礦山地質災害治理工程勘查設計與施工的困難點探析

吳承祿，袁禮洪

（1.江西省地質局第六地質大隊，江西 鷹潭 335000；2.江西省核工業地質調查院，江西 南昌 330038）

1 相關概念界定

1.1 礦山地質災害治理工程的特殊性

礦山地質工程是對地質學和土木工程的交叉研究。礦山地質工程是以建筑材料﹑工程設計和施工現場為基礎的特殊工程類型。它不是一個普通的建設項目或普通的工程項目，它是一個獨特的項目。礦山地質工程包括：高壩基礎﹑高層建筑基礎﹑橋梁基礎﹑排水工程﹑采礦﹑地下車站﹑地下開發﹑地下車間﹑滑坡和地質災害管理。除自然災害評估項目外，上述其他項目的地基﹑邊坡和排水構筑物均建在永久性巖石上。用于使用的礦山地質工程和礦山地質工程災害控制工程不屬于穩定的地質體變形，是不穩定的地質體轉變為穩定的地質體。礦山地質災害防治工程的特點在于，它可以用于可能導致災害的不穩定地質結構的重建和加固。一是工程對象不穩定（或現在可能不穩定），所以，治理系統里或治理后的不穩定形成了大的流動性效果。上述特點印證了地質災害治理工程具有不同的特點。

1.2 礦山地質災害治理的技術風險性

1.2.1 風險性概念

與風險相關的概念有很多，可以理解為以下幾種可能性：事故﹑危險與失事。風險性是風險存在的概率，由風險比定義[1]。

1.2.2 礦山地質災害防治的技術風險性

礦山地質災害防治技術風險是一項技術決策，即地質災害因不確定性或錯誤而發生的可能性。

1.2.3 風險源

自然災害系統的復雜性和不確定性是存在的，會帶來類似的風險。

（1）礦山地質災害自身是一個極為復雜的開放系統。主要表現在環境問題﹑巖土問題﹑水文地質條件﹑高度個性化特點，動力因素多（降雨﹑地震﹑水庫水位﹑人為等）﹑動力特性﹑變形斷裂機理﹑變形斷裂過程非常復雜。由于系統的復雜性因素，導致識別變形和破損變得困難。經過半個多世紀的研究，人們逐漸認識了地質學。危險系統是具有耗散結構特性和自組織的開放系統。自組織機能受到很多因素的影響，但它的方向是未知的，一些小的變化可以導致整個系統的大變化。從意識開始，它就是一個對立統一的體系，灰與白﹑確定與不變﹑漸變與突變﹑不平衡與不協調﹑秩序與混亂﹑復雜是它的特殊屬性，它的復雜性決定了地質災害系統的不確定性。

（2）礦山地質災害勘查試驗成果的不確定性。崩塌和滑坡的唯一確定性地質學模型就是它本身。我們所有的勘查試驗都是點對點的概化和推斷。不可能全面準確地確定斜坡帶的形狀﹑軟層的接觸﹑斜坡的厚度和機器的力學性能[2]。礦山地質災害體勘查試驗機構建立的地質模型是眾所周知的例子，但應盡可能對其進行總結和科學修正。即使如此它還是仍然具有許多固有的不確定性。

（3）穩定性計算評價的不確定性。標準計算要求地質資料和物理參數的準確性，尤其是力學參數的準確性。如果這是不確定的，不同的值，特別是當落體上的力難以準確計算時，應該計算為穩定的。計算的準確性并不意味著計算結果的準確性，從嚴格意義上講，滑坡和崩塌的結果可以是定性的，也可以是半定量的。

（4）礦山地質災害治理工程設計的不確定性。基于研究試驗和穩定性計算的自然災害管理工程設計，由于上述設計中不確定性的復雜性，導致了不確定性。設計的不確定性給治理項目的實施和成功帶來了各種風險。但是，項目的可靠性和風險與潛在收益和無法避免的風險數量有關。

1.2.4 礦山地質災害治理風險源分析

①客觀風險源。不可避免的風險是風險因素。②解釋是主要原因。③主觀風險來源。判斷和決策的嚴重錯誤導致的風險構成可持續性風險。自然災害的預防和管理存在風險，應限制技術以降低這種風險。主觀風險跡象是可以避免的，可以通過多種方式和工作程序來避免。

