水文地質(zhì)因素對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響及防治措施研究

水文地質(zhì)因素對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響及防治措施研究

Summary：水文地質(zhì)因素是引起地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的重要成因，在對(duì)礦山環(huán)境安全產(chǎn)生威脅的同時(shí)，為地質(zhì)災(zāi)害的防治工作也帶來困擾。礦業(yè)資源的開發(fā)對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，但近年來，由于不合理的開采、過度的開發(fā)，導(dǎo)致水文地質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境的破壞，產(chǎn)生惡性循環(huán)。本文基于水文地質(zhì)因素對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響，研討其防治措施，以期為減少地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供參考。Keys：水文地質(zhì)因素；礦山地質(zhì)災(zāi)害；防治措施引言：礦山地質(zhì)災(zāi)害的成因需要根據(jù)具體的影響因素進(jìn)行針對(duì)性判斷，其成因較為復(fù)雜。水文地質(zhì)的因素是不可忽視的礦山災(zāi)害成因，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作產(chǎn)生重大影響，因此需對(duì)水文地質(zhì)因素進(jìn)行多方面的災(zāi)害機(jī)制分析，探討其發(fā)生原因及特點(diǎn)，最終得出針對(duì)性的災(zāi)害防治措施。1.水文地質(zhì)因素對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響1.1地表塌陷由于受水文地質(zhì)因素的影響，地表塌陷的發(fā)生率比較高。造成這一現(xiàn)象的原因，是由于地底疏松等因素引起了地殼的不規(guī)則變形，造成了部分地區(qū)的地面塌陷。塌陷的產(chǎn)生可以歸結(jié)為自然和人為的兩方面原因。人為因素在于過量開采地下水，使地下水位顯著降低，從而引起塌陷。自然因素主要是由于不同的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成地表塌陷[1]。1.2軟土地基變形軟土地基部分對(duì)地質(zhì)有很大的影響，軟土具有很高的敏感性和壓縮性，但滲透性和穩(wěn)定性都比較差，且受地下水的影響比較大。因此，軟土地基極易受水文地質(zhì)條件的影響而發(fā)生較大的變形，而當(dāng)水文地質(zhì)條件使軟土地基發(fā)生變形時(shí)，則會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的損傷，從而使土體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度顯著下降，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。1.3砂土液化由于受水文地質(zhì)條件的制約，存在著砂土液化問題。砂土液化是指在不同的水文地質(zhì)條件下，細(xì)沙土和疏松粉在臨界狀態(tài)下呈現(xiàn)液體的特性。當(dāng)這些條件發(fā)生時(shí)，超孔隙水就會(huì)從底部向上流動(dòng)，最后使砂土發(fā)生液化。另外，由于砂土上層覆蓋著滲透性能較差的表層，地下水可能會(huì)在一定程度上溢出地表，出現(xiàn)冒砂等地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)巖層發(fā)生液化時(shí)，河床就會(huì)堵塞，如果地面上有房屋，就會(huì)導(dǎo)致房屋開裂，地面下沉，砂土液化的機(jī)制包括偶流滑循環(huán)和砂沸循環(huán)。1.4巖溶塌陷巖溶塌陷現(xiàn)象是指在溶蝕洞上方的覆蓋地質(zhì)層受到外部因素的影響而坍塌，水文地質(zhì)因素是引起巖溶坍塌問題的源頭，比如排水、干旱、洪澇等因素會(huì)使地表產(chǎn)生變形，在地表變形后地下的溶蝕洞受到壓力變化的影響誘發(fā)巖溶坍塌。與此同時(shí)，地下水流及水流的動(dòng)力狀況變化也往往會(huì)對(duì)溶洞底部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穩(wěn)定性的損害，發(fā)生因溶蝕洞穩(wěn)定性不足從而導(dǎo)致的巖溶坍塌現(xiàn)象[2]。1.5礦山構(gòu)造坍塌由于受水文地質(zhì)作用，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生坍塌，從而導(dǎo)致了較大的地質(zhì)災(zāi)害，這是由于礦層中碳酸碳含量高，礦層上部土層比較松散，而地下又經(jīng)常有地下水流經(jīng)，給礦層帶來了較大的動(dòng)力沖擊。隨著時(shí)間的推移，日積月累的穩(wěn)定性問題使得礦體發(fā)生了明顯的斷裂，尤其是底板的韌性和強(qiáng)度會(huì)大幅度降低，從而使礦體發(fā)生坍塌。這樣的地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，將會(huì)對(duì)整個(gè)地區(qū)的地下水流動(dòng)造成很大的影響，從而使整個(gè)地區(qū)的水文地質(zhì)狀況發(fā)生改變，而這種變化又會(huì)誘導(dǎo)進(jìn)一步大規(guī)模的礦體崩塌，造成嚴(yán)重的不良影響。2.水文地質(zhì)因素對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施2.1運(yùn)用氣象檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)控礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防治的關(guān)鍵是指在沒有發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害之前，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)與全面的調(diào)查，讓災(zāi)害成為可預(yù)估、可避免的問題，并在事前提出相應(yīng)的全過程管理對(duì)策。