矿山地质灾害的勘察与防治技术探讨

张万平 林树芳

（桂林国达矿产勘探有限公司 广西桂林 541004）

矿山地质灾害的勘察与防治技术探讨

张万平 林树芳

（桂林国达矿产勘探有限公司 广西桂林 541004）

矿业的经济发展在我国整体经济发展中占有较大比重，但随着我国采矿事业不断扩大，矿山的地质灾害也在不断增多，因此，对地质灾害的勘察与防治能有效控制由地质灾害带来的问题，找到科学先进的防治技术也是国家需要重视的任务。本文对矿山地质灾害的勘察与防治技术进行探讨。

矿山；地质灾害；勘察；防治

矿山地质灾害可以分为人为的和自然环境造成的灾害。其中，自然因素占绝大部分，而自然因素可以监控和预测却很难避免，常见的自然因素造成的矿井灾害主要包括地面坍塌、沉降、裂缝，泥石流，矿坑突水、突泥，地震等，损害范围广，强度大，因此，科学正确地应对矿山地质灾害，以及地质灾害的监测与防治对矿业的发展以及人类的安全、环境的保护有重大意义。

1 矿山地质灾害主要类型

自然因素：

1.1 采空区塌陷

矿山采空塌陷是指由于矿井的挖掘，形成空间，造成岩土层在自重作用下引起的地面塌陷现象。地面坍塌是采空区最主要的地质灾害。矿层挖掘后，原有的平衡被破坏，当上覆岩层承受的压力超过此时矿坑顶板的承载能力后，上方岩层先形成冒落带，而当冒落带也无法支撑上部的岩石层时，整个岩石层开始出现断裂，随即形成弯曲带，之后造成坍塌，甚至会形成“地裂”。采空区坍塌后，会带来很多如透水、岩爆、自燃等后续问题，会造成巨大损失。例如，2015年4月19日18时50分左右，山西姜家湾煤矿发生透水事故，21人遇难。该事故是由上层采空区积水透水所致。

1.2 坑内岩爆

20世纪末以来，矿山开采过程中岩爆现象越来越严重，岩爆，广义上来讲，是指一种岩体中聚积的弹性形变势能在一定条件下突然释放，是演示爆裂并弹射的现象；坑内岩爆，又称矿山冲击，主要可以分为压制拉裂、压制剪切拉裂、弯曲折鼓三种基本形式。由于硬脆性岩石随抗压强度高，但塑形变性很小，一旦在矿井挖掘和开采过程中，稍微改变围岩分布，就可使硬脆性岩体产生弹性能快速、突然释放，造成矿内岩石向周围弹射的突发状况。

1.3 矿坑突水、突泥

矿坑突水是常见的矿山灾害之一，是指在挖掘过程中导水断裂、积水老隆、富水溶洞等大量地下水涌入矿井的现象。首先，石灰岩分布是不均匀的，而位于富水区的矿井，所受压力远大于贫水区的压力，因此，在岩层承受不住过大压力或者由于挖掘工作中触碰到敏感岩层时，就会发生突水现象；另外，研究表明，一般井下突水的源头往往经过一个复杂的路径到达突水直接出口，而直接出水口是部分已经失去隔水性能的隔水层破坏带上，一旦发生碰撞，突水口就会从缝隙中涌出大量水源；当然，由于钻井失误是底下水管道破裂也是发生突水现象的原因。突泥往往是伴随着突水现象发生，大量泥沙随水一起涌入，使坑道内泥沙阻塞，机器、人员等被埋，对人员安全、经济等造成威胁。

1.4 矿震

采矿诱发的地震称为矿震。造成地震的主要原因有：①开采引起的崩塌和瓦斯突出；②人为的改变了地壳结构，导致地壳结构异常，并积累了一定冲击力后将能量突然释放，造成岩层震动。矿震主要发生在存在地震断裂现象的复杂地质结构的地区；由采矿活动引发的地震强度虽不大，但是发生频繁，会引起瓦斯爆炸等一系列问题。突发性、连锁性是矿震的特点，监测与防范起来都面临很大困难。

1.5 瓦斯爆炸

瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中度作用下产生的激烈氧化反应。当瓦斯浓度低于5%时，会在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度大于9.5%小于16%时，爆炸威力达到最大，此时氧和瓦斯完全反应，要对火区严格管理，在无明火的情况下启封。造成瓦斯爆炸的因素大多为人为因素，由于矿产企业的装备不足或管理不到位等，造成瓦斯抽放装备不能有效利用，而且，部分企业施工人员安全意识薄弱，没有进行合理的通风处理，使矿井内瓦斯大量积累；企业监管力度不够，有的矿井内仍有明火、明电现象，与大量聚集瓦斯反应，发生爆炸。

2 矿山地质灾害的勘察技术

2.1 GPS

GPS又叫全球定位系统，是指一种在全球范围内进行定位导航的系统。是一种高精度、全天、全球的多功能系统，GPS主要由天线、接受单元和CPU以及一些应用软件组成，为导航、定位、授时做出巨大贡献，因此，在矿业中，得到广泛运用，主要运用于工程测量、资源搜索、导航、定位、面积量算等范围，由于在矿业中GPS的运用属于初级阶段，所以操作起来较为简单。

