矿山地质灾害勘查方法与防治措施

张 龙

（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，山东 莱州 261400）

生态环境会受到矿山开采工作的影响，导致其植被、水文和空气等遭到破坏，使得人类的生存环境日益恶化。矿山地质灾害区的形成，会对生产工作带来较大的影响，开采中的安全风险升高。近年来，我国各个领域对于矿产资源的需求量逐渐增长，矿山企业应该加快转型升级发展，注重对地质灾害的有效治理，保障开采作业的高效性和安全性，在提升企业效益的基础上，满足社会的资源能源需求。地质灾害具有复杂性的特点，在不同矿山中所面临的威胁也会不尽相同，只有构建全面治理体系，才能最大限度控制作业风险，以维护企业利益和人员安全。注重对治理技术的创新与改进，使其更加符合当前治理工作的特点，使矿山生态得到有效恢复。

1 矿山地质灾害治理的意义

我国现代化建设进程加快，需要充足而优质的矿产资源作为依托，以提升各领域发展活力，促进经济水平的稳步提升。在传统粗放式发展模式下，矿山开采只关注眼前经济利益，导致生态环境破坏严重，出现了不同程度的地质灾害，限制了企业的可持续发展。随着绿色环保理念的推行，矿山地质灾害治理工作受到全社会的高度重视，应该成为矿山企业转型发展的关键内容，以降低人类活动对自然生态的影响，实现人与自然的和谐发展。滑坡、塌陷、泥石流和崩塌等地质灾害的存在，会对开采工作造成限制，如果缺乏对灾害等级与类型、发展趋势的有效评估与防控，将会造成难以挽回的损失。因此，应该协调好经济发展、生态治理之间的关系，解决当前面临的生态污染及破坏问题，提高矿产资源开采及利用率。

2 导致矿山建设期间地质灾害发生的原因和类型

2.1 地下水位改变导致的地质灾害

对矿山资源进行建设和开发期间，由局部地下水位比较充足的地方对其进行建设开发，需要对充足地下水位开展抽取排除操作，以便达到矿山开采的要求。然而很多地下水位的抽取排除就会导致这个地区的地下水位下降，很大程度上会使地下水系统受到损坏，甚至严重情况会由于缺少地下水支撑，导致地质环境受到不均衡影响而造成地表塌陷情况，同时也会出现地面缺水干枯等现象。

另外，矿山建设和开发过程中，也存在矿山矿井和地下暗河等相互连通的问题，导致地下水资源流入到巷道内，对于矿山开采的工作造成不利影响。其次，地下水并不是纯净水，在这些地下水当中掺杂着非常多的泥、沙等杂质，其会随着地下水资源流入到井内或者巷道内的缝隙和设备当中，导致巷道出现堵塞，影响设备正常使用的情况。

2.2 岩土层变形诱发的地质灾害

2.2.1 崩塌与滑坡

崩塌和滑坡是矿山生产中经常遇到的地质灾害，崩塌主要是由于高陡斜坡中岩土体的剥离所引发，表现为石块的跳动、滚动和坠落等，而滑坡则是土体和岩体的滑动，主要受到自身重力的影响，同时外界作用力也会加剧滑坡问题。斜坡是形成崩塌灾害的主要区域，一般情况下坡度在45°以上，包括了凹形陡坡和高陡边坡等。公路边坡、江河湖泊岸坡和建筑物边坡等，也容易出现不同程度的崩塌事故。坚硬岩层会长期受到外界自然环境的影响，包括了雨水冲刷、风化等，出现了节理裂隙发育的情况，随着时间的推移而引发崩塌。坡体在层面、节理、裂隙和断层等影响下，加快了脱离山体的速度，尤其是裂隙发育是导致崩塌的最主要因素。岩石的风化问题往往是由于温度变化所引起，温差越大，风化的速度越快。在矿山开采过程中会涉及较多的爆破工程，产生的震动会导致山体受到影响，形成崩塌灾害。此外，裂隙填充物会受到地表水的溶解和冲刷作用，在软弱面的作用下出现崩塌。在生产实践中存在严重的超量开采现象，这也是导致采空区山体滑坡的主要原因，因此应该从采矿活动的特点入手实施治理与控制。

