王尚文
地質(zhì)災(zāi)害是露天礦開(kāi)采中常見(jiàn)的問(wèn)題,因?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害的存在,不僅會(huì)給開(kāi)采帶來(lái)影響,還會(huì)給開(kāi)采人員的生命安全帶來(lái)影響,所以為了降低露天礦開(kāi)采的安全系數(shù),相關(guān)研究人員,對(duì)露天礦的地質(zhì)災(zāi)害做出了相應(yīng)的研究,主要是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的類(lèi)型和種類(lèi)進(jìn)行了研究,并針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害,采取了適宜的控制措施。通過(guò)這類(lèi)研究和控制,有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的控制,降低了地質(zhì)災(zāi)害的影響,但是,實(shí)際的露天礦開(kāi)采過(guò)程中,因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜,露天礦地質(zhì)災(zāi)害的成因不同,就會(huì)給露天礦帶來(lái)影響,造成露天礦地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),所選擇的控制措施無(wú)法發(fā)揮相應(yīng)的作用?;诖?,本文對(duì)露天礦地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究,分析露天礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主控因素,再對(duì)它的發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究,旨在做好地質(zhì)災(zāi)害的合理研究的,并為后續(xù)的地質(zhì)災(zāi)害控制奠定基礎(chǔ),降低地質(zhì)災(zāi)害給露天礦開(kāi)采帶來(lái)的影響,全面提升露天礦的開(kāi)采安全系數(shù),推動(dòng)露天礦的發(fā)展,確保露天礦的服務(wù)能力,使得露天礦的開(kāi)采安全系數(shù)得到全面的提升。
本次研究場(chǎng)地位于武山縣城關(guān)鎮(zhèn)干石溝下游溝口一帶,行政歸屬武山縣城關(guān)鎮(zhèn),距離武山縣城約6km。地理坐標(biāo):東經(jīng):104°50′00″~104°54′00″;北緯:34° 43′ 30″~ 34° 53′ 00″。
結(jié)合露天地質(zhì)的實(shí)際情況,再對(duì)礦山的基本情況進(jìn)行研究,先分析礦山的開(kāi)采現(xiàn)狀,具體情況如下:
礦山早期屬民采、盜采,在干石溝南北兩側(cè)形成兩處小的不規(guī)則形狀采空區(qū),相距約50m,采坑掌子面高陡,無(wú)安全平臺(tái)和清掃平臺(tái),亦無(wú)固定排土場(chǎng),剝離棄土和采礦棄渣直接堆放于溝岸坡腳,局部地段存在擠占溝道現(xiàn)象。該礦山粗放式開(kāi)采極易引發(fā)或加劇崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)礦山企業(yè)的財(cái)產(chǎn)和作業(yè)人員的安全造成威脅。
現(xiàn)結(jié)合本工程的基本情況,對(duì)本工程中的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行研究,詳細(xì)分析地質(zhì)災(zāi)害的主控因素,確保地質(zhì)災(zāi)害得到合理的控制。
結(jié)合上述工程的地質(zhì)工程狀況,對(duì)具體的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究,從而得到該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的基本情況。其中,本工程的地形條件中,自然坡陡高度的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度中,巖坡復(fù)雜>30,較復(fù)雜為30~15,簡(jiǎn)單為<15,另外,地形坡角中,復(fù)雜>30,較復(fù)雜為30~15,簡(jiǎn)單為<15。土坡復(fù)雜>15,較復(fù)雜15~8。簡(jiǎn)單<8,另外,巖土性質(zhì)中,土層厚度屬于復(fù)雜為>10,較復(fù)雜10~5,簡(jiǎn)單的為<5,另外,巖層厚度中,復(fù)雜為薄層狀,較復(fù)雜為中厚~厚層狀,簡(jiǎn)單為巨厚層狀。另外巖層或土層中,復(fù)雜的為多元組合,較復(fù)雜的為二元組合,簡(jiǎn)單的為巖性單一。對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中,貫通性結(jié)構(gòu)面與斜坡的關(guān)系中,復(fù)雜的為外傾臨空且傾角>20°,較復(fù)雜的為外傾臨空且傾角20°~10°,切向臨空且傾角≥20°,順向不臨空且傾角≥20°。
