穿礦山鐵路工程水工環地質災害的危險性評估及勘查策略研究

胡文輝

（湖南省煤田地質局第二勘探隊，湖南 株洲 412000）

當前我國鐵路工程建設發展速度不斷加快，已經覆蓋到了我國一些偏遠山區，由于偏遠山區內部受到地質條件因素的影響，很容易造成各種不同類型的地質災害問題。因此，針對地質災害的防治工作受到了相關工程單位的高度重視，但是在穿礦山鐵路工程的勘查設計工作方面仍然有所欠缺。本文有效結合我國某地區一處穿礦山鐵路工程地質災害問題展開了全面分析和研究，并且提出了針對性的勘查設計工作策略，有效避免穿礦山鐵路工程施工過程中受到地質災害影響造成施工安全事故。

1 工程概況

針對我國某地區一處穿礦山鐵路工程建設施工展開研究，工程施工單位在正式開始施工之前，對施工區域的山區地質條件狀況進行了分析，該工程施工段兩側地勢差異相對較大，地面標高范圍在50m～1200m之間，地形地貌以及地質條件構成相對比較復雜，屬于比較典型的復雜鐵路工程。如圖1所示，該穿礦山鐵路工程總施工長度為240km，其中包含了隧道工程80座共120km橋梁，同時還包含了70km的橋梁工程。由于施工線路地形地貌條件比較復雜，受到地質條件因素的影響比較明顯，隧道工程施工不良地質條件分布非常廣泛，因此在工程勘查設計工作階段，通過使用測繪物探勘探以及礦井易燃氣體檢測等多種方法來進行勘查。通過隧道超前地質預報設計方法，最大限度上消除穿礦山鐵路工程施工沿線地質災害所產生的影響[1]。

2 勘查設計階段預防地質災害策略

2.1 巖溶地段工程類型的選擇

本次山區鐵路工程位于一處低洼的山谷當中，出露面積相對較大，同時該山區自然環境雨水充沛氣候宜人，為巖溶發育提供出了良好的外在和內在條件。該地區組成巖溶谷地等微地貌條件相對較多，并且在溶洞樹景露水景等景觀形式大量存在。在最近幾年的發展過程中，隨著我國城市化建設發展速度不斷加快，工礦企業數量正在不斷上漲，人為性活動日漸頻繁。當地區域的地表水無法滿足人們的日常生活需求，因此開始大量開采地下水造成地下水環境和地質條件逐漸惡化。在本次山區鐵路工程的地質災害勘查設計工作中，巖溶病害明處理相比于暗處理更加簡單，同時路基位于地表問題處理更加方便。該巖溶長隧道經過多個溶蝕洼地，很容易出現地下突水突泥等地質災害，如圖2所示，在本次穿礦山鐵路工程施工過程中有效調整了線路平面和縱斷面，以路基中方案為主隧道施工方案設計以200m～400m的短隧道設計為主，大大降低了巖溶地質災害產生的可能性[2]。

2.2 采空區礦層結構勘查

在穿礦山鐵路工程到沿線施工過程中經常會遇到礦層采空區域，原則上來講需要以繞行為主，但是通過對該穿礦山鐵路工程沿線地質勘查分析之后發現，本段地層條件走向和限位成大角度相交，涉及線路施工長度達到了10km以上，要想完全繞過礦層采空區玉和限位的整體走向出現偏差，所需要付出的代價相對較大。相關工程勘查和設計工作人員，通過大量測繪工作，沿著施工線路總共設置出了三條縱向和橫向的物探勘測線路，并且以20m～30m左右設置出相應的勘測點位，僅有一個鉆孔標高范圍在155.5m～160.3m之間處于踩空區域的巷道結構之上，在其他的鉆孔檢測過程中并沒有發現采空區域，如圖3。因此設計工作人員認為該段局部區域存在小規模的礦層采空區，在原有的設計限位至上進行地質災害的評估和預測工作，是該段勘查設計工作的重點內容。

圖3 采空區結構

針對上述問題對鐵路穿過礦區周邊地質條件進行了全面調查和分析，并且在鐵路的沿線附近露天礦采取礦樣進行易燃氣體含量分析。針對隧道的地質條件進行鉆孔測試，重點針對井下易燃氣體的壓力進行測試以及現場的吸收和排放測試。通過實地工作勘查發現在隧道沿線的10km范圍之，并沒有存在任何的礦山進行生產，同時通過隧道工程地質勘探工作，總共取得了12個易燃氣體樣本，將收集到的每一樣使用樣品筒進行封裝，然后進行后續的樣品分析和測試工作。

