礦山地質災害勘查方法與防治措施

張 龍

（山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州 261400）

生態環境會受到礦山開采工作的影響，導致其植被、水文和空氣等遭到破壞，使得人類的生存環境日益惡化。礦山地質災害區的形成，會對生產工作帶來較大的影響，開采中的安全風險升高。近年來，我國各個領域對于礦產資源的需求量逐漸增長，礦山企業應該加快轉型升級發展，注重對地質災害的有效治理，保障開采作業的高效性和安全性，在提升企業效益的基礎上，滿足社會的資源能源需求。地質災害具有復雜性的特點，在不同礦山中所面臨的威脅也會不盡相同，只有構建全面治理體系，才能最大限度控制作業風險，以維護企業利益和人員安全。注重對治理技術的創新與改進，使其更加符合當前治理工作的特點，使礦山生態得到有效恢復。

1 礦山地質災害治理的意義

我國現代化建設進程加快，需要充足而優質的礦產資源作為依托，以提升各領域發展活力，促進經濟水平的穩步提升。在傳統粗放式發展模式下，礦山開采只關注眼前經濟利益，導致生態環境破壞嚴重，出現了不同程度的地質災害，限制了企業的可持續發展。隨著綠色環保理念的推行，礦山地質災害治理工作受到全社會的高度重視，應該成為礦山企業轉型發展的關鍵內容，以降低人類活動對自然生態的影響，實現人與自然的和諧發展。滑坡、塌陷、泥石流和崩塌等地質災害的存在，會對開采工作造成限制，如果缺乏對災害等級與類型、發展趨勢的有效評估與防控，將會造成難以挽回的損失。因此，應該協調好經濟發展、生態治理之間的關系，解決當前面臨的生態污染及破壞問題，提高礦產資源開采及利用率。

2 導致礦山建設期間地質災害發生的原因和類型

2.1 地下水位改變導致的地質災害

對礦山資源進行建設和開發期間，由局部地下水位比較充足的地方對其進行建設開發，需要對充足地下水位開展抽取排除操作，以便達到礦山開采的要求。然而很多地下水位的抽取排除就會導致這個地區的地下水位下降，很大程度上會使地下水系統受到損壞，甚至嚴重情況會由于缺少地下水支撐，導致地質環境受到不均衡影響而造成地表塌陷情況，同時也會出現地面缺水干枯等現象。

另外，礦山建設和開發過程中，也存在礦山礦井和地下暗河等相互連通的問題，導致地下水資源流入到巷道內，對于礦山開采的工作造成不利影響。其次，地下水并不是純凈水，在這些地下水當中摻雜著非常多的泥、沙等雜質，其會隨著地下水資源流入到井內或者巷道內的縫隙和設備當中，導致巷道出現堵塞，影響設備正常使用的情況。

2.2 巖土層變形誘發的地質災害

2.2.1 崩塌與滑坡

崩塌和滑坡是礦山生產中經常遇到的地質災害，崩塌主要是由于高陡斜坡中巖土體的剝離所引發，表現為石塊的跳動、滾動和墜落等，而滑坡則是土體和巖體的滑動，主要受到自身重力的影響，同時外界作用力也會加劇滑坡問題。斜坡是形成崩塌災害的主要區域，一般情況下坡度在45°以上，包括了凹形陡坡和高陡邊坡等。公路邊坡、江河湖泊岸坡和建筑物邊坡等，也容易出現不同程度的崩塌事故。堅硬巖層會長期受到外界自然環境的影響，包括了雨水沖刷、風化等，出現了節理裂隙發育的情況，隨著時間的推移而引發崩塌。坡體在層面、節理、裂隙和斷層等影響下，加快了脫離山體的速度，尤其是裂隙發育是導致崩塌的最主要因素。巖石的風化問題往往是由于溫度變化所引起，溫差越大，風化的速度越快。在礦山開采過程中會涉及較多的爆破工程，產生的震動會導致山體受到影響，形成崩塌災害。此外，裂隙填充物會受到地表水的溶解和沖刷作用，在軟弱面的作用下出現崩塌。在生產實踐中存在嚴重的超量開采現象，這也是導致采空區山體滑坡的主要原因，因此應該從采礦活動的特點入手實施治理與控制。

