地下工程中常见地质灾害防治

2009-03-29曹元兵靳茂虎

城市地质 2009年4期

关键词：征兆岩爆突水

曹元兵，靳茂虎，刘斌

(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州，221116)

地下工程中常见地质灾害防治

曹元兵，靳茂虎，刘斌

(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州，221116)

本文论述了地下工程中地下塌方、地下突涌水、泥屑流及岩爆等灾害的成因，介绍了一些常规防治方法。

地下工程；塌方；突涌水和岩爆；灾害；防治

0 概述

我国开采煤炭、金属矿等绝大多数都在地下进行，大量城市地铁建设也是以地下开挖为主，还有水利、国防建设等都与地下工程紧密相关，地下工程在我国的现代化重大工程建设当中充当着重要的角色。但是，地下工程中常常发生塌方、突涌水、泥屑流及岩爆等地质灾害，做好其灾害预防工作是地质工作的一项重要任务。

1 塌方及其防治

地下工程中，由于人工开挖导致围岩失稳，常会发生不同规模的围岩脱落或崩塌，对施工人员及机械设备的安全都是一个巨大的隐患。塌方通常会发生于断层破碎带、膨胀土、第四系松散岩层、不整合接触面、侵入岩接触面以及岩体结构面等不利组合段。

1.1 塌方原因

在地下工程施工和维护过程中，发生塌方的原因概括起来可以分两大类型：一个是客观因素，即存在不良工程地质条件；二是主观因素，即人为不当的工程活动。

（1）塌方常见的自然客观因素

地质构造条件、地应力状态、地下水活动和岩层岩性等，都是影响工程的重要客观因素。不利的地质条件，常是地下工程塌方的先天性隐患。当地下工程遇到不稳定岩土体时，可能由于其结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后很容易引起坍塌；在软弱结构面常因泥质充填物过多，产生较大的塌方。

地下水是造成塌方的重要因素之一。地下水对围岩的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用，可能导致工程失稳。当岩层有软弱夹层时，地下水可能会使软弱面力学强度大大降低，诱发塌方。

（2）塌方常见主观因素

塌方的主观因素包括地质勘查不细致，地质问题研究不全面，设计施工方案不恰当等等。地下工程勘查阶段的工作非常重要，是后续各项工作方案的依据。地质调查、地质资料及不全，常会使施工方案选择出现重大失误。

在施工过程中还会出现人为措施不当。如施工支护不及时，支撑方法不能满足要求，围岩爆破用药过多，对新出现的问题监视不够，信息反馈不及时或措施不力，方法不当等。

1.2 塌方事故的预防

塌方事故一旦发生，会造成巨大的经济损失甚至危及人员生命安全。因此及时发现塌方的征兆非常重要。其常见的方法是在掘进工作面布置合理的探孔，查清地质和水文地质情况，对掘进工作面进行地质素描，预测判断掘进前方有无可能发生塌方隐患。定期和不定期观察围岩受力及变形状态，检测支护结构是否发生了较大的变化，观察岩层的节理、层理裂隙是否变大，坑顶或坑壁是否松动掉块，喷射混凝土是否发生脱落及地表是否下沉等。

2 地下水、泥屑突涌防治

地下突水是地下工程中最常见的地质灾害。有时因突水量大，发现不及时，可能造成整个地下工程淹没的危险。

2.1 地下突水灾害及其防治

地下工程中，突水灾害时常发生，包括地表水和地下水引发的突水灾害。当进入地下工程场地的水量超过正常排放能力时，会造成水灾。在煤矿井开采时，因采空区涌水造成重大事故占煤矿事故中相当大的比重。1990年金山局东矿突水，1993年黄贝煤矿突水，1995年依兰二矿“10.23”透水，1996年金东二矿透水事故等，均是老采空区内积水大量突然涌出造成的。

（1）突水征兆

地下工程施工中常见的突水征兆有：涌水突增，水质由清变浊；岩壁有“出汗”现象；地下工作面空气变冷；凿岩时钎子回弹等异常现象发生。

（2）突涌水防治

首先要做好预防性调查分析，调查附近水文、地质构造、断层、破碎带和岩溶发育情况，分析可能出现突涌水的源头；查清涌水途径；根据不同情况可采用截、排、堵等多种方法综合治理。

2.2 地下泥屑流防治

泥屑与地下水混合大量涌出，有极强的破坏力，常发生于封闭的饱水岩洞、断层破碎带等。可采用注浆使泥屑凝结核硬化等方法防治。