宋宗桓

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730030）

化石燃料在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占比較高，礦山開采依然是獲取能源的主要途徑。礦山開采的過程中，安全問題不容忽視，其一方面關(guān)乎資源質(zhì)量與安全，另一方面影響著礦工的生命安全。因此，有關(guān)部門應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)礦產(chǎn)資源災(zāi)害防治，保障礦山開采和利用的安全性。

1 礦山開采利用中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的原因

生產(chǎn)生活中需要更多類型和更大規(guī)模的能源支撐，因此，企業(yè)提高了礦區(qū)開采量，但是我國(guó)礦區(qū)開采的過程中依然存在明顯的不足，其受開采技術(shù)和開采方式的限制，上述問題較為明顯的礦區(qū)還可能出現(xiàn)嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

巷道內(nèi)組織礦山開采是較為常見的方法，開采以一條斜井靠近礦體開采，部分小型礦山開采利用中選用的方法無法適應(yīng)礦區(qū)的實(shí)際情況。造成該情況的原因是礦區(qū)負(fù)責(zé)人的管理不力，管理方法不科學(xué)，管理模式不完善，部分礦區(qū)受此影響出現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)地下水位驟變或巖土變形等問題，進(jìn)而阻礙礦山地開采，甚至部分采礦區(qū)出現(xiàn)礦區(qū)出口斜井破損問題，不僅容易誘發(fā)嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，還對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)的安全構(gòu)成威脅。因此，礦山開采通過多種措施完善地形勘探工作，采取切實(shí)可行的地質(zhì)災(zāi)害防控手段，維護(hù)礦區(qū)生產(chǎn)的安全性與可靠性。

2 礦山開采利用中常見的水文地質(zhì)災(zāi)害類型

2.1 地下水位變化引發(fā)的地質(zhì)事故

礦山開采利用中的礦井深度存在較大的差異，如無法采取及時(shí)可靠的措施加以控制，則會(huì)積累較多的地下水，打破地下水的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，且地下水中混入較多的泥沙和雜質(zhì)，進(jìn)而對(duì)礦井巷道內(nèi)的施工采礦人員的安全構(gòu)成威脅，延誤礦山開采的進(jìn)度，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。遇到地下溶洞或暗河，由此發(fā)生水位變化和山體滑坡等問題，則會(huì)引發(fā)難以想象的嚴(yán)重后果。

2.2 礦井易燃物引起的地質(zhì)事故

礦山儲(chǔ)藏著大量的礦產(chǎn)資源，同時(shí)，混有不同類型的易燃性氣體，該氣體是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素。礦山內(nèi)的易燃?xì)怏w中，甲烷最為常見，易燃?xì)怏w濃度超過特定范圍，便會(huì)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，且礦井的封閉性較強(qiáng)，易燃?xì)怏w無法在短時(shí)間內(nèi)得到揮發(fā)和排放，大量易燃?xì)怏w堆積在礦井巷道之中，便會(huì)增加爆炸事故發(fā)生率。這也是瓦斯爆炸事故的主要誘因。礦山爆炸后，山體滑坡掩埋采礦人員的事故屢見不鮮，因此，采礦工作是一項(xiàng)危險(xiǎn)性較強(qiáng)的工作。但是，在開采利用的前期，通過科學(xué)有效的預(yù)防措施能夠達(dá)到較為理想的控制效果，規(guī)避事故與損失[1]。

2.3 巖土層變化誘發(fā)的地質(zhì)問題

采礦的施工周期較長(zhǎng)，無法在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)做好所有的采礦工作。前期挖空的巖層結(jié)構(gòu)會(huì)受到不同程度的破壞，導(dǎo)致后期作業(yè)中巖層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到極大的影響，由此后期采礦的時(shí)候，容易發(fā)生巖層坍塌的問題，其也是巖層變化所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題。該現(xiàn)象在采礦工程中較為普遍，發(fā)生率相對(duì)較高，受到多家采礦企業(yè)的重視。此外，企業(yè)在經(jīng)營(yíng)發(fā)展中采取多項(xiàng)應(yīng)對(duì)處理措施。在完成一個(gè)階段的采礦工作后，企業(yè)對(duì)挖空的巖層采取支撐保護(hù)等措施，避免其二次受損，以此維護(hù)巖層的穩(wěn)定性，這樣在后續(xù)的采礦環(huán)節(jié)便可有效減輕甚至規(guī)避對(duì)已挖空巖層產(chǎn)生的負(fù)面影響，而且，引爆礦脈附近的巖石是最為常見的處理方法。在開采和爆破前做好礦山地質(zhì)勘察工作，以此確定起爆點(diǎn)。但是，勘探數(shù)據(jù)受諸多因素的影響，存在一定的偏差，其對(duì)起爆點(diǎn)的精確性產(chǎn)生影響[2]。