实时动态RTK系统是GPS中应用最广的系统，由基准站和移动站组成，RTK可以获得厘米级的动态定位精度，虽然耗电量大，价格昂贵，但凭借测量结果直接明了、测量精准的优势在工程测量、海洋测量等方面被采用。在矿业方面，RTK系统与GIS系统结合使用，对矿权、地形、地块面积进行精准测量，而节省了大量的财力、人力。

2.2 RS

遥感技术是指运用传感器对物体的电磁波的辐射进行非接触的、远距离探测技术，以解决监测、勘察及预测问题，因此，遥感技术已涉及到全球各个经济领域中，在矿业的运用中也逐渐成熟。

遥感技术在采矿中金属、煤炭、石油等资源的调查方面发挥重大作用，凭借其包含的遥感技术、遥感信息处理、遥感应用的有效配合，即使是难以进行勘测的地质工作也不在话下；其次，遥感技术在矿区塌陷方面也有很大应用，由于矿业的大规模开采，形成众多采空区，破坏地质结构，使坍塌现象时有发生，采矿过程中，很难对这些坍塌地区进行实时掌控，而遥感技术（最有效的是航空遥感图像）提供了大量相关信息，有效避免了部分矿山地质灾害的发生。

2.3 GIS

地理信息系统（GIS），又称“地学信息系统”，是在计算机硬、软件系统的支持下，对地球表层（包括大气层）的有关数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的系统。在信息化的发展趋势下，GIS应用广泛，在矿业应用中，GIS主要对矿山地质、安全、电力供应、供风、供水、排水等系统的信息、数据进行采集、分析，并实行统一管理。通过GIS技术，将收集到的信息，包括地质信息、物理信息、各个数据等尽心汇总，并将数据图层化，进行有效储存。

在矿区环境监测与矿山复垦方面，主要利用GIS分支下的MEIS系统，MEIS通过数据库的建立，将矿图数字化，并从生产管理、经营的目标出发，对矿业数据分析后进行有效决策。在施工安全上，将GIS与GPS有效结合，对火灾等突发性灾害迅速定位，并提供有效的人员出逃方案，减少人员伤亡和财产的损失。

3 矿山地质灾害的防治技术

3.1 防治坍塌技术

为了预防矿区坍塌现象的发生，施工各部门都要做好防御工作：①应当将3S技术有效利用，对特殊地质采取绕道挖掘；②缩短挖掘时间，尽量减少围岩暴露的时间，当然，要合理判断爆炸地点和时间，确保在爆破后不会出现坍塌现象，爆破完成后，进行有效检查和量测。

若出现了坍塌事故，要防治坍塌范围继续扩大，在确保人身安全后，对围岩等进行清理。另一种有效治理的方法是填充法，将环保、无污染的材料进行填充，防治继续塌陷。

3.2 防治突水技术

矿井必须配备与其涌水量相配的排水管、水仓等设备，确保矿井可以正常排水，在地质条件复杂的矿井，还必须设置防水闸门或潜水电泵排水系统，在有突水潜在危险的矿区在附近设置闸门，并有专业人员进行定期检查和维护。

水压是造成矿坑突水的直接原因，因此，在发生突水状况后，及时对现场状况进行了解，找到出水源后，进行有效防治。“注浆堵水”是有效防治矿井突水的有效措施之一，将浆液压入井下，以拦截、减少涌水量，一般选用水泥作为注浆堵水的原料。

3.3 防治瓦斯爆炸

瓦斯爆炸是矿井内伤亡最大、破坏力最强的矿井事故，因此对瓦斯爆炸的防治对矿业的发展发挥巨大的作用。瓦斯爆炸是由于一定的瓦斯浓度、引火温度、氧气三者共同具备所发生的反应，防治瓦斯的积累和热源的出现是关键。为预防瓦斯爆炸的发生：①通风是基本方法，及时处理已经积累的瓦斯，并按时抽放瓦斯；②加大监管力度，对矿内现状进行严格控制，杜绝一切非生产所必须的热源，禁止使用电炉，禁止携带烟草和点火工具，禁止使用明火，瓦斯符合规定等；③企业一定要采用科学的防爆设备，积极做好预防瓦斯爆炸的准备。

4 总结

不止是矿业，政府也应做好矿山地质灾害的监管、勘察和防治工作，矿业也要配合政府，积极杜绝违章现象发生，导致灾害的发生与扩大；合理的应用勘察技术，提高员工的安全意识，推动矿业开采工作向安全、稳定的方向发展。

[1]严益平，姚丽娜，王剑峰，等.矿山地质灾害的勘察与防治技术探讨[J].地球，2015（4）：136，192.

[2]程先锋，徐俊，马宏杰，等.云南矿山地质灾害主要特征与防治对策[J].中国矿业，2013（z1）：123～126.

[3]李惠强.矿山地质灾害的特征及防治技术发展趋势研究[J].地球，2013（6）：189，200.

P694

A

1004-7344（2016）15-0173-02

2016-5-10