矿山地质灾害对工程施工的影响分析

罗建林

摘要：随着各类资源的开采，我国矿山地质生态环境正急剧变化，矿山地质灾害正成为地质灾害的重要组成部分。在社会发展过程中，工程建设施工会不可避免地找遭遇到矿山地质问题，防范和治理矿山地质灾害已经成为工程施工中的必要工作。本文开展典型矿山地质灾害类型及特征分析，根据各类矿山地质灾害的特点，分析其对工程施工的影响，以《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015）为基础，提出对应的灾害防范措施。

关键词：矿山；地质灾害；工程施工；影响；防范

Analysis of the impact of mine geological disasters on engineering construction

Luo Jian-Lin

Jiangxi College of Applied Technology， Ganzhou 341000， China

Abstract： With the exploitation of various resources， the geological and ecological environment of mines in China is changing rapidly， and mine geological disasters are becoming an important part of geological disasters. In the process of social development， engineering construction will inevitably find problems in mine geology， and prevention and control of mine geological disasters has become a necessary task in engineering construction. This paper analyzes the types and characteristics of typical mine geological disasters， analyzes the impact on the construction of the mines according to the characteristics of various types of mine geological disasters， and proposed corresponding disaster prevention measures based on the Code of Geological Hazard Assessment （DZT 0286-2015）.

Key words： mine； geological disaster； engineering construction； influence； prevention

1.引言

我国矿山资源丰富，这些矿山中，分布着数量极大的规模小、安全管理水平参差不齐，尽管近年来我国应急管理部门加强了对矿山地质灾害的排查与监管[1]，但各类矿山地质灾害相关的安全事故依然还是时有发生，矿山地质灾害社会造成了严重的安全威胁和经济财产损失[2]。随着我国大量工程项目建设的实施，不可避免地会遭遇到存在矿山地质灾害风险的情况。基于此，本文开展矿山地质灾害对工程施工的影响分析，以期为我国开展工程施工中的矿山地质灾害防范与治理提供借鉴与参考。

2.典型矿山地质灾害类型及特征

矿山地质灾害的成因主要分为两类：其一，客观原因。当前的矿山开采技术不可避免地会破坏自然平衡的地壳、破坏地下水平衡，导致矿山地质的不稳定，这是矿山地质灾害诱发的本质原因。其二，主观原因。矿山开采不加节制，大量私营矿山只关注产量不注重安全，这是矿山地质灾害频发的重要原因之一。根据矿山地质灾害发生的形式、机理不同，将常见的矿山地质灾害分为9类，主要包括：采空区塌陷、岩爆、滑坡、煤与瓦斯突出、泥石流、水土流失、崩塌、瓦斯爆炸、煤层自燃等。在本文中，主要探讨工程施工过程中常遭遇的矿山地质灾害，以分析这类矿山地质灾害对工程施工的影响。

2.1滑坡

矿山滑坡主要是矿山地质结构遭到破坏后，岩土的渗透力、构造力与自重不再处于平衡状態，在重力及水体或地震等内外部条件的作用下，山体会沿着结构软弱的一面发生不同程度的位移。在进行边坡开挖之前，山体内部的岩土力学结构是处于平衡状态的，随着山体的开挖，部分结构会出现临工，此时的山体力学结构逐渐失去平衡，当这种平衡状态不能够通过岩土内部的力学调整与变化重新归于平衡时，会在坡顶与坡脚的位置出现应力集中，进而造成山体的滑坡[3]。

2.2泥石流

矿山采矿过程中产生的渣土、废渣等是矿山泥石流的主要物质来源。在暴雨、水流的作用下，这些沉积物的力学平衡会遭到破坏。当沉积物沉积在斜坡上时，其自重将产生垂直于斜坡表面的向下正压力，沿斜坡向下运动的分离和向下滑动的力，而沉积物和斜坡表面产生的摩擦力会阻止泥石流的产生[4]。但是，当这种向下运动的力大于阻止泥石流运动的摩擦力时，泥石流地质灾害就会产生。

