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矿山地质灾害防治对策与保障策略研究

2022-11-22

中国金属通报 2022年10期
关键词:泥石流滑坡矿山

余 寅

近年来,人类活动逐渐加剧,尤其是在矿山开采中的范围和深度逐步拓展,有助于提高资源开采率,为社会各行业提供更多的矿产资源。但是,矿山环境会受到人为因素、地质状况、水文条件等影响,进而诱发不同程度的地质灾害,会对矿山生产作业安全形成巨大威胁。为了保障矿产资源开采工作的顺利推进,必须做好地质灾害的防治工作,在了解其基本特点和产生机理的前提下,采取更加切实可行的防治措施,达到防患于未然的效果。由于地质灾害具有突发性的特点,因此在防治工作中面临的挑战也在增多,应该做好过往工作的全面总结和反思,结合企业的生产需求实施科学保障,实现环境保护和生产作业的密切协同。

1 矿山地质灾害类型及原因

(1)地面塌陷

地面塌陷问题是当前矿山生产中常见的一种地质灾害类型,地表的土体和岩体等出现大范围的塌陷状况,进而在矿区造成塌陷坑。人为因素和自然因素是引发地面塌陷的关键原因,尤其是在矿山生产活动增多的趋势下,人为导致的地面塌陷事故也在增多,包括了采空塌陷和岩溶塌陷等等。比如在生产作业中过度抽取地下水或者造成排水突水的情况,都有可能诱发地面塌陷灾害,而且塌坑的大小也会呈现出一定的差异性。如果在矿山区域内发生严重的地震和洪水等自然灾害,也会造成岩溶塌陷的情况。尤其是在行业竞争逐渐加剧的趋势下,部分企业往往为了追求眼前经济利益而忽视了长远发展,在工作中出现过度开采的情况,同时在外界因素的干扰下引发严重的地面塌陷,这不仅会对正常的生产作业效率与开采质量造成影响,而且会威胁人员生命安全。随着采矿量的增加,采空塌陷出现的几率也会上升。

(2)滑坡

滑坡问题主要出现在斜坡当中,在外界作用力的影响下引发的土体和岩体滑动现象,包括了雨水冲刷和地震、人类活动等。随着稳定性和抗滑力的下降,坡体逐渐发生移动,进而对正常的生产作业和交通运输形成阻碍。滑坡灾害的诱发因素较多,其中矿区本身的地质构造状况是引发该类灾害的主要因素,随着破碎和风化作用的加剧,使得滑坡出现的几率增大。在降水量较为丰富的季节当中,也会对岩土体造成严重的冲刷,引发洪水时会使得整体支撑力受到影响,进而造成滑坡。在矿山开采生产作业中会涉及较多的工艺,包括了爆破、开挖等等,随着作用力的增大,坡体的稳定性则会受到影响,一旦超过阈值则会造成滑坡。

(3)泥石流

泥石流在矿山中也十分常见,其中含有大量的石块和泥沙等,随着流速的加快,会对周围的建筑物、构筑物等造成严重损毁,因此破坏力较强。矿山中的地质状况、水文条件和地形地貌等存在较大的差异,因此引发泥石流的几率也有所不同。过渡性泥石流、沟谷型泥石流和坡面型泥石流等,是当前泥石流的主要类型,而且由于堆积时间存在差异性,因此植被发育状况和紧密性也会不同。在强降雨天气下,也会受到洪水的影响而加大泥石流出现的几率,矿区中的生产设备都会遭到破坏,严重时会引发人员伤亡。

(4)崩塌

崩塌问题也会对矿山安全造成威胁,主要出现在坚硬岩石当中,呈现出突发性的特点。如果岩土体的坡度超过45°,而且高度在30m 以上,则引发崩塌灾害的几率则会大大提高。在外界环境因素和人为因素的影响下,对岩土体的稳定性产生干扰时,也有可能造成不同程度的崩塌,岩石抗剪强度较高,因此崩塌灾害往往出现在岩石较多的区域。岩土体的内部稳定性在外界因素的影响下会发生变化,尤其是联结性是决定其整体性和稳定性的关键,如果受到外部荷载的作用则会对其稳定状态形成破坏,这也是造成崩塌灾害的关键因素之一。此外,随着降水量的提升,内部结构会遭到不同程度的侵蚀,当稳定性下降到临界值以下后便会出现崩塌。

2 矿山地质灾害防治的意义

(1)经济效益

地质灾害是威胁矿山生产作业的主要因素,通过采取有效的防治措施,可以降低对正常生产的影响,以提高资源开采效率与质量,为企业创造更高的经济效益。在当前绿化化发展背景下,做好矿山环境的逐步治理和恢复,能够降低后期开采作业中的人力、物力和财力投入,同时预防重大安全事故造成的经济损失,有利于企业的长远发展。企业应该具备长远眼光,不能局限于眼前经济利益中,逐步改善周围环境状况,预防泥石流、滑坡、地面塌陷和崩塌等灾害,达到风险防控的目的。

