礦山地質災害對工程施工的影響分析

羅建林

摘要：隨著各類資源的開采，我國礦山地質生態環境正急劇變化，礦山地質災害正成為地質災害的重要組成部分。在社會發展過程中，工程建設施工會不可避免地找遭遇到礦山地質問題，防范和治理礦山地質災害已經成為工程施工中的必要工作。本文開展典型礦山地質災害類型及特征分析，根據各類礦山地質災害的特點，分析其對工程施工的影響，以《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015）為基礎，提出對應的災害防范措施。

關鍵詞：礦山；地質災害；工程施工；影響；防范

Analysis of the impact of mine geological disasters on engineering construction

Luo Jian-Lin

Jiangxi College of Applied Technology， Ganzhou 341000， China

Abstract： With the exploitation of various resources， the geological and ecological environment of mines in China is changing rapidly， and mine geological disasters are becoming an important part of geological disasters. In the process of social development， engineering construction will inevitably find problems in mine geology， and prevention and control of mine geological disasters has become a necessary task in engineering construction. This paper analyzes the types and characteristics of typical mine geological disasters， analyzes the impact on the construction of the mines according to the characteristics of various types of mine geological disasters， and proposed corresponding disaster prevention measures based on the Code of Geological Hazard Assessment （DZT 0286-2015）.

Key words： mine； geological disaster； engineering construction； influence； prevention

1.引言

我國礦山資源豐富，這些礦山中，分布著數量極大的規模小、安全管理水平參差不齊，盡管近年來我國應急管理部門加強了對礦山地質災害的排查與監管[1]，但各類礦山地質災害相關的安全事故依然還是時有發生，礦山地質災害社會造成了嚴重的安全威脅和經濟財產損失[2]。隨著我國大量工程項目建設的實施，不可避免地會遭遇到存在礦山地質災害風險的情況。基于此，本文開展礦山地質災害對工程施工的影響分析，以期為我國開展工程施工中的礦山地質災害防范與治理提供借鑒與參考。

2.典型礦山地質災害類型及特征

礦山地質災害的成因主要分為兩類：其一，客觀原因。當前的礦山開采技術不可避免地會破壞自然平衡的地殼、破壞地下水平衡，導致礦山地質的不穩定，這是礦山地質災害誘發的本質原因。其二，主觀原因。礦山開采不加節制，大量私營礦山只關注產量不注重安全，這是礦山地質災害頻發的重要原因之一。根據礦山地質災害發生的形式、機理不同，將常見的礦山地質災害分為9類，主要包括：采空區塌陷、巖爆、滑坡、煤與瓦斯突出、泥石流、水土流失、崩塌、瓦斯爆炸、煤層自燃等。在本文中，主要探討工程施工過程中常遭遇的礦山地質災害，以分析這類礦山地質災害對工程施工的影響。

2.1滑坡

礦山滑坡主要是礦山地質結構遭到破壞后，巖土的滲透力、構造力與自重不再處于平衡狀態，在重力及水體或地震等內外部條件的作用下，山體會沿著結構軟弱的一面發生不同程度的位移。在進行邊坡開挖之前，山體內部的巖土力學結構是處于平衡狀態的，隨著山體的開挖，部分結構會出現臨工，此時的山體力學結構逐漸失去平衡，當這種平衡狀態不能夠通過巖土內部的力學調整與變化重新歸于平衡時，會在坡頂與坡腳的位置出現應力集中，進而造成山體的滑坡[3]。

2.2泥石流

礦山采礦過程中產生的渣土、廢渣等是礦山泥石流的主要物質來源。在暴雨、水流的作用下，這些沉積物的力學平衡會遭到破壞。當沉積物沉積在斜坡上時，其自重將產生垂直于斜坡表面的向下正壓力，沿斜坡向下運動的分離和向下滑動的力，而沉積物和斜坡表面產生的摩擦力會阻止泥石流的產生[4]。但是，當這種向下運動的力大于阻止泥石流運動的摩擦力時，泥石流地質災害就會產生。