3 礦山水文地質(zhì)的水災(zāi)防治策略

不同地區(qū)的礦山形成的原因和條件有所不同，因此，地質(zhì)特點(diǎn)存在較大的差異，工作人員根據(jù)差異性采取不同的地質(zhì)災(zāi)害防治，達(dá)到有針對(duì)性的防治，得到更佳的防范效果。

3.1 加強(qiáng)施工前勘測(cè)

工作人員在采礦前，認(rèn)真分析并研究礦井位置的選取，科學(xué)估算礦井內(nèi)的地下水水位及水量分布概況，開展礦井區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)和條件的勘測(cè)工作，在設(shè)備模擬的基礎(chǔ)上完成結(jié)構(gòu)圖繪制工作，同時(shí)，結(jié)合開采的實(shí)際情況，合理調(diào)整施工方案和應(yīng)對(duì)措施，與上級(jí)主管部門保持密切的聯(lián)系。有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)切實(shí)做好檢查工作，盡到監(jiān)管和督促的責(zé)任。前期勘測(cè)出的含水區(qū)域，認(rèn)真分析其所在位置與井巷的距離，制定切實(shí)可行的應(yīng)急排水方案，加強(qiáng)礦山開采利用中可能出現(xiàn)的各類自然災(zāi)害的勘察與分析工作，采取針對(duì)性的預(yù)防措施，切實(shí)做好善后工作[3]。

3.2 優(yōu)化防治工程設(shè)計(jì)

礦山開采利用的方案應(yīng)全方位考量多種自然災(zāi)害及所處地區(qū)的地質(zhì)條件，分析礦山開采中出現(xiàn)的各類問題，進(jìn)而提出切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)措施，確保安全生產(chǎn)，為礦山開采工作的有序進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。加大礦山開采中事故高發(fā)區(qū)的監(jiān)控力度，并結(jié)合實(shí)際提出科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)措施。具體來說，礦山開采前，邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家對(duì)工程開展安全評(píng)價(jià)，做好事故防治工程的檢查驗(yàn)收工作，并且工作人員通過創(chuàng)建完善的危險(xiǎn)事故預(yù)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，于礦區(qū)附近設(shè)置專業(yè)的監(jiān)控設(shè)備，及時(shí)控制風(fēng)險(xiǎn)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，為礦山安全開采和利用創(chuàng)造有利條件。

3.3 組織多種類型的水文地質(zhì)災(zāi)害防治

水文地質(zhì)災(zāi)害的防治工作中，工作人員根據(jù)不同的水文災(zāi)害概況，采取具有針對(duì)性和可行性的防治和預(yù)警措施。

3.4 重視礦山地下水處理

礦產(chǎn)開發(fā)應(yīng)用較為廣泛的水文地質(zhì)礦山地下水處理方法主要有兩種，其一是利用排氣壓入濃稠泥漿，其二是仰視碳水灌漿孔預(yù)埋孔口管。通常情況下，豎井深孔探水及灌漿孔的孔口預(yù)埋方式需于孔內(nèi)灌入適量水泥砂漿，之后將孔口灌入孔中，這種方式無法確保管體與孔壁間縫隙的嚴(yán)密性與穩(wěn)定性，且要經(jīng)過若干次的壓降操作，不僅耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，而且無法保證施工的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)分析后發(fā)現(xiàn)，利用排氣壓入濃稠泥漿的處理方式，一次成功率較高，砂漿凝結(jié)后，具有優(yōu)良的耐壓性能，同時(shí)，其防滲性能可全方位順應(yīng)長(zhǎng)期高壓灌漿的基本要求。

