探究礦山工程地質(zhì)勘查及地質(zhì)災(zāi)害治理對策

劉特

中化地質(zhì)礦山總局吉林地質(zhì)勘查院，中國·吉林 長春 130000

1 引言

中國的工業(yè)發(fā)展與各種礦產(chǎn)資源之間有著非常緊密的聯(lián)系，只有足夠豐富的礦產(chǎn)資源，才能夠有足夠的原材料以供工業(yè)生產(chǎn)。中國近年來對礦山勘查頻率在不斷提升，這樣的勘查工作不僅是對礦藏情況的探查，也是對礦山安全情況的一種基礎(chǔ)判斷，是對礦物開采工作的一種安全保障工作。特別是在一些地質(zhì)條件復(fù)雜的礦山內(nèi)，安全事故的發(fā)生概率相對較高，一旦因為缺少對安全事故的提前防范，導(dǎo)致安全事故發(fā)生，都會對礦山內(nèi)工作人員的生命安全造成嚴(yán)重的損害。因此，礦山的勘查工作是在礦物開采前所必需的安全工作，是對工作人員生命的一種保障。

2 礦山開采前的地質(zhì)勘查工作

一般對于礦山的地質(zhì)勘查工作會在正式開采前進行，需要工作人員使用勘查設(shè)備對礦山的地質(zhì)條件進行探測與記錄，并結(jié)合探測到的數(shù)據(jù)，分析礦山發(fā)生安全事故的概率與發(fā)生安全事故后的嚴(yán)重性。完成這些判斷后，就可以對開采現(xiàn)場進行對應(yīng)的安全防控工作。

在勘查工作中，工作人員會先對礦山進行全面的測繪，這是整個勘查工作中第一個進行的勘查任務(wù)，是后續(xù)所有勘查工作的基礎(chǔ)所在。所以在測繪的過程中，需要確保礦山的測繪數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且內(nèi)容詳細(xì)，以此來確保后續(xù)的勘查能夠順利進行。在完成測繪后，就需要對礦山進行勘查，會由工作人員對實際施工場地的環(huán)境情況進行勘查，判斷礦山內(nèi)部礦脈的走向，與礦物的分布情況，為后續(xù)的開采工作奠定基礎(chǔ)。完成這些步驟后，最后需要工作人員對礦井內(nèi)的地下水等不確定條件進行測量與計算，排除可能存在的安全隱患[1]。

3 礦山開采過程中的地質(zhì)災(zāi)害

3.1 地面與礦道的坍塌

在礦山的開采過程中，因為巖層會發(fā)生頻繁的震動，所以很容易產(chǎn)生坍塌的情況。如果礦道內(nèi)頂板的安置不夠科學(xué)或頂板與礦柱的強度不足，都有可能導(dǎo)致地面發(fā)生坍塌的情況。嚴(yán)重情況下甚至?xí)l(fā)整個礦道的坍塌，對開采人員的生命安全會造成嚴(yán)重的影響。對此，就需要提前對礦山內(nèi)的采空區(qū)進行勘查，并將采空區(qū)進行提前的加固或填埋處理，避免采空區(qū)在后續(xù)開采的過程中發(fā)生塌陷。如果地面或礦道已經(jīng)發(fā)生坍塌，需要及時進行填埋，避免這些位置因為結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定產(chǎn)生二次坍塌。

3.2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)變動造成坍塌

在對礦山進行開發(fā)的過程中，由于開發(fā)過程中產(chǎn)生的震動與挖掘礦道等過程中產(chǎn)生的空腔，會對礦山原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成不可逆的影響。這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化最終都會成為地質(zhì)災(zāi)害的誘因，導(dǎo)致礦山的主體結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌等情況。在開采過程中，一般不會對礦山的力學(xué)結(jié)構(gòu)造成過大的影響，發(fā)生事故的原因一般是開采過程中產(chǎn)生的小型空腔與提前建設(shè)在礦道內(nèi)的頂板與礦柱之間產(chǎn)生了作用力，使礦道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生小幅度的變化，進而導(dǎo)致礦道發(fā)生坍塌的情況。

礦山在完成開發(fā)與開采后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生較大的變化，存在發(fā)生安全事故的可能性。如果內(nèi)部礦坑初期的設(shè)計不夠科學(xué)，內(nèi)部頂板長期受到過大的壓力，這些頂板一旦發(fā)生斷裂，就會在巖石中產(chǎn)生非常大的作用力，造成巖爆，這是損害較大的一種事故[2]。

3.3 礦坑突水

礦坑突水這一問題在開采的過程中出現(xiàn)的頻率相對較高，并且在出現(xiàn)前并不會有明顯的現(xiàn)象來提醒開采人員，這也讓突水所造成的危害性相對嚴(yán)重。對于這種問題，就需要重視對礦山的勘查工作，提前對礦山中地下水與采空區(qū)的分布情況進行調(diào)查，在開采過程中重點關(guān)注這些位置，避免突水后，迅速地涌入礦道，對開采人員的生命安全造成影響。在勘查的過程中，需要勘查人員對礦山內(nèi)部地下水的分布區(qū)域與深度數(shù)據(jù)進行提前的記錄，并在開采的過程中定時對水深進行檢查。如果水深發(fā)生突然的變化或水深超出原定的安全范圍，就需要及時對深度增加的原因進行調(diào)查，未確認(rèn)原因的情況下不能進行開采。因為水深的突然變化除去引發(fā)突水外，還有可能導(dǎo)致周圍地面發(fā)生沉降現(xiàn)象，造成一定的安全隱患。同時，隨著開采進度的推進，需要對地下水的安全水位進行調(diào)整，因為一般情況下，隨著開采的不斷推進，地下水位的高度會不斷降低，這種情況會導(dǎo)致地面的土質(zhì)發(fā)生一定變化，地面更容易受到水位變化的影響，因此需要在開采過程中對水位高度進行嚴(yán)格的監(jiān)控。

