分布情況也受到了較大的干擾，如果在該區(qū)域進行礦山地質施工，很有可能會受到水文地質災害的影響造成礦山安全事故。

2.3 露天滑坡

露天滑坡情況基本發(fā)生在當地礦山的采空區(qū)范圍內，滑坡問題的危害性特別巨大，相關管理部門應該給予高度關注?；聠栴}是因為斜坡巖土體部分沿著出現(xiàn)貫通情況的礦山剪切破壞面造成的各類山體滑移問題。由于開采過的礦山區(qū)域，山勢形態(tài)十分陡峻，山體內部結構容易遭到各類破壞，地質表層部分通常十分疏松，造成出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象的概率明顯變多，如圖1所示。在進行礦山實際開采作業(yè)過程中，當地斜坡土石體部分特別容易出現(xiàn)各類變形情況，導致慢慢發(fā)展為山體滑坡問題。露天滑坡問題是礦山地質施工過程中比較常見的故障問題，同時也是出現(xiàn)最為頻繁的地質災害問題。

圖1 露天滑坡現(xiàn)象

通過多方面數據資料分析和研究，針對相關工作人員的實地調研工作來進行總結產生滑坡地質災害問題的主要影響因素，包含了以下幾個方面：首先，在礦山地質開發(fā)工作當中，由于上部結構的巖層受力狀態(tài)不斷變化，會造成整個礦山結構穩(wěn)定性下降，嚴重的情況下會直接出現(xiàn)大面積滑坡問題。其次，由于礦山地質工作設計不合理，造成整個礦山開采工作存在問題，進而也容易造成地質滑坡事故；最后，受到水文地質條件因素的影響，水體會大量進入到滑坡表面當中會造成地質條件疏松，加大了滑坡事故的產生概率。

3 礦山地質施工中水文地質災害的防治

3.1 加強礦山地質勘探

了解礦山開采的地質條件是礦山安全開采的保障。為了減少礦山地質條件的不確定性，應該加強礦山地質勘探，具體應該做好以下幾點：

（1）綜合采用鉆探方法和物探方法，盡可能獲得更為細致的礦山地質資料，特別是一些小型地質構造，例如小斷層、孔洞、裂隙帶等。

（2）做好勘探數據的處理工作。要對勘探的數據進行有效處理，對于一些勘探異常的數據要高度重視，必要時要重新勘探。

（3）注重勘探的時效性。煤層中的瓦斯和巖層中的水都屬于流體，在密封性改變時流體的運動狀態(tài)會發(fā)生改變。

（4）礦山開采期間，應對礦山開采前的地質勘探資料進行核實，并及時補充不全面的地質勘探資料，從而保證采掘工程安全順利進行。

3.2 強化礦山通風管理

（1）通風是井下工作面開采中最重要的工作。通風系統(tǒng)能夠隨時監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛炔⒕峦咚古懦觯軌蛟谕咚節(jié)舛瘸瓕懼白龊妙A防和處理，避免了瓦斯超限事故引起的災害。因此相關技術人員需對礦井的通風系統(tǒng)進行升級，定期對礦井通風阻力、風量進行監(jiān)測，保證礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定。

（2）對于綜采工作面上隅角、掘進巷道回風流中應加強瓦斯監(jiān)測力度，通過安裝遠程瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、巷道瓦斯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)等對采掘工作面瓦斯?jié)舛?、瓦斯積聚情況進行實時監(jiān)測，杜絕工作面瓦斯超限、積聚現(xiàn)象。

（3）礦山企業(yè)應定期對礦山風門、調節(jié)、監(jiān)控系統(tǒng)、通風機等進行檢修維護，保證通風設施、瓦斯監(jiān)控設施安全穩(wěn)定運行。

3.3 提高礦山防治水工作效率

（1）礦山開采前應采用物探、鉆探等技術手段對開采區(qū)域可能存在的含水層、老空水、老窯水分布進行勘探，準確掌握開采區(qū)域水溫地質資料，合理分析礦井回采期間可能存在的充水水源及涌水通道，為后期井田開采設計提供依據。

