矿区水文地质特征及地质灾害的预测与防治

矿区水文地质特征及地质灾害的预测与防治

刘建新

黑龙江省第一地质勘查院 黑龙江 牡丹江 157011

摘要：矿山开采是个极为综合的工程，牵扯到多个方面。为了确保开采进度的顺利，需对勘探工作引起重视，有效防控各类地质灾害。一旦出现问题，积极采取相应的措施，防止损失扩大化，综合预防才能确保开采工程的安全和效率。本文以某矿区为例，分析了矿山水文地质特征、地质灾害成因，并提出具体的防治对策。

关键词：水文地质特征；地质灾害；防治

1矿山水文地质特征

结合矿区的近年来的水文地质情况以及工作区域的实际勘查，发现该矿床以岩溶含水层充水为主要特征：岩溶情况与地下水有着重要的影响。由于岩溶发育程度以及裂隙特征和岩性结构等因素的影响，地下水赋存情况存在很大差异，矿层和岩溶之间有着明显的层位划分，岩溶富水情况和其充水水位受其影响比较明显。地下水的补给主要通过大气降水量进行补给，垂直运动是岩溶裂隙上部地下水的主要运动形式，这些地下水在花岗岩位置上金渗透之时，运动情况才表现为水平特征，花岗岩的形态对其流动方向起着明显的控制作用。地下水在区内很多矿床大量的赋存于水文地质单元之内，所以矿井涌水量在其中非常突出，造成矿区内存在非常多的突水事故，难以准确地对区内突水情况进行预测，开采过程中良好疏水措施非常复杂。

矿山的地层情况以及地貌情况，对该区地下水起着重要的控制作用，尤其地下水资源，受区内断裂构造以及溶洞暗河控制非常明显，依照地层控制情况进行分析，地下水主要富集在花岗岩接触带的层位之上，特别是这些岩石出现倾覆或者凹陷、凹槽等区域更利于地下水的富集。岩溶洼地之上存在松散的第四系覆盖，这边会影响大气降水的渗漏。而岩溶裂隙比较发育的裸露型岩溶区，大气降水可以通过这些裂隙快速地进行下渗，岩溶裂隙溶洞之内，地下水的运动方式主要为垂直特点，由隐伏花岗岩体存在时，地下水则呈现横向运动特点分布于接触带的位置上，同时，其水流特点呈现管状特征。

2矿区地质灾害及其形成机制

2.1崩塌

崩塌是指陡峻斜坡上的危岩体在重力作用下脱离母体的崩落现象，是普遍发育的地质灾害之一。崩塌一般发生在坚硬岩地区高陡边坡，其形成机制：人工开挖形成的高陡边坡，由于卸荷作用，应力重新分布后在边坡卸荷区内形成张拉张裂缝，并与其他裂隙和结构面组合，逐步贯通形成危岩体，在地震或爆破震动、降水等外力触发作用下，导致危岩体突然脱离母体,翻滚、坠落下来，散堆于坡脚。卸荷区内危岩崩塌一般由边坡前缘向后呈牵引式扩展。一般边坡中下部及边坡前缘地带即为卸荷裂隙扩展的牵引带。

2.2滑坡

由于长期的采煤活动，使得煤层部位采空而形成了采空区，即下座自由空间，采空区上部厚层岩体逐渐失去支撑，在重力作用下发生下座变形。厚层岩体的压力巨大，按2.4t/m3的岩石容重计，高100—300m的岩体，其下部1㎡采空区上就会有2352—7056kN的压力.这样大的压力就会使岩体拉裂，使岩石的裂隙加宽，原被裂隙切割成的菱形块体不断地形成一些独立的岩块，以致形成散离体。由于岩体下部可能受到一些残留岩柱的影响，容易产生水平推力，有的岩块就会发生倾倒，形成架空结构。沿坡本身是个临空面，水平位移只能向坡面方向滑移，加上降雨的长期渗透、侵蚀及风化等作用，在薄弱地带也会出现滑动面。

2.3地面塌陷

随着采矿的大规模开采和工作面的推进，工作面出现台阶下沉，有的下沉量达1000mm，造成基岩全厚切落和地表非连续式裂缝破坏。进而地表出现急剧下沉，一般形成圆锥形、椭圆形塌陷坑。与此同时，随着采空区面积的逐渐扩大，地表各点下沉速度逐渐增大，地表最大下沉速度也随之增高。此外，地表风积沙土松散层没有任何抗变形能力，且对矿层上覆基岩施加重力加剧地表破坏速度和地表塌陷坑、裂缝等非连续移动破坏强度。在地表存在大厚度固结黄土层条件下，当开采范围较小时（小矿房柱式开采）会形成隐蔽的临界非稳定黄土空穴，一旦开采范围扩大，就会引发大范围的临时结构失稳塌陷灾害。

