地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害防治措施探討

■劉月東

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊河北張家口075000）

地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害防治措施探討

■劉月東

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊河北張家口075000）

地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害主要是在礦山開采過程中，由于人為原因引起的災(zāi)害。最近幾年，我國發(fā)生了多起地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害，增加了地下金屬礦山開采的安全隱患，。本文主要分析了采場冒頂、地表沉降和塌陷、深部巖爆、地下水穿透和突發(fā)涌水等地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害，并提出了相應(yīng)的防治措施。

地下金屬礦山 地質(zhì)工程 災(zāi)害

一直以來，我國對地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害防治工作不夠重視，存在著重治理、輕預(yù)防的問題。對災(zāi)害的隱情、預(yù)測預(yù)報、誘發(fā)機制及防治措施研究不夠深入，對地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害發(fā)展趨勢、危害性缺乏認(rèn)識不足。礦山在防災(zāi)、減災(zāi)方面缺少了有力的技術(shù)保障，不利于礦山的安全生產(chǎn)。因此，探討地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害防治措施意義重大。

1　地下金屬礦山地質(zhì)工程主要災(zāi)害分析

1.1采場冒頂

采場冒頂災(zāi)害比較常見，有著較高的事故發(fā)生率，主要形式為地層坍塌、塊體冒落和巖層脫落等，以及支護(hù)方式不正確、地質(zhì)結(jié)構(gòu)不合理等因素導(dǎo)致塌陷。尤其是對于礦巖穩(wěn)定性差的礦體而言，更容易出現(xiàn)大規(guī)模垮落現(xiàn)象，由此造成巷道和采場出現(xiàn)冒頂事故。

1.2地表沉降和塌陷

受到大范圍采動和淺部空區(qū)的影響，在近地表巖移活動過程中，會對道路、地表建筑等帶來危害，嚴(yán)重時會造成山體滑移。地下金屬礦容易發(fā)生地表塌陷，巖體移動和頂板冒落是引起地表塌陷的主要原因。當(dāng)采空區(qū)發(fā)生突發(fā)性崩塌后，產(chǎn)生的沖擊波和氣浪會嚴(yán)重威脅著設(shè)備及人員全球，甚至由此造成空氣沖擊波、地震波等災(zāi)害。

1.3深部巖爆

礦山開采到1000米以下后，在高應(yīng)力影響下，硬巖層容易出現(xiàn)巖爆[1]。在我國采礦工業(yè)發(fā)展過程中，很多上世紀(jì)建設(shè)的礦山逐步進(jìn)入深部開采。而隨著礦山采礦深度的加深，處于地?zé)帷⒏邷丨h(huán)境下，巖石彈射、巖爆聲出現(xiàn)的更加頻繁，嚴(yán)重破壞了井巷工程，為生產(chǎn)帶來了一定危害。

1.4地下水穿透和突發(fā)涌水

我國礦山地下水災(zāi)害比較嚴(yán)重，主要包括地下水水位下降、海水入侵、突水淹井，易造成地面塌陷，并引發(fā)泥石流。如果礦山和水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，那么就要在采礦前排凈地下水，特殊情況下還要深降強排，這樣會出現(xiàn)一些地質(zhì)環(huán)境問題，讓礦山開采受到各種災(zāi)害的影響。就算地壓并非導(dǎo)致突發(fā)性涌水的主要原因，但是也采礦工作關(guān)系十分密切，如果采空區(qū)或巷道遇到地下暗河或溶洞，那么在隔離巖層出現(xiàn)失穩(wěn)后，極易導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生。

2　地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害防治措施

2.1采用科學(xué)合理的采礦方法

要了解采場地壓顯現(xiàn)特點，結(jié)合采場地壓活動規(guī)律和開采條件，通過類比分析找到最安全可靠的開采方法。礦體開采主要有壁式和房柱式兩種方式，其中壁式開采需要進(jìn)行工程類比，能控制地壓。對房柱式開采來說，上覆巖層的重量在發(fā)生轉(zhuǎn)移后，礦柱中的應(yīng)力會不斷增加，產(chǎn)生支承壓力，礦柱表面會開始有片幫和壓裂出現(xiàn)。所以，所確定的礦柱尺寸要科學(xué)合理，及時處理采空區(qū)，通過對頂板的加固，對地壓進(jìn)行有效控制。

