矿山地质施工中水文地质灾害的应对研究论文

2023-05-22 14:16:19 来源: 作者:xieshijia
摘要: 矿山的环境十分复杂,这是地质施工中面临的主要难题,尤其是在生态环境脆弱的区域容易出现水文地质灾害,不仅导致矿产资源开采等工作受阻,而且严重时会造成人身伤害事故,对施工人员形成威胁。加强对水文地质灾害的全面预防与控制,可以构建良好的施工作业环境,控制工程建设风险,防止造成难以挽回的损失。本文将对矿山地质施工中水文地质条件加以分析,提出矿山地质施工中水文地质灾害的类型,探索矿山地质施工中水文地质灾害的应对策略。
摘要:矿山的环境十分复杂,这是地质施工中面临的主要难题,尤其是在生态环境脆弱的区域容易出现水文地质灾害,不仅导致矿产资源开采等工作受阻,而且严重时会造成人身伤害事故,对施工人员形成威胁。加强对水文地质灾害的全面预防与控制,可以构建良好的施工作业环境,控制工程建设风险,防止造成难以挽回的损失。本文将对矿山地质施工中水文地质条件加以分析,提出矿山地质施工中水文地质灾害的类型,探索矿山地质施工中水文地质灾害的应对策略。
关键词:矿山;地质施工;水文地质灾害;应对策略
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水文地质灾害,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,必须做好水文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。由于水文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矿山地质施工中水文地质条件分析
水文和地质状况是矿山地质施工中首要考虑的问题,需要确定具体的地质类型和地下水水位、分布特征、形成要素和变化特征等等,在此基础上制定切实可行的施工组织方案,以确保各项技术工艺的优势得到发挥,降低施工难度的同时,也可以避免出现不必要的安全事故。然而,从实际情况来看,地质状况和水文条件的变化呈现出复杂性的特点,而且随着地壳的运动和人类活动的加强,地下水的水文和流量、空间分布特征等也会发生较大的改变,这是施工中面临的主要问题。如果在开发建设中采取的措施不当,则会导致自然灾害出现的几率上升,不利于各项施工作业的顺利推进,加强对水文地质条件的勘查,是预防灾害问题的关键途径。矿产施工是在野外进行,不同区域内的地质状况和水文条件等差异性十分显著,不能照搬过往的施工建设方案和水文地质灾害防治方法,而是要了解矿山的基本情况,以构建可靠的防治体系,降低灾害出现的几率。比如当地下水水位发生较大的改变时,就会出现突涌等情况,这是威胁施工安全的关键要素,需要做好实时化监测工作,防止水位超过阈值而引发严重危害。
2矿山地质施工中水文地质灾害的主要类型
2.1矿体结构崩塌
结构崩塌是工程建设中面临的主要威胁,也是造成人身伤害事故的主要原因之一,因此需要明确其具体成因和影响要素,为后续治理工作提供可靠依据。尤其是在层状矿体结构当中,崩塌灾害出现的几率更大,容易造成一系列的连锁反应,后续施工作业无法正常推进。水文地质条件发生较大的改变时,容易引发崩塌灾害,尤其是很多碳酸性物质在矿层中较为普遍,受到外部风化作用和侵蚀作用等影响,导致岩土体出现软化的情况,而且下部地下水活动十分频繁,在长期作用下引发矿层结构的失稳情况,进而导致崩塌灾害。同时,矿山施工作业也会对原有的结构产生外力作用,如果作用力超过结构的承载力阈值,则会引发严重崩塌。
2.2地面沉降
地面沉降也是当前主要的水文地质灾害类型,加大了工程建设的风险,容易对施工场地内的自然生态环境形成破坏。特别是在现代化社会的发展中,无论是在生产工作中还是在人们的日常生活中,对于水资源的需求量都在明显增长,地下水的大量流失会对地质环境造成威胁,这是引发地面沉降灾害的主要原因。地下水的空间分布状况发生了较大程度的改变,而且对于水文环境稳定性的扰动较大,难以保障矿山施工作业的整体安全性,也会对采矿工作形成负面影响。
2.3露天滑坡与泥石流
坡体受到施工作业或者自然环境的影响而出现不同程度的滑动,这就是常见的滑坡灾害,大面积的滑坡会对施工场地造成掩埋,由于其具有突发性的特点,因此在出现滑坡事故后会加大治理难度,如果缺乏有效的预防措施,容易危及群众的生命财产安全。施工作业会影响矿山内各个地层结构的稳定性,同时在水文条件不断变化的情况下,滑坡体表面也会有水体侵入,导致其出现松散的情况,当超过阈值后则会出现滑坡。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。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。