結(jié)合上述內(nèi)容的基本情況,可以對(duì)武山縣地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究,在明確復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的基礎(chǔ)上,能夠保證地質(zhì)災(zāi)害的分析效果。為進(jìn)一步對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究,需要對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究,并對(duì)其危險(xiǎn)評(píng)估分級(jí)進(jìn)行研究,確保災(zāi)害得到明確分析。結(jié)合評(píng)估結(jié)果,可以獲取本工程的實(shí)際情況,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的研究,還要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的種類(lèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析,詳細(xì)的內(nèi)容如下。
(1)泥石流災(zāi)害。泥石流災(zāi)是露天礦常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型,受到降雨、融雪和潰壩等因素的影響,造成大量固體碎屑物、石塊甚至是具有極強(qiáng)沖擊力的巨石,并且進(jìn)入到露天礦中,不僅會(huì)給露天礦帶來(lái)影響,還能給后續(xù)的開(kāi)采作業(yè)帶來(lái)影響,嚴(yán)重干擾露天礦開(kāi)采的順利進(jìn)行。
(2)地面沉降變形災(zāi)害。地面沉降變形多因地質(zhì)作用和人類(lèi)活動(dòng)等的影響,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及的地面加載都會(huì)引起地面垂直或地面標(biāo)高的改變,都會(huì)導(dǎo)致地面形態(tài)發(fā)生變化,進(jìn)而就會(huì)給露天礦帶來(lái)影響,甚至造成嚴(yán)重的人員傷亡。
(3)地震災(zāi)害。這類(lèi)災(zāi)害是一種發(fā)生較為常見(jiàn),和不可控的原因,主要是因?yàn)榈貧み\(yùn)動(dòng)引起的問(wèn)題,因?yàn)榈貧み\(yùn)動(dòng),會(huì)造成地面振動(dòng),裂縫或變形等問(wèn)題,這些問(wèn)題的綜合影響,就會(huì)給交通、通信等工程帶來(lái)影響,直接給露天礦的正常開(kāi)采帶來(lái)影響,甚至還會(huì)給開(kāi)采作業(yè)中的工人帶來(lái)生命威脅,嚴(yán)重影響礦山開(kāi)采的安全系數(shù)。
(4)滑坡。露天礦開(kāi)采過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的采空區(qū),而采空區(qū)因?yàn)闆](méi)有頂端,所以采空區(qū)也是露天的,但是采空區(qū)周邊的圍巖就無(wú)法保證圍巖的承載能力,部分圍巖可能會(huì)因?yàn)槁短斓V的開(kāi)采深度,造成滑坡的問(wèn)題,這樣的滑坡問(wèn)題,可能給開(kāi)采人員的生命帶來(lái)影響,降低礦山安全生產(chǎn)的系數(shù)。同時(shí),還可以因?yàn)樾逼峦庑蔚母淖?,造成坡體的應(yīng)力分布發(fā)生變化,這種情況下,就會(huì)造成坡體處于臨空狀態(tài),使得坡體失去平衡,從而導(dǎo)致滑坡的問(wèn)題,此外,如果巖體力學(xué)發(fā)生變化,導(dǎo)致坡體強(qiáng)度發(fā)生變化,在風(fēng)化作用的影響下,坡體的穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生明顯的變化,如果不能對(duì)坡體的穩(wěn)定性進(jìn)行保證,就容易造成坡體出現(xiàn)滑坡的問(wèn)題。最后,坡體直接受到各種力的作用,在這些力的影響下,坡體原有的平衡體系就會(huì)被打破,最終造成坡體出現(xiàn)問(wèn)題,并給露天礦的開(kāi)采人員帶來(lái)安全威脅。
(5)礦山與地下工程災(zāi)害。結(jié)合礦山的基本情況,可以發(fā)現(xiàn)礦山在實(shí)際工作中,可能受到每層自然,洞井塌方冒頂和偏幫、鼓底、巖爆、突水、瓦斯爆炸等,都會(huì)影響礦山與地下工程的安全,甚至還容易引起嚴(yán)重的安全隱患,這些因素,都是常見(jiàn)的礦山與地下工程災(zāi)害,都會(huì)給礦山和地下工程帶來(lái)影響,不利于礦山和地下工程的安全系數(shù)。所以,為了滿足礦山與地下工程的基本需求,需要結(jié)合實(shí)際情況,做好上述問(wèn)題的控制,從而提高礦山的安全系數(shù)。