2.2.2 泥石流

在水源影响下，冰雪融水和暴雨中混含大量的泥沙和石块等，容易形成强大的冲击力，对人类生产生活造成威胁。尤其是在沟谷当中，泥石流出现的概率更高。在传统粗放式开采模式下，缺乏对矿山自然生态的保护，导致植被遭到严重破坏，岩石裸露面积增大，在暴雨天气下则会导致导致砂粒、石块和黏土等随着水流而移动，这是降雨性泥石流形成的主要原因。在矿山生产中会用到大量的设施设备，一旦发生泥石流则会造成损毁，同时威胁坑道工作，不利于开采工作的顺利实施。泥石流往往具有突发性的特点，因此也给防治工作造成了困难。

2.2.3 地面塌陷

矿山中存在较多的井巷开采作业时，容易导致地面塌陷灾害的出现。矿柱的数量难以满足生产要求，同时在外界多种因素的影响下导致其支撑力下降，则会引起地面塌陷，在煤矿区等矿体埋藏较浅的区域发生地面塌陷的几率会更高。在矿体埋藏较深的区域当中，长期地下开采形成的采空区未能有效回填，这也是引发塌陷的主要原因。溶洞中的塌陷问题则主要是由于矿山排水疏干所引起。

2.3 易燃物质造成地质灾害

矿山资源在开采建设过程中，通常都会伴随甲烷等可燃气体，而这些气体的可燃性会受到地热影响。由于矿山内部的矿井深度越来越大，温度也会随之增加，其中对应的气体含硫量也会加大，所以就需要矿井内设置充足的通风设备，确保井内的含氧量，确保含硫量降低到适合的浓度。不然通风情况不加工作人员在矿井内操作，会发生缺氧中毒等问题，甚至会对其身体健康造成影响，严重的时候会发生中毒身亡或爆炸等事件，导致事故发生。经常遇到的矿山易燃物地质灾害就是矿井开采过程中的瓦斯爆炸。虽然这种物质危害性非常强，但是一种可以预见和预防的灾害，所以一定要加强进行管理，定期对有害物质以及可燃物的含量等开展测量，设置必要的通风对策，预防事故发生。

2.4 人类工程活动

矿山地质灾害大多是由于人类工程活动对山体的过度开发，导致边坡的稳定性下降，最终引发滑坡问题。例如矿区道路、生产生活等基础工程建设开挖山体，在缺少对现场充分勘查研究，以及科学开发计划的情况下，基础设施的建设将改变边坡结构和受力特点，从而对边坡的稳定性产生严重影响，最终引发矿山地质灾害问题。结合工程施工实践情况，很多项目会使用爆破技术，爆破过程中产生的震动将会影响边坡结构稳定性，为追求施工进度，有些工程中会频繁使用爆破技术，将导致边坡内部岩体出现错位，埋下发生泥石流的隐患；在对现场情况缺少充分了解的情况下，如果对坡脚盲目开挖，也会导致严重的地质灾害。

2.5 降雨

降雨的作用下，边坡位置的地下水位会开始上升，岩体强度会因为雨水侵蚀降低，边坡内部的空隙水压力也会明显增大，导致边坡受到的外部压力增加，自身强度降低。一般情况下，雨水并不会改变边坡的硬质结构，但是会进入岩体的结构面中，如果岩体周围湿度较高，雨水长期浸润，就会导致其填充物的强度降低，岩体将会失去抗剪强度，最终造成边坡出现失稳的问题。如果有强降雨出现，将会导致地下水位大幅度增高，一些水位上升受到限制的局部地区就会出现失稳的情况。由于地下水压力的转变，会加速岩体裂隙的发育，导致岩体破碎之后渗透系数增大。边坡的孔隙率也受到雨水影响增大，最终对边坡的稳定性将产生破坏性影响。

3 矿山地质灾害勘查方法

随着我国现代科学信息技术的不断发展，地质灾害勘察方法也在不断的更新，出现了许多新型的地质灾害勘察方法，传统的地质灾害勘察方法与现代科学技术的结合，使得地质灾害勘察方法的效率和准确性都有着很大程度的提高，地质灾害勘察方法向多元化、现代化和信息化方向发展。例如GPS物探法、地震映像法等，都结合了现代科学信息技术，我国地质灾害勘察工作的效率和精准性有着显著的提高。

