礦山采空區地質災害治理設計方案研究

韓以喆

（安徽省地質環境監測總站，安徽 合肥 230000）

我們首先了解一個“采空區”這個名詞的含義。并不是礦區內的礦物都被采光了或者是不是利用這個礦區了，它就被定義為礦山采空區[1]。在金屬礦區中，礦體的種類不計可數，采礦的方法也是千差萬別的。生產礦井的技術人員在現場管理地壓時，為了更好的控制地壓，人為規定未被充填的采場是“采空區”，統計的采空區體積、采空區暴露面積，也是按照采場的體積、暴露面積進行計算的，巷道、銅室等不計入統計。因此，開拓工程、輔助巷道、銅室等不屬于“采空區”。因此，對于生產礦井，“采空區”都應是采場內留下的、回采礦體形成的[2]。

隨著現代社會對金屬礦的需求量正逐漸的加大，對礦山的開采也大規模的進行著，過度的開采引起的地質災害也越來越多。引起災難的根部原因就是水土流失，導致的山體滑坡，千萬不要輕視山體滑坡，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就易引發泥石流這種山區最可怕的自然災害[3]。一旦引發泥石流，所在地區的企事業單位、工廠、礦山都會損失殆盡，更會影響附近無辜的民眾造成重大的人身傷害和財產損失，是目前山區最大的安全隱患之一。所以對于礦山采空區地質災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已經滑坡的采空區進行環境改造早日恢復已破損嚴重的生態系統，對于未滑坡的采空區礦山堅持可持續發展理念，合理的開展工作，礦產資源均為不可再生資源，希望廣大開采者和使用者節約利用，珍愛大自然。

1 對采空區地質災害治理的設計方案

已經開始山體滑坡的礦山采空區主要面臨的問題就是嚴重的水土流失[4]。

首先造成生態系統的結構層次被破壞，大量植被凋零，損壞程度極大的超過了生態系統的自我調節能力。進而使土地地質惡化加劇，在山體滑坡形成的堆積物過多時，就會給泥石流的到來提供充分條件，在降雨量大的季節極易引發泥石流。

對于采空區的治理工作，我們首先要通過對滑坡體從頂部到底部傾向延展的長，寬以及坡體傾向度，坡度的進行精確的測量，來了解其地理特征并根據專業數據判斷出該區域是否為泥石流的可能發生區。

根據是否達到誘發泥石流的條件將所治理的采空區分為輕度危害區和重度危害區。

1.1 對輕度危害區的治理

輕度危害區是指因為水土流失導致了生態系統喪失了自我調節能力，需要用應用的生物工程方法來治理從而使生態系統的穩定性得以恢復。

主要的方法為：先通過人工覆土來填充空地，山體隨后利用電鉆模仿生態系統的水平分布和垂直分布把土壤改造成臺階式。

根據所選地區的區域結構特征，適當的把人工的覆土為幾節臺階，然后在每節臺階中按2m的間隔大小鉆出50cm的小洞，用于栽種馬尾松，黃山楠等生命力強的高大植物來防風固沙并且改良土壤，同時也為動物提供棲息環境，從而增加物種多樣性，從根本上改善生態系統。

1.2 對重度危害區的治理

重度危害區即為泥石流的高發區域。該地域特點為嚴重的水土流失，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，就變為不定型狀態，順著水師向斜坡滑動起來，形成泥石流。

工作人員在此高風險區域內工作，請務必戴好安全帽，確定好天氣情況，備好應急措施，并與當地消防部門充分溝通，以便在緊急情況下，采取及時有效的援救工作，避免人員傷亡。

重度危害區，需要先設置泥石流擋土墻，擋土壩來攔截固體物質，之后在其外圍添置截水溝，通過不讓其接觸附近水源而導致下滑的方法來穩定滑坡，減少土地流失。同時也保證了施工人員的安全，以便進行下一步生物工程方法相關方法的治理。建立擋土墻的時候要對掛滑坡穩定性進行精確驗算，檢驗公式如下：

式中Pa為主動土壓力（kN/m）；Ka為主動土壓力系數，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擋土墻的特性建立其介于流通區和堆積區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或固定其物源，不讓固體物源進入洪水中形成泥石流。再建立位于外圍設置截水溝，截水溝排水渠道的管道直徑必須通過測試其流量來確定。其公式如下：

式中，Qc1截水溝過水流量（m3/s）；A過水面積（m2）。

計算得到按截水溝的幾何條件的徑流量Qc1，要保證所治理區域30年遇的暴雨條件下的地表水匯徑流量常數Qc〈Qc1則所建的截水溝能滿足要求，那么該地區就暫時不會有泥石流的風險了，工作人員們需要在接下來的時間里開展覆土造林等生物工程方向的改造計劃，讓裸露的過渡開采區重新綠起來。

2 結語

本文秉著可持續發展的理念，采用最新型的生物工程理念，對滑坡嚴重的采空地區實施覆土再造林的工作，先根據地質受災的大小分為輕度危害區和重度危害區兩種，對輕度危害區采用直接覆土造林的方式來提高該地生態系統的多樣性，而對重度則先建造擋土墻等土木工程項目來確保施工安全在進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，樹木養大需要好幾年的時間，易毀壞難治理，希望以后對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滑坡現象。