3矿山地质施工中水文地质灾害的应对策略
3.1明确基本原则
首先,应该遵循安全性原则。确保施工作业的安全性,是开展地质灾害预防和控制工作的关键,因此实践工作中需要遵循安全性原则,防止对人们的生命安全形成威胁,在此基础上采取有效的工程措施增强整体防治效果。在水文地质灾害的防控工作中,应该由经验丰富的工作人员负责,确保各项工作有条不紊的推进和实施,防止操作不当而造成的风险问题。要及时采集施工区域内的各项历史资料和数据等,做出科学有效的评估,结合现场施工环境确定具体的治理方案,明确治理技术和工艺的可行性,防止在后续实践工作中造成不必要的麻烦。同时,还应该积极做好实时观测工作,了解水文地质的变化趋势,在相关参数超过阈值后及时发出警报,防止管控不及时而威胁作业安全。其次,应该遵循经济性原则。随着科学技术的快速发展,水文地质灾害的防控手段更加多元,如何选择性价比更高的工艺,成了当前面临的主要问题。为此,在考虑到技术工艺可行性的同时,要保障水文地质灾害治理的经济性,防止成本投入不断升高而给企业造成巨大的经济负担。在制定防治方案时,应该做好人力、物力和财力的合理组织安排,确保防治工作有条不紊的途径。
再其次,应该遵循创新性原则。水文地质状况会随着时间的推移发生较大的改变,因此在工作中不能照搬传统防治方案和技术方法,而是要结合具体的施工作业要求和环境特点,编制创新性防治方案。特别是要注重新技术、新方法和新材料的合理应用,以确保防治方案与当前环境状况相契合,提高方案的可操作性,避免在实践作业中出现较多矛盾和冲突。最后,应该遵循针对性原则。在我国的不同区域内,矿山环境也千差万别,地质构造、地层结构、地下水的水位和空间分布等要素,是治理工作中应综合考量的内容,需要在做好勘测的基础上制定作业计划,减少水文地质灾害防治工作中的盲目性问题。
3.2做好崩塌防治
崩塌是造成严重危害的水文地质灾害,尤其是在倒锥状危岩体和板状危岩体当中出现的几率较大,此时可以采用锚固技术实施处理,这是降低事故风险的主要方法。尤其是锚索和预应力锚杆技术在实践中的应用较为常见,通过预应力的施加可以改善岩体的受力状态,大大降低崩塌事故出现的几率。此外,非预应力锚杆和预应力锚索也符合危岩治理的要求,需要结合具体情况加以选择。对于存在裂缝的岩土体,可以借助于灌浆处理技术改善其结构状态,防止裂缝的进一步扩大。尤其是要破碎状况较为严重时,该方法的优势更加显著,有压灌浆处理作业是实践中的主要工艺措施,可以确保岩体的良好整体性。在施工作业中需要严格控制灌浆孔的开孔作业,使其保持一定的倾斜度,而且角度控制在45°以内,采用梅花状的布孔方式。严格控制浆液的性能,确保其具备良好的黏结性和稳固性,钻孔深度达到设计要求后开始灌浆处理,同时控制灌浆压力和浆液的流动速度,使其能够逐渐填充裂缝。水泥浆液是实践中经常采用的浆液类型,需要对其水灰比实施科学设计,以确保岩土体的抗拉强度符合要求,提升整体安全系数。如果在施工中面临较多凹腔的岩体,则可以采用封填的方式实施处理,可以避免水流进入而对岩体造成严重侵蚀。当地下水较为活跃时,为了防止对坡体造成软化而引发严重的崩塌,还应该及时做好排水工作和防渗工作,实现地下水的合理控制,采取汇集和排出的方式改善施工作业环境。
3.3做好沉降防治
在矿山的采空区容易出现沉降灾害,在实践工作中可以采用充填的方式进行处理,比如尾矿和废石等,能够增强采空区的密实性,预防严重的沉降事故。在实践工作中应该合理控制废石层的厚度,这是实践中的常用措施,需要结合矿山的实际施工环境及建设要求,制定合理的充填方案,与生产工作保持有效协同,创造良好的施工作业环境。如果矿山施工区域内的围岩状况较好,可以采用爆破的方式实施处理后作为充填材料,同时能够避免顶板预应力过大而造成严重风险。相较于上述方法而言,该方法的操作较为简便,而且成本投入不高。在缓冲区的构建过程中要对其具体的厚度实施控制,一般在10m左右,当遇到顶柱的垮塌问题时则需要进一步拓展缓冲区厚度。很多沉降问题会出现在河床周围,此时不仅要实施密封和充填处理,而且为了防止地下水变化而造成更加严重的危害,还需要实施改道。雨水也是导致沉降问题越来越严重的主要原因,此时可以设置围堤加以控制,当遇到浅部石灰岩含水层时,通常运用帷幕注浆工艺进行控制,可以有效截断径流,避免造成严重危害。
3.4做好滑坡和泥石流防治
