矿山地质灾害适用勘查技术与防治措施研究

任伟

（新疆能源（集团）有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0.引言

地质灾害大多由于外力作用介入，打破已形成的地应力平衡，造成特定地质体出现失稳，从而改变原有地质构造，给人类生产生活和生态环境带来不良影响。矿山开采实质是一种人为的强烈地质扰动，一定程度上会加剧地质灾害的形成和发生。矿山地质灾害不仅会影响矿山正常开采，威胁矿山工作人员的生命安全，更会改变矿山整体布局，致使部分已建矿井、矿坑和巷道、工作面废弃，造成部分资源无法开采，以致矿产资源浪费，严重威胁经济社会发展。科学合理地做好地质灾害勘查，是矿山地质灾害防治的基础工作。

1.矿山地质灾害常见类型

1.1 地表地质灾害

（1）地面塌陷。地面塌陷是一种比较常见的地质灾害，主要发生于井工矿山。对于采空区或废弃矿井，在没有进行必要的注浆回填处理时，所留矿柱一旦损坏，地应力失去平衡，顶部失去支撑，便会逐渐产生地面变形、地裂缝，直至地面塌陷。地面塌陷不但会损毁地表耕地、道路、建筑物和相应设施设备，还将造成地下矿井垮塌、井下设备毁坏等严重事故。（2）滑坡、泥石流。滑坡多发于露天矿山边坡处或矿山周边山体的陡峭坡面。一般情况下，滑坡体与下部土层或岩层之间存在一定的分界，加之由于不合理的开采方式，造成矿山边坡或山体坡面的坡角增大，产生不稳定的因素，直至某一滑移面上剪应力超过该面的抗剪强度，滑移面上部的滑坡体失稳，形成滑坡。滑坡体所到之处，地表耕地、道路、建筑物和设施设备将会严重损毁。当滑坡体中存在较多的粉砂、黏土，并大量含水形成泥浆时，受自身重力牵引及外力影响，就可能形成泥石流。矿山泥石流爆发突然，来势猛烈，危害性大，具有较强的破坏力。（3）尾矿库溃坝。矿山尾矿库主要用于堆放矿山尾矿、废渣等废弃物。只要是正常生产矿山，特别是带有选洗工艺的矿山，一般都会根据需要建有相应规模的尾矿库。为获得尽可能大的库容，多设计建有与周边环境存在相对高差的尾矿堆坝，具有较高的势能。在遭遇强降水或持续降水天气，以及受到外力干扰的情况下，可能出现溃坝，形成人造泥石流等重大地质灾害。

1.2 矿井地质灾害

（1）采矿诱发岩爆和地震。部分井工矿山没有进行科学开采、综合治理，导致地下采空区等局部区域出现高地应力集中，周边岩体地质构造失稳，在一定条件诱发下，应力在短时间内急剧释放，造成岩体爆炸性碎裂，形成强烈冲击，甚至诱发矿区地震。矿震较之自然地震，震级虽然小，但震源浅，周期长，破坏力强。矿震还可能导致或伴随地面塌陷、巷道崩塌、冒顶、岩爆、瓦斯突出、突水等地质灾害，具有极强的危害。（2）涌水突水。矿井开拓掘进过程中，遇到地下暗河、含水层、老空积水等含水构造，没有做到先探后采，没有实施防渗隔水处理，水体通过渗透或连通空洞进入矿井，就形成了矿井涌水，需要进行防渗、挡水、排水等处理。特别是当涌入水量较大，水压较强，水势迅猛时，则出现突水现象。涌入水量没过安全水位后，会影响安全施工，损坏围岩、矿柱和巷道支护等设施设备，造成塌方、淹井等事故，严重威胁井下作业人员生命安全。（3）瓦斯突出。瓦斯是成煤过程中伴随形成的，以甲烷为主的气体，达到一定浓度后，会造成井下作业人员缺氧窒息，也会在特定条件下，发生燃烧和爆炸，危害性较大。煤矿开采过程中，煤层压力急剧变化，游离或吸附在煤体上的瓦斯，被快速释放，可能产生较大的冲击力，造成碎小煤块爆炸性喷射，巷道瓦斯气体浓度快速升高，甚至会与粉尘混合发生爆炸。