（2）采掘工作面在施工過程中應采用超前鉆探技術手段對采掘工作面四鄰積水情況進行驗證，超前鉆探施工時鉆孔數量、鉆孔深度、仰角、鉆孔封孔工藝等必須符合設計要求，從而達到完全消除水害的目的。

（3）礦山開采過程中應對礦井盤區(qū)、采區(qū)建立完善的排水系統(tǒng)，主要包括著水倉、排水管路、排水設施等，并設置防水閘門；每年雨季前必須對礦井排水設施進行一次檢修維護。

3.4 選擇合適的開采方式

在開采煤層時，不同的開采方式對于巖層的擾動是不同的。對巖層的擾動越大，則誘發(fā)礦山地質災害的可能性也就越大。因此，需根據煤層賦存地質條件選擇合適的開采方式。當礦山工作面靠近大斷層時，應適當降低開采速度，以減小對巖層的擾動。在采用放頂煤開采時，若煤層與含水層的間距比較小，則應適當降低采放比，以免冒落帶或裂隙帶穿過含水層。更為重要的是，在進行開采設計時就應充分考慮工作面的地質構造情況，并做出相應的安全回采預案，例如，在斷層附近開采時，采用鉆孔來對斷層附近的巖體進行卸壓。

3.5 露天滑坡防治工作策略

在礦山地質施工過程中，露天滑坡地質災害現(xiàn)象比較常見，相關工作人員針對露天滑坡問題產生的具體原因展開了全面分析和研究。針對露天滑坡地質災害，必須要采取針對性的防治工作方法來加以解決，同時在地表礦產資源開采過程中，需要避免一些不合理操作問題的產生，防止產生嚴重的滑坡現(xiàn)象，同時在具體施工過程中需要對控制工作面的邊坡角度進行有效控制，有效防止邊坡角度過大產生滑坡問題。同時，針對地下水環(huán)境因素影響造成滑坡問題，相關工作人員需要設置出相應的排水溝設施，有效做好水體的排放工作，防止出現(xiàn)嚴重的地質滑坡現(xiàn)象。

3.6 地質災害監(jiān)測技術的綜合應用

（1）基礎信息模塊。將遙感衛(wèi)星自身具有的觀察范圍廣、分辨率高的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，再融合DEM高程數據后圍繞單一的礦山構建一個綠色礦山地質災害遙感監(jiān)測基礎數據平臺。通過這個基礎數據平臺就可以查看有關礦山建設的全方位信息，包括地質條件、地表情況、遙感影像、地形現(xiàn)狀和高程數據等，這些數據是實現(xiàn)地災預警的支撐性數據，同時也是系統(tǒng)數據的核心所在。

（2）信息監(jiān)測模塊。無人機具有安全性高、機動性好、操作性強等特點，在礦山建設地質災害監(jiān)測中能很好的應用于一些極端氣候條件下，比如暴雨、山洪等，使用無人機監(jiān)測堆渣場、礦山尾礦庫和邊坡等，能有效的在次生地質災害發(fā)生前做出及時的觀測，快速發(fā)出預警信號。

（3）預警模塊。預警模塊都連接于另一個移動終端，主要是手機APP，其能及時的向有關管理人員和一線工作人員發(fā)布預警信息。在綜合性的結合應用遙感、人工智能、手機APP、無人機、大數據等數字化技術的過程中，形成了一套具有操作性和實用性的綠色礦山地質災害監(jiān)測方法。

4 結語

在礦山地質施工過程中，工程施工單位需要對水文地質條件進行全面研究和分析，水文地質條件重點包含了施工區(qū)域的地下水環(huán)境狀況、地下水分布情況以及地質條件變化規(guī)律等多方面問題。其中重點涵蓋了地下水的形成特點、水流走向含水量大小、水體排放情況等相關影響因素，有效做好各個方面的預防工作，保證礦山地質施工的高質量開展。