矿山滑坡工程地质勘查方法与防治措施

2021-12-04董世文

世界有色金属 2021年3期

关键词：水沟锚索勘查

董世文

（甘肃煤田地质局一四六队，甘肃平凉 744000）

我国作为地质灾害多发的国家之一，在预防地质灾害领域不断深入研究，力求形成稳定可靠的地质灾害预防体系。通过结合矿山地质灾害勘查实例以及常见的勘查方法，说明矿山地质勘查工作以及预防地质灾害需要注意的事项。

1 地质勘查方法

（1）测绘调查。测绘调查是了解掌握勘查现场环境要素的基本手段，通过现场测绘调查确定地貌在发生地质灾害后的细微变化，通过拍照、提取图片的形式分析地貌滑坡的发生原因，并精确判断矿山在发生地质灾害后矿体的位移、方向等基本要素。

（2）物探勘查。在探测某一矿区地质的含水层位置等地理性质时多使用物探勘查方式，常见的物探勘查方式包括地震勘探、电法勘探。在选择物探勘查方法时应充分考虑勘查现场的实际情况，避免现场特殊因素造成的不利干扰，进而获取准确的勘探结果。

（3）钻探模式。采用钻探模式前应通过矿区地层采样确定勘查现场的土质标准，钻探过程中应选择合适的支撑物，通常选择主断面或者支挡建筑物。在获取滑动剖面后对地质灾害进行分析，确定其基本性质。

（4）挖探勘查。通常应用于大面积的地质勘查工作，例如采用井探模式精准确定矿体发生变化的周围边界并分析形成边界的原因，同时能够精确分辨滑动体、基座等要素。利用挖探勘查手段能够精准判断勘查地质的变化情况，且提升现场材料采样的效率与可靠性。坑探与槽探是挖探勘查中常见的两种探测模式，结合使用两种挖探模式能够确定滑坡的发生位置以及土层特性，同时确定滑坡的出口情况。

（5）水文勘查。对滑坡地下水、水位等因素进行勘查时则采用水文勘查模式，在研究地质滑坡的场合中多有应用；通过水文勘查模式勘查环境的水资源渗透能力和排水能力。

2 防治措施

常用的地质灾害防治措施包括工程措施、监测措施和宣传措施三个方面，在此逐要阐述各措施。

2.1 工程措施

治理矿山地质灾害发生区域的工程措施包括削方减载工程、地表水与地下水综合治理、支挡工程、灌浆工程、锚固工程、生物工程等多个方面。

（1）削方减载工程。人工削方一般适用于作业面小、规模小、方量小的土方工程或坡面浮土及危岩体的清除。机械削坡适用于作业面宽广、规模大、方量大的削方工程。爆破削方适用于在利用人工、机械削减浅表层危岩体及坡体过程中达不到安全要求、削坡目的削方工程。该措施在施工过程中应因地制宜、安全可行，并有效保护环境及土地资源。

（2）地表水与地下水治理措施。在治理水体时可以采用截导地表水的方式，在顶部部位完成地表水的拦截工作，因此要注意固定水沟的修筑。设立截水沟时则要注意发生地质灾害区域的地质地形条件，并作为设置分区的依据。若现场具备条件则尽量将水排离矿场范围，若现场不具备排水条件则考虑利用浅层的排水系统，采用浅水浅排的方式排出矿场内的水资源。现场水流应呈现规范、有序的特征，因此根据地段特征合理布局水沟、蓄水消能池等设施，引导现场水流合理有序排放，在保证排水效果的同时降低对边坡以及外围设施的影响。通常情况下修筑截水沟防止水对边坡造成的不利影响。

在治理矿区地下水时需要注意对地下水的疏排和截堵，具体表现为水平、垂直放水孔工程、疏干井。在水平放水孔工程施工中需要向岩体打孔，从而保证边坡内部的稳定可靠，有效降低边坡内部的水压。垂直放水孔的施工同样以降低边坡水压、稳固边坡为目的，将排出的水引入到老旧作业区或巷道中。疏干井的工作原理是疏干降压，在疏干井施工时注意地段的选择，通常情况下选择水源补给充足的地段进行疏干井施工，通过潜水泵实现抽水效果并降低对边坡的渗流效果。帷幕截流也是截堵地下水的常见方式，通常应用在面积较小的区域，同样实现截流地下水的作用。

截排水施工环节完成截水沟、排水沟、截流沟和地下排水工程的设计任务；截水沟的设计秉承水平原则，若现场环境复杂则采用修筑小土挡方式保证截水沟助于水平状态。截水沟两侧应布置有拦水坎设施，在截水沟、排水沟相连的位置则需要建立防冲体系。截水沟断面形状的选择取决于所在环境坡度，环境坡度较大时断面形状一般为矩形。常见的截水沟包括蓄水型和排水型两种类型，若蓄水需求较大则采用蓄水型截水沟，反之亦然。

（3）支挡工程。工程具体包括抗滑挡墙、抗滑桩支挡、锚杆加固等多种类型；抗滑挡墙工程的施工应注意地段的选择，通常情况下选择出现滑坡迹象的地段，并利用支挡原理在该类地段的下方修筑挡墙，该类挡墙具有刚性抗滑的特征。挡土墙施工。挡土墙施工环节应当选择分段施工方式，每个施工段的长度以10m 左右为宜，尽量不超过15m。施工中应严格执行先开挖的工序，此后采用分层砌筑或浇筑方式分段完成挡墙施工。挡土墙施工中应注意支护结构强度因素，在满足设计强度75%之后方可执行下道工序，例如在施工段回填土前则需要注意每个工序的强度，全部回填土工序执行完毕后对锚索进行张拉和灌浆处理。抗滑桩支挡工程通常应用在较大面积的滑坡场景中，用以提升发生较大地质灾害场景的抗形变性能。若矿体出现滑动现场地层结构复杂且发生地层的倾倒滑移现象，通常采用锚杆加固的方式；锚杆加固的原理在于提升复合抗弯刚度并消除或降低形变因素影响。