2 礦山地質災害治理工程的勘查設計與施工實例

2.1 示例一

2017年9月5日，貴州省望漠縣開始下雨，然后出現塌陷。據實地考察，滑坡盡頭為5209省道西段，邊坡無明顯開裂﹑變形跡象。從發現地下災害隱患至今，河岸裂縫不斷出現變形跡象。據實地考察，邊坡邊沿處多處裂縫。明顯的水平（最大5cm）和垂直（最大約30cm）位移；斜坡前部輕微坍塌，建筑物嚴重損壞（破損，無變形，損壞），無人員傷亡，直接經濟損失。根據最新分布曲線和巖土初步分析，本次滑坡是不穩定的[3]。連綿不斷的降雨，整個坡面可能坍塌，危及120間房屋523人的生命安全，洪水前方距離5209國道約180m，經濟不受影響，實則損失約700萬元，風險很大。

當工程探索者充分收集前人的有關其研究信息時，在此基礎上，對納包村納包組滑坡的地質環境和邊界條件進行了調查，調查項目有：與尺寸﹑進行土壤結構﹑水文地質條件﹑穩定性條件等，并進行組分﹑穩定性分析計算和完整評價。分析災害的可能性和情況，調查危險程度，通過分析和論證物理指標﹑預防和管理的必要性和可行性來開展工作，根據勘查資料，提出工程防治方案建議。本研究基于現有數據的完整集合獲取現有數據，并進行場地地形測量﹑（水﹑工程﹑環境）地質測量﹑技術測量﹑地質力學物理地表測量﹑鉆孔﹑實驗室測試等。一種鉆孔是設計用于獲得滑坡體地質工程水平的普通鉆孔。巖土基礎工程的結構﹑厚度和結構，定義邊坡（上），查找邊坡工程實例（上）；開挖結構直徑110mm，無需改動直徑﹑設計深度為10m，鉆孔工藝屬于工程鉆孔。

對礦山災害地質體施工撓動不當有可能造成整體或局部突發性破壞.礦山地質災害能否進行工程治理是需要先決條件的，這意味著我們還沒有進入加速變形和斷裂的階段，就給實施留下了一些時間和安全性。在打滑的情況下的山體滑坡，人們已經束手無策。當結構撓動強度大于其承受能力，施工期間可能會引發突發災難。

2.2 示例二

2.2.1 工程概況

險要的蓮子崖位于長江西泠谷上游的兵蜀寶澗江以南的長江兩岸。河中的巖土質量約為260m×104m；第一波過河高70多米，河面涌浪高54m，上下游左右延伸42公里，形成的河流巖體和土體高于河流水面93m﹑河口以下250m寬，小徑分叉過河12d面向河流。鏈子崖危巖體為南北向分布的細長基巖，懸崖峭壁，險石，兩旁空無一人，東﹑北兩端近百米崖壁，東墻幾乎是南北走向，北墻是西北走向，河流幾乎平行。它的西部和南部被山脈連接，被裂縫切割。險巖南北長約700m，東西寬30m～180m，南窄北寬，南高北低，面向長江。斷裂系統被切割形成斷裂段，體積320m×104m。地面上最寬的裂縫5.2m，開發深度達到150m。

由于陡崖底部二疊系馬鞍在巖石下的掠奪性開采，形成采高0.7m～7m，面積約12×104老采空區，約80%～90%的礦層采自老采空區，采空區大部分采空。充渣老采空區的直接頂板是厚層，包括二疊紀棲霞層球狀石灰石lm厚度，堅硬且完整的屋頂。采空區地壓嚴重，剩余的礦柱被壓碎，承渣被壓扁，老采空區海拔高度為90m～120m。沿礦系頂板形成危險巖體，粘土中間層的爬行面有摩擦鏡面和多相劃痕。監測顯示，臨江危巖破碎部分為250×104250×10，沿長江（北）爬行，1978年和1989年位移超過5400萬，沉降30.4mm。新谷地滑坡滑坡時，阻塞了長江的航道，迫使主干向南移動至險基巖底部，險基巖下長江主要水道僅寬80m，塌陷成河，將阻塞河流，阻礙通航，估計經濟損失達50%，將近160億元。修復工作于1995年4月開始，1999年8月所有的工作都完成了。主體工程為某老礦區火災承重防滑重點工程。共建造了23個承重防滑鍵，總長1242m，有支撐面，面積為6361m2（占該段危險基巖底部面積的12%），充滿硅鍵體2.08×1m；2003年6月，壩前水位升至135m，基巖老礦區被完全淹沒了。至此，工程完成之后危巖體穩定良好。

