二、输电线路地质灾害的常规表现方法
(一)最常见的地质灾害——滑坡与垮塌
另外,垮塌也是输电线路常见的地质灾害,某地区在2004年发生了30多起危及塔基安全的垮塌事件,主要是110kV~500kV线路,且一般垮塌缺陷有100多起。垮塌发生的原因主要有:雨季等自然条件的影响和下边坡弃土不当等人为破坏。因此,在进行输电线路建设时,要充分考虑当地的气候和地质条件,严格按照要求施工建设。
(二)其他类型的地质灾害
此外,山洪、泥石流、地质沉降也是输电线路中比较常见的地质灾害,在一定程度上给输电线路建设和运行造成影响。主要原因可能是输电线路周围地段地质环境比较复杂,也可能是输电线路建设处于常年降水量多且高度集中的地区,也可能是由于建设中破坏了环境等等。此外,输电线路也可能出现地震等比较严重的灾害。
三、输电线路地质灾害问题的成因
(一)客观原因:输电线路通过不良地质构造地带
输电线路地质灾害发生的一个重要原因是自然条件的影响,具体原因可能有:一是输电线路通过地段地质环境比较复杂,地质结构不稳,比如说山体岩层结构破碎,泥石流和大面积的山体滑坡常发生;二是输电线路通过的地区可能年降水量比较多且集中,对山体进行频繁的冲刷,难免会导致山体滑坡等灾害的发生。
(二)主观原因:人为施工不当
输电线路地质灾害频发的另外一个原因是人为施工不当,破坏了周围环境,遭到自然的惩罚。具体来说,人为原因主要有两点:一是线路施工引起环境地质的变化。输电线路工程完成后,塔基重量的施压会使原先山坡体的应力发生变化,尤其是有一定坡度的坡体,使下方坡体荷载增大,导致山体变形,同时在工程完成后人们的日常生活活动,比如开荒种地、植被破坏等造成水土流失。二是施工中对塔基周围的弃土处理不当。在输电线路中进行塔基施工时,对挖掘的土层进行随意的堆放,特别是堆放在塔基的下方坡置,在降雨比较大且集中的季节,会对下方坡体进行频繁的冲刷,从而造成滑坡和垮塌等地质灾害,给输电线路造成威胁。
四、进行输电线路地质灾害预防的有效措施
(一)工程勘测设计准备阶段,做好地质勘测工作
(二)工程图纸设计阶段,充分掌握详细正确的地质资料
(三)工程施工阶段,严格把握质量关及提高监管力度
在进行输电线路工程施工时,要严格按照工程设计图进行,且要对施工中的每一个环节和工序进行严格的监管,在一个环节或工序完成经验收合格后方可进行下一个环节或下一道工序。一方面,由于输电线路建设具有施工面大、施工范围广、施工难度大、工序多等特点,在施工现场难免会出现一些意料外的地质情况,比如在开挖土层时,发现地下水丰富或者地基岩体比较破碎等,这时现场监理工程师就要及时向上级反映情况,经讨论商议后进行图纸设计的更改或者采取相应措施解决问题,避免工程出现一些安全隐患。另一方面,要充分发挥现场监理工程师的作用。现场监理工程师要积极引导施工单位进行科学合理的施工,坚持不破坏周围环境的原则,比如对塔基开挖的土层要放置在恰当位置,杜绝一切可能引发地质灾害的人为因素。
(四)工程竣工阶段,注重对遗留问题的解决
工程竣工阶段作为输电线路工程施工建设的最后一个环节,在预防地质灾害中有着不可或缺的作用,所以要做好工程竣工工作,完美的解决施工中的遗留问题。在进行工程竣工时,严格按照合同要求进行操作,对可能引发地质灾害的隐患进行全面仔细的排查,比如塔基周围平整问题等,一旦发现问题及时处理,避免因竣工遗留问题造成地质灾害。
(五)加强对输电线路的运行维护管理
结语
综上所述,由于自然地质条件和人为因素的影响,在输电线路建设中常出现地质灾害,给输电线路施工建设及正常运行带来巨大的损失。因此,要对输电线路中常出现的地质灾害进行掌握和分析,追溯原因,对症下药,从做好工程勘测工作、科学合理的图纸设计、施工质量把控、加强运行维护管理等几个方面预防输电线路地质灾害,保证输电线路建设的质量和正常运行,促进电力行业健康可持续发展。