2.3崩塌

矿山崩塌通常发生在采矿步骤的尾声阶段以及高陡的边坡之上。它们通常以泥岩、风化破裂等矿石为主，这种崩塌地质灾害发生难以观察和预测，其发生往往具有突发性。从地质角度来看，塌陷通常发生在断裂带的突出部分，这部分结构在力学上处于薄弱位置；另外，在边坡或其他软弱结构面的突出部分，也容易发商这种崩塌灾害[5]。

2.4采空区塌陷

在矿山开采过程中，当开采规模达到上限时，就可能发生大规模的坍塌灾害，这种坍塌灾害危害极大，往往会造成大的人员伤亡。采空区塌陷坑通常为椭圆形，坍塌的面积一般会大于采空区[6]。当矿山底层的矿石被开采后，采空区上部的建筑物、岩石自重会对采空区产生造成向下的压力，造成采空区顶板弯曲、移动，当这些向下的力超过顶板极限强度时，就会出现采空区坍塌地质灾害。

3.我国矿山地质灾害分布及影响数据

根据已有的统计资料，统计了2012年全国矿山地质灾害（见表1）的分布情况[7]，并对典型矿山地质灾害（崩塌、泥石流、滑坡、采空区塌陷）造成的人员死亡数据进行了整理（见图1）。

上述数据可知，煤矿资源丰富的山西省和有色金属资源丰富的湖南省发生的矿山地质灾害数量最多。从事故死亡人数上看，地处喀斯特地貌的云南地区，由于矿山泥石流、滑坡造成的人员死亡数量最大。在工程施工领域，为应对可能存在的矿山地质灾害影响，应做好施工前的调查及勘探，以尽可能的规避由于矿山地质问题引发的施工风险。

4.工程施工中矿山地质灾害因素的影响

国家已经颁布了《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015），在工程施工之前，必须根据建设项目重要性与地质环境条件复杂程度，参照《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015）条款要求，开展地质灾害危险性评估[8]。

4.1矿山滑坡灾害对工程施工的影响

矿山滑坡灾害评价首先要对地质环境条件、空间情况、滑坡组成要素等进行调查和分析，以评估矿山滑坡灾害的潜在规模、促发灾害发生的潜在危险因素以及对周围各类的影响。

矿山滑坡对工程施工有着极为重大的影响，不仅仅会在一定范围内造成人员伤亡，还会直接导致整个工程项目的施工极大延误或完全中断，尤其是对于大型的矿山滑坡灾害，可能导致整个工程施工计划失败。

要防范矿山滑坡灾害的影响，要根据《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015）中的要求，严格进行滑坡危险性预测评估，具体内容包含：（1）可能产生滑坡灾害的位置与工程施工位置是否有交集，正常的工程施工是否会诱发滑坡可能；（2）对滑坡的稳定性进行评估，确定施工时滑坡的发育程度；（3）对工程施工过程中可能诱发滑坡的因素进行分析、评估；（4）根据上述几个步骤，参考DZT 0286-2015中的地质灾害危害程度分级表进行分级评估。根据滑坡危险性预测结果，制定针对性的措施，以最大程度减少矿山滑坡对工程施工的影响。

4.2矿山泥石流灾害对工程施工的影响

矿山开采产生的废土、废渣等，一般会就近堆积，这些堆积物是形成矿山泥石流灾害的物质来源。当这些矿山开采过程中的弃土弃渣集中后，就使得原本的地形条件改变，使得非泥石流沟转化为泥石流沟，这也是矿山地质灾害中最为常见的类型。矿山泥石流灾害发生的规模一般较自然泥石流沟小，主要是取决于矿区弃土弃渣的堆积程度，但这种矿山的弃土弃渣较为松散，演化成灾害的频率很高。一旦发生泥石流事故，将给附近的工程施工带来毁灭性的严重威胁。往往一场暴雨过后，矿山泥石流就可能随时爆发，这也使得工程施工的风险上升。出于安全的角度考虑，一旦矿山泥石流风险过高时，工程施工只能够尽可能延期。