2.2.2 泥石流

在水源影響下，冰雪融水和暴雨中混含大量的泥沙和石塊等，容易形成強大的沖擊力，對人類生產生活造成威脅。尤其是在溝谷當中，泥石流出現的概率更高。在傳統粗放式開采模式下，缺乏對礦山自然生態的保護，導致植被遭到嚴重破壞，巖石裸露面積增大，在暴雨天氣下則會導致導致砂粒、石塊和黏土等隨著水流而移動，這是降雨性泥石流形成的主要原因。在礦山生產中會用到大量的設施設備，一旦發生泥石流則會造成損毀，同時威脅坑道工作，不利于開采工作的順利實施。泥石流往往具有突發性的特點，因此也給防治工作造成了困難。

2.2.3 地面塌陷

礦山中存在較多的井巷開采作業時，容易導致地面塌陷災害的出現。礦柱的數量難以滿足生產要求，同時在外界多種因素的影響下導致其支撐力下降，則會引起地面塌陷，在煤礦區等礦體埋藏較淺的區域發生地面塌陷的幾率會更高。在礦體埋藏較深的區域當中，長期地下開采形成的采空區未能有效回填，這也是引發塌陷的主要原因。溶洞中的塌陷問題則主要是由于礦山排水疏干所引起。

2.3 易燃物質造成地質災害

礦山資源在開采建設過程中，通常都會伴隨甲烷等可燃氣體，而這些氣體的可燃性會受到地熱影響。由于礦山內部的礦井深度越來越大，溫度也會隨之增加，其中對應的氣體含硫量也會加大，所以就需要礦井內設置充足的通風設備，確保井內的含氧量，確保含硫量降低到適合的濃度。不然通風情況不加工作人員在礦井內操作，會發生缺氧中毒等問題，甚至會對其身體健康造成影響，嚴重的時候會發生中毒身亡或爆炸等事件，導致事故發生。經常遇到的礦山易燃物地質災害就是礦井開采過程中的瓦斯爆炸。雖然這種物質危害性非常強，但是一種可以預見和預防的災害，所以一定要加強進行管理，定期對有害物質以及可燃物的含量等開展測量，設置必要的通風對策，預防事故發生。

2.4 人類工程活動

礦山地質災害大多是由于人類工程活動對山體的過度開發，導致邊坡的穩定性下降，最終引發滑坡問題。例如礦區道路、生產生活等基礎工程建設開挖山體，在缺少對現場充分勘查研究，以及科學開發計劃的情況下，基礎設施的建設將改變邊坡結構和受力特點，從而對邊坡的穩定性產生嚴重影響，最終引發礦山地質災害問題。結合工程施工實踐情況，很多項目會使用爆破技術，爆破過程中產生的震動將會影響邊坡結構穩定性，為追求施工進度，有些工程中會頻繁使用爆破技術，將導致邊坡內部巖體出現錯位，埋下發生泥石流的隱患；在對現場情況缺少充分了解的情況下，如果對坡腳盲目開挖，也會導致嚴重的地質災害。

2.5 降雨

降雨的作用下，邊坡位置的地下水位會開始上升，巖體強度會因為雨水侵蝕降低，邊坡內部的空隙水壓力也會明顯增大，導致邊坡受到的外部壓力增加，自身強度降低。一般情況下，雨水并不會改變邊坡的硬質結構，但是會進入巖體的結構面中，如果巖體周圍濕度較高，雨水長期浸潤，就會導致其填充物的強度降低，巖體將會失去抗剪強度，最終造成邊坡出現失穩的問題。如果有強降雨出現，將會導致地下水位大幅度增高，一些水位上升受到限制的局部地區就會出現失穩的情況。由于地下水壓力的轉變，會加速巖體裂隙的發育，導致巖體破碎之后滲透系數增大。邊坡的孔隙率也受到雨水影響增大，最終對邊坡的穩定性將產生破壞性影響。

3 礦山地質災害勘查方法

隨著我國現代科學信息技術的不斷發展，地質災害勘察方法也在不斷的更新，出現了許多新型的地質災害勘察方法，傳統的地質災害勘察方法與現代科學技術的結合，使得地質災害勘察方法的效率和準確性都有著很大程度的提高，地質災害勘察方法向多元化、現代化和信息化方向發展。例如GPS物探法、地震映像法等，都結合了現代科學信息技術，我國地質災害勘察工作的效率和精準性有著顯著的提高。

3.1 地震映像法

地震映像法在我國地質災害勘察工作中的應用較為廣泛，并且取得了較好的應用效果，在我國許多地區的地質災害勘察與預測工作中都發揮了重要的作用。地震映像法又被稱作為高密度地震勘探和地震波勘探法，是一種基于發射波法中的最佳偏移距技術發展起來的一種常用的地表淺層的勘探方法。地震映像法可以利用的信息主要包括折射波、反射波、繞射波和具有一定規律的面波、橫波和轉換波。其工作原理是通過專業的設備激發地震波，并對地震波的數據進行深入的分析，從而能夠準確判斷出該地區是否存在發生地質災害的可能性。在采用地震映像法時需要注意一些事項，要根據所勘察山體的實際情況選擇合適的方式，必須考慮到被測點波形的變化情況，減少地震波在傳播過程中受到的影響，最大限度的保證地震波的真實性、可靠性和科學性，從而對地震波波形特征作出精準的地質參數分析，為接下來的地質災害勘察工作打下堅實的基礎。

