礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治措施

程嚴(yán)毅

摘 要：礦山建設(shè)中出現(xiàn)的水文地質(zhì)災(zāi)害問題會(huì)對(duì)建設(shè)過程及結(jié)果造成嚴(yán)重影響。為此，本文首先分析了水文地質(zhì)災(zāi)害的幾種常見類型，然后總結(jié)了水文地質(zhì)災(zāi)害防治原則，最后提出具有針對(duì)性的水文地質(zhì)災(zāi)害防治措施，以期提升礦山建設(shè)的安全性和環(huán)保性。

關(guān)鍵詞：礦山建設(shè);水文地質(zhì)災(zāi)害;崩塌;滑坡

中圖分類號(hào)：P694;TD76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）07-0062-03

Abstract： The hydrogeological disaster in the mine construction will have a serious impact on the construction process and results. Therefore， this paper first analyzed several common types of hydrogeological disasters， then summarized the prevention and control principles of hydrogeological disasters， and finally put forward targeted hydrogeological disaster prevention and control measures， in order to improve the safety and environmental protection of mine construction.

Keywords： mine construction;hydrogeological hazards;collapse;landslide

水文地質(zhì)，地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科，指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。因水文地質(zhì)而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害通常包括三種，即地下水變動(dòng)災(zāi)害、塌陷災(zāi)害、滑坡災(zāi)害。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，2018年我國共發(fā)生了2 966起地質(zhì)災(zāi)害，其中以滑坡災(zāi)害和崩塌災(zāi)害最為常見[1]。若在礦山建設(shè)過程中遭遇地質(zhì)災(zāi)害，不僅會(huì)引發(fā)重大人員傷亡事件，而且會(huì)嚴(yán)重阻礙礦山建設(shè)進(jìn)程。因此，應(yīng)選用科學(xué)、合理的方法及手段來應(yīng)對(duì)由水文地質(zhì)引發(fā)的各類災(zāi)害，以實(shí)現(xiàn)礦井開發(fā)的安全性，為礦業(yè)發(fā)展提供有效的保障。

1 礦山建設(shè)過程中常見的水文地質(zhì)災(zāi)害

在礦山開采過程中，水文地質(zhì)災(zāi)害主要包含以下幾種類型：一是地下水位發(fā)生改變而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害;二是內(nèi)部巖土發(fā)生變形之后引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害;三是礦體易燃物在燃燒后導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害。

1.1 地下水位發(fā)生改變而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

在礦山建設(shè)過程中，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害最常見的原因是地下水位發(fā)生變化。當(dāng)?shù)叵滤话l(fā)生變動(dòng)之后，開采好的礦井會(huì)與地下暗河相接觸，大量的地下水會(huì)快速涌入礦井的巷道中，形成礦道灌水的情形。此外，地下水中含有大量的泥沙，一旦泥沙積聚過量，且無法被有效排出，就會(huì)使地下礦井發(fā)生堵塞，不但會(huì)嚴(yán)重破壞施工環(huán)境，而且對(duì)礦井作業(yè)人員來說極具危險(xiǎn)性。

1.2 內(nèi)部巖土發(fā)生變形之后導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害

巖土層發(fā)生變形后會(huì)引發(fā)山體塌陷和滑坡等問題。出現(xiàn)這些問題的原因是礦山開采有可能導(dǎo)致巖石內(nèi)出現(xiàn)中空現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)巖土層的結(jié)構(gòu)變形。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國礦山開采過程中因巖土層發(fā)生變形而引發(fā)的大型崩塌事件共有三千多例，大型滑坡事件和泥石流事件共有兩千多例，規(guī)模屬于中小型的崩塌、滑坡以及泥石流事件的共有十幾萬例[2]。地表發(fā)生塌陷可以分為以下三種情形：第一，在礦山建設(shè)過程中，對(duì)巖石進(jìn)行爆破而導(dǎo)致礦山的土質(zhì)層發(fā)生松動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)地面塌陷;第二，礦山開采致使地下水含量大幅度降低，使地面發(fā)生沉降，進(jìn)而造成塌陷;第三，礦區(qū)內(nèi)過度進(jìn)行疏干排水，引發(fā)巖溶塌陷。

