研究矿山地质施工中水文地质灾害的防治

曹江宾

（中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司，辽宁 抚顺 113321）

当前社会处于资源开发、环境保护以及生态问题解决相矛盾的时期，矿产资源作为我国经济发展的关键动力，在大力开发矿产资源尤其是煤炭资源的同时，导致矿山所在区域的生态被破坏，环境被污染，严重影响当地居民的正常生产和生活。因此，在发展经济大力开采矿产资源的同时需注重对环境的保护和生态平衡问题的解决。

1 地质灾害特性分析

1.1 群发性

群发性是以往发生地质灾害的明显特点。由于地下开采会对原来的地质构造造成较大的破坏，特别是开采深度越深，使得原来稳定的内应力发生移位，对周围岩石的稳定性破坏越大，而且随着开采工作面的不断向前推进，会扩大地质构造的破坏范围，最终导致连续大范围地质构造破坏，这就是群发性。继发性很容易导致开采区域内的地表大范围开裂、下沉，在不同地点，不同时间多次出现，对周边作业环境造成严重的影响。

1.2 灾害强度大

山体崩塌问题发生的基本原因主要是由于矿山区域进行的过度开采作业，同时甚至在开采的实际过程中实施露天采矿作业。上述矿山开采方法是造成地质灾害出现的关键因素。除了各种不科学不合理的矿山开采作业活动外，人类其他的自然改造活动也会导致出现地质破坏情况，因此保护当地地质环境十分重要。由于矿山地质灾害发生后很难控制，如重大矿山地质灾害如水、火、瓦斯等一旦发生后对矿井重要设施产生严重破坏作用，造成设施很难二次修复或修复周期长、难度大，地质灾害发生后很难在短时间进行控制，灾害强度大。

1.3 不可避免性

随着开采技术及工艺的不断提升，对矿井地质灾害的控制及防范措施不断加强，然而很难在短时间内完全控制地质灾害。通过研究发现，地质灾难都是危险因素达到一定条件才会发生的。所以在矿井开采时能够制定出一套合理有效的应对方案，即使不能杜绝地质灾害的发生，也能提前做好地质灾害的防御工作。

2 矿山地质施工过程中水文地质灾害的主要表现方式

2.1 矿体结构产生崩塌

在矿山地质施工过程中，由于水文地质条件相对较差，很有可能会造成层状矿体结构出现崩塌。如果产生矿体结构崩塌，很有可能会带来连环灾害反应，是矿山地质施工过程中非常危险的事故类型。造成矿体结构崩塌事故主要影响因素在于水文地质条件影响，比如在矿层当中含有大量的碳酸性物质，并且在矿体的矿层顶部结构当中，土质结构构成比较松软同时矿体以下部位也存在大量的水体流动情况，这些问题会直接造成矿体结构当中矿层的稳定性下降。在矿山地质长时间的施工过程中，矿体结构的稳定性将会进一步下降，最终会造成矿体结构受损，同时连带周围的岩体结构稳定性和支撑强度也会进一步下降，最终造成非常严重的矿体结构崩塌。通过工作人员的勘察和分析地下水环境因素的影响，是造成矿体崩塌的重要影响因素，因此必须要提出针对性的防治措施来加以解决。

2.2 地面沉降问题

当前随着人们的生活质量不断提高，日常生活当中对水资源的需求量正在不断上涨，相关工作单位也加大了对地下水的开发以及管理工作力度。由于在一些大型的矿山开采以及油气工程建设过程中，对部分地区的地下水环境质量造成的严重影响，进而使得部分地区地下水文地质条件受到了严重的破坏，水体资源开发难度较大进而产生了非常严重的地面沉降问题。这一问题的主要影响因素在于地下水文环境受到了严重的破坏，进而地下水环境的构成形势以及分布情况也受到了较大的干扰，如果在该区域进行矿山地质施工，很有可能会受到水文地质灾害的影响造成矿山安全事故。

2.3 露天滑坡

露天滑坡情况基本发生在当地矿山的采空区范围内，滑坡问题的危害性特别巨大，相关管理部门应该给予高度关注。滑坡问题是因为斜坡岩土体部分沿着出现贯通情况的矿山剪切破坏面造成的各类山体滑移问题。由于开采过的矿山区域，山势形态十分陡峻，山体内部结构容易遭到各类破坏，地质表层部分通常十分疏松，造成出现滑坡现象的概率明显变多，如图1所示。在进行矿山实际开采作业过程中，当地斜坡土石体部分特别容易出现各类变形情况，导致慢慢发展为山体滑坡问题。露天滑坡问题是矿山地质施工过程中比较常见的故障问题，同时也是出现最为频繁的地质灾害问题。

图1 露天滑坡现象

通过多方面数据资料分析和研究，针对相关工作人员的实地调研工作来进行总结产生滑坡地质灾害问题的主要影响因素，包含了以下几个方面：首先，在矿山地质开发工作当中，由于上部结构的岩层受力状态不断变化，会造成整个矿山结构稳定性下降，严重的情况下会直接出现大面积滑坡问题。其次，由于矿山地质工作设计不合理，造成整个矿山开采工作存在问题，进而也容易造成地质滑坡事故；最后，受到水文地质条件因素的影响，水体会大量进入到滑坡表面当中会造成地质条件疏松，加大了滑坡事故的产生概率。