在此過程中，對(duì)水文地質(zhì)的氣象檢測(cè)是關(guān)鍵的一環(huán)，通過對(duì)氣候數(shù)值的預(yù)報(bào)檢測(cè)能夠精準(zhǔn)了解未來一段時(shí)間礦區(qū)內(nèi)部的水文變化趨勢(shì)，并提前進(jìn)行水文災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警。目前，我國(guó)的氣候數(shù)值預(yù)報(bào)場(chǎng)以MM5和WRF的研究模式為主，其工作是對(duì)不同地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防治單位進(jìn)行定量、定時(shí)的分析與信息傳遞。MM5的數(shù)值預(yù)報(bào)模型是美國(guó)氣象研究中心和美國(guó)賓州大學(xué)聯(lián)合研制的，它主要包含了復(fù)雜的嵌套功能、非靜力局部擴(kuò)展和多個(gè)位置的參數(shù)化等步驟，通過對(duì)氣象活動(dòng)的變化進(jìn)行非線性分析，并對(duì)大密度資料進(jìn)行修正，從而提高了數(shù)值預(yù)測(cè)的精度。MM5的優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單、預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度較高，目前應(yīng)用范圍廣。而WRF模型則是美國(guó)國(guó)家海洋大氣局與其他幾所高校聯(lián)合開發(fā)的一種新的預(yù)報(bào)模型，與MM5相比，WRF的預(yù)報(bào)模式更加現(xiàn)代化，注重物理過程的氣象仿真模型，從而實(shí)現(xiàn)智能內(nèi)測(cè)，是地質(zhì)氣象檢測(cè)技術(shù)工作的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象[3]。2.2強(qiáng)化綜合防治手段，減少人為因素對(duì)環(huán)境的破壞我國(guó)幅員遼闊，地形多樣，地質(zhì)條件各異，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件，采取不同的綜合治理措施。第一，要對(duì)本地區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害的綜合治理方案進(jìn)行論證，選取最適合實(shí)際情況的地質(zhì)災(zāi)害治理方案。第二，在一些重大災(zāi)害地區(qū)，應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)督管理，評(píng)估礦山地質(zhì)災(zāi)害防治實(shí)施的效果，并通過完善管理體系，減少因礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失。第三，礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合整治的目的是要使礦區(qū)周邊的正常水文地質(zhì)環(huán)境得到恢復(fù)，并對(duì)周邊的人工工程，例如河道附近的水庫(kù)等設(shè)施進(jìn)行加固，以避免二次災(zāi)害的發(fā)生。第四，建立綜合防治管理預(yù)警體系，突出對(duì)地面塌陷、地表裂縫等監(jiān)測(cè)與處置工作。通過對(duì)區(qū)域環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)，對(duì)地表進(jìn)行有效的控制。第五，相關(guān)單位應(yīng)制定科學(xué)的采礦計(jì)劃，對(duì)于一些可能發(fā)生地表坍塌危險(xiǎn)的地區(qū)，必須加強(qiáng)地下空間的加固，實(shí)行有效的開采控制和管理，并嚴(yán)格控制審批程序，主要對(duì)資源開發(fā)程度進(jìn)行把控審核，減少因過度開采礦產(chǎn)資源而引起的水文地質(zhì)問題。2.3健全預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)控礦山的地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)的特征，進(jìn)行礦山的地震預(yù)報(bào)和恢復(fù)工作，必須貫徹準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的原則。在傳統(tǒng)礦山的地質(zhì)災(zāi)害信息監(jiān)控和信息系統(tǒng)建設(shè)中，主要采用的是人工信息收集技術(shù)，信息收集的效率和及時(shí)性不能很好的適應(yīng)需要。利用衛(wèi)星技術(shù)對(duì)礦山的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，打破了以往監(jiān)測(cè)云噪聲和衛(wèi)星過境周期的局限，可以進(jìn)行礦山的地質(zhì)災(zāi)害和災(zāi)害損失的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。例如，低成本的先進(jìn)無人機(jī)遙感技術(shù)，在礦山的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息網(wǎng)建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它可以快速獲取大量的地面資料，并利用多種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。與常規(guī)的衛(wèi)星遙感技術(shù)相比較，現(xiàn)代的無人機(jī)遙感技術(shù)可以消除云霧噪聲的干擾，并依據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的云的高度和地面參考平面的海拔來設(shè)置對(duì)應(yīng)的分辨率，如要獲得0.1米的空中攝影圖像，則需要將無人機(jī)的飛行高度設(shè)置在與參考平面距離500米之間。結(jié)束語：總之，礦山的水文地質(zhì)環(huán)境問題會(huì)對(duì)礦山的整體安全性產(chǎn)生直接的影響，一旦出現(xiàn)大規(guī)模的礦山水文地質(zhì)問題，將會(huì)給礦山的經(jīng)濟(jì)效益造成極大的損害。所以，必須根據(jù)本地區(qū)礦山水文地質(zhì)特征，進(jìn)行針對(duì)性的地質(zhì)災(zāi)害成因研究，制定相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防對(duì)策，引入先進(jìn)的預(yù)警檢測(cè)科技，減少人為因素對(duì)環(huán)境的破壞，以保證礦山開采的安全。Reference：[1]張立,王凱.礦山地質(zhì)施