3地质灾害的防治措施

3.1斜坡地质灾害的防治

3.1.1抗滑工程：主要有挡墙、抗滑桩等等，是防治斜坡地质灾害体的常用措施之一。在一些矿区，滑坡、崩塌严重威胁居民的生命安全和矿区的一些重要工程设施，可考虑采取挡墙抗滑工程措施。

3.1.2排水工程：由于水是形成滑坡及崩塌的重要作用因素，特别是作用于滑动面（带）的水增大滑带土的孔隙水压力，降低强度参数，减小滑阻力，因此修建排水工程总是治理滑坡及崩塌中首先应考虑的措施。排水工程包括地表排水和地下排水。地表排水以拦截和旁引为原则，用截水沟将地表水引入天然沟谷；地下排水工程可以大大降低空隙水压力，但其施工技术较地面排水复杂得多，在该研究区应该地面排水工程为主。

3.1.3减重与加载：通过削方减载与填方加载方式都是改变了滑体的力学平衡条件达到治理的目的。后部主滑地段和牵引地段减重，减重时需要滑坡推力计算，求出各滑动面的推力，才能判断各段滑体的稳定性，处理不当还会加剧滑坡的发展；滑坡前部加载，即在滑坡前部或滑坡剪出口附近填方压脚，以增大滑坡的抗滑能力。

3.1.4护坡工程：研究区黄土层的抗冲蚀性较差，地表径流会造成河床的急剧下切，为滑坡、崩塌的形成提供失稳条件。为此，需要在塬面上修筑导流堤并植树种草，有效地保护矿区生态环境和地貌环境，进而提高斜坡的稳定性。

3.1.5合理规划人类工程活动：区内斜坡灾害的形成与人类工程活动有着重要关系。因此，科学地规划工程项目、合理利用土地资源、禁止乱挖乱切，是减少斜坡灾害的有效途径。

3.1.6加强监测：做好区内危害严重的不稳定斜坡的动态监测工作、完善监测制度、切实做好滑坡的预测预报工作，尽量减少滑坡带来的损失。

3.2地面塌陷的防治

加强预测预报工作，通过收集资料、调查访问、测量等手段，查明历史至今的开采范围，对开采强度高、采空面积大、采矿方法易引起沉陷的区域，进行分析研究，查明其变形规律，做好地面变形预报工作。

加强采矿技术和地质灾害防治知识的培训。将开发区内地质灾害对策由“发现和治理”调整到“预见和防止”上来，在开发区内运用矿区地质灾害影响评估、发展规划和地质灾害调查等手段，根据合理利用矿产资源的发展计划，形成矿产资源的计算和预算程序。根据：“谁破坏，谁治理”的原则，征收一定的地质环境破坏费用于环境治理。

对受采空沉陷影响大的村庄应尽快搬迁，新搬迁区要开展相应的地质灾害危险性评估工作，并且对村民居住区要严格规范周围开采活动，以防引起新的灾害。

加强采矿方法的研究，选择合适的开采方式和开采强度，完善管理体制，确保开采科学有序，将地表变形控制在建筑物可承受的范围之内。

对已经造成破坏的区域进行综合治理，包括房屋加固处理、修建排水设施、搬迁及恢复植被等，整体规划治理与矿区老百姓生活息息相关的住宅、学校、医院及人畜的饮水问题。在有历史采空区存在的区域内进行工程建设之前，采取地球物理探测手段，探明地下是否存在采空区。

4结语

水文勘测对于地质勘测有很大的意义。勘测人员需坚持政府的领导，提升个人的专业水平，注重对矿区现场做好科学勘测，确保数据的科学性。而各级地质灾害管理机构也要对地质环境管理要求及地质灾害防治提供宏观指导，制定与本地相符的地质灾害防治细则，将地质灾害防控工作落到实处。

参考文献：

[1]孙晓民,李明慧.关与矿山水文地质类型及地下水对采矿影响的防范措施研究[J].世界有色金属,2016(24):152+154.

[2]王朝亮.论矿山水文地质类型及地下水对采矿影响的防范措施[J].黑龙江科技信息,2019(14):83.