(2)生态效益

地质灾害防治工作通常与环境保护工作结合在一起,在构建良好生产环境的同时,可以落实可持续发展的理念,在环境承载力范围内实施资源开采,以避免对矿山的岩土体、植被、水文等造成严重的破坏,符合当前生态文明建设的要求。随着生态系统稳定性的增强,植被对于水源的涵养作用也会更加显著,起到良好的水土保持效果,避免在矿山中发生严重的水土流失问题,同时有助于净化空气。以人与自然的和谐共处为基本目标,及时调整生产模式,消除地质灾害隐患,构建更加良好的生产生活环境。

(3)社会效益

矿区生态环境会由于地质灾害防治工作的全面开展而得到有效改善,避免各类隐患问题对人们的正常生产生活造成影响,创造了良好的社会效益,有利于和谐社会的快速发展。同时,能够增进政府部门、企业和居民之间的密切协调,在相互沟通和交流中共同维护良好的矿山环境,真正维护周围居民的生命财产安全,达到互惠互利的目的。

3 矿山地质灾害防治对策

(1)地面塌陷防治

对于地面塌陷的有效防治,是保障生产作业顺利实施的关键,在实践工作中可以采用充填法对其实施处理。通过高结晶充填体的设置,能够解决矿山中的塌陷问题,其强度相对更高,一般在5MPa 以上,对于排水和脱水的要求不高,施工便捷且高效。应该注重选择合适的充填材料,以保障最终的良好充填效果,具有良好的经济性特点。在生产作业中还应该选择合适的开采方式,这也是预防塌陷问题的有效措施。比如在煤矿的开采过程中,采用由上而下的方式实施开采,会导致地面塌陷灾害出现的几率增大,随着降水量的增大,会对生产安全形成威胁,容易引发淹井事故。为此,可以运用自下而上的开采方式,先进行深部开采再进行浅部开采,以避免塌陷灾害。

(2)滑坡防治

当前滑坡防治技术已经逐渐成熟,可以运用锚杆挡墙、减重、叠框式挡墙、岩土锚固技术、深井式抗滑挡墙和抗滑桩、锚索框架、竖向预应力锚杆挡墙等实施有效防护,可以有效增强岩土体的稳定性和承载力,提高对外界干扰因素的抵抗能力,防止在雨水侵蚀和外界应力的作用下引发严重的滑坡问题。截排水工程的建设,可以有效排出周围的积水,借助于截、排和引导的方式创造良好的生产作业环境,消除其中的安全隐患。除了可以采用上述工程措施实施预防外,还可以引入生物措施控制滑坡灾害,比如封山育林、植树造林和植被保护等等,具有良好的生态性特征。如果滑坡的范围不大,则可以运用人工削坡和排水工程等实施处理,以降低整体成本投入。在选择治理方案时,应该遵循因地制宜的原则,结合矿山的实际情况加以选择。

(3)泥石流防治

拦挡工程、防护工程和排导工程等,可以应用于泥石流的防治工作当中,是几种常见的工程治理措施。其中,调洪蓄水工程和稳沟固坡工程等属于常用的防护工程,能够提高结构稳定性,对水动力条件的调节作用较好。运用泥石流沟道可以对石头和泥浆等进行拦挡,避免对建筑物、生产设备等造成严重损坏。如果上述措施无法实现有效防治,还可以结合排导工程进行处理,降低泥石流的危害。生物措施也可以有效预防泥石流灾害,包括了植树造林和抚育管理等等,能够使被破坏的自然环境得到恢复,以降低泥石流灾害出现的几率。

(4)崩塌防治

在防治崩塌灾害时,应该做好地表水和地下水的有效控制,环形截水沟在处理地表水中的应用效果较好,严格控制截水沟的尺寸大小,宽度和深度在0.6m 左右。此外,明沟的应用也能够提高排水效率,避免对周围岩土体造成威胁,以降低崩塌灾害出现的几率。可以运用截水盲沟和支撑盲沟、仰斜孔群和垂直孔群等排出地下水,防止造成稳定性下降的情况。锚固措施、清除措施、护墙措施和封填措施等,也可以应用于崩塌灾害的防治工作当中。SNS 柔性主动防护网对于崩塌灾害的治理效果也较好。

4 矿山地质灾害防治的保障策略

(1)实施灾害预测

做好矿山地质灾害的预测工作,可以提前采取有效的控制措施,避免对生产安全形成威胁,解决了传统模式下事后控制的弊端,满足事前控制的要求。其中,TPS 方法在实践中得到广泛应用,借助于先进的地质预报设备,可以针对矿山区域内的相关地质信息进行评估和分析,以获得更加可靠的预测结果。回声测量是该技术的基本原理,TPS 设备的适用性较强,可以在多种矿山环境下实施预测,同时能够提高预测的距离,防止对正常的生产工作产生影响,预测结果精确性更强,无论是在硬岩层还是在软岩层当中,都可以运用TPS 方法实施预测,可以对掌子面前100-150m 范围的地质状况实施预测,为生产管理人员提供更多的信息参考。此外,直流电法也可以满足矿山地质灾害预测的要求,在掌握岩石不同电性状况的基础上实施测量,分析电场变化情况,以便分析水文条件和地质状况对电场的影响特点,以确定容易发生地质灾害的区域,在生产实践中加以避让,同时在获取陷落柱、断层和岩溶裂隙等信息时更具精确性。