对于工程施工区的矿山泥石流灾害的防治，应该从源头着手，以拦挡为主排泄疏导为辅，对可能出现泥石流的方向和位置设置拦坝，以阻挡泥石流或改变泥石流的方向，降低灾害情况下的工程损失。同样，对于矿山泥石流地质灾害的防范，也需要根据《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015）中7.2.3的条款，开展泥石流危险性预测评估，根据评估结果制定对策。

4.3崩塌灾害对工程施工的影响

矿山坍塌地质灾害的评价需要首先查明边坡的岩性组合、结构、植被、降雨情况以及高陡陡峭临空面发育情况等，同时还要评估工程施工对岩体的影响。进而评估可能存在的矿山崩塌灾害的规模、演化机理及过程、趋势等，评估其可能存在的影响，为工程施工做出更加科学的准备与应对。

防范崩塌灾害对工程施工的影响，应根据《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015）中7.2.2的规定进行。在具体的应对措施方面，预防矿山坍塌地质灾害的发生需要降低台阶的高度。当工程施工处于风化破碎或软结构面较多的区域时，可以采取降低高度或减缓坡度的措施，使得区域内的岩土自重减轻。在工程施工中，还要防范滚石对工程人员及设备造成的影响，在经常发生滚石的区域，应该设置警示标志及拦截装置。当工程作业需要使用爆破或会对边坡造成破坏时，最好采用预分裂爆破和逐孔振动控制爆破技术，能够最大限度地降低风险。

4.4矿山采空区塌陷灾害对工程施工的影响

矿山采空区地面塌陷的评价需要对矿山采空区的地质环境条件以及对应的地下水动力条件等关键因素有着准确的调查，确定矿山采空区坍塌地质灾害可能的类型、范围以及影响程度，并对地下水及地表水作用、地质环境条件、工程活动等因素进行分析，预估可能出现的采空区塌陷风险。防范采空区塌陷灾害对工程施工的影响，应根据《地质灾害危险性评估规范》（DZT 0286-2015）中7.2.5的规定进行。

当工程施工在矿体采空区附近开展时，由于采空区附近的地质环境已经改变，采空区内部极容易发生塌陷，塌陷过程会从中心向着周围扩展，并产生深浅不一的裂纹，进而造成大面积的坍塌，从而波及正常的作业施工，给工程施工带来额外的成本，甚至直接导致工程的停滞或计划的变更。因此，在遭遇矿山采空区时，工程施工前需要做好采空区坍塌防治工作。一般而言，工程施工防范矿山采空区塌陷风险的主要措施包括：（1）充填复墾法：对于直接经过采空区的工程施工，如高速公路、铁路等，应该根据采空区的规模开展的充填，这种方法的可靠性较高，对工程后续施工的影响较小，适合于对工程施工影响较大且采空区较小的情况。（2）崩落法：采空区较大或充填复垦法难以实施的情况。（3）支撑法：在工程允许的情况下，以矿柱或支架等支撑加固采空区，可以避免工程浩大的采空区充填，降低工程施工的成本。

5.结论

工程施工中矿区地质灾害因素的影响情形众多，作用的机理也较为复杂，除本文中分析的典型的矿山滑坡、泥石流、崩塌、采空区塌陷等地质灾害外，还有岩爆、煤与瓦斯突出、水土流失、瓦斯爆炸、煤层自燃等各类矿山地质灾害，这些地质灾害在不同的自然及水文条件、工程施工类型等情况下，灾害演化的过程和机理各有差异，在实际的工程施工中，应充分考虑可能存在的地质灾害影响因素，尽可能降低矿山地质灾害的影响。

参考文献：

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