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基于工程地质勘察的矿区地质灾害防治技术研究论文

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2024-11-13 15:19:00    来源:    作者:liziwei

摘要:在矿山建设中,使用工程地质勘察技术,能够为各类地质灾害防治提供真实有效的依据,以此开展精确防控与治理,确保矿山生态环境稳定。本文通过对工程地质灾害种类及特点阐述,结合具体矿区地质灾害情况,提出了有效的防治策略,以此实现矿区开采安全。

     摘要:在矿山建设中,使用工程地质勘察技术,能够为各类地质灾害防治提供真实有效的依据,以此开展精确防控与治理,确保矿山生态环境稳定。本文通过对工程地质灾害种类及特点阐述,结合具体矿区地质灾害情况,提出了有效的防治策略,以此实现矿区开采安全。

  关键词:工程地质勘察;矿区地质灾害;防治技术

  在社会主义现代化建设中,对矿产资源需求数量越来越大,经过长达几十年的发展后,矿产开采及工程地质勘察工作形成完善的体系,但是还是有一部分人并未认识到工程地质勘察与矿区地质灾害防治的关系和重要性,导致整个勘察工作没有得到很好的落实,造成部分本来可以避免的地质灾害最终产生了非常严重的影响,像矿井坍塌等同级灾害直接威胁到矿山开采人员的生命安全。

  在现代化矿山建设中,安全是基本要素,只有确保开采过程安全,才能提升资源开采效率和保障开采企业的经济效益实现。从实际情况分析,大部分矿山还是存在严重的安全隐患,各类地质灾害频繁产生,虽然很少对周围居民生活产生影响,但是对区域生态环境带来重大影响,甚至造成开采人员死亡。针对这一情况,应当在矿山建设中,重视工程地质勘察的重要性,结合地质灾害情况,采取针对性的防治技术,降低地质灾害影响程度和产生频率,以此实现矿山工程建设的要求。因此,在矿山开采中,结合地质环境和基础设施建设要求,开展有效的工程地质勘察工作,对其中存在的地质灾害明确,使用相应的防治技术,保障矿山人员的生命安全,以此实现我国矿产资源行业的稳定发展。

  1工程地质灾害种类及特点

  1.1工程地质灾害种类

  在矿区工程地质灾害中,呈现复杂性,能够分为不同的种类,并且实际分类标准需要按照地质灾害形成要素和空间分析综合考虑,主要涉及到四种。

  第一,岩土变形形成的地质灾害。在矿区中,岩土结构出现变形后,基本上难以发挥支撑功能,开始产生塌陷地质灾害。这类地质灾害的产生,是矿区开采技术使用不科学、支撑井巷的矿柱数量不足等引起的,也有部分区域地质条件处于平滑区域,如果开采作业就会出现塌陷,源于没有及时对采空区填充。此外,也有少数区域是地壳运动造成岩土结构变形,从而出现塌陷。

  第二,地下水位变化形成的地质灾害。一般情况下,大部分矿产资源都是在地下埋藏,而地下水是地质结构的重要组成部分,能够产生一定的支撑作用,如果水位升高或者降低,都会导致矿区地质结构产生液化、沉降等地质灾害。结合具体工作经验分析,水位变化最容易形成的地质灾害是沉降,其沉降速度与水位下降程度保持一致。而且,水位上升后,也会形成矿井突水,从而引发更为严重的安全事故。

  第三,崩塌形成的地质灾害。在矿区中,存在很多工程项目,而道路两侧主要是高边坡结构,为滑坡形成提供了良好的条件。如果滑坡地质灾害出现后,会带来无法预知的安全后果,其主要源于矿山结构失去稳定性、开采作业不规范等引起的,尤其是正在开发的矿区,出现崩塌地质灾害的概率很大。

  第四,其他因素形成的地质灾害。在矿区建设中,其开发技术呈现复杂性,很容易出现违规作业。导致本来处于不稳定的矿山结构失去平衡性,甚至会出现爆炸、火灾等地质灾害,这些地质灾害形成原因是存在差异的,如爆炸更多是易燃气体集中没有得到扩散,一旦遇到明火后就会燃烧和爆炸,从而带来重大的人员伤亡和经济损失。

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  1.2矿区地质灾害特点

  与其他工程地质灾害比较,矿区工程地质灾害具有特殊性,应当从两个层面剖析。

  一方面,矿区工程地质灾害一旦形成后带来的影响非常大,其分布和覆盖区域也比一般灾害产生的危害大。结合矿区企业提供的数据资料而言,开发中塌陷地质灾害出现超过40次,加上开发后形成的矿渣和尾矿等部分并未得到合理处理,既让土地资源浪费,也产生了一定的污染。

  另一方面,矿区工程地质灾害种类繁多。从当前分析,主要存在有顶片帮、井下突水等,但是这并非所有的地质灾害。在矿产资源开发中,因资源种类众多,使用的开发技术不同,如果任何一个操作出现问题,都会引发地质灾害出现,直接给开采作业带来重大影响。