1.3 礦體易燃物燃燒后引發(fā)的水文地質(zhì)災(zāi)害

礦山內(nèi)的礦產(chǎn)資源量是極為豐富的。從元素構(gòu)成來看，構(gòu)成礦產(chǎn)資源的元素種類較多，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源的化學(xué)性質(zhì)較為顯著，在一定條件下會(huì)發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)。部分礦產(chǎn)資源還能在高溫條件下直接發(fā)生爆炸，引發(fā)安全事故。礦山的溫度通常會(huì)隨著深度的增加而不斷升高，而且硫含量也會(huì)不斷上漲，因此礦山底部的易燃物質(zhì)燃燒爆炸發(fā)生率極高。如果礦山中的煤炭資源較為豐富，那么會(huì)有大量的瓦斯氣體分布其中，位于較深位置的瓦斯氣體通常具有較高的爆炸發(fā)生率[3]，對(duì)礦井施工人員的人身安全造成極大的威脅，且易在爆炸之后給施工企業(yè)造成難以挽回、不可計(jì)量的經(jīng)濟(jì)損失。

2 防治水文地質(zhì)災(zāi)害的原則

2.1 安全第一

在礦山建設(shè)過程中，防治水文地質(zhì)災(zāi)害的一個(gè)重要目標(biāo)是為施工人員提供安全保障。如果在防治過程中仍會(huì)對(duì)施工人員的安全造成威脅，那么就需要調(diào)整防治策略。具體來講，在防治水文地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，應(yīng)盡量消除地質(zhì)破壞對(duì)施工人員造成的不利影響，以及礦山內(nèi)易燃物質(zhì)對(duì)施工人員形成的安全威脅。總的來說，施工人員不應(yīng)和任何危險(xiǎn)物質(zhì)發(fā)生直接接觸。

2.2 因地制宜

在水文地質(zhì)災(zāi)害防治過程中，需要充分考量礦山的水文特點(diǎn)、地質(zhì)特點(diǎn)和氣候條件。由于不同施工區(qū)域所對(duì)應(yīng)的施工條件不同，因此，在防治水文地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，要因地制宜，不能過于依賴某種防治技術(shù)而導(dǎo)致防治效果變差。

2.3 敢于創(chuàng)新

在針對(duì)復(fù)雜的地理環(huán)境時(shí)，各類水文地質(zhì)災(zāi)害防治手段可能存在一定的限制，此時(shí)，可以考慮采取以下三種措施：第一，借鑒更加先進(jìn)的防治理念及手段;第二，將單一的防治手段結(jié)合在一起使用;第三，創(chuàng)造新的防治理念及手段。無論采用何種措施，都要符合綠色、高效的發(fā)展理念。

3 礦山建設(shè)過程中防治水文地質(zhì)災(zāi)害的措施

3.1 做好地下水防治工作

通過對(duì)比分析可知，礦山開采過程中最容易遭遇的水文地質(zhì)災(zāi)害就是因地下水位發(fā)生變化而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。因此，為了保證礦山建設(shè)的安全與穩(wěn)定，應(yīng)將解決地下水問題作為首要工作目標(biāo)。具體來講，工作人員可以根據(jù)礦山的實(shí)際情形采取相應(yīng)的災(zāi)害防治手段。在施工之前，應(yīng)當(dāng)了解施工區(qū)域的地下水情況，包括地下水類型、含量以及流向等;同時(shí)，還要做好礦山建設(shè)工程規(guī)劃，并將礦山周圍的水文構(gòu)造及地理環(huán)境等因素納入考慮范圍[4]。在進(jìn)行礦山建設(shè)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：第一，施工作業(yè)流程應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)定，切勿為了追趕工期或者是降低成本而隨意刪減應(yīng)有的施工操作步驟，或者不按照規(guī)定與要求開展相關(guān)工作;第二，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合已有的地質(zhì)勘測結(jié)果來對(duì)施工流程進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，不僅要選取合適的礦井位置，而且要對(duì)實(shí)際位置進(jìn)行分析和預(yù)測;第三，合理設(shè)計(jì)礦井含水層，在安裝時(shí)與巖體的距離不能少于10 m。

對(duì)于地下水的防治，需要考慮方方面面，不僅要對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行分析，還要對(duì)井巷功能進(jìn)行合理規(guī)劃?？刂频叵滤詈玫姆绞绞鞘瓒陆Y(jié)合。與我國傳統(tǒng)的地下水治理手段疏干相比，這種新型手段能夠降低生態(tài)環(huán)境的損害程度，并起到節(jié)約成本、提升資源利用率的效果。