(6)特殊巖土災(zāi)害。結(jié)合礦山的基本情況,對(duì)礦山的相應(yīng)巖土進(jìn)行分析,結(jié)果得到礦山中的特殊巖土包括,黃土濕陷、膨脹土脹縮,凍土凍融、凍土液化,淤泥觸變等內(nèi)容,這些內(nèi)容的合理控制,可以有效降低這類(lèi)因素給露天礦帶來(lái)安全隱患,利于露天礦的安全開(kāi)采,所以,為了滿足露天礦的基本需求,需要做好露天礦特殊巖土災(zāi)害的控制,采取合理控制措施,降低露天礦特殊巖土災(zāi)害的影響。由于露天礦開(kāi)采屬于露天進(jìn)行,所以,較比地下開(kāi)采,露天礦的安全系數(shù),相對(duì)較高,但是特殊巖土災(zāi)害給露天礦帶來(lái)的影響是相對(duì)較大的。為了開(kāi)采的安全,需要注意對(duì)特殊巖土災(zāi)害的控制降低巖土災(zāi)害的不良影響,全面提升露天礦開(kāi)采的安全系數(shù),提升露天礦的礦產(chǎn)能力。
上述所有災(zāi)害都是露天礦常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的研究,需要結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)際情況了解造成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主控因素,針對(duì)主控因素進(jìn)行研究,再確定面對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的控制措施,進(jìn)而保證露天礦開(kāi)采作業(yè)符合實(shí)際的要求,保證露天礦的安全作業(yè),降低隱患影響。
結(jié)合武山縣的基本情況,對(duì)該縣的露天礦的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主控因素進(jìn)行研究,詳細(xì)的內(nèi)容分析如下。
人類(lèi)活動(dòng)是造成露天礦地質(zhì)災(zāi)害的主控因素,人類(lèi)活動(dòng)包括房屋開(kāi)發(fā)、道路開(kāi)發(fā),礦產(chǎn)開(kāi)采等,這些因素的存在,就給露天礦周邊的水土帶來(lái)影響,一旦發(fā)生降雨,就容易造成坡體水土流失,甚至是坡體滑坡問(wèn)題,嚴(yán)重影響坡體的安全系數(shù)。所以,人類(lèi)活動(dòng)就是露天礦坡體滑坡的主要因素。
地下水與植被是影響露天礦開(kāi)采的主要因素的,地下水在實(shí)際的礦山中,它的補(bǔ)給、徑流和排泄條件,會(huì)受到氣候因素、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性特征等因素的影響??傮w來(lái)說(shuō),基巖山區(qū)和丘陵地區(qū)是地下水補(bǔ)給、徑流區(qū)域,而河谷區(qū),則是地下水的排泄區(qū),為了滿足露天礦開(kāi)采的基本需求,需要保證地下水和植被的合理性。
綜上所述,可以發(fā)現(xiàn),武山縣的植被覆蓋情況,部分區(qū)域的植被覆蓋情況,并不是很好,容易誘發(fā)法水土流失、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重威脅露天礦的安全。
結(jié)合武山縣的實(shí)際情況,可以發(fā)現(xiàn)武山縣的露天礦礦區(qū)具有較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造,因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜,就容易給地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生建立基礎(chǔ),造成的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,也與復(fù)雜地質(zhì)類(lèi)型有直接關(guān)系。
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,與地形與地貌有直接的聯(lián)系,適宜的坡度和高差是斜坡變形的基本地形條件,大量的調(diào)查資料顯示,坡度為20°~50°、坡高35m~150m的斜坡是發(fā)生破壞的優(yōu)勢(shì)地段。從地形地貌特征來(lái)看,本段山體多陡坎,高差明顯,邊坡坡度約30°~50°,坡腳因采礦活動(dòng)改造,形成高陡邊坡,具有較好的臨空條件,傾陡的斜坡為不穩(wěn)定斜坡的形成造就了有利的地形條件。
氣象與河流也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主控因素,為了降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率,需要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行控制,降低主控因素給地質(zhì)災(zāi)害。武山縣位于甘肅天水市,氣候?qū)儆跍貛Т箨懶园霛駶?rùn)季風(fēng)氣候,同時(shí),區(qū)內(nèi)多年平均降水量為550mm~600mm,降水年內(nèi)分配極不均勻,降水主要集中于7~9三個(gè)月,約占全年降水量的65%,且多以大雨、暴雨的形式出現(xiàn)。在區(qū)內(nèi)曾出現(xiàn)過(guò)日最大降水量113mm,1小時(shí)最大降水量57.3mm的降水記錄。這種短歷時(shí)、大強(qiáng)度的降雨極易造成斜坡失穩(wěn)變形。