2.2采用適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式

支護(hù)是廣泛使用的地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害防治措施，在“圍巖～支護(hù)”共同耦合作用下，相繼出現(xiàn)了噴射混凝土、噴錨、錨索、擋墻、注漿加固、錨噴網(wǎng)加注漿支護(hù)等支護(hù)方式。在大量實際工作中，如果工程地質(zhì)較為復(fù)雜，或者是井巷支護(hù)方式不合理，則很容易造成井巷失穩(wěn)，這樣地下金屬礦山在開采過程中，冒頂片事故就會頻繁發(fā)生。所以，為提高礦山井下施工的安全性，所采取的支護(hù)方式必須正確合理，讓井巷有更好的穩(wěn)定條件。在實際工程中，結(jié)合實際地質(zhì)條件，在充分考慮井巷穩(wěn)定性因素、圍巖特點和支護(hù)工程類型后，選擇出最安全合適的支護(hù)方式。

2.3礦山充填新技術(shù)

礦山充填新技術(shù)通過對礦山尾礦及廢石的合理利用，當(dāng)?shù)V石被采出后及時充填，能夠產(chǎn)生對圍巖的保護(hù)作用，避免發(fā)生垮塌事故，從而將尾礦庫消除。目前，我國礦山充填新技術(shù)有高濃度全尾礦、赤泥、廢石水泥漿和廢石砂漿膠結(jié)充填技術(shù)等，這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)充填作業(yè)全盤機械化和管道化，極大降低了工人的勞動強度，同時也讓礦山機械化和自動化有了良好基礎(chǔ)，并且有著充填效率高、充填體水泥用量少、充填成本低和充填料濃度高等優(yōu)點[2]。充填系統(tǒng)及其工藝簡單可靠，材料要求低，適用范圍很廣，在不同條件的礦山充填中都能應(yīng)用，解決了不同開采條件、開采規(guī)模和開采地域的金屬礦山膠結(jié)充填技術(shù)難題。

2.4微震監(jiān)測系統(tǒng)

礦山微震監(jiān)測技術(shù)很早就在國外得到了廣泛應(yīng)用，在我國也逐步投入到一些礦山中應(yīng)用。近年來，微震監(jiān)測設(shè)備有了更新的發(fā)展，比如體積更小、探頭靈敏度跟高、通道更多，而目前所應(yīng)用的16、32、48和64通道的設(shè)備，在數(shù)據(jù)采集與存儲、波形識別、噪音排除上有了重大進(jìn)行。尤其是對于波形識別功能而言，可以有效區(qū)分P波、S波、噪聲等不同波的類型，從而讓接受到的信號更加可靠有效。此外，微震監(jiān)測系統(tǒng)也被應(yīng)用到了礦山地壓災(zāi)害預(yù)報上，通過提升對微震事件的定位精度，能夠預(yù)報地壓災(zāi)害。在設(shè)備性能不斷改進(jìn)過程，信號識別功能也更強，定位精度有了很大提升，微震數(shù)據(jù)能夠從“地下”到“地表”進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。

2.5動態(tài)監(jiān)控地理信息系統(tǒng)

目前，我國在地下金屬礦山地質(zhì)工程防災(zāi)減災(zāi)工作中，加大了多地理信息系統(tǒng)（GIS）的應(yīng)用，并取得了較好的效果。地下金屬礦山地質(zhì)工程防災(zāi)減少工作比較復(fù)雜，涉及的內(nèi)容也很多，比如對災(zāi)害的監(jiān)測、分析、預(yù)報、評估、預(yù)防等環(huán)節(jié)。此外，GIS有著強大的空間分析功能，因此建立地下金屬礦山地質(zhì)工作災(zāi)害預(yù)防系統(tǒng)，補充并完善災(zāi)害信息庫，共享信息資源，可以在災(zāi)害防治過程中有可靠的數(shù)據(jù)信息支持。

3　結(jié)束語

總而言之，要從我國地下金屬礦山的特點和實情出發(fā)，加大對國內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害處理最新成果的應(yīng)用，并充分結(jié)合工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、礦山環(huán)境與安全等有關(guān)學(xué)科系統(tǒng)，實現(xiàn)地下金屬礦山質(zhì)地工程災(zāi)害控制技術(shù)的提升。此外，還要堅持“預(yù)防為主”的原則，減少并消除地下金屬礦山地質(zhì)工程災(zāi)害，提高礦山開采效率。

[1]袁素鳳.金屬礦山地質(zhì)環(huán)境問題及防治措施 [J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2015，(02):50～55.

[2]楊杰.淺談礦山地質(zhì)勘查與勘查災(zāi)害防治 [J].科技與企業(yè)，2014，（04）:131.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～390～1