礦山地質災害防治多元化治理方法研究

董慶陽

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

近些年來，隨著科技的不斷發展，資源開采程度不斷加深，礦山地質災害的發生頻率也逐漸增加，人類生命和財產安全也受到了嚴重威脅[1]。隨著人們不斷深入對地質災害的研究，對地質災害的發生、發展規律也有了越來越清晰的認知，由此制定的地質災害防治措施也更加合理，對于地質災害的控制能力提高。但對于礦山地質災害防治而言，如何提高地質災害防治管理能力，是礦山面臨的一個迫切的現實問題。無論是應急響應，還是一般的防治工程，雖然科學理論很多、分析技術不斷更新、大數據集成能力不斷提升，但往往存在針對性不強、不準確的問題，從而制約了礦山地質災害治理工作的開展[2]。在此條件下，準確把握造成礦山地質災害的主要原因，了解引起該問題的關鍵因素以及造成該問題的因素屬性，是選用正確地質災害防治方法的核心所在，基于此得出的符合實際需求的治理方法，才能夠真正意義上實現對礦山的防災減災工作提供保障[3]。

基于此，本文提出礦山地質災害防治多元化治理方法研究，通過對地質環境進行加固，防護，降低地質災害發生的頻率，以期為礦山災害防治工作提供有價值的參考。

1 礦山地質災害防治方法

1.1 礦山崩塌災害防治措施

針對礦山崩塌災害，結合實際情況采取主動防治措施和被動防治措施兩種。

在塌災害主動防治過程中，首先，對礦山存在的高危坡體進行削坡處理。在進行削坡處理之前，要確定巖體斜坡的穩定性，以此確保施工安全開展。在確定好可承受施工的巖體斜坡后，在穩定斜坡上對危險斜坡巖體作開挖處理，按照實際危險斜坡巖體的傾斜角度，對開挖位置、角度及深度進行設計，做好這些準備工作之后，在挖掘處安裝爆破裝置，需要注意的是，爆破物的計量需要與實際的削坡體積相匹配，避免由于過度爆破引起意外地質災害。通過削坡處理，一方面可以有效降低危險斜坡帶來的安全隱患，另一方面，也可以減小斜坡體的荷載。削坡后，新鮮巖體暴露與礦山表面，在一定程度上也可以提高斜坡坡度上的穩定度；在此基礎上，同時進行礦山的危石清除工作。與削坡過程中的爆破操作相結合，采用機械對存在脫離基巖可能性較大的危石、孤石、浮石進行清除，為了避免作業過程中造成不必要的人身安全問題、同時保護坡腳的施工設施，清除工作的開展利用礦山開采間歇、臨時中斷時進行；以此同時，對人為的開采活動進行控制，保護礦山巖體之間的平衡結構和荷載強度，將負面影響降低到最低。以上措施主要基礎性活動為主，除此之外，還需要通過建筑施工的方式對礦山崩塌災害進行防治。

首先，對應力相對集中的坡腳、邊坡、以及可能出現溜坍、塌落滑坡的高坡坡腳，建立混凝土擋土墻，建立對邊坡運動產生抑制作用的阻力。需要注意到是，擋土墻對地質因條件要求較高，要求其具有良好的應力強度，當可能出現滑坡的高度、面積較大時，擋土墻也需要更大的橫向空間，這實際需要適當增大開挖量。圖1所示為擋土墻的斷面形式。其次，通過支頂設施對巨型倒懸或外懸危巖體進行加固，緩解危巖墜落、傾倒趨勢。一般需要進行單獨支頂的危巖體積以及重量都比較大，因此，支頂結構的體積和重量使其發揮作用的基礎，否則由于其自身穩定性的問題，會加大施工風險；危巖除以外懸形式存在，還包括坡面凹腔形成的危巖。對于這類安全隱患，采用混凝土對危巖進行填筑，結合凹腔的實際情況對其進行嵌補。需要注意的是，嵌補實施的基礎是穩定的接觸結構，其基本結構如圖2所示。

圖1 擋土墻斷面形式

圖2 嵌補結構基本示意圖

當坡面存在較多危石時，要通過大量的局部開挖工作為嵌補結構的應用提供基礎。對于礦山表面堅固度較低的位置，通過構建漿砌石護面，由此避免坡面在風化和水土流失作用下產生的地質災害隱患。但坡面結構穩定性較低，因此，在實施過程中，要求邊坡角度和單級高度要在可控范圍內。

在被動防治措施中，主要是針對發生地質災害后的破壞減緩，主要包括以下幾個方面。首先，在礦山坡腳位置設置一定寬度和深度的落石槽，用以承接由于防護疏漏產生的落石，落石槽是設置標準是確保落石停留在保護區域意外的范圍內，當實地條件存在限制時，通過增加開挖寬度和深度來實現落石槽的功能；其次，對于崩塌的規模和頻率存在一定的不可預測性，因此，在礦山施工和設備設施布局時，選擇合理避讓空間，將潛在災害所能威脅的范圍以外，做到一勞永逸。

1.2 滑坡災害防治措施

滑坡災害的發生一般伴隨著雨水沖刷作用，同時，礦石淺層地質的結構對其也有一定的影響，因此，防治措施的選用要結合地形地貌等具體工程條件，有針對性的實施。根據滑坡地質災害的成因，對其防治時，首先減少形成滑坡關鍵因素，包括挖除小規模、淺層滑坡，修建導滑設施，調整其滑動方向；修建截水溝、排水溝，合理排導地表水；修建盲溝、滲溝，合理排導地下水；修建擋水墻、砌石護坡，降低雨水沖刷帶來的地質災害隱患。