2.2.2 在受控條件下，施工的震動仍使蓮子崖危巖發生強烈彎曲，導致事故發生

因為基巖的高聳﹑裂開的﹑破碎的巖石，導致施工中的振動問題備受關注，因此對施工現場進行了多次研究。

地質分析和數值計算都顯示出最高的施工前穩定性因素。因此，施工首先挖掘了臨江（Ty）的危險基巖，倒承重阻力滑鍵，增加支撐巖石穩定性。在底部挖掘一處老礦區破壞了危險的巖石區，開挖速度分為4 m。在破碎部分下，當天監測T的開口速度和斷口速度在11月10日增幅為0.2mm/

屋頂壓力監測從0.20MPa飆升至2.55MPa～3.39MPa，它超過了上面巖石的重量壓力。絕對地表位移監測等級位移浪涌55mm～144mm，下沉20mm～52mm。表面的宏觀變化形狀嚴重，表面裂紋0.9m～1.2m寬，水泥蓋板剝落。接縫頂部的卡石被壓碎，整個90×1畝，這座山發生了重大的變化，可能發生事故。

3 礦山地質災害治理工程勘查設計和施工中的現存難題

（1）工程勘查的設計方案缺陷。如果工程研究的總體規劃和規劃體系不健全，自然災害的建設管理就不能滿足要求。目前，一些工程研究業務人員無法正確操作和使用當今已知的分析工具和方法，因為工程研究的結論可能不準確。所以工程知識的錯誤明顯影響工程設計。也可以帶動重要工程的施工進度[4]。

礦山地質災害勘查人員對于動態性的水文地質現象信息應當及時全面收集獲取，這得到了全面而靈活的采礦系統的支持。鉆孔的靜水位為地質勘探綜合發展中的重要信息和數據，勘探業務施工人員需要執行有關當前現有鉆孔靜水壓力水平的數據信息，按照現有水力勘測的基本操作進行連續監測操作。作為程序規范，勘探運營商應至少保證以下內容：調查收集數據之間的時間間隔在幾分鐘內，檢測操作間隔的長度可以小于5分鐘，水力勘測技術人員需要實時完成鉆井勘探結論數據，整合和記錄以形成鉆孔中靜水壓力水平的波動模式。對于假設定期檢測操作的技術，工作人員必須找到調整鉆孔中靜水壓力水平的基本方法。在巖層中進行礦物開采的重要假設是：目前，我們將準確考察現有區域的水文地質條件和勘探項目。當人員缺乏對當地水文地質因素的科學觀察時，需要對巖石勘探和采礦作業進行總體規劃，在某些情況下，可能存在偏差。對于地質學家來說，水文地質條件很困難的地區復雜度比較高的基本特征測試和記錄僅限于特定級別的水文地質數據。通常很難保證水文地質勘探的結論的準確性。

（2）礦山地質災害治理的施工技術缺陷。工程建設的技術方法和手段基本與災害有關，也可以確定地質災害治理的效果和綜合成本投資。現階段地質災害綜合治理的施工技術和手段盡管顯示出創新和改進的趨勢，但一些工程項目施工單位負責人未將不同類型地質災害成因特征總結全面，因此，施工單位人員無法選擇最好的災害預防措施。項目施工人員必須做出明智的決定，由于檢測設備未積極推廣使用，導致建設周期延長，建設成本超支。對于有自然災害的地區，該地區的地下水位與地表水位波動是復雜的勘探項目，對于當前現有的地下水和地表水位，工人應監測當前的地下水和地下水狀況。地質調查員必須進行準確的調查，根據當前現有的地下水和地表水位數據流量來看，應該能夠確保水利勘測信息的高度完整性。在雨季時期，水利測量人員非常擔心水位的升高和地表徑流等重要信息。這些信息需要準確記錄，準確判斷和分析影響當地水質的因素。所有現有的數據指標﹑地下水補給和水壓都必須完整。確保水壓測試儀及時計算地下水測量水平非常重要。測量員必須及時完成現場調查并整合現有的土壤調查數據。