  2矿区工程地质勘察分析

  2.1工程地质条件

  本文选择研究的矿区主要岩土在工程地质上属于坡积粉质黏土层、残积粉质黏土层、全风化泥质粉砂岩及强风化泥质粉砂岩。按照岩石风化程度及工程物理力学特点可以分为三个部分。

  第一,第四系坡积层。粉质黏土,灰褐色、褐黄色、褐红色,稍湿,可塑—硬塑状,主要成分为粉黏粒,粘性一般,夹少量的碎石,大小4cm~7cm,含量6%~9%,分布不均,为坡积土。在矿区全场地分布,各孔均揭露到该层,揭露厚度1.1m~7.6m,平均厚度4.6m,层顶标高163.36m~196.32m,层底标高156.12m~190.64m。该层进行标准贯入试验8次,实测标贯击数20击~32击,平均值26击。

  第二,第四系残积层。粉质黏土,灰褐色,呈硬塑状,稍湿,主要成分为粉黏粒,土质较纯,韧性差,干强度一般,为残积土。除部分区域外,各孔均揭露到该层,揭露厚度1.2m~9.2m,平均厚度461m,层顶标高163.36m~196.32m,层底标高156.12m~190.64m。该层进行标准贯入试验6次,实测标贯击数36击~40击,平均值38击。

  第三,白垩系上统灯塔群。全风化泥质粉砂岩:黄褐色、棕红色、紫红色等杂色,稍湿—湿,原岩结构尚可辨认,岩芯呈坚硬土柱状,局部为硬塑,岩芯采取率高,土质较均匀,以粉质黏土为主夹粉砂,合金钻头干钻可钻进。除部分区域外,各孔均揭露到该层,揭露厚度3.23m~14.62m,平均厚度7.61m,层顶标高156.42m~172.36m,层底标高146.00m~163.32m。该层进行标准贯入试验12次,实测标贯击数50击~60击,平均值56击。根据岩石风化程度结合本地区勘察经验判定,岩石属于较软岩,岩体基本质量等级为V级。

  2.2地质灾害现状

  结合工程地质灾害可知,矿区分为两个部分,包括水渠平台上方山体灾害和水渠平台下方边坡灾害。

  第一,水渠平台上方山体灾害。在该部分中,其岩土坡度大约在25°±7°之间,局部区域非常陡峭,大于50°,坡底高程大约是170m左右,坡面主要植被以松树为主。在勘查区域中,山坡中部低洼,属于山谷,如果出现强降水,很容易聚集大量的雨水,最终进入到沟渠。在钻孔区域、水渠平台等存在一处崩塌。在崩塌位置中,主要与钻孔区域相邻,需要结合工程地质勘查图纸分析。整个崩塌在海拔高度是170m的位置,向130°方向延伸,上部宽度是5m,下部宽度大约9m,崩塌长度达到5m,主要组成物质是残积粉质黏土层。通过对该崩塌位置进行分析,其是很久前出现的崩塌,没有带来重大影响,属于浅层崩塌,主要受到山坡下端修建水沟引起的,导致崩塌位置下部缺乏有效支撑,很容易在降雨影响下,部分地面径流进入到边坡岩土中,降低了岩土的抗剪力,增大岩土重力,最终形成了崩塌。

  第二,水渠平台下方边坡灾害。边坡坡度大约是30°±10°之间,其主要位于居民区域的边坡坡脚,整个长度是300m左右,高程在160m在该区域中,植被非常茂密,主要以竹子为主,也存在很多的灌木和蕨类。基于将原本的坡度进行降低,开始建设了部分房屋,坡脚位置形成了边坡,基本上呈现直立,高度大约在1.8m左右,勘查中并未出现任何地质灾害。此外,在该边坡区域中,也修建了大量的挡土墙,长度是90m,采取浆砌片结构,挡墙结构完整,并未产生任何质量问题,可以有效预防滑坡、泥石流等地质灾害。

  3矿区地质灾害防治措施

  3.1矿渣清运

  针对该矿区存在矿渣堆放随意的问题,很容易在降雨影响下对水渠进行堵塞,也会对植被破坏,应当对矿区内的矿渣清理,确保水渠通道顺畅。从具体层面分析,矿渣清运是避免矿区地形地貌破坏的有效方式,但是施工作业量很大,仅仅只能对部分区域开展,并不能对所有矿渣清理。在清运中,应当对边坡变形情况进行重点关注,避免产生二次伤害和再次堵塞,降低清运工作量。