3.1 地震映像法

地震映像法在我国地质灾害勘察工作中的应用较为广泛，并且取得了较好的应用效果，在我国许多地区的地质灾害勘察与预测工作中都发挥了重要的作用。地震映像法又被称作为高密度地震勘探和地震波勘探法，是一种基于发射波法中的最佳偏移距技术发展起来的一种常用的地表浅层的勘探方法。地震映像法可以利用的信息主要包括折射波、反射波、绕射波和具有一定规律的面波、横波和转换波。其工作原理是通过专业的设备激发地震波，并对地震波的数据进行深入的分析，从而能够准确判断出该地区是否存在发生地质灾害的可能性。在采用地震映像法时需要注意一些事项，要根据所勘察山体的实际情况选择合适的方式，必须考虑到被测点波形的变化情况，减少地震波在传播过程中受到的影响，最大限度的保证地震波的真实性、可靠性和科学性，从而对地震波波形特征作出精准的地质参数分析，为接下来的地质灾害勘察工作打下坚实的基础。

3.2 GPS物探法

GPS物探法也是地质灾害勘探中常用的方法之一，且GPS物探法的操作较为简单，能够全方位对被测区域内的地质条件进行安全教育，，且准确性较高，因此在我国的地质灾害勘察工作中得以广泛的应用。但是GPS物探法需要较多的人力资源和物力资源，如果勘察过程得应急措施仔细，就会造成一定程度的资源浪费，所以在采用GPS物探法是要做好前期准备工作，合理的配置人力资源和物力资源，把握好检测精准度，提高地质灾害勘察工作效率，从而最大程度降低地质灾害勘察成本，并且要保证勘察质量和勘察结果的准确性。

3.3 钻探法

钻探法是地质灾害勘察方法中较为传统的方法，但是因其操作简单，且能够适应大部分的滑坡地质灾害勘察环境和条件，具有很高的实用性，因此也是我国地质灾害勘察工作中的一种主要方法。钻探法是通过钻机在底层中进行钻孔，从而能够有效鉴别和划分地下表层，并可以沿着孔深进行取样的勘探方法。回转钻探用转盘、回转器或动力头驱动钻杆带动钻头回转的钻进方法，钻头分全面和环状取心两种，在轴向钻头压力作用下，回转克取岩石，取出岩心或排出岩粉，造成钻孔。这是当前最普遍用在地质灾害勘查中的钻探方法。回转速度视钻机而异,金刚石钻机的最高转速可以达到2400转每分钟。通过钻探法可以对地质资料进行广泛的收集，从而对地质灾害勘查需要的信息和数据进行收集和分析。

4 矿山地质灾害防治措施

4.1 灾害研究

为了加大对灾害问题的研究力度，将灾害预防工作当作金属矿山建设的重要研究项目，将灾害问题发生的概率降低。这就必须要付诸于行动中，比如把目前科技发展中的远程把控以及网络技术引入到灾害防治工作中，建设GIS防止系统等灾害预防方法以及技术探究工作，对金属矿山建设当中的情况进行监管，并开展有效的管控力度和预报，给预防工作奠定良好基础。从各项金属矿山地质水文条件勘察检测当中，根据每项地质灾害的发生的数据进行探究解析，构建对应的数据解析图和文件，建立起地质灾害数据库，为其防治提供有效数据支撑。

4.2 崩塌与滑坡防治

4.2.1 崩塌治理

排水处理是治理崩塌的主要方式，可以消除地表水和地下水对边坡的影响，保障岩土体的整体稳定性。通常情况下需要设置排水构筑物对开采区域的水进行疏导，使其得到统一管理。刷坡和削坡的方式也较为常用，尤其适用于坡体风化破碎的矿山当中，能够使边坡的坡度得到控制。运用片石能够处于裂缝、裂隙和空洞等，此外运用水泥砂浆也能起到有效的填充作用，增强坡体的整体性和稳固性。锚固处理措施具有良好的适用性特点，在不同类型矿山中都能取得良好的治理效果。对于崩塌物进行遮挡处理，可以有效避免高空坠落对人员造成的危害，尤其是在人工边坡崩塌防治和小型崩塌防治中的应用优势显著。拦截构筑物的应用，可以有效避免雨后坠石引起的崩塌状况，有利于提高生产的安全性。将支挡墙、支柱等设置在大孤石中，能够预防大孤石的突然崩塌和滚动，也可以采用废钢轨构建支撑体系。护坡和护墙处理措施在缓坡和风化剥落边坡中的应用较多。