2.3崩塌

礦山崩塌通常發生在采礦步驟的尾聲階段以及高陡的邊坡之上。它們通常以泥巖、風化破裂等礦石為主，這種崩塌地質災害發生難以觀察和預測，其發生往往具有突發性。從地質角度來看，塌陷通常發生在斷裂帶的突出部分，這部分結構在力學上處于薄弱位置；另外，在邊坡或其他軟弱結構面的突出部分，也容易發商這種崩塌災害[5]。

2.4采空區塌陷

在礦山開采過程中，當開采規模達到上限時，就可能發生大規模的坍塌災害，這種坍塌災害危害極大，往往會造成大的人員傷亡。采空區塌陷坑通常為橢圓形，坍塌的面積一般會大于采空區[6]。當礦山底層的礦石被開采后，采空區上部的建筑物、巖石自重會對采空區產生造成向下的壓力，造成采空區頂板彎曲、移動，當這些向下的力超過頂板極限強度時，就會出現采空區坍塌地質災害。

3.我國礦山地質災害分布及影響數據

根據已有的統計資料，統計了2012年全國礦山地質災害（見表1）的分布情況[7]，并對典型礦山地質災害（崩塌、泥石流、滑坡、采空區塌陷）造成的人員死亡數據進行了整理（見圖1）。

上述數據可知，煤礦資源豐富的山西省和有色金屬資源豐富的湖南省發生的礦山地質災害數量最多。從事故死亡人數上看，地處喀斯特地貌的云南地區，由于礦山泥石流、滑坡造成的人員死亡數量最大。在工程施工領域，為應對可能存在的礦山地質災害影響，應做好施工前的調查及勘探，以盡可能的規避由于礦山地質問題引發的施工風險。

4.工程施工中礦山地質災害因素的影響

國家已經頒布了《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015），在工程施工之前，必須根據建設項目重要性與地質環境條件復雜程度，參照《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015）條款要求，開展地質災害危險性評估[8]。

4.1礦山滑坡災害對工程施工的影響

礦山滑坡災害評價首先要對地質環境條件、空間情況、滑坡組成要素等進行調查和分析，以評估礦山滑坡災害的潛在規模、促發災害發生的潛在危險因素以及對周圍各類的影響。

礦山滑坡對工程施工有著極為重大的影響，不僅僅會在一定范圍內造成人員傷亡，還會直接導致整個工程項目的施工極大延誤或完全中斷，尤其是對于大型的礦山滑坡災害，可能導致整個工程施工計劃失敗。

要防范礦山滑坡災害的影響，要根據《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015）中的要求，嚴格進行滑坡危險性預測評估，具體內容包含：（1）可能產生滑坡災害的位置與工程施工位置是否有交集，正常的工程施工是否會誘發滑坡可能；（2）對滑坡的穩定性進行評估，確定施工時滑坡的發育程度；（3）對工程施工過程中可能誘發滑坡的因素進行分析、評估；（4）根據上述幾個步驟，參考DZT 0286-2015中的地質災害危害程度分級表進行分級評估。根據滑坡危險性預測結果，制定針對性的措施，以最大程度減少礦山滑坡對工程施工的影響。

4.2礦山泥石流災害對工程施工的影響

礦山開采產生的廢土、廢渣等，一般會就近堆積，這些堆積物是形成礦山泥石流災害的物質來源。當這些礦山開采過程中的棄土棄渣集中后，就使得原本的地形條件改變，使得非泥石流溝轉化為泥石流溝，這也是礦山地質災害中最為常見的類型。礦山泥石流災害發生的規模一般較自然泥石流溝小，主要是取決于礦區棄土棄渣的堆積程度，但這種礦山的棄土棄渣較為松散，演化成災害的頻率很高。一旦發生泥石流事故，將給附近的工程施工帶來毀滅性的嚴重威脅。往往一場暴雨過后，礦山泥石流就可能隨時爆發，這也使得工程施工的風險上升。出于安全的角度考慮，一旦礦山泥石流風險過高時，工程施工只能夠盡可能延期。