  3.2防护堤修筑

  在矿区中,应当对清运的部分矿渣、碎石等在低洼区域进行填充,并且在道路两侧修建防护堤,将地面径流和道路分割,既可以确保水渠通畅,也能避免地面径流冲刷边斜坡角,降低地质灾害产生概率,以此保障道路运输的安全。从具体施工而言,应当明确技术要求:①基础部分和墙体应当选择C20混凝土和毛石;在施工作业中,加入体积较大的毛石,粒径需要控制在2m左右。②防护堤设计中,在地表0.5m位置设置排水孔,配置直径150mm的钢管,间距2m,向外坡度超过5°。③每隔15m就需要设置伸缩缝,宽度大约在0.2m。④如果该防护工程需要与其他工程项目衔接,应当对衔接位置进行合理处理,灌满泥沙,确保密实度达标,伸缩缝和泄水孔位置也需要结合具体情况调整,但是不能随意调整,经过设计单位和监理部门同意后才能落实。⑤在清理矿渣中,坡角度不得超过30°,并且需要做好科学合理的防护措施。⑥在基础开挖中,需要按照1:1进行放坡,并且开挖区域也要进行碾压,确保承载力符合施工要求。

  3.3建设拦渣坝

  为确保矿渣堆放的稳定性,确保矿床结构的平衡,需要在地质灾害防治区域选择合适的位置建设拦渣坝。从具体层面而言,拦渣坝墙体上需要预留适当位置作为泄水孔,选择直径1.5m的预应力混凝土管,正面需要安装钢筋网,避免矿渣流出。大坝基础部分也需要设置两排排水孔,内径是5m,水平间距1.5m,每隔15m预留伸缩缝,从而增强大坝的安全稳定性。在拦渣坝修建中,应当从严落实五个技术要求。

  (1)在修建中,基础部分和墙体都是需要使用C20混凝土和毛石,承载力大于200kPa,浇筑作业分段开展,每段长度保持在15m。

  (2)露出地表的拦碴坝坝体中部地表以上预留圆形泄水洞,泄水洞为直径1.5m的钢筋混凝土预应力管,正面安装钢筋网,钢筋直径为16mm,网格间距0.15m×0.15m,设计地面以上预留2排直径110mmPVC管泄水孔,水平间距2m,垂直间距1m,PVC管要外露5cm;拦碴坝地面以下设置2排泄水孔,内置内径500mm的钢筋混凝土预应力管,水平间距2.0m,垂直间距16m,向外坡超过5°。

  (3)在建设中,大坝应当选择使用台阶式,嵌入深度需要结合施工区域具体情况进行明确,严格按照施工方案操作,并且伸缩缝和泄水孔位置也需要结合具体情况调整,但是不能随意调整,经过设计单位和监理部门同意后才能落实。

  (4)在清理矿渣中,斜坡角度不得超过30°,并且需要做好科学合理的防护措施。

  (5)在基础开挖中,需要按照1:1进行放坡,并且开挖区域也要进行碾压,确保承载力符合施工要求。

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  3.4沟道整治和道路修复

  为确保矿区内水流可以顺利排出,应当对沟道进行合理规划,科学合理设计沟底高程,使用网格法对土方挖填,将沟道上存在的各类矿渣全面清理,确保水渠、沟通畅通。在水和道路分割后,需要对矿区的道路处理,使用混凝土路面,与周围村落公路接轨,以此满足矿区及周边民众出行的需求。在沟道整理施工中,严格按照设计方案开展作业,对沟道区域进行合理整理,确保沟道坡度得到有效控制;清理的矿渣需要运输到防护堤中,并且对其压实;也需要重视生态环境问题,不能对原本的生态地貌带来重大破坏。在道路施工中,严格按照施工设计方案进行落实,保障高程得到有效管理,也需要对原本的道路平整压实,再开展基础部分的施工,从而实现道路硬化,为矿区出行提供便利;路基在压实中,使用10T压路机碾压,分层厚度不超过40cm,碾压次数超过2次,以此提升道路建设的质量。

  4结语

  矿产资源开发利用对国民经济发展、人民群众生活保障等产生重大作用,这源于各个行业的发展和人民群众生活都无法脱离矿产资源的有效供给,只有保障矿产资源供给充足,才能推动社会经济的稳定发展。但是,矿区不同于其他生产环境,其很容易受到自然环境、水文地质、工程地质等因素的影响,导致地质灾害问题非常多,不管是哪种地质灾害出现,都对矿区开采作业带来严重威胁,甚至会导致重大人员伤亡,直接损害到开采企业的经济利益。针对矿区地质灾害而言,更多受到工程地质的影响,这就需要发挥工程地质勘察工作的优势,掌握矿区的地质环境,了解各类地质灾害形成和发展趋势,对已经形成的地质灾害采取合理治理手段,对潜在的地质灾害使用预防性措施,避免其对矿区带来严重影响,以此保障资源的安全开采。因此,在矿区地质灾害防治中,应当认识到工程地质勘察工作的重要性,对矿区具体的地质灾害进行全面分析,掌握地质灾害形成原因和引发因素,制定针对性的防治措施,选择使用合理的防治技术,以此推动矿产资源行业稳定发展。