3.2 做好礦山滑坡災(zāi)害的防治工作

在處理礦山滑坡問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合滑坡的實(shí)際情況。主要的處理方式有兩種：一是減少滑坡地區(qū)巖石的剪應(yīng)力;二是改變巖石的物理特性。想要減少滑坡地區(qū)巖石的剪應(yīng)力[5]，可以采用以下三種手段。第一，在礦山斜坡的坡腳處實(shí)施整平操作。巖石之所以會(huì)發(fā)生滑坡災(zāi)害，與其自身擁有較大的質(zhì)量有十分緊密的聯(lián)系。對(duì)坡腳進(jìn)行處理之后，巖石滑坡坡面方向的動(dòng)力加速度就會(huì)減少，因而可以起到緩解滑坡的作用。如果坡面的傾斜度較高，此時(shí)就不能只是削緩坡面，而是要在坡面處修筑臺(tái)階，將坡面搭建為一級(jí)一級(jí)的臺(tái)階，以有效減少巖石在滑坡過程中具有的動(dòng)能，進(jìn)而起到緩解和制止滑坡的效果。第二，修筑擋土墻。對(duì)于一些可能會(huì)發(fā)生山體滑坡的位置，可以通過設(shè)置擋土墻的方式來抵擋滑坡。需要注意的是，如果使用該方法，還需要設(shè)置合理的排水系統(tǒng)來清理滑坡地段下方的地下水。第三，可以在發(fā)生滑坡的地方鉆打防滑樁，通過增強(qiáng)阻力的方式緩解坡體滑動(dòng)。巖石的性質(zhì)發(fā)生改變主要是因?yàn)槭艿搅说乇硭暗叵滤淖饔谩Ｏ胍淖儙r石的物理性質(zhì)，就要加強(qiáng)對(duì)地表水及地下水的處理，以減少對(duì)巖石的作用。具體方法有以下三種：第一，修建地表截水溝，通過截水溝來攔截滑坡上方的地表水流;第二，修建排水溝，將地下水以明溝或暗溝的方式排出，減少巖石中的含水比例;第三，修建排水巷道，將滑動(dòng)體中的地下水利用排水巷道排出。

3.3 做好巖溶地表塌陷災(zāi)害的防治工作

由巖層變形所導(dǎo)致的地表塌陷以巖溶塌陷為代表。在面對(duì)這種塌陷狀況時(shí)，可以選用以下幾種方法進(jìn)行處理。第一，做回填與密封處理。如果塌陷已經(jīng)形成了一片凹陷區(qū)域，那么就可以使用礦區(qū)周圍的泥土和砂石等物質(zhì)回填至凹陷區(qū)內(nèi)，并對(duì)塌陷口做密封處理，避免雨水浸潤。第二，在完成回填操作之后，也可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行疏導(dǎo)操作，如果塌陷區(qū)域與河流的距離較短，此時(shí)應(yīng)對(duì)河流的流向進(jìn)行調(diào)整，避免河水流入塌陷區(qū)，使其再次發(fā)生塌陷。第三，可以在已經(jīng)塌陷的位置附近修建圍堤，避免地表水灌入。第四，需要對(duì)已經(jīng)發(fā)生塌陷的位置進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，一旦出現(xiàn)積水滲水等情況，需要立即進(jìn)行清理，避免二次塌陷。

3.4 做好易燃物質(zhì)爆炸災(zāi)害的防治工作

在礦區(qū)內(nèi)施工還需要對(duì)易燃易爆物質(zhì)進(jìn)行防治處理。具體來說，要做好以下幾方面工作。第一，保持良好的通風(fēng)。如果易燃易爆物質(zhì)大量堆積在礦井內(nèi)，發(fā)生爆炸的可能性就會(huì)非常高，此時(shí)應(yīng)通過換氣操作及時(shí)將易燃易爆物質(zhì)排出礦井，為施工人員營造安全的工作環(huán)境。第二，對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的甲烷濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。若良好的通風(fēng)換氣也不能保證易燃易爆物質(zhì)的快速排出，就需要采用更加精細(xì)的手段進(jìn)行防治，具體來講，可對(duì)甲烷等易燃?xì)怏w的濃度進(jìn)行監(jiān)測，一旦濃度超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，施工人員應(yīng)立即撤離并進(jìn)行相應(yīng)的處理。如果礦區(qū)內(nèi)正在開展爆破工作，施工人員一定要遠(yuǎn)離該區(qū)域，同時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全防線，禁止任何人員靠近爆炸區(qū)域。

3.5 做好生物防治工作

爆破所形成的粉塵會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成惡劣影響，有時(shí)還會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量造成影響。為此，應(yīng)當(dāng)利用生物防治技術(shù)來解決粉塵彌散等問題。為了盡可能地減少負(fù)面影響，建設(shè)起步階段就應(yīng)該開始進(jìn)行生物防治。與此同時(shí)，還需要在建設(shè)過程中強(qiáng)化防災(zāi)和減災(zāi)理念及措施，充分利用植被的過濾作用，為修復(fù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境提供支持。

4 結(jié)論

在礦山建設(shè)過程中，水文地質(zhì)災(zāi)害的影響值得高度關(guān)注。在施工過程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同類型的水文地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行相應(yīng)防治，避免發(fā)生人員傷亡或建設(shè)受阻等情況。

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