3 矿山地质施工中水文地质灾害的防治

3.1 加强矿山地质勘探

了解矿山开采的地质条件是矿山安全开采的保障。为了减少矿山地质条件的不确定性，应该加强矿山地质勘探，具体应该做好以下几点：

（1）综合采用钻探方法和物探方法，尽可能获得更为细致的矿山地质资料，特别是一些小型地质构造，例如小断层、孔洞、裂隙带等。

（2）做好勘探数据的处理工作。要对勘探的数据进行有效处理，对于一些勘探异常的数据要高度重视，必要时要重新勘探。

（3）注重勘探的时效性。煤层中的瓦斯和岩层中的水都属于流体，在密封性改变时流体的运动状态会发生改变。

（4）矿山开采期间，应对矿山开采前的地质勘探资料进行核实，并及时补充不全面的地质勘探资料，从而保证采掘工程安全顺利进行。

3.2 强化矿山通风管理

（1）通风是井下工作面开采中最重要的工作。通风系统能够随时监测井下瓦斯浓度并将井下瓦斯排出，能够在瓦斯浓度抄写之前做好预防和处理，避免了瓦斯超限事故引起的灾害。因此相关技术人员需对矿井的通风系统进行升级，定期对矿井通风阻力、风量进行监测，保证矿井通风系统稳定。

（2）对于综采工作面上隅角、掘进巷道回风流中应加强瓦斯监测力度，通过安装远程瓦斯监控系统、巷道瓦斯联锁控制系统等对采掘工作面瓦斯浓度、瓦斯积聚情况进行实时监测，杜绝工作面瓦斯超限、积聚现象。

（3）矿山企业应定期对矿山风门、调节、监控系统、通风机等进行检修维护，保证通风设施、瓦斯监控设施安全稳定运行。

3.3 提高矿山防治水工作效率

（1）矿山开采前应采用物探、钻探等技术手段对开采区域可能存在的含水层、老空水、老窑水分布进行勘探，准确掌握开采区域水温地质资料，合理分析矿井回采期间可能存在的充水水源及涌水通道，为后期井田开采设计提供依据。

（2）采掘工作面在施工过程中应采用超前钻探技术手段对采掘工作面四邻积水情况进行验证，超前钻探施工时钻孔数量、钻孔深度、仰角、钻孔封孔工艺等必须符合设计要求，从而达到完全消除水害的目的。

（3）矿山开采过程中应对矿井盘区、采区建立完善的排水系统，主要包括着水仓、排水管路、排水设施等，并设置防水闸门；每年雨季前必须对矿井排水设施进行一次检修维护。

3.4 选择合适的开采方式

在开采煤层时，不同的开采方式对于岩层的扰动是不同的。对岩层的扰动越大，则诱发矿山地质灾害的可能性也就越大。因此，需根据煤层赋存地质条件选择合适的开采方式。当矿山工作面靠近大断层时，应适当降低开采速度，以减小对岩层的扰动。在采用放顶煤开采时，若煤层与含水层的间距比较小，则应适当降低采放比，以免冒落带或裂隙带穿过含水层。更为重要的是，在进行开采设计时就应充分考虑工作面的地质构造情况，并做出相应的安全回采预案，例如，在断层附近开采时，采用钻孔来对断层附近的岩体进行卸压。

3.5 露天滑坡防治工作策略

在矿山地质施工过程中，露天滑坡地质灾害现象比较常见，相关工作人员针对露天滑坡问题产生的具体原因展开了全面分析和研究。针对露天滑坡地质灾害，必须要采取针对性的防治工作方法来加以解决，同时在地表矿产资源开采过程中，需要避免一些不合理操作问题的产生，防止产生严重的滑坡现象，同时在具体施工过程中需要对控制工作面的边坡角度进行有效控制，有效防止边坡角度过大产生滑坡问题。同时，针对地下水环境因素影响造成滑坡问题，相关工作人员需要设置出相应的排水沟设施，有效做好水体的排放工作，防止出现严重的地质滑坡现象。

3.6 地质灾害监测技术的综合应用

（1）基础信息模块。将遥感卫星自身具有的观察范围广、分辨率高的优势充分发挥出来，再融合DEM高程数据后围绕单一的矿山构建一个绿色矿山地质灾害遥感监测基础数据平台。通过这个基础数据平台就可以查看有关矿山建设的全方位信息，包括地质条件、地表情况、遥感影像、地形现状和高程数据等，这些数据是实现地灾预警的支撑性数据，同时也是系统数据的核心所在。

（2）信息监测模块。无人机具有安全性高、机动性好、操作性强等特点，在矿山建设地质灾害监测中能很好的应用于一些极端气候条件下，比如暴雨、山洪等，使用无人机监测堆渣场、矿山尾矿库和边坡等，能有效的在次生地质灾害发生前做出及时的观测，快速发出预警信号。

（3）预警模块。预警模块都连接于另一个移动终端，主要是手机APP，其能及时的向有关管理人员和一线工作人员发布预警信息。在综合性的结合应用遥感、人工智能、手机APP、无人机、大数据等数字化技术的过程中，形成了一套具有操作性和实用性的绿色矿山地质灾害监测方法。

4 结语

在矿山地质施工过程中，工程施工单位需要对水文地质条件进行全面研究和分析，水文地质条件重点包含了施工区域的地下水环境状况、地下水分布情况以及地质条件变化规律等多方面问题。其中重点涵盖了地下水的形成特点、水流走向含水量大小、水体排放情况等相关影响因素，有效做好各个方面的预防工作，保证矿山地质施工的高质量开展。