水文地质因素对矿山地质的影响及治理方法

（湖南省地质矿产勘查开发局417队，湖南 衡阳 421001）

由于受开采条件、外部条件等因素的制约，不同矿床的水文地质合理指标与矿床地质也表现不同，需要在矿山地质资源勘查、分类及资源开发中，依据不同区域矿床的特点，从技术角度进行综合评价。

1 水文地质因素对地质灾害的影响

1.1 松散堆积层

根据现场调查结果，地质灾害范围内的松散堆积物主要为粉质黏土和砂土碎石的混合物，厚度在1m～3m范围内，结构上整体不致密，尤其是岩层遇水后抗剪能力大幅降低，容易失稳而发生滑动。

1.2 矿区地质及地形条件

矿区地质灾害易发区域整体呈凸形，坡度为34°左右，局部可达42°。较大的坡度容易使边坡表面的砂层发生崩塌、滑动，为边坡整体不稳定因素提供了良好条件，是诱发地质灾害的重要因素之一。

1.3 地面沉降作用

地面沉降能使矿区的工程施工获取一定震动峰值，导致其表层岩土体的强度及结构都发生弱化，进而使岩体原有力学平衡发生变化，最终引发斜坡失稳而向下滑动。通过现场调查可知，沉降作用发生后，斜坡表层覆盖的岩土体已经松动，局部发生滑塌，进一步增大坡度，并产生临空面，致使边坡处在不稳定状态。坡体经过一次沉降作用后发生严重变形，整个坡体几乎布满裂缝，并不断发育成地震裂缝，伴有局部崩塌与下错现象。此外，在大气降水的作用下，坡体前缘开始局部下沉，导致在中上等部产生拉张裂缝。可见，坡体状况不乐观，随时有产生大规模地质灾害的危险，应尽早进行治理，以免造成人员伤亡和经济损失。

1.4 水文地质因素对地质灾害的影响

矿区地下塌陷的直接诱因是降雨或洪水，常与排水、蓄水、抽水及其它工程施工活动密切相关。根据当地气象部门提供的资料，尤其是每年的8月到9月，接连的强降水使雨水从裂缝处不断下渗，对岩土体造成破坏，进一步加重了矿区斜坡的破坏。降水是引发矿区地质灾害的重要原因，雨水径流渗透至滑动面，使滑动面发生软化，抗剪强度大幅减小，失稳后发生灾害。

通过以上分析可以看出，坡体所在位置及其周围环境地质条件较差，如地形以高陡为主，松散堆积物厚度较大，大气降水不断向下渗透，区域地下水不规律活动等都是该矿体产生变形的重要因素。在这些因素当中，矿震作用和连续较大强度的大气降水是造成地质灾害的主要原因，大气降水作用对矿床侵蚀及移动都有明显的促进作用。

2 地质灾害所造成的稳定性分析

2.1 参数的选取

受地质灾害影响较大区域以土层为主，整个灾害地带呈现出折线形，所以设计过程中可借助传递系数法实施参数反演[1]。在反演时选取典型断面进行推算，断面主要为沉降区与变形区，安全系数分别取0.95和1.00。

以参数反演的结果为依据，同时考虑室内试验结果，对地质灾害与参数进行综合确定，具体如表1所示（矿化带天然重度取19.0kN/m3，沉降饱和重度取19.6kN/m3）。

表1 参数选取

2.2 地质灾害综合评价

针对下列三种工况下的地质灾害安全系数进行综合评价。

工况一：天然状态，以自重荷载为主，安全系数按1.2计算。

工况二：暴雨状态，荷载由自重与暴雨组成，安全系数按1.08计算。

工况三，沉降状态，荷载由自重，安全系数按1.02计算。

计算结果为：①剖面1号沉降矿体在三种工况下的稳定系数分别为1.141、0.946和0.861，推力分别为77.1kN/m、99.6kN/m和167.8kN/m；②剖面2号矿体在三种工况下的稳定系数分别为1.141、0.946和0.861，地质灾害推力分别为82.5kN/m、113.3kN/m和133.5kN/m；③剖面3号矿体在三种工况下的稳定系数分别为1.137、0.944和0.859，地质灾害推力分别为119.1kN/m、159.6kN/m和206.7kN/m；④剖面4号矿体在三种工况下的稳定系数分别为1.561、1.307和1.308。

根据以上结果可得：①工况一中滑坡基本稳定；②工况二、三中所处矿层不稳定，局部会出现地质灾害的趋势，工况三属最不利工况，在这一工况下，灾害的推力达到最大[2]。

3 矿区地质灾害治理方法

在变形区，主滑部分前缘布置抗滑桩；在坍塌区，后缘布置桩板墙，并于墙体后部进行填土，与原始地面同高，同时对这一部分的危岩体进行清除，整理坍塌地层表面。另外，对边坡的裂缝进行封填，在稳定部位增设排水系统，以堵截径流。

在变形区，主要在主滑部分前缘对抗滑桩进行布置，在选定具体位置时充分考虑嵌固地层实际情况，确保滑体不会产生较大滑动[3]。在矿山沉降区域，主要在后缘处对抗滑桩进行布置，桩体应高于地面，并在桩间增设挡板，桩体后部进行填土，直到与原始地面同高，以此起到防止地质灾害发生的作用[4]。

抗滑桩主要为人工挖孔方桩，按（1.3×1.5）m布置，间隔距离为5m。在井口处布置锁口盘，孔中使用混凝土护壁，护壁与锁口的保护层至少应25mm厚，并现浇强度等级为C20的混凝土。此外，在桩体之间增设挡板，挡板厚度为30cm，板底应进入下方处稳定状态的地层至少30cm，并在挡板的后方填筑碎石土，并予以夯实，挡板临空侧设置金属加固材料，现浇强度等级为C25的混凝土予以保护，厚度为50mm。

4 结语

综上所述，通过对矿区水工环及地质灾害的影响因素分析及矿区周边地质稳定性综合评价，可为矿区开采及施工工程措施的具体应用，起到了良好的治理作用，能够有效降低地质灾害的发生，所用分析与治理方法均有良好应用价值。

[1]黄文,韦乐平.浅谈矿山水文地质对采矿影响及其防治措施[J].地球,2016(3).

[2]夏志坚.简述矿山水文地质类型及地下水对采矿影响的防范措施[J].建筑工程技术与设计,2014(12).

[3]王朝亮.论矿山水文地质类型及地下水对采矿影响的防范措施[J].黑龙江科技信息,2016(14):83-83.

[4]苏学斌,姚益轩,阙为民,等.地浸矿山地质与水文地质合理指标的确定[C]//中国核学会2001学术年会.2001.