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采空区的岩土工程问题及治理措施论文

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2024-12-30 14:35:14    来源:    作者:dingchenxi

摘要:矿山地质灾难是指人类过度开发,致使矿区的地质、生态环境受到严重损害,危及人民的生命和财产以及人类赖以生存的自然环境。矿产开发对促进国家的发展、人民的生存和生产的发展起到了很大的作用。但盲目的采矿,会增加矿山地质灾难。

  摘要:矿山地质灾难是指人类过度开发,致使矿区的地质、生态环境受到严重损害,危及人民的生命和财产以及人类赖以生存的自然环境。矿产开发对促进国家的发展、人民的生存和生产的发展起到了很大的作用。但盲目的采矿,会增加矿山地质灾难。另外,矿山出现的事故频率也比较高,主要集中在采空区,如果矿山产生安全问题,将会给采矿工人和矿山地质的发展造成很大的危害,为此,文章就如何解决这些问题进行了探讨,并给出了解决方法。

  关键词:采空区;岩土工程问题;治理措施

  重视矿山开采造成的环境地质问题及其防治措施的探讨,将有助于维护我国矿山开采工作的优良实施,降低矿山地质环境的危害,为提高矿山开采技术和开采模式的优化奠定基础。为此,必须从实际出发,对矿山开采造成的环境影响进行深入的剖析,并找到科学的应对措施,以促进今后开采工作的科学化,为矿业企业的可持续发展奠定基础。

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  1注重采空区岩土工程问题分析与处理的必要性

  重视矿山地质环境问题的剖析和处置,可使矿山资源得到合理开发,减轻周围建筑物的破坏,从而降低矿山地质灾害的发生;促进实际开采方法的最优,持续改进开采条件。重视矿山地质问题的剖析和解决,既能使矿山生产规划符合生态环保的需要,又能为矿山生产的成功实施提供了丰富的实践经验。同时,对矿山开采造成的地质问题进行科学的治理,以达到对水土流失和地震等不利影响的科学对策。重视矿区地质问题的剖析和处置,有助于有效地解决开采活动中潜在的危险,改善矿区周围的生态环境,减少因开采时因处置不当造成的人身伤害。为此,必须全面综合地思考,全面地研究矿山开采造成的环境地质问题,以达到真正的科学化开采;对其周围的生态进行了适当的防护。

  2采空区的岩土工程问题研究分析

  2.1地面变形及地面塌陷

  在矿山开采中,因其开采、挖掘面积大,在开采中会产生一些采空带。在这种情况下,如果在开采过程中采取爆破措施,可能会形成变形带、裂隙带等,从而引起地表变形和坍塌。其主要特点是:①由于开采活动的实施,会导致矿区的地质构造稳定程度下降,而且由于变形带、冒落带等因素的存在,导致矿区地表的可靠度下降,增加了地表变形的几率,并对周边的环境产生了不良的影响;②开采进度越快,开采后的工作会逐步向地表扩展,为地表坍塌问题的发生提供了有利的环境,间接增加了此类问题发生的可能性。与此同时,由于开采对周围地区的岩土地基沉降造成的影响,会使地表建筑在地下水的协同作用下逐步减小;既会对建筑的安全性产生不利的作用,又会使地面坍塌的危害范围增大。

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  2.2采矿废弃物对矿山环境的影响

  矿山项目实施时,由于其所处地区的表层土质和表层岩石必须进行剥除,因此会造成大量的废料,实际操作中会出现大量的尾砂;同时,还会对矿区的生态环境产生很大的冲击,进而引起一些生态问题。其主要特点是:①采矿过程中存在着大量的尾矿污染。这些特殊类型的矿渣常常在现场堆积,必然会覆盖农田、草地或水域,造成生态环境的损害,致使矿区地质灾害频发;②在矿山开采时,某些废料或矿渣会持续渗漏或沉淀出多种有毒、有害的物质,污染大气、地下或地表水等。在干旱和大风天气的时候,废石场和尾矿场都会产生巨大的烟尘,造成空气中的尘埃,严重影响矿山开采作业的安全。③由于在选矿时,由于大量的尾矿,由于降雨等原因,会造成大量的沙砾被冲出,对周边农田、河流等造成不良的后果,并对当地的生态环境造成严重的危害。