對于工程施工區的礦山泥石流災害的防治，應該從源頭著手，以攔擋為主排泄疏導為輔，對可能出現泥石流的方向和位置設置攔壩，以阻擋泥石流或改變泥石流的方向，降低災害情況下的工程損失。同樣，對于礦山泥石流地質災害的防范，也需要根據《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015）中7.2.3的條款，開展泥石流危險性預測評估，根據評估結果制定對策。

4.3崩塌災害對工程施工的影響

礦山坍塌地質災害的評價需要首先查明邊坡的巖性組合、結構、植被、降雨情況以及高陡陡峭臨空面發育情況等，同時還要評估工程施工對巖體的影響。進而評估可能存在的礦山崩塌災害的規模、演化機理及過程、趨勢等，評估其可能存在的影響，為工程施工做出更加科學的準備與應對。

防范崩塌災害對工程施工的影響，應根據《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015）中7.2.2的規定進行。在具體的應對措施方面，預防礦山坍塌地質災害的發生需要降低臺階的高度。當工程施工處于風化破碎或軟結構面較多的區域時，可以采取降低高度或減緩坡度的措施，使得區域內的巖土自重減輕。在工程施工中，還要防范滾石對工程人員及設備造成的影響，在經常發生滾石的區域，應該設置警示標志及攔截裝置。當工程作業需要使用爆破或會對邊坡造成破壞時，最好采用預分裂爆破和逐孔振動控制爆破技術，能夠最大限度地降低風險。

4.4礦山采空區塌陷災害對工程施工的影響

礦山采空區地面塌陷的評價需要對礦山采空區的地質環境條件以及對應的地下水動力條件等關鍵因素有著準確的調查，確定礦山采空區坍塌地質災害可能的類型、范圍以及影響程度，并對地下水及地表水作用、地質環境條件、工程活動等因素進行分析，預估可能出現的采空區塌陷風險。防范采空區塌陷災害對工程施工的影響，應根據《地質災害危險性評估規范》（DZT 0286-2015）中7.2.5的規定進行。

當工程施工在礦體采空區附近開展時，由于采空區附近的地質環境已經改變，采空區內部極容易發生塌陷，塌陷過程會從中心向著周圍擴展，并產生深淺不一的裂紋，進而造成大面積的坍塌，從而波及正常的作業施工，給工程施工帶來額外的成本，甚至直接導致工程的停滯或計劃的變更。因此，在遭遇礦山采空區時，工程施工前需要做好采空區坍塌防治工作。一般而言，工程施工防范礦山采空區塌陷風險的主要措施包括：（1）充填復墾法：對于直接經過采空區的工程施工，如高速公路、鐵路等，應該根據采空區的規模開展的充填，這種方法的可靠性較高，對工程后續施工的影響較小，適合于對工程施工影響較大且采空區較小的情況。（2）崩落法：采空區較大或充填復墾法難以實施的情況。（3）支撐法：在工程允許的情況下，以礦柱或支架等支撐加固采空區，可以避免工程浩大的采空區充填，降低工程施工的成本。

5.結論

工程施工中礦區地質災害因素的影響情形眾多，作用的機理也較為復雜，除本文中分析的典型的礦山滑坡、泥石流、崩塌、采空區塌陷等地質災害外，還有巖爆、煤與瓦斯突出、水土流失、瓦斯爆炸、煤層自燃等各類礦山地質災害，這些地質災害在不同的自然及水文條件、工程施工類型等情況下，災害演化的過程和機理各有差異，在實際的工程施工中，應充分考慮可能存在的地質災害影響因素，盡可能降低礦山地質災害的影響。

參考文獻：

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