此外，在鉆孔中設(shè)置防突防噴設(shè)備可抑制地下水災(zāi)害的形成與發(fā)展。在鉆孔中設(shè)置防突防噴設(shè)備能夠有效降低孔內(nèi)壓強(qiáng)，最大限度地規(guī)避地下水在高壓環(huán)境和狀態(tài)下發(fā)生噴射問題，因此，鉆井突防也是不容忽視的環(huán)節(jié)。雖然，鉆機(jī)自帶的液壓卡盤與鉆具在穿透高壓水的過程中，對(duì)鉆桿具有夾持作用。但是，工作人員單純地依靠鉆具卡盤加以控制，無法滿足高壓涌水鉆進(jìn)穩(wěn)定防突的要求。如果施工過程中出現(xiàn)突出鉆孔的問題，則會(huì)直接威脅施工的安全。調(diào)查試驗(yàn)顯示，在鉆桿中設(shè)置異徑防突設(shè)備在1000m水頭高度乃至更高的水頭壓力環(huán)境中維持深孔探水的穩(wěn)定性。防噴控制中，需要在高壓開關(guān)的前端設(shè)置自伸縮式孔口密封器、高壓閥門和孔口管，并在其中增設(shè)四通管、高壓閥和降壓器等設(shè)施，該操作取得了較為理想的成效。

3.5 加強(qiáng)露天礦山滑坡防治

在采礦的過程中山體滑坡發(fā)生率較高，且該現(xiàn)象十分普遍。在露天礦山山體滑坡防治工作中，要采取有效措施，提高礦山結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目標(biāo)，首先，工作人員適度改變礦山整體斜坡的角度，以此全方位提升礦山的穩(wěn)定性。礦體的坡度過大是誘發(fā)山體滑坡的主要原因，較高的礦山尤其如此，且其發(fā)生山體滑坡的可能性更大。合理調(diào)整和改變礦山的傾斜程度，減小礦山坡度，可以顯著增強(qiáng)礦山結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

另外，通過設(shè)置擋土墻維護(hù)礦山結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。建設(shè)擋土墻的過程中，不得將其設(shè)于穩(wěn)定性不佳的巖層之上，否則，不但無法展現(xiàn)擋土墻的作用，反而造成其與山體共同發(fā)生滑坡災(zāi)害。因此，應(yīng)將擋土墻設(shè)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的巖層上，保障巖層的安全性與穩(wěn)定性。工作人員在處理過程中，結(jié)合實(shí)際的情況增設(shè)防滑柱，增強(qiáng)礦山結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。防滑柱的原理與擋土墻的作用原理十分相似。

3.6 做好地表塌陸的防治工作

巖溶坍塌是較為常見的地表坍塌類型，為了有效控制和應(yīng)對(duì)地表塌陷問題，采取針對(duì)性的處理措施。首先，及時(shí)做好回填和密封處理，對(duì)于已經(jīng)成型的塌陷區(qū)域，第一時(shí)間使用水泥砂漿、土和其他材料完成回填處理，以此有效規(guī)避地表水和降水下滲，避免引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。其次，若塌陷坑處在河床附近，一方面采取有效的回填封口措施，另一方面結(jié)合工程實(shí)際組織河流改道施工，防止因塌陷作用導(dǎo)致地表水流入地下。同時(shí)，在塌陷附近的位置修建圍堤，及時(shí)排除積水，防止地表水由于塌陸坑流入地下。及時(shí)排除已經(jīng)進(jìn)入塌陷坑的積水，使塌陷坑始終保持疏干的狀態(tài)，防止出現(xiàn)二次潛蝕現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)塌陷問題。最后，淺部石灰?guī)r含水層組織帷幕灌漿施工，及時(shí)截?cái)噙M(jìn)入塌陷區(qū)的徑流路徑。

4 結(jié)語

總而言之，在礦山開采利用中，礦山水文地質(zhì)條件對(duì)開采利用的效果具有顯著影響。為了嚴(yán)格控制礦山地質(zhì)災(zāi)害，分析水文地質(zhì)條件，并且依據(jù)分析及勘察結(jié)果制定切實(shí)可行的礦山開采利用方案，重視礦山地下水處理，加強(qiáng)礦山的滑坡防治，為礦山開采利用提供有利條件，提高礦山開采工程的效率，以期推動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)與發(fā)展。