  2.3尾矿库及露天矿坑引起的安全问题

  由于矿山开采时,尾矿场和露天矿山的出现,造成了周围环境中的围岩的人为边坡的安全隐患,从而对岩土工程的稳定造成不利影响。主要体现在以下几方面:①由于尾矿场和露天矿山的作用,造成了较多的废弃岩石聚集,从而间接增加了矿山地质灾害的发生;②因未对矿场和露天矿进行有效的应急措施,导致矿山开采期间周围的环境和安全条件发生一定的变化,从而阻碍了开采进度。

  3矿山开采引发的地质灾害类型

  矿山地质灾难,在国内各类矿井中,除煤炭以外的地质灾难最为频繁和最为严峻;铁矿、铜矿等金属矿也存在着一定的矿难问题,因此,开展矿井地质灾难的调查与分析具有现实意义。

  3.1冒顶片帮

  在矿井中,冒顶片群是地质灾害中最为频繁的一种,其危害极大,危害着矿山的安全。冒顶片群的类型是各类崩塌现象,在开采中,因对矿区的地质构造发生了重大的损坏,导致岩层脱落、块体冒落、地层崩塌等事故。矿产采掘工作面的岩体及软弱夹层的补充体失稳能力较差,导致采空区的岩体层及软弱夹层的补位体是造成矿井冒顶片帮的重要原因,而其突出特征又是突发、随机的,对矿井的安全造成了极大的危害。

  3.2采空区塌陷

  采空区坍塌是矿井在采矿时,由于大量的采矿活动,导致了地下空间的大量存在和空间的破坏。采空区坍塌的原因是由于地面构造经常出现不规则的坍塌,而在地下,则采用了空间方法和崩落方法。在矿山采矿作业中,若不对采空区进行及时的充填,就有很大的采空区坍塌的危险;不但会导致地面建筑坍塌,路面坍塌、还会导致滑坡,采空区坍塌还会引发各种地质灾难。采空区坍塌受多种因素的制约,既受地层构造、地面构造等因素的制约,又受开采工艺、人为操作等因素的制约。

  3.3泥石流

  泥石流是一种由暴雨、暴雪等自然灾害引起的山崩,并夹杂着大量的泥沙和石头。矿区在采矿时,植被受到了极大的损害,岩体的构造受到了损害,而植被和岩土体又起着一定的抗风固沙的功能;当采掘植物和采石场受到严重的损害时,采矿区的泥石流的危险性将会增大,此外,引起采矿区的土石流事故的因素也很多;矿体堆存废料多,围护措施不完善等。由于滑坡速度大、物料体积大、毁灭性大等特性,在矿井区域内一旦出现滑坡;这会对矿产生产造成巨大的经济损害。

  3.4崩塌滑坡

  采空区坍塌是导致塌方的重要原因,而这种塌方的地质灾难存在于地表或地下,但其成因各有差异。矿山安全生产中发生的塌方是矿山边坡的滑移,而矿井下的坍塌滑落则以地面坍塌为主,其原因是采空区坍塌,矿井坍塌的危险性大于露天采矿;对矿井的经济效益影响更大。

  3.5其他地质灾害

  上述的地质灾难种类较为突出,此外,矿井中的瓦斯突出,地热,井下突水等多种地质灾难;地下水位下降,土壤侵蚀等。矿井在采矿时,若井底水位的改变,极有可能导致井底的突水涌流和塌方涌淤积,危及采矿工人的生命。

  4非煤矿山地下开采采空区存在的问题

  4.1矿山工程地质灾害是矿山安全事故的主要内因

  目前的设计、监督和检查工作还不够完善,许多工程建设工人对矿井的作业技术还不够透彻。地面沉降和塌方是矿山开采中经常发生的地质灾害,由于其恶劣的地质条件,会造成矿山地下水水位持续升高,从而使地层中的盐含量升高,从而引起井眼的沉降。由于非矿井采空区的环境条件十分复杂和变化多端,当受到外部环境的干扰时,其易受到各种因素的冲击,必须加强矿山的地质条件。

  4.2开采深度加剧深井开采的地压

  目前,国内很多煤炭生产单位对煤炭生产场所的安全、稳定等问题尚未进行全面的监测和评价。在这种情况下,岩体发生爆炸的几率会增加,严重危及到人员和装备的生命。此外,矿山的安全监控技术还不完善,检测手段落后,很多矿井都没有安装监控设备;甚至还有一支专门的技术团队。露天矿山的安全性是直接关系到矿山安全的重要因素。一些矿井的技术和设备有很大差别。特别是在非矿井发生地质灾害时,如地面坍塌、施工地质灾害、地下水灾害、边坡稳定性等;在这种情况下,出现了一些干扰,也会带来一些安全隐患。