4.2.2 滑坡防治

地下水和地表水是导致滑坡灾害产生的主要原因，因此应该注重对地下水和地表水进行治理，以降低对边坡的危害。软化及溶蚀问题在岩土体中较为常见，因此可以对动水压力和孔隙水压力进行合理控制，这对于浪击作用和冲刷作用的缓解效果较好。截水沟的应用可以将滑坡区与地表水分隔开来，通常设置于滑坡边界内。排水沟则设置于滑坡区域内部，能够排出其中的地表水。为了对地表水的下渗问题加以控制，可以采用种植绿色植物的方式，也改善了矿山的整体生态环境。钢筋网喷混凝土和混凝土护面的方式，可以对岩质边坡进行有效治理，增强其整体稳定性，同时采用垂直孔排水、竖井抽水和支撑盲沟等形式进行排水处理。对于边坡力学强度的增强，也是治理滑坡的有效手段，其中包括了削坡减载和人工加固两种主要措施。针对不稳定的岩土体可以采用削坡的方式进行处理，能够在控制高度的基础上降低滑坡出现的几率。挡土墙、阻滑支撑工程、预应力锚索和固结灌浆、SNS边坡柔性防护技术等，在人工加固中的应用较多，应该根据边坡的具体特点进行选择，综合考量技术性和经济性要素的影响。

4.3 泥石流防治

合理运用生态恢复技术，是促进生态环境改善的有效方法，主要集中于土壤修复、植被修复和封山育林等工作当中。在土壤修复当中，应该采用物理修复和化学修复相结合的方式。深根植物通常应用于土壤上部浅层当中，也可以采用人工的方式快速修复土壤，主要是运用机械或者松土的方式进行处理。土壤的酸碱性失衡问题也是在土壤修复中应该面临的主要问题，将酸性试剂应用于碱性土壤当中，能够实现土壤的酸碱平衡。此外，还可以采用工程措施对泥石流灾害进行治理，主要包括了拦挡工程和沟道治理工程等。通过拦挡坝的修建，可以对泥石流起到良好阻挡作用，防止对下游造成严重危害，比如格栅坝和实体坝等类型，应该根据泥石流的具体强度确定拦挡坝的数量。

4.4 地面塌陷防治

在对地面塌陷灾害进行治理的过程中，往往会采用充填开采的方式，同时对于地貌变化的控制效果也较好。对地质灾害监测研究特区进行合理划分，主要是针对较大规模的地面塌陷问题进行治理，通过监测区和禁人区的设置实施控制，同时设立相应的警示标识，防止对人类活动造成威胁。运用废渣对地下采空区进行回填，也能够预防塌陷问题，该方式主要针对中小规模的塌陷灾害，地面沉降的速度可以得到控制。如果正在开展施工作业，那么要对塌陷事故进行严格监测，一旦出现参数异常状况，则应该采用回填、灌浆和夯实等方式进行处理，以预防重大事故的发生。针对井下开采煤矿和油页岩矿山，可以运用离层注浆的方式进行处理，覆岩沉降问题能够得到控制。

4.5 科学运用地理信息技术

地质技术类型目前常见的是地理信息技术，简称 3S 技术。该技术中包含了地理信息系统和全球定位系统以及遥感技术等等。该系统中有若干个子系统组成，通过全球定位系统对于地质空间进行详细的定位，后期再用地理信息系统进行管理和查询工作，对于整体地质条件的数据进行更新，在有效的空间分析应用情况下，对整个地质灾害情况进行评价工作。在此过程中，技术人员可以根据地理信息系统的特点，实现对于整个地质灾害区域内的参数数据分析。从而在推动数据综合模拟的情况下展现其过硬的分析能力。通过空间过程演化模拟给出准确的模拟反馈结果。明确该地域地质灾害环境情况的同时，更好的推出相关针对性的方案，进行灾害预防。全球定位系统的应用特点非常的适宜地质灾害的调查和应用。亲具有的高精度和全天候的定位优势，能够更好地帮助人们对于地质灾害区域内的受灾情况和实际地质问题进行有效的分析和研究，根据准确定位的实际功能，在锁定区域位置的同时，为技术人员后续的治理工作提供良好的基础。由于全球定位系统的应用过程中对于天气因素的干扰问题影响性不大，在恶劣天气下，该系统依旧可以为区域内的技术人员工作，保持自身功能的同时所获得的数据也具备高精度的优点。更好的为后期的治理方案提供良好的决策规划。

5 结语

在矿山开采中，地质灾害问题会对生产安全性和高效性造成严重威胁，因此应该制定完善的治理方案，以满足矿山企业的生产需求，创造良好的生态效益、社会效益和经济效益。崩塌与滑坡、泥石流和地面塌陷等，是矿山中几种常见的地质灾害，会受到地下水、地表水、人类活动、环境变化等因素影响。应该针对不同灾害的类型采取针对性治理对策，同时结合地质勘查技术和地质灾害预测技术，实现对地质灾害的全面防控。