某礦區特大地質災害形成機理與防治技術

任 帥

（湖南省地質礦產勘查開發局417隊，湖南 衡陽 421001）

礦區發生地質災害時會產生大量的的滾石，這些滾石的大小各部相同，最小的滾石的直徑只有幾厘米，最大的滾石的直徑則有幾米，各別滾石的直徑甚至達到幾十米，滾石的質量大，從高出向低處滾動具有較強的破壞性。崩塌滾石地質災害在我有著廣泛的分布，例如我國湖南某礦區就發生了崩塌滾石災害，并且造成較為嚴重的影響，因此加強對其形成的力學機理的研究，做好相應的防治技術分析，對于控制崩塌滾石地質災害對湖南地區的破壞來說有著重要意義。

1 各項因素對礦區特大地質災害形成中的作用

1.1 礦區特大地質災害形成中地震起到的作用

在發生地震后，會出現上下振動現象，這將會導致引起崩塌的巖體發生松動，而因為地震引起的左右晃動，有可能會導致崩塌巖體發生折斷，同時因為地震的晃動原因，將會導致山體上石塊具有大量的能量，當這個能量達到一定值后，石有可能會被拋出，從山體上向下滾動[1]。

1.2 礦區特大地質災害形成中水的所用

災害發生過程中，起到作用的水主要為河水、地表水，其會對坡腳造成一定沖刷，這種沖刷作用會導致坡腳懸空，從而將會發生崩塌；崩塌體受各項因素的影響，會出現大量的裂縫，而在沒有外界因素的影響下，大量的水會逐漸深入到裂縫中，此時水土會對崩塌體造成影響，也就數我們常說的水劈作用，而在氣溫較低的時，水將會結冰，結冰后，水的體積將會變大，這將會增加礦體裂隙深度，這也就是我常說的冰劈作用[2]。

1.3 礦區特大地質災害形成中受人行為的作用

地質災害的形成受到許多因素的影響，而在諸多影響因素中，人類行為是其中最為重要的一項誘發因素，例如工程建設過程中，會出現較為嚴重的擾動，而該擾動情況的發生，將會打破礦體原平衡，知識巖體內的原應力被打破，應力將會重新分布，這將會導致巖體裂隙不斷加大，出現嚴重的斷裂現象，從而使巖土體失穩，形成崩塌滾石災害。

2 礦區特大地質災害的形成機理

處于地震區域的礦體隨時都受力作用的影響，并且處于不同位置的邊坡，受拉剪作用影響，礦體裂縫擴展方向也會有所不同[3]。從實際情況來看，處于迎坡面的拉剪裂隙通常都會朝著內部方向拓展，因此，通常并不會引發崩塌滾石，而處于背坡面的滾石，則會向外拓展，容易引發滾石災害，這也就是崩塌災害出現時的方向效應。

圍巖中存在大量的裂縫，如果這些裂縫在漫長的發展過程中擴張到一定深度，大量的雨水會填充到裂隙中，受雨水作用的影響，裂縫有可能會發生失穩擴展。需要注意的是，只有裂縫的具體深度超過臨界值時，裂縫的積水才會導致裂縫繼續擴張，最終引發崩塌滾石災害。

礦體開挖卸荷會導致礦體中存在的應力被重新分布，這一現象的存在，將會導致原本處于壓剪狀態巖體內的裂隙出現失穩擴展，從而出現卸荷損傷[4]。相應的研究結果表明：礦體裂隙原本處于穩定狀態，如果受到挖卸荷載影響，裂隙可能會出現失穩擴展，從而導致巖體出現較為嚴重的卸荷損失，將會引發災害。

3 防治礦區特大地質災害合理技術

3.1 新型棚洞技術

棚洞結構是防護礦區特大地質災害的一項有效的措施。對傳統的棚洞進行分析可以發現，其是將一定厚度的砂礫石墊層覆蓋在棚洞頂板處，通過對其進行應用，達到吸收能量的作用，從而降低滾石對防護結構造成的沖擊。但是，對結構進行分析會發現，如果墊層過厚，會增加棚洞自身的重量，增加工程成本，這會對該結構的應用與推廣造成制約[5]。基于此，提出了一種新型滾石棚洞結構，利用能耗減震器代替傳統棚洞結構中的砂墊層，通過對其進行利用完成對滾石能量的吸收，從而使棚洞結構的剛度得到優化，達到減少能耗、減少結構自重的最終目的。耗能減震滾石棚洞結構如圖1所示。

圖1 耗能減震滾石棚洞結構

3.2 聚苯乙烯泡沫復合能耗墊層結構

棚洞墊層在具體應用過程中能夠起到一定緩沖能耗的作用。在具體結構設計過程中，將聚苯乙烯泡沫+土層復合墊層結構鋪設在棚洞頂板出，通過該結構形式，可以最大程度消耗滾石中存在的沖擊能量，在具體研究過程中，可以將靜力壓痕跡試驗應用到能耗減震機理中，從而獲取到接觸力與壓痕在卸載和加載時的關系曲線，為結構的制作提供相應的支持。

除此之外，研究人員還研發土工格柵+聚苯乙烯泡沫符合墊層結構，將該結構類型與傳統的墊層進行對比分析可以發現，該墊層在降低滾石沖擊力方面優勢明顯，同時利用土工格柵墊層效應，降低了棚洞板上的荷載大小，可以依據具體情況，適當的降低棚銅板中的配筋率，減少其厚度，在確保防護效果能夠達到要求的情況下，提高工程的經濟效益。

4 結語

我國山區礦產較多，并且這些礦區經常會發生各種各樣的地質災害，地質災害顯現的存在，會對礦區基礎設施的建設，以及礦區周圍人們的日常生活造成不良影響。因此，人們應當通過科學方式，對礦區特大地質災害的形成規律進行分析，并且在此基礎上，采取相有效的措施進行防治，最大程度降低礦區地質災害造成的危害。