（4）灌浆工程。具体表现为双液灌浆、上部减重、回填压脚等多种类型。双液灌浆工程则利用到物理、化学学科的理论原理，例如基于电化学原理对水玻璃、水等物质进行固化处理，并将其注入发生变化矿体的缝隙中，从而达到提升矿体自身抗压力、抗形变的效果。上部减重工程的核心在于降低滑体的重心，实际操作中则通过改变矿体的外形结构达到降低重心、提升边坡可靠稳定性的效果。将施工中剩余的废料填充到易出现滑动矿体的下部，通过增加下部重量达到重心下移、提升矿体抗形变能力的效果。

（5）锚固工程。锚固施工包括钻孔、制作锚索、安装锚索、注浆等多个环节；在钻孔环节中强调整齐摆放钻杆，设锚索长度为n，则钻孔的深度应在n+0.5m 左右。钻孔完成后则清洁孔内环境并测量钻孔深度，通常采用聚乙烯管验证钻孔深度是否合规，并利用高压风清理钻孔内残存的粉尘，保证钻孔标准清洁。对锚索的制作则涉及到内锚固段和张拉段，采用波纹型结构设计内锚固段，张拉段则通常设计为直线性。制作锚索前则需要测算钢纹线长度，通常为锚索、锚头、千斤顶等多类设施长度的总和，钢绞线的余量一般为50mm。锚索制作完毕后进入到安装环节，安装中注意钢绞线应当顺直处理，对钢绞线中存在的油污、损伤与锈蚀因素应及时清理；锚索编号与钻孔编号是一一对应的，清理钻孔并使其清洁后则安装锚索。在锚固段注浆阶段采用排气注浆法，从钻孔空气注入配置好的砂浆，注浆时注意排出钻孔中的剩余空气，利用注浆机注浆时注意保持注浆的压力。锚索张拉环节中首先确定利用的设备，并保证千斤顶、高压油泵等设施的完好连通。采用千斤顶主动出力的方式试验三次并测算其平均值，进而确定压强与千斤顶出力大小的变化规律。在规律变化曲线中需要体现压力标号，对出现异常或损坏的千斤顶则需要重新标定。锚索拉张中需注意级别、时间和程序，通常情况下在每个级别应保持3min 左右。张拉完成后进入到封孔注浆环节，通过此前预留的孔位执行灌浆处理；灌浆中同样注意钻孔排气工作。封孔注浆后应做必要的外部保护，在保留约50mm 绞线的基础上包裹水泥砂浆保护层，该保护层的厚度≥50mm。在锚索施工中要注意锚索体结构的完整和科学性，有效结合先进的生产与施工工艺，达到锚索施工保质保量的效果。

（6）生物工程；矿山地质灾害发生后的绿化施工包括边坡绿化、景点边坡绿化、陡坡绿化等多种类型；例如陡坡绿化通常应用在≥25°的边坡环境，绿化施工采用灌木、草本等植物，为保护绿化植物健康成长，设置栅栏完成防护任务。

2.2 监控措施

具体包括围岩检测、地下岩移监测、人工监控等方式。

（1）围岩监测；常见的围岩监测方式有多种，通过地面、采场内的平盘以及重点部位均可完成围岩监测任务。选择地面岩移监测点后采用定期观测方式，从而及时确定边坡动态。采用采场内平盘岩移监测方法时在平盘中合理控制观测点布局并形成网状的观测模式，同样采用定期观察方式确定岩移状况。在监测重点部位的岩移状况时采用临时监测模式，设定监测周期后确定围岩的局部变形情况，在做好预报工作的基础上制定解决方案。

（2）地下监测；主要应用于变形动态监测领域，钻机成孔处理后采用聚乙烯管定期监测地下岩移状况，从而快速发现并应对出现的岩移情况。

（3）人工监控；选派经验丰富的专业人员对矿区地上工程项目出现的缝隙开裂状况进行监测，通过检测及时判断异常情况并采取合理的应对措施。

2.3 宣传措施

在预防矿山地质灾害时还应当注重宣传措施的使用，在开展地质灾害预防工作时采用多种手段普及地质灾害对人类生产生活造成的严重危害，同时以浅显易懂的语言阐述分析地质灾害产生的原因，在民众中树立防范地质灾害的意识，发动民间力量加入到预防地质灾害的行动之中。地质部门还应当在监测设备、监测技术选择方面加大投入；众所周知水文监测是预防地质灾害的重要方面，因此需要完善雨量监测站的布局，通过合理的选位、设备的大量投入构建完善的雨量监测网络，在实现雨量实时监测的同时确保雨量监测的全面性和完善性，为水文部门和地质部门掌握勘查区域的水文状况提供一手依据。科学知识的普及是推广地质灾害预防理念的利器，有关部门应从推广普及专业知识的角度入手，通过举办科普讲座论坛、培训班等形式向学习者定期普及预防地质灾害的专业知识，并结合矿山地质灾害预防实例深入阐述预防灾害的具体措施，从而加深学习人员对预防措施的理解程度，从而实现全社会预防地质灾害的联动互动体系。