綜合上述內(nèi)容,就是露天礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主控因素,為了進(jìn)一步對(duì)地質(zhì)災(zāi)害節(jié)能性研究,還要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究。
結(jié)合露天礦的基本情況,對(duì)露天礦的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究,詳細(xì)的內(nèi)容分析如下。
結(jié)合本工程所在區(qū)域的實(shí)際情況對(duì)露天礦地質(zhì)災(zāi)害的空間發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究,從而得到如下的相應(yīng)內(nèi)容。
(1)沿露天礦開(kāi)采區(qū)周邊分布。結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的基本情況,發(fā)現(xiàn)本工程中,主要以滑坡和泥石流為主,其中滑坡和泥石流主要集中在露天礦的周邊因?yàn)殚_(kāi)采帶來(lái)的巖體變化,導(dǎo)致邊坡承載能力不足,容易引起地質(zhì)災(zāi)害。
(2)沿礦區(qū)成條帶狀分布。受地質(zhì)構(gòu)造和巖性的影響,武山縣境內(nèi)的露天礦主要分布在富集礦區(qū)的區(qū)域,這樣也就是的礦區(qū)呈現(xiàn)條帶狀的情況分布,再加上露天礦采空導(dǎo)致地面塌陷及半生地裂縫,所以地面塌陷在空間上呈現(xiàn)條帶狀的分布狀態(tài),符合礦區(qū)開(kāi)采的基本情況。
(3)地形地貌控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育情況。結(jié)合本工程的實(shí)際地形地貌,可以發(fā)現(xiàn)地形地貌和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育有直接關(guān)系,其中,地形切割強(qiáng)烈的區(qū)域,各類(lèi)小型溝谷發(fā)育相對(duì)較好,這類(lèi)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率也就相對(duì)較高。滑坡則是因?yàn)楹罄m(xù)坡體的擾動(dòng)帶來(lái)的問(wèn)題。
(4)地層巖性也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的主控因素。結(jié)合礦區(qū)的基本情況,可以發(fā)現(xiàn)地層巖性與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育是有直接關(guān)系的,隨著開(kāi)采活動(dòng)的深入,上覆巖體自重和附加重力的作用下,容易造成坡體發(fā)生變形,進(jìn)而造成地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
結(jié)合本文露天地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間,對(duì)既往地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間進(jìn)行歸納總結(jié),結(jié)合總結(jié)的數(shù)據(jù),做出一個(gè)地質(zhì)分析,從而得到地質(zhì)災(zāi)害容易在 工程活動(dòng)強(qiáng)烈地時(shí)期,另外,一年當(dāng)中崩塌容易發(fā)生在降水集中時(shí)段,也容易誘發(fā)隱患和問(wèn)題,再之后,坡體滑坡多發(fā)生在開(kāi)采活動(dòng)較為強(qiáng)烈的時(shí)期。
綜合上述分析,可以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害在空間和時(shí)間上的發(fā)育情況,所以為了實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的控制,也需要從空間和時(shí)間入手,實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的控制,降低地質(zhì)災(zāi)害的影響,確保露天礦的安全開(kāi)采。
結(jié)合本工程的實(shí)際情況,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效地防治,降低地質(zhì)災(zāi)害給本工程帶來(lái)的影響,全面提升本工程的服務(wù)能力,降低外界因素給露天礦帶來(lái)的影響,確保露天礦的開(kāi)采效率和開(kāi)采安全系數(shù)。