（3）工程勘查設計與施工的規范保障制度缺失。大型礦山地質災害修復工程的成功離不開關鍵的先決條件與完善的現有規范體系。但現在從整個設計和開發系統的角度來看，它對技術研究和設計的管理，負責人對完善現有規范保障體系的承諾不充分。在工程探索階段一些操縱人員工作也很隨意。礦山地質災害缺乏規范體系就會在施工過程中存在明顯的盲目性，阻礙自然地質災害徹底處理工作。

4 礦山地質災害治理工程勘查設計和施工的完善改進對策

（1）合理完善工程勘查設計方案。保證對土壤危害的充分管理應簡化和優化現有的工程研究體系，以確定工程勘探規劃師和設計師協助使用特殊的研究設備和設施完成礦山地質災害調查與檢測過程。尤其是在實際工作中，地質學家在場時，在研究和設計中要認真控制工作方法，避免研究設計中出現數據錯誤。礦山地質災害調查技術人員的調查需要密切配合，完善現有規劃互動合作方式。

礦山地質調查從業者需要專注于自身的整合，同時優化和提高實體業務素養，以正確利用現有的勘探行業技術手段。現階段地質勘查技術從業人員必須完整準確地確定相容巖層的地質信息數據，避免在廣泛的土壤調查期間遺漏大型調查數據。然而，在實踐中，地質研究方法的實施是困難的。

由于其復雜性，勘探者必須確保現有水力勘測數據達到全面覆蓋標準，在操作和實現時要非常小心。礦山地質調查操作員要結合調查業務的因地制宜的基本流程步驟，落實實施原則，規范操作。礦山地質調查工作的技術方法包括：RTK技術﹑電測技術﹑RS測量技術和CPS技術。

（2）引進自動化與信息化的工程勘查施工技術手段。先進的地質狀態檢測技術使經營者能夠準確評估地質風險。目標是利用現有礦山地質勘探業務資源優化配置，在此前提下研究人員目前正在尋求應用自動化調查和測試設備。礦山地質災害管理項目建設工程師需善于開發實時動態監控，準確檢測環境危害動態變化的細微之處。

探地雷達意味著要根據裝置本身了解埋藏深度和礦產地質資源的組成。需要客觀地給出元素和表面性質等基本影響因素。勘探技術人員需要執行全面的自動定位測量，需要確認操作過程，形成無線電波的幅值變化特性。技術人員結合不同時間段的振幅值，可以測量出物質的變化，準確記錄巖層的地質特征。在這個階段，CPR巖層礦物是自動的，廣泛用于化學勘探作業的電磁波數據的反射波形數據具有精度高的優勢。RTK水電勘探項目的實施方式主要體現在以下幾種組合：巖層及礦產執行信息化﹑智能化自動化檢測設備特性判斷，測量人員自動測量參考平臺，對測試信息的結果進行綜合收集和處理。當前測量員可以適當推進RTK測量儀器系統，它可以被操縱和使用，有效地保證了對現有巖層和礦物的當前監測。參考平臺是RTK勘探作業過程中的重要基礎，研究人員應使用上述分析工具，并對從數據收集中獲得的相關信息進行充分比較，以提供具有目標和最終分析的綜合研究。

（3）健全工程勘查設計與施工的規范管理制度。項目建設單位的工程研究與設計與管理工作人員要完善現有規范保障體系。此外，將工程建設的綜合實施過程納入標準化管理標準。開挖施工前，應重點對現有礦山進行全面調查。采礦地質勘查員需要提供完整的科學判斷和重要工作的結論，地質調查的內容包括礦山礦物的地層和結構﹑地質風化﹑巖層﹑地下水深度形成﹑巖層﹑含水層基巖特征等。例如，地質災害的綜合檢查和探測包括巖層地質調查。運營商現在必須依靠專門的系統的地質勘探的設備﹑工具和手段測量數值。土木工程地質調查項目指標具有鮮明﹑綜合的特點。工程研究技術人員必須完成工程地質研究和操作過程，以免遺漏一些重點。

5 結語

綜上所述，考慮到礦山地質災害治理工程勘查﹑設計和建設的難度，我們需要進行全面而詳細的討論和分析。同時，需要加強監管力度，同時提出有效的解決方案，以確保項目能夠高質量的完成。