3.2 GPS物探法

GPS物探法也是地質災害勘探中常用的方法之一，且GPS物探法的操作較為簡單，能夠全方位對被測區域內的地質條件進行安全教育，，且準確性較高，因此在我國的地質災害勘察工作中得以廣泛的應用。但是GPS物探法需要較多的人力資源和物力資源，如果勘察過程得應急措施仔細，就會造成一定程度的資源浪費，所以在采用GPS物探法是要做好前期準備工作，合理的配置人力資源和物力資源，把握好檢測精準度，提高地質災害勘察工作效率，從而最大程度降低地質災害勘察成本，并且要保證勘察質量和勘察結果的準確性。

3.3 鉆探法

鉆探法是地質災害勘察方法中較為傳統的方法，但是因其操作簡單，且能夠適應大部分的滑坡地質災害勘察環境和條件，具有很高的實用性，因此也是我國地質災害勘察工作中的一種主要方法。鉆探法是通過鉆機在底層中進行鉆孔，從而能夠有效鑒別和劃分地下表層，并可以沿著孔深進行取樣的勘探方法。回轉鉆探用轉盤、回轉器或動力頭驅動鉆桿帶動鉆頭回轉的鉆進方法，鉆頭分全面和環狀取心兩種，在軸向鉆頭壓力作用下，回轉克取巖石，取出巖心或排出巖粉，造成鉆孔。這是當前最普遍用在地質災害勘查中的鉆探方法。回轉速度視鉆機而異,金剛石鉆機的最高轉速可以達到2400轉每分鐘。通過鉆探法可以對地質資料進行廣泛的收集，從而對地質災害勘查需要的信息和數據進行收集和分析。

4 礦山地質災害防治措施

4.1 災害研究

為了加大對災害問題的研究力度，將災害預防工作當作金屬礦山建設的重要研究項目，將災害問題發生的概率降低。這就必須要付諸于行動中，比如把目前科技發展中的遠程把控以及網絡技術引入到災害防治工作中，建設GIS防止系統等災害預防方法以及技術探究工作，對金屬礦山建設當中的情況進行監管，并開展有效的管控力度和預報，給預防工作奠定良好基礎。從各項金屬礦山地質水文條件勘察檢測當中，根據每項地質災害的發生的數據進行探究解析，構建對應的數據解析圖和文件，建立起地質災害數據庫，為其防治提供有效數據支撐。

4.2 崩塌與滑坡防治

4.2.1 崩塌治理

排水處理是治理崩塌的主要方式，可以消除地表水和地下水對邊坡的影響，保障巖土體的整體穩定性。通常情況下需要設置排水構筑物對開采區域的水進行疏導，使其得到統一管理。刷坡和削坡的方式也較為常用，尤其適用于坡體風化破碎的礦山當中，能夠使邊坡的坡度得到控制。運用片石能夠處于裂縫、裂隙和空洞等，此外運用水泥砂漿也能起到有效的填充作用，增強坡體的整體性和穩固性。錨固處理措施具有良好的適用性特點，在不同類型礦山中都能取得良好的治理效果。對于崩塌物進行遮擋處理，可以有效避免高空墜落對人員造成的危害，尤其是在人工邊坡崩塌防治和小型崩塌防治中的應用優勢顯著。攔截構筑物的應用，可以有效避免雨后墜石引起的崩塌狀況，有利于提高生產的安全性。將支擋墻、支柱等設置在大孤石中，能夠預防大孤石的突然崩塌和滾動，也可以采用廢鋼軌構建支撐體系。護坡和護墻處理措施在緩坡和風化剝落邊坡中的應用較多。