3.4 瓦斯爆炸

在開采過程中，因為礦道較為狹窄且深度較深，導(dǎo)致礦道內(nèi)的通風(fēng)較差，經(jīng)常會有大量瓦斯在礦道內(nèi)聚集。如果開采人員在開采過程中出現(xiàn)失誤，很有可能會造成瓦斯爆炸，造成大面積的人員傷亡。如果爆炸附近存在硫化物，還會在爆炸后產(chǎn)生火災(zāi)，進而引起二次爆炸，對礦上的整體結(jié)構(gòu)會造成較為嚴(yán)重的影響。

4 礦山工程地質(zhì)災(zāi)害的治理對策

4.1 提前對礦道進行勘查

在進行礦山的開采前，應(yīng)當(dāng)提前對礦山的地質(zhì)環(huán)境與礦道內(nèi)的實際情況進行勘查，對可能出現(xiàn)的事故進行提前的預(yù)防，并制定事故發(fā)生后的應(yīng)急處理預(yù)案，避免事故危害的擴大。在勘查工作中，工作人員需要先對設(shè)備進行檢查，并按照規(guī)定的步驟使用勘查設(shè)備，避免因為操作的失誤或設(shè)備的故障而影響到勘查的準(zhǔn)確性。對于采空區(qū)域，勘查工作中需要進行重點的勘查，因為這些位置經(jīng)常會因為受力的不平衡造成礦山的坍塌，是危險性較高的區(qū)域。在勘查過程中，工作人員會通過高密度電阻法，根據(jù)電阻的區(qū)別來判斷地質(zhì)情況的變化。利用這一技術(shù)，在金屬礦山內(nèi)，由于金屬的導(dǎo)電性以及空氣對電力傳導(dǎo)效率較低的特點，就能夠?qū)o法勘查到的位置進行調(diào)查，判斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)[3]。

4.2 使用3S技術(shù)進行勘查

在如今的地質(zhì)勘查過程中，使用較多的就是利用3S技術(shù)進行勘測。3S技術(shù)中的三個“S”分別指GPS、RS、GIS。其中，GPS技術(shù)用于對礦山內(nèi)部的一些特殊地質(zhì)環(huán)境進行精準(zhǔn)的定位；RS技術(shù)用于判斷地質(zhì)環(huán)境受到的損害情況，并將損害情況以數(shù)據(jù)的形式進行簡單的表達(dá)，便于后續(xù)的處理；GIS技術(shù)就是將勘測過程中收集到的地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析。這些技術(shù)的應(yīng)用能夠讓勘查人員對礦山的地質(zhì)環(huán)境有更為直觀的了解，降低開采過程中可能存在的安全隱患。如果礦山還沒有進行開發(fā)與開采，想要提前進行勘查就需要利用物探技術(shù)，通過超聲波或電磁波來對礦山內(nèi)部的環(huán)境情況進行簡單的探測，判斷礦山內(nèi)的地質(zhì)條件，避免無效開發(fā)。

4.3 采取長探與短探結(jié)合的挖掘方法

在挖掘礦道的過程中，應(yīng)當(dāng)采取長探與短探相結(jié)合的挖掘方法，先使用較長的鉆孔機，在礦道中進行鉆孔，之后在使用挖掘器械對礦道進行擴充。在挖掘的過程中，需要保持長探一直處于短探的前方，起到對礦道前方地質(zhì)的一個勘查作用，降低發(fā)生坍塌等安全事故的可能性。同時，在勘查的過程中，如果存在地質(zhì)災(zāi)害的情況，需要將實際的情況進行精準(zhǔn)的記錄，在數(shù)據(jù)上應(yīng)當(dāng)盡可能準(zhǔn)確，必要時可以將現(xiàn)場的一些圖片等資料與測量數(shù)據(jù)結(jié)合組成地質(zhì)災(zāi)害的報告材料[4]。另外，在完成勘查后，可以對勘查結(jié)果以圖表的格式進行記錄，作為一個簡單的資料庫，讓工作人員在之后的勘查工作中可以憑借經(jīng)驗判斷一些安全隱患，降低勘查工作的難度，提高勘查效率。

4.4 建立地質(zhì)災(zāi)害自動化防治系統(tǒng)

地質(zhì)災(zāi)害的防治工作不僅需要勘查人員進行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與判斷，也可以結(jié)合自動化、信息化的技術(shù)，建立起一個地質(zhì)災(zāi)害自動化防治系統(tǒng)。勘查人員將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)收集后，直接上傳到防治系統(tǒng)中，由防治系統(tǒng)根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)對勘查數(shù)據(jù)進行計算與分析，判斷可能存在的安全隱患與應(yīng)對方法。同時，可以利用GIS技術(shù)對開采現(xiàn)場的地質(zhì)情況實時的上傳到防治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生嚴(yán)重波動后，防治系統(tǒng)就能夠第一時間開啟警報，讓現(xiàn)場的開采人員迅速地撤離，避免礦道內(nèi)的安全事故造成大面積的人員傷亡情況[5]。

5 結(jié)語

由于工業(yè)發(fā)展的需要，中國近些年來對礦產(chǎn)資源的開發(fā)速度在不斷加快。但礦產(chǎn)開采過程中經(jīng)常伴隨著一定的安全隱患，需要提前進行地質(zhì)勘查工作，對將這些安全隱患進行規(guī)避或處理，避免這些安全問題對開采人員的生命安全造成影響，加快中國礦產(chǎn)資源的開發(fā)，推動中國經(jīng)濟的發(fā)展。