2.矿山地质灾害勘查方法

2.1 遥感监测

地表地质灾害通常具有较明显、直观的地形、图形、颜色、阴影、纹理等物性特征变化，容易被遥感技术所观测、解译。特别是随着无人机遥感技术的快速发展，遥感技术的数据精度、更新频次和有效观测范围、获取数据的便利性都大幅提高，可以及时反映数据动态变化情况，大大提升了地表地质灾害预警监测的能力和水平。此外，遥感监测基本不受地面环境影响，可以在已经发生地表地质灾害、其他监测设备已经受损的情况下，继续实施有效监测。遥感技术可广泛应用于对滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、崩塌等地表地质灾害全过程的预警监测，同时也可以从宏观角度指导其他勘查手段地实施[1]。

2.2 物探勘查

地球物理勘探，简称物探，主要依靠不同介质在吸收、反射、折射、传导地震波、电磁特性、放射性及重力、地热等方面的差异性，收集获取数据信息，分析解译异常变化，探测地层岩性、产状形态、构造特征等地质特性。比较常见的矿山地质灾害物探方法有浅层地震法、高密度电阻率法、视电阻率法、瞬变电磁法、地质雷达法、氡气放射性法、微重力测量法、浅层温度测量法等，每种方法都有各自的适用性和局限性，且普遍存在数据量大易受干扰、解析结果存在多解性、有效探测深度不够等问题，从而影响勘查结果的准确性和可靠性。通常需要根据基础地质条件，将多种勘查手段优化组合，采用综合地质勘查技术。

2.3 钻探勘查

截至目前，钻探还是最有效、最直接的地质灾害勘查手段，能够较为客观地反映地层岩性、地质构造、水文地质、工程地质等特征，特别是对于发现隐蔽的致灾地质条件，验证物探等地质勘查手段发现异常区域，具有不可替代的重要作用。钻探勘查应用十分广泛，既可选择地表常规钻、超深钻，也有矿井巷道内的定向钻、超前钻，除用于传统的岩心取样、岩性观测、构造验证外，钻探也用于矿井钻孔抽采瓦斯，钻孔泄水，打通救援钻孔通道等防治工作。我们常说的先探后采、先治后采，也主要是指钻探勘查。

2.4 水文地质和工程地质试验

为做好矿区水文地质和工程地质评价工作，分析研究岩体稳定性、工程安全性，开展的岩石力学试验、土力学试验及抽放水、连通、淋滤、浸泡、渗透试验、物质迁移试验，测定渗透特性、膨胀特性、抗剪强度、压实特性等相关数据信息，从而给矿井工程设计、施工提供可靠参数，具有较强的实际意义，是重要的矿山地质灾害勘查手段。水文地质试验数据多由水文地质测绘、钻孔简易水文地质观测、地面物探、长期观测站点及生产调查观测而来。工程地质试验数据主要由钻探、取样岩心试验、外力加压或击实观测而来。

3.矿山地质灾害勘防治措施

（1）规范开采。严格按照矿山设计要求和开采规范标准，在井田划分、开拓布置、开采方法、开采顺序等方面，采用科学合理的开发利用方案，尽可能减少人为干扰对地质环境造成的不良影响，坚决杜绝越界开采、乱采滥挖等违法违规行为。（2）全程监测。建立健全矿山地质灾害监测预警体系机制，统筹做好地质灾害风险普查、灾前调查、实时监测、危险预警、灾情监控等全过程预警监测工作。科学评估、分级划定地质灾害风险区域，合理安置监测设备设施，坚持先探后采、先治后采，群策群力，群防群治，有针对性地采取防灾减灾措施[2]。（3）综合研判。制定矿山地质灾害应急预案，强化行业部门联动，建立健全地质灾害综合研判、应急响应和指挥决策机制，充分调动、发挥各行业部门的技术、资源优势，不断提升调查评价、科学研判和应急处置能力，切实做好矿山地质灾害形势趋势研判。（4）科学防治。科学设计，精心组织，积极开展综合治理。一方面，从政策管理角度，持续加大矿山地质环境恢复治理、水土保持、植被复垦等生态环境保护治理工作力度；另一方面，从强化防护措施的角度，及时做好采空区人工回灌、回填措施，构筑抗滑墙、抗滑桩、抗滑链、抗滑网等抗滑工程，全面落实安全支护，安全抽放，合理卸压，妥善实施应力解除，有效规避地灾风险[3]。

4.结语

矿山地质灾害严重威胁矿山安全生产，还可能造成人员伤亡和重大财产损失，必须高度重视，积极应对，认真开展综合勘查，制定应急预案，落实监测预警，提升应急处置能力，避免或减少灾害不良影响。而其中地质灾害勘查更是所有工作的基础，我们应该加大灾害综合勘查力度，提高勘查精度和质量，为识灾避灾、有效防治提供坚实保障。