(2)加强分级管控

为了提高地质灾害防治工作的实效性,应该采用分级管控措施,将矿区分为重点防治区域、次重点防治区域和一般防治区域,结合具体的生产要求采用不同的防控方法。在重点防治区域内,应该做好边坡设计工作,针对其稳定性状况实施动态化监测,引入可靠的工程防治措施,比如挡墙防护工程等,能够预防重大崩塌和滑坡等状况。结合地质勘查的相关数据,对施工过程加以控制,避免出现严重的开裂状况。管理人员应该获取相关历史数据,了解灾害发生的特点,以便做好针对性的预防,避免在生产作业中诱发同样的灾害。在坑道开采的过程中应该实施全面支护,可以预防冒顶事故等。应该确定监测点的最佳位置和数量,保障监测数据更具代表性和时效性,及时评估周围岩土体的变化情况。在完成开采工作后,还应该积极组织专业人员实施复垦,以修复周围环境状况,避免出现竭泽而渔的情况。在次重点防治区域当中,应该以排水沟为重点对积水实施处理,同时借助于加固措施和支护措施增强边坡的稳定性。在生产作业中集中处理弃渣,避免出现随意堆积的情况。而在一般防治区域当中,则应该编制切实可行的水土保持方案,同时加强对植被的保护效果。

(3)引入先进技术

在信息化背景下,传统防治措施呈现出一定的局限性,因此应该以先进技术为依托,逐步提高地质灾害的防治水平,避免在未来工作中造成严重的阻碍,增强整体保障力度。尤其是要对当前地质灾害应急管理系统的功能实施全面改进和优化,在勘查和管理过程中始终保持规范性和专业性,与其他系统实现密切融合,包括了卫星应急通讯系统、地理信息系统和遥感系统等等,更加快速和全面的获取矿山中的地质信息,在地质灾害预测和评估、应急管理中获得可靠支持,降低对矿山生产作业的影响。尤其是在灾害出现频率较高的区域当中,应该保障防灾设备的充足性,以获得实时化信息,满足矿山的动态化管理需求。简易雨量监测仪的应用,能够针对矿山中的降雨情况实施科学监测,帮助管理人员在确定具体降雨量的基础上采取针对性防治措施,在决策过程中更加科学合理。不断提高自动化监测水平,提高信息采集的全面性和真实性、精确性,同时要满足远程传输和资源共享的要求,引入裂缝伸缩仪和滑坡报警器等设备,针对矿山中的重点区域实施科学防护,避免引发严重的灾害问题。近年来,大数据技术、物联网技术和云计算技术等在地质灾害防治工作中的应用越来越多,达到自动化及智能化管理的要求。

(4)完善保障机制

为了确保防治工作的顺利实施,还应该构建完善的保障机制,以遵循预防为主、防治结合的原则实施对地质灾害实施有效控制。建立完善的岗位责任制,明确灾害防治工作中各个部门及人员的职责,防止在工作中出现形式化的状况,在相互协同和相互监督中共同提高防治工作实效性。建立完善的经费投入及监督机制,在灾害治理中获得可靠的经费支持,同时要做到专款专用,提高资金利用率,防止出现严重的浪费问题。为了获取空间信息状况,可以运用GIS 技术加以辅助,在三维立体模型下实施可视化管控。增进政府部门和企业之间的交流沟通,共同做好地质灾害防治工作,为企业提供更多的优惠政策和扶持政策,以提高企业在工作中的积极性与主动性。

(5)开展宣传教育

矿山地质灾害的防治不仅是政府和相关企业的责任,更应该鼓励周围居民主动参与进来,共同构建完善的联防联控机制,以提高工作实施成效。为此,应该建立完善的宣传教育机制,提高居民在防治工作中的积极性与主动性,认识到良好的矿山环境对于自身生产生活的影响,提高对该项工作的重视程度。在宣传工作中应该以灾害类型及引发因素、具体危害、防治知识和应急措施等为重点,提高周围居民的应急处理能力和自救能力,同时增强居民的环保意识,规范自身的生产生活行为,避免对矿山环境造成严重破坏而引发地质灾害。通过新媒体和传统媒体的结合,可以提高宣传效率,拓展信息传播范围。

5 结语

地质灾害会对矿山的生产安全及效率、质量造成严重的威胁,因此在实践中应该做好全面的防治工作,降低作业风险。当前矿山地质灾害主要包括了地面塌陷、滑坡、泥石流和崩塌等,应该从客观和主观两个角度出发明确其诱发因素,以采取更具针对性的预防及控制措施,创造良好的经济效益、生态效益和社会效益。此外,还应该通过实施灾害预测、加强分级管控、引入先进技术、完善保障机制和开展宣传教育等途径,逐步提高保障水平,降低地质灾害的风险,满足企业的长远发展需求。

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