相關工作人員通過鉆孔事項分析之后得出，在干燥基條件下，易燃氣體的含量最大值達到了0.3cm3/g·r。由此可以看出，在純天然條件下每一層內部的相對易燃氣體含量需要控制在0.3cm3/gt。經過相關工作人員的詳細計算得出，隧道內部絕對的瓦斯排出量分別為0.05m3/min～0.336m3/min。由于在本次隧道路間設計標高范圍在150m～152m之間，因此在礦層的埋深范圍上在7.5m～96.6m之間，其中礦層淺埋屬于風氧化內礦層，內部的易燃易爆氣體含量相對較低。通過實際的勘探鉆孔結果分析和觀測，該礦層結構內部可采礦層的光澤度較低地層結構構成比較簡單同時具有明顯的條帶狀，具有明顯的擠壓特性。礦層內部的次生結里面相對較多，同時結里面表面存在明顯的滑皮和擦痕，礦層的結構比較松軟，礦石很容易用手剝成小碎塊，屬于二類破壞性礦層。通過測繪物探勘探以及易燃易爆氣體專項測試工作分析有效得出，該穿礦山鐵路工程施工區域與隧道內部的相關易燃氣體涌出參數，通過采取通風、超前預報等相關措施之后，可以有效預防隧道工程施工過程中，由于易燃氣體大量涌出而產生的地質災害威脅，有效保證穿礦山鐵路工程的整體建設質量和安全性[3]。

2.3 穿礦山鐵路工程隧道超前地質預報設計

在地質勘測階段進行隧道超前地質預報設計工作，主要包含對水文地質條件的調查、地球物理勘探以及深孔鉆探等大量地面調查和勘探測試工作，可以有效了解施工區域范圍內隧道地表以下的地質條件狀況，以勘查所得到的水文地質條件信息參數為基礎，為后續的設計工作提供出更加詳細的地質條件資料。但是由于隧道工程屬于一種埋深于地下的隱蔽性工程，巖體工程的地質條件、水文地質條件復雜多樣。由于受到巖性地層組合、地質構造以及地貌條件等諸多因素的干擾，在現有的技術條件下在勘查區域范圍內無法準確獲得隧道區域的巖體地質條件以及水文地質條件狀況，如圖4。

圖4 隧道地質超前預報

在隧道超前地質預報設計工作中，針對穿礦山鐵路工程施工區域所遇到的斷層結構破碎帶溶洞以及暗河等地質條件進行要全面勘查和分析，這些不良地質條件會直接影響到整個隧道工程施工質量，同時會存在嚴重的塌方、突水等潛在性地質災害問題，如果沒有進行針對性處理很有可能會造成嚴重的施工事故，造成更大的經濟損失。因此，在隧道工程的建設施工當中，通過采取針對性的施工方案，不良地質災害進行全面判斷和分析，有效做好地質超前預報設計工作，降低工程施工造價存在的盲目性，消除穿礦山鐵路工程施工過程中存在的各種安全隱患，提高工程施工單位的施工效率和質量。

在針對本次穿礦山鐵路工程地質災害勘查設計工作中，針對每一座隧道都進行了超前地質預報設計工作，根據地質條件的復雜程度進行分級分析和處理，同時對其中存在的地質條件問題和地質風險進行總結擬定出了超前地質預報工作方案，其中重點包含了分段預報，工作內容預報，工作方法，以及組合技術要求等。在超前地質預報設計工作中，通過采取物探、緊跟動態調整分級水文監測等多種方法來加以開展，同時提出了超前地質預報工作方案的動態化調整工作要求[4]。

3 結語

綜上所述，在穿礦山鐵路工程地質災害問題勘查和設計工作中，必須要對施工區域范圍內的地質條件狀況、環境狀況以及外部其他影響因素進行綜合勘查和分析。尤其是針對隧道施工段，必須要有效做好超前地質預報設計工作，并且對其中的設計工作方案進行總結，全面提高工程地質災害勘查設計工作的質量和效果，為后續的穿礦山鐵路工程建設和施工打下良好的基礎。