干石溝泥石流規(guī)模屬小型、中易發(fā)的泥石流溝,水土流失嚴(yán)重。近年來(lái),武山縣水利部門(mén)對(duì)干石溝小流域治理工作已見(jiàn)成效,但由于本次擬建的露天礦山修建于干石溝溝道內(nèi),不可避免的對(duì)攔擋壩進(jìn)行回填掩埋,加之礦山的無(wú)序開(kāi)采,棄土棄渣在溝道坡腳隨意堆放,人為擠占溝道,使該溝在汛期洪水徑流不暢,泥石流災(zāi)害的威脅依然存在,必須采取如下措施進(jìn)行防治:
(1)委派專職監(jiān)測(cè)人員,在汛期對(duì)泥石流溝谷進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦出現(xiàn)強(qiáng)降雨或暴雨天氣,應(yīng)迅速組織人員撤離,確保礦山生產(chǎn)的安全。
(2)清理坡腳棄渣,疏浚溝道,在礦區(qū)至溝口段修筑排導(dǎo)堤。
(3)擬建礦山在開(kāi)采時(shí),必須建設(shè)合理的排土場(chǎng),集中堆放棄土棄渣,強(qiáng)化對(duì)渣土的管理工作,嚴(yán)禁在工程的溝道內(nèi)隨意堆放渣土,保持溝道的暢通。具體措施為:①建立防水、排水系統(tǒng),在廢石場(chǎng)邊沿挖排洪溝。②廢石場(chǎng)坡腳設(shè)鋼筋籠(籠內(nèi)用大塊廢石充填)或攔渣墻。
(4)綠化工程。根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境條件,選擇當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的植被進(jìn)行防護(hù),防止水土流失,減少環(huán)境污染。
評(píng)估區(qū)礦體結(jié)構(gòu)發(fā)育的X1、X2、X3、X4、X5不穩(wěn)定斜坡均為巖質(zhì)邊坡,在平整場(chǎng)地過(guò)程中,對(duì)其加劇發(fā)生的可能性均較大,對(duì)露天礦產(chǎn)開(kāi)采工程正常運(yùn)營(yíng)和施工人員、機(jī)械危害大,針對(duì)這五處不穩(wěn)定斜坡的發(fā)育特點(diǎn)和危害方式,必須采取如下措施:
(1)露天采坑在設(shè)計(jì)和施工初期,要保留合理的坡比,邊坡預(yù)留工作平臺(tái)和安全平臺(tái),最終邊坡角不大于60°。
(2)建議首先清除不穩(wěn)定斜坡坡體上的危巖體,采用機(jī)械或爆破手段,順序從上到下,防止二次發(fā)生垮塌造成人員傷害。
(3)建議在高陡邊坡段設(shè)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)加固危巖體,防止落石或崩塌物危害坡腳設(shè)備及人員安全。
(4)在修建露天礦山工程之前地質(zhì)災(zāi)害防治工程措施一定要先行,擬建工程優(yōu)先選擇布設(shè)在原始穩(wěn)定地層上(未經(jīng)擾動(dòng)),距人工邊坡布設(shè)的防治工程不小于3m。
(5)工程建設(shè)和運(yùn)行期間建立評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系,并由專人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào),特別是雨季應(yīng)加強(qiáng)擬建場(chǎng)地周邊的地質(zhì)災(zāi)害巡查和監(jiān)測(cè)預(yù)警工作,發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)采取有效處置措施。
地面沉降多因采空區(qū)帶來(lái)的影響,所以為了降低沉降風(fēng)險(xiǎn),需要注意采空區(qū)的回填作業(yè),確保采空區(qū)的回填效果。至于地震帶來(lái)的影響,需要做好礦區(qū)的防護(hù)工作,做好礦區(qū)相應(yīng)位置的加固降低安全風(fēng)險(xiǎn)的影響,確保礦區(qū)開(kāi)采的安全系數(shù)。
本文結(jié)合實(shí)際情況,對(duì)露天礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生主控因素及發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究,先結(jié)合武山縣露天礦的基本情況,對(duì)礦區(qū)的基本情況,進(jìn)行闡述,之后,在對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害主控因素進(jìn)行研究,最后對(duì)發(fā)育規(guī)律和地質(zhì)災(zāi)害的防控措施進(jìn)行研究,降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率,確保礦區(qū)開(kāi)采的安全系數(shù),推動(dòng)礦區(qū)的積極健康發(fā)展。