水文地質因素對礦山地質的影響及治理方法

（湖南省地質礦產勘查開發局417隊，湖南 衡陽 421001）

由于受開采條件、外部條件等因素的制約，不同礦床的水文地質合理指標與礦床地質也表現不同，需要在礦山地質資源勘查、分類及資源開發中，依據不同區域礦床的特點，從技術角度進行綜合評價。

1 水文地質因素對地質災害的影響

1.1 松散堆積層

根據現場調查結果，地質災害范圍內的松散堆積物主要為粉質黏土和砂土碎石的混合物，厚度在1m～3m范圍內，結構上整體不致密，尤其是巖層遇水后抗剪能力大幅降低，容易失穩而發生滑動。

1.2 礦區地質及地形條件

礦區地質災害易發區域整體呈凸形，坡度為34°左右，局部可達42°。較大的坡度容易使邊坡表面的砂層發生崩塌、滑動，為邊坡整體不穩定因素提供了良好條件，是誘發地質災害的重要因素之一。

1.3 地面沉降作用

地面沉降能使礦區的工程施工獲取一定震動峰值，導致其表層巖土體的強度及結構都發生弱化，進而使巖體原有力學平衡發生變化，最終引發斜坡失穩而向下滑動。通過現場調查可知，沉降作用發生后，斜坡表層覆蓋的巖土體已經松動，局部發生滑塌，進一步增大坡度，并產生臨空面，致使邊坡處在不穩定狀態。坡體經過一次沉降作用后發生嚴重變形，整個坡體幾乎布滿裂縫，并不斷發育成地震裂縫，伴有局部崩塌與下錯現象。此外，在大氣降水的作用下，坡體前緣開始局部下沉，導致在中上等部產生拉張裂縫。可見，坡體狀況不樂觀，隨時有產生大規模地質災害的危險，應盡早進行治理，以免造成人員傷亡和經濟損失。

1.4 水文地質因素對地質災害的影響

礦區地下塌陷的直接誘因是降雨或洪水，常與排水、蓄水、抽水及其它工程施工活動密切相關。根據當地氣象部門提供的資料，尤其是每年的8月到9月，接連的強降水使雨水從裂縫處不斷下滲，對巖土體造成破壞，進一步加重了礦區斜坡的破壞。降水是引發礦區地質災害的重要原因，雨水徑流滲透至滑動面，使滑動面發生軟化，抗剪強度大幅減小，失穩后發生災害。

通過以上分析可以看出，坡體所在位置及其周圍環境地質條件較差，如地形以高陡為主，松散堆積物厚度較大，大氣降水不斷向下滲透，區域地下水不規律活動等都是該礦體產生變形的重要因素。在這些因素當中，礦震作用和連續較大強度的大氣降水是造成地質災害的主要原因，大氣降水作用對礦床侵蝕及移動都有明顯的促進作用。

2 地質災害所造成的穩定性分析

2.1 參數的選取

受地質災害影響較大區域以土層為主，整個災害地帶呈現出折線形，所以設計過程中可借助傳遞系數法實施參數反演[1]。在反演時選取典型斷面進行推算，斷面主要為沉降區與變形區，安全系數分別取0.95和1.00。

以參數反演的結果為依據，同時考慮室內試驗結果，對地質災害與參數進行綜合確定，具體如表1所示（礦化帶天然重度取19.0kN/m3，沉降飽和重度取19.6kN/m3）。

表1 參數選取

2.2 地質災害綜合評價

針對下列三種工況下的地質災害安全系數進行綜合評價。

工況一：天然狀態，以自重荷載為主，安全系數按1.2計算。

工況二：暴雨狀態，荷載由自重與暴雨組成，安全系數按1.08計算。

工況三，沉降狀態，荷載由自重，安全系數按1.02計算。

計算結果為：①剖面1號沉降礦體在三種工況下的穩定系數分別為1.141、0.946和0.861，推力分別為77.1kN/m、99.6kN/m和167.8kN/m；②剖面2號礦體在三種工況下的穩定系數分別為1.141、0.946和0.861，地質災害推力分別為82.5kN/m、113.3kN/m和133.5kN/m；③剖面3號礦體在三種工況下的穩定系數分別為1.137、0.944和0.859，地質災害推力分別為119.1kN/m、159.6kN/m和206.7kN/m；④剖面4號礦體在三種工況下的穩定系數分別為1.561、1.307和1.308。

根據以上結果可得：①工況一中滑坡基本穩定；②工況二、三中所處礦層不穩定，局部會出現地質災害的趨勢，工況三屬最不利工況，在這一工況下，災害的推力達到最大[2]。

3 礦區地質災害治理方法

在變形區，主滑部分前緣布置抗滑樁；在坍塌區，后緣布置樁板墻，并于墻體后部進行填土，與原始地面同高，同時對這一部分的危巖體進行清除，整理坍塌地層表面。另外，對邊坡的裂縫進行封填，在穩定部位增設排水系統，以堵截徑流。

在變形區，主要在主滑部分前緣對抗滑樁進行布置，在選定具體位置時充分考慮嵌固地層實際情況，確?；w不會產生較大滑動[3]。在礦山沉降區域，主要在后緣處對抗滑樁進行布置，樁體應高于地面，并在樁間增設擋板，樁體后部進行填土，直到與原始地面同高，以此起到防止地質災害發生的作用[4]。

抗滑樁主要為人工挖孔方樁，按（1.3×1.5）m布置，間隔距離為5m。在井口處布置鎖口盤，孔中使用混凝土護壁，護壁與鎖口的保護層至少應25mm厚，并現澆強度等級為C20的混凝土。此外，在樁體之間增設擋板，擋板厚度為30cm，板底應進入下方處穩定狀態的地層至少30cm，并在擋板的后方填筑碎石土，并予以夯實，擋板臨空側設置金屬加固材料，現澆強度等級為C25的混凝土予以保護，厚度為50mm。

4 結語

綜上所述，通過對礦區水工環及地質災害的影響因素分析及礦區周邊地質穩定性綜合評價，可為礦區開采及施工工程措施的具體應用，起到了良好的治理作用，能夠有效降低地質災害的發生，所用分析與治理方法均有良好應用價值。

[1]黃文,韋樂平.淺談礦山水文地質對采礦影響及其防治措施[J].地球,2016(3).

[2]夏志堅.簡述礦山水文地質類型及地下水對采礦影響的防范措施[J].建筑工程技術與設計,2014(12).

[3]王朝亮.論礦山水文地質類型及地下水對采礦影響的防范措施[J].黑龍江科技信息,2016(14):83-83.

[4]蘇學斌,姚益軒,闕為民,等.地浸礦山地質與水文地質合理指標的確定[C]//中國核學會2001學術年會.2001.