滑坡災害受雨水作用影響較大，建排水設施要結合其它措施才能奏效。在防治措施設施初期，采用成本較低的臨時排水設施，并用粘土或水泥漿對滑體后緣裂縫進行填充，用聚乙烯布覆蓋表面，做好防滲處理，防治后期修建永久排水設施時，以滑坡形狀特點為基礎，在滑坡周圍按最大降雨量鋪設防滲、排水設施，防止地表水進入滑坡區域。人工邊坡建筑參考值如表1所示。

表1 不同材質人工邊坡允許坡度參考值

為從根本上防治礦山滑坡災害，建立抗滑工程阻止滑坡的發育。在礦山滑坡上建立抗滑樁，通過人工挖孔灌注樁，對深層處于擠壓階段的滑坡進行施工。對于淺部滑坡，采用錨固措施進行治理，將斜坡上已經被低強度結構面切割的巖層重新整合，組成為穩定的結構，并通過巖體與錨桿之間存在的摩擦力阻止巖塊的下滑趨勢；并通過灌漿固化滑坡地帶巖土的性質。灌漿材料主要以石灰漿、石灰砂漿、水泥漿、粘土漿等為主，增加滑帶土的強度，降低滑坡發生的概率。

1.3 泥石流防治措施

針對礦山泥石流防治的措施，以工程措施為主。由于一般情況下，礦山的開采線路和建筑都已固定，自由度很小，因此在礦山遭受泥石流危害時，主要采用下列工程措施進行防護。首先，對礦山進行引流。建立截流壩和引水渠道，引導泥石流上游、支溝進入主河，減少主溝形成泥石流的動力和水量條件，減小泥石流的規模，降低泥石流的危害；除此之外，建立合理的水流排導設施。分別建立急流槽和明洞渡槽，使泥石流通過礦山，而不給礦山造成危害。對于發生泥石流災害時的危害減緩，主要通過上攔下排、粗攔細排相結合的方式進行。在泥石流上游適當位置，采用鋼筋混凝土修建攔沙壩，抬高壩上游侵蝕基準面防止溝道繼續下切，并攔擋部分泥石流物質，減少形成泥石流的物質，同時利用攔擋建筑物及其溢流口的位置，適度調節泥石的流向。通過以上方法，對礦山進行主要災害防治，在整個防治系統的總體布局輪廓基礎上，采取具體的方案。不同災害防治措施相互配合，組成優化的礦山地質災害防治方法，以提高防治工作的實效性和經濟性。

2 試驗測試

為驗證所提方法的有效性，進行試驗測試。以某礦山為實驗對象，已知該礦山目前已開采礦井9個，開采深度最深為502m，所在區域為丘陵地貌，地表植被破壞嚴重，表層土質為碎石土，巖性為花崗巖，混有部分硅化變質巖性，巖層走向為北向東40°-60°，上陡下緩，上部傾角為20°-30°，下部傾角10°-18°。坡體位于1260-1330m之間，上部寬約145m，厚度10-15m，總體積約56×104m3，部分位置傾角出現大于30°的情況，區域環境氣候以干燥為主，偶有10-15mm大規模降雨。為體現實驗結果的可靠性，分別采用文獻[5]提出的礦山地質災害防治方法和文獻[6]提出的礦山地質環境治理對策作為對比，同時進行該礦山的災害治理工作。實驗過程中，三種方法分別以礦山的3處礦井為中心，開展半徑為100m的災害防治工作。試驗周期為50天，分別統計不同方法下，礦山是災害發生情況，具體結果如圖3所示。

圖3 不同方法災害防治結果

由于試驗期間未出現降雨天氣，因此實驗結果中不包含泥石流災害的統計數據。通過圖3可知，在三種方法中，本文方法下災害發生的次數最少，在實驗開始的前10天，發生了小幅度的地震情況，因此在前10天的災害統計結果中，相對于其他試驗階段，出現了較高的災害發生頻率。但本文方法的災害總數始終在15次以內。這主要是因為所提方法實現了對實驗環境的多元化分析，結合了礦山地質、環境、開采程度等多方面因素，提高了對災害的防治強度和針對性，降低災害發生頻率。在此基礎上，分別統計了三種防治方法下，災害發生方規模，其結果表2所示。

表2 不同方法災害防治程度

從表1中可以看出，對比文獻[5]和文獻[6]方法，本文方法的防治方法下，災害發生的規模明顯減小，根據圖3統計的災害次數，結合表1的統計結果，可以得出結論，本文方法在有效降低災害發生頻率的同時，還可以在一定程度上縮小災害發生的規模，降低損失，對于礦山地質災害的具有良好的治理效果。

3 結語

地質災害是嚴重威脅人民生命和財產安全的一種自然災害，礦山特殊的地理位置，山地多、雨量充沛、降雨分布不均，常年受到臺風的影響導致極端天氣的發生，加上人類工程活動大量增多，直接導致地質災害高發易發，嚴重威脅礦山民的生命和財產安全。本文提出礦山地質災害防治多元化治理方法研究，以期降低由于礦山地質災害帶來的生命和財產損失。