加强对滑坡和泥石流灾害的有效防治,不仅能够改善企业在矿山生产中的经济效益,而且有助于改善矿山的生态效益,使矿山生态环境得到逐步恢复,符合当前可持续发展的要求。抗滑片石垛在目前滑坡和泥石流灾害防治中的应用较多,滑坡体在垒砌石块的作用下可以保持良好的稳定性,以避免在外力作用下而引发严重的滑动。如果滑坡的面积较小,则可以采用该方法实施预防和控制,但是在大型滑坡体的处理中却存在一定局限性。在中型滑坡体的治理工作中,可以采取抗滑挡墙施工工艺,同时设置渗沟以避免地下水对岩土体结构稳定性造成威胁。抗滑桩是一种成熟度较高的滑坡和泥石流防治工艺,应该在合理的深度设置抗滑桩,以确保原有岩土体的性能得到有效改善,保障桩体间距和数量等符合设计要求,使其抗滑作用得到有效发挥。钻孔法、打入法和挖孔法等,是目前抗滑桩施工中的主要方法,打入法在小型滑坡治理中的应用较多,而对于大型滑坡体则需要采用钻孔法施工。锚固技术可以增强岩土体的摩擦阻力,这也是预防滑坡问题的有效措施,比如当前锚杆喷射混凝土联合支护工艺应用较多,可以发挥锚杆和混凝土的双重作用,以达到全面支护的效果。减灾处理的方式可以降低坡体的压力,避免出现“头重脚轻”的状况,以改善滑坡体的稳定状态,同时设置相应的支挡装置维持良好的作业环境。
3.5加强全面勘测
矿山施工作业前应该做好科学有效的勘测工作,了解矿山内部的真实情况,结合过往水文和地质资料实施全面而深入的分析,在此基础上制定相应的灾害防治方案。加快现代化水文地质灾害监测体系的建设,引入先进技术分析水文和地质情况的变化趋势,以便在出现问题时及时发挥预警,避免引发大范围的灾害。裂缝伸缩仪和滑坡报警器、雨量监测仪等在实践中的应用越来越广泛,能够获得更加准确和全面的数据信息,为勘测人员提供必要支持,防止数据信息质量不高而对后续作业产生负面影响。在地质勘探中也应该采用更加先进的技术和设备,全面了解深层地质状况,尤其是要确定具体的监测频率,了解不同时间段内地质状况的变化趋势。TSP设备在地质灾害的监测中呈现出灵敏性高和便捷灵活的特点,可以减轻工作人员的负担,快速获取矿山内地质的实际情况,以便在勘测工作中对相关数据进行修改与调整。
3.6完善制度体系
健全的制度体系是保障施工作业顺利实施的关键,也可以有效提升水文地质灾害的防治水平。矿山施工的内容较多且存在复杂性的特点,要以完善的责任体系为依托,明确施工中各个单位和部门的具体责任,积极做好水文地质灾害的预防和控制工作,在施工中严格遵循设计要求,避免施工不规范而引发严重的事故。将责任落实到个人身上,明确施工作业人员的基本责任,提高他们对施工作业安全的重视程度,在施工中保持规范性和专业性,当发现水文地质灾害隐患时应该及时上报,防止引发严重事故。水文地质灾害的类型较多,在工作中应该建立完善的分级管控制度,在了解灾害基本特点的基础上实施有效分级,确保管控工作有条不紊的推进,落实精细化管理理念要求。
3.7提高人员素养
工作人员的专业能力与素养,也是决定矿山施工作业能否顺利实施的主要因素,因此要构建高水平的施工作业队伍,满足工程建设的基本要求,提升水文地质灾害防治水平。建立可靠的人才引进机制,明确不同施工岗位中对于人才的需求特点,以便在施工中能够增强灾害预防和控制意识,创造良好的施工作业环境。同时,要建立完善的常态化培训机制,针对工作人员的专业知识、技能等实施培训,使其在掌握矿山施工技术和工艺的同时,认识到水文地质灾害的风险性,明确主要防控技术的应用技巧,以便在施工中采用被动防护和主动防护的方式实施处理。在技术交底环节,则应该使工作人员了解矿山施工的关键节点及其对周围水文条件、地质状况的影响特点,防止技术应用不合理而引发事故问题。
3.8加强宣传教育
在矿山施工中还应该做好宣传教育工作,增强各个岗位人员对水文地质灾害的重视程度,在工作中积极做好信息交流与沟通工作,避免信息闭塞而造成严重的事故。管理人员要深入讲解水文地质灾害的危害性,通过案例分析的方式增强警惕意识,使全体施工人员能够广泛参与到水文地质灾害防治工作当中,形成强大的合力。对于自然生态环境的保护,不仅是施工企业的责任,更需要全体公众的共同参与,在宣传教育工作中也应该引导周围居民参与到环境保护中,认识到水文地质灾害治理和自身生产生活的关系,积极做好环境保护工作,共同创造良好的生态环境。积极开展环境影响评价工作,了解各项施工作业对环境的影响特点,以便能够及时采取有效的处理措施,真正达到防患于未然的目的,避免造成重大损失。
4结语
水文地质灾害是威胁矿山地质施工质量与安全的主要因素,因此在工作中应该采取有效的控制措施,确保工程项目的顺利推进,防止出现严重的安全事故。当前水文地质灾害主要包括了矿体结构崩塌、地面沉降、露天滑坡与泥石流等,其诱发因素存在一定差异性,对于施工的影响程度也有所不同。在明确基本防治原则的前提下,应该通过做好崩塌防治、做好沉降防治、做好滑坡和泥石流防治、加强全面勘测、完善制度体系和提高人员素养等途径,构建可靠的应对机制,防止给施工企业造成严重经济损失。