4.2.2 滑坡防治

地下水和地表水是導致滑坡災害產生的主要原因，因此應該注重對地下水和地表水進行治理，以降低對邊坡的危害。軟化及溶蝕問題在巖土體中較為常見，因此可以對動水壓力和孔隙水壓力進行合理控制，這對于浪擊作用和沖刷作用的緩解效果較好。截水溝的應用可以將滑坡區與地表水分隔開來，通常設置于滑坡邊界內。排水溝則設置于滑坡區域內部，能夠排出其中的地表水。為了對地表水的下滲問題加以控制，可以采用種植綠色植物的方式，也改善了礦山的整體生態環境。鋼筋網噴混凝土和混凝土護面的方式，可以對巖質邊坡進行有效治理，增強其整體穩定性，同時采用垂直孔排水、豎井抽水和支撐盲溝等形式進行排水處理。對于邊坡力學強度的增強，也是治理滑坡的有效手段，其中包括了削坡減載和人工加固兩種主要措施。針對不穩定的巖土體可以采用削坡的方式進行處理，能夠在控制高度的基礎上降低滑坡出現的幾率。擋土墻、阻滑支撐工程、預應力錨索和固結灌漿、SNS邊坡柔性防護技術等，在人工加固中的應用較多，應該根據邊坡的具體特點進行選擇，綜合考量技術性和經濟性要素的影響。

4.3 泥石流防治

合理運用生態恢復技術，是促進生態環境改善的有效方法，主要集中于土壤修復、植被修復和封山育林等工作當中。在土壤修復當中，應該采用物理修復和化學修復相結合的方式。深根植物通常應用于土壤上部淺層當中，也可以采用人工的方式快速修復土壤，主要是運用機械或者松土的方式進行處理。土壤的酸堿性失衡問題也是在土壤修復中應該面臨的主要問題，將酸性試劑應用于堿性土壤當中，能夠實現土壤的酸堿平衡。此外，還可以采用工程措施對泥石流災害進行治理，主要包括了攔擋工程和溝道治理工程等。通過攔擋壩的修建，可以對泥石流起到良好阻擋作用，防止對下游造成嚴重危害，比如格柵壩和實體壩等類型，應該根據泥石流的具體強度確定攔擋壩的數量。

4.4 地面塌陷防治

在對地面塌陷災害進行治理的過程中，往往會采用充填開采的方式，同時對于地貌變化的控制效果也較好。對地質災害監測研究特區進行合理劃分，主要是針對較大規模的地面塌陷問題進行治理，通過監測區和禁人區的設置實施控制，同時設立相應的警示標識，防止對人類活動造成威脅。運用廢渣對地下采空區進行回填，也能夠預防塌陷問題，該方式主要針對中小規模的塌陷災害，地面沉降的速度可以得到控制。如果正在開展施工作業，那么要對塌陷事故進行嚴格監測，一旦出現參數異常狀況，則應該采用回填、灌漿和夯實等方式進行處理，以預防重大事故的發生。針對井下開采煤礦和油頁巖礦山，可以運用離層注漿的方式進行處理，覆巖沉降問題能夠得到控制。

4.5 科學運用地理信息技術

地質技術類型目前常見的是地理信息技術，簡稱 3S 技術。該技術中包含了地理信息系統和全球定位系統以及遙感技術等等。該系統中有若干個子系統組成，通過全球定位系統對于地質空間進行詳細的定位，后期再用地理信息系統進行管理和查詢工作，對于整體地質條件的數據進行更新，在有效的空間分析應用情況下，對整個地質災害情況進行評價工作。在此過程中，技術人員可以根據地理信息系統的特點，實現對于整個地質災害區域內的參數數據分析。從而在推動數據綜合模擬的情況下展現其過硬的分析能力。通過空間過程演化模擬給出準確的模擬反饋結果。明確該地域地質災害環境情況的同時，更好的推出相關針對性的方案，進行災害預防。全球定位系統的應用特點非常的適宜地質災害的調查和應用。親具有的高精度和全天候的定位優勢，能夠更好地幫助人們對于地質災害區域內的受災情況和實際地質問題進行有效的分析和研究，根據準確定位的實際功能，在鎖定區域位置的同時，為技術人員后續的治理工作提供良好的基礎。由于全球定位系統的應用過程中對于天氣因素的干擾問題影響性不大，在惡劣天氣下，該系統依舊可以為區域內的技術人員工作，保持自身功能的同時所獲得的數據也具備高精度的優點。更好的為后期的治理方案提供良好的決策規劃。

5 結語

在礦山開采中，地質災害問題會對生產安全性和高效性造成嚴重威脅，因此應該制定完善的治理方案，以滿足礦山企業的生產需求，創造良好的生態效益、社會效益和經濟效益。崩塌與滑坡、泥石流和地面塌陷等，是礦山中幾種常見的地質災害，會受到地下水、地表水、人類活動、環境變化等因素影響。應該針對不同災害的類型采取針對性治理對策，同時結合地質勘查技術和地質災害預測技術，實現對地質災害的全面防控。