  5采空区环境岩土工程问题的对策研究分析

  5.1非技术层面的对策

  要减少矿山矿山地质灾害的发生,必须从法律层面上加以考量,以便在矿山开采过程中,将对矿山地质灾害的影响和安全性进行评估,从而对矿山的地质灾害进行科学的评估;这样才能在施工进度上实现环保的需求,并保证矿山开采期间的地质问题的处理。同时,各级政府主管机关和安监机构应当对矿山的经营情况进行定期的监督,确保矿山企业在矿山开采过程中得到充分的关注,并将实际工作与环保有机地联系在一起;最小化开采对环境和地质工作的冲击。重视环保和污染控制。为此,必须重视矿山开采的环保和管理。其主要内容包括在矿山开采、冶炼等过程中,对矿山的资源、环境、资源的损害与污染进行有效的管理;加大对矿山安全生产的监管力度;加强对其生产和整个社会的宣传,提高对资源和环保的认识;要抓污染严重、范围广等问题,加大力度整治,不能解决的要停产;建设矿山要坚持环保和治理的全链条,要制定生态环保信用金,强化政府监管,确保矿山开采的环境品质;同时也为解决相关问题提供了大量的实际工作经验。

  5.2技术层面的对策

  (1)在开采时,要充分综合考虑开采地区的具体条件,重视开采技术的科学性,并根据矿区的物理化学特性,制订可行的开采计划;从而保证了地下建筑在开采中的安全;矿山生产单位和技术工人在施工方案的执行和推进中,必须从技术水平上对周围的环境影响进行客观的评估,同时要充分利用丰富的实践经验和理论知识来保证开采的安全和处置工作中的固体废物;根据实际情况,对矿区地表塌陷区进行了合理的治理,使矿区的生态环境得到了改善。

  (2)重视科学处置采矿废料。在解决矿山废物所造成的环境问题时,必须重视矿山废物的科学处置,以达到最大限度地发挥资源的作用。主要包括:通过强化选矿技术的应用,使矿渣资源得到回收;通过回收尾砂及相关的固体废物,实现对混凝土、耐火材料等材料的二次回收;在解决采空区问题时,必须重视采空区内的固废回填化,为今后的科学治理提供了宝贵的实践经验。

  (3)在主要控制区域采取的控制对策。根据矿井的地质情况,结合其成因特征,将其划分为重点防治区、次重点防治区和总体防治区三个防治区。在对井下采矿引起的地质灾难进行治理时,特别要加强对主要控制区域的监控,以防止出现的地质灾难。职工应加强对主要控制区域的地质调查,加强各项防护措施,防止崩塌、冒顶、泥石流等,并建立起防止泥石流的阻挡墙,并按矿井的具体条件建立监控点,并及时进行监测。

  (4)地震勘探技术。在现代科技的飞速发展下,地质勘测与监控技术得到了长足的发展,在采矿生产中运用了现代的物探、地理信息技术,能够大大减少地质环境污染的发生。利用地球物理学方法可精确测定矿山岩石层、采空区、断层位移等有关资料,并据此对可能发生的地质灾难进行预报,目前已知的地震勘探方法主要有高密度电阻率法、激发极化法、可控源声波法、瞬变电磁法、地面核磁共振法等,极大的提升了地质勘探技术,而且在地质方面也得到了很好的运用,例如GPS定位系统可以准确的定位出地质风险点;同时,通过对卫星的重叠进行分析,对灾害的发展趋势进行了预报。

  (5)地质灾害防治技术。与上述TSP方法相比,环境岩土工程的治理技术更具针对性,能够有效防范某些特定的地质灾难。环境岩土工程防治技术是一项重要的技术措施。①在爆炸产生的压力较大的情况下,起到较好的解除作用。②尾矿的处置。在尾矿开采过程中,采用了边开采、边填等方式来提高整个尾矿库的规模。③矿井中的突出问题。④对于采空区的崩塌,通常采取的办法是减小其海拔。⑤崩塌、滑坡等问题.⑥对排石场地中的孔隙,采用高密度电导法和工程学方法对其进行测量。

  6结语

  总之,科学地运用上述措施,可为矿山开采造成的环境问题的治理,减少此类问题的发生。因此今后开展矿山开采规划时,有关单位和个人要根据矿区的地质环境情况,有针对性地进行科学开采;防止对周边地区的地质环境产生严重的污染。这样既能提高实际开采工作的执行效率,又能提高施工期间对周边环境的总体防护能力。长期来看,对矿山企业长期发展的需要是有益的。