参考文献
随着土地资源日趋紧张,大城市开发利用地下空间已成为必然趋势,地下车库、地下商城、地下通道、地下铁路、各种地下设施将会越来越多,地基处理问题也会非常突出,处理不当容易产生地质环境问题,引发突发性的地质灾害。2004年3月1日起施行的《地质灾害防治条例》明确指出,地质灾害是指自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。地质灾害防治工作,应当坚持预防为主、避让与治理相结合和全面规划、突出重点的原则。因工程建设等人为活动引发的地质灾害的治理费用,按照谁引发、谁治理的原则由责任单位承担。
1特殊地质构造列举
我国地域辽阔,从东到西距离约5200km,从南到北约5500km;最高的高原是青藏高原,平均海拔4000多米;最低的盆地是新疆东部天山脚下的吐鲁番盆地,面积约5万平方公里,其中低于海平面的陆地和水面就有4050平方公里,位于“盆底”的艾丁湖,湖面低于海平面154m。在全国约960万平方公里的陆地面积中,山地占33%,高原26%,盆地19%,平原12%,丘陵10%。地理位置的差异不但造成气候变化悬殊,而且地质构造千差万别,因此,在地下工程建设遇到地质问题时,要具体问题具体分析,制定出切实可行的解决方案,稍有不慎可能导致严重后果。
例如,上海市地处长江三角洲东缘,系江、河、湖、海动力作用条件下形成的堆积平原,上海地下空间的开发利用,主要集中在地表以下50m的范围内,该区段内地层主要是软弱的黏性土和饱和的砂性土,这种特殊的地质条件在工程建设中易引发地面沉降、砂土液化、边坡失稳、地下水引起的基坑突涌及软土地基变形等地质灾害。
再如,位于四川盆地西部的成都平原,是中国西南地区最大平原和河网稠密地区之一。成都平原发育在东北—西南向的向斜构造基础上,由发源于川西北高原的岷江、沱江(绵远河、石亭江、湔江)及其支流等八条主要河流所堆积形成的洪积、冲积扇联合而成。平原上地势低洼的古河道地区,地下水位高,土壤冷湿,土层中多存在淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和黏性土等软弱下卧层,常见的地质灾害大体上分为滑坡、崩塌、地面塌陷、地面沉降等。
再如,西安市位于黄河流域中游,关中平原中部,其地貌南起秦岭北至渭河主要划分为五个分区:秦岭山地、山前洪积平原区、黄土塬区、洪积湖积台地区和渭河阶地区。主城区主要位于洪积湖积台地区,其地质主要存在三方面的问题:地裂缝、饱和软黄土和黄土湿陷。地裂缝是过量开采承压水,产生不均匀地面沉降条件,在地表形成的破裂。饱和软黄土也是西安城区内的一个主要工程地质问题,主要发生在西安市东郊附近,由于兴庆湖渗漏潜水位上升使第四系上更新统风积黄土侵入水中形成的,其工程性质很差。综上,西安市的地质灾害类型主要为地面塌陷、地裂缝等,地面塌陷的成因为地下水位下降、黄土湿陷等。
2地质灾害的形成原因
3基础工程引发的地基灾害的预防
基础工程引发的地基灾害属于认为地基灾害,常见表现形式为边坡失稳、地面沉降、砂土液化等。因此,要从地基处理、基坑开挖入手做好每一步工作。
3.1常见的软土地基处理方法及适用条件
(1)换填垫层法。用足够厚度的垫层置换可能发生剪切破坏的软土层,以使垫层下部的软弱下卧层满足承载力要求。垫层材料通常为:砂石、粉质粘土、灰土、无害工业废渣等,小型建筑和构筑物也可采用粉煤灰和矿渣作为垫层材料。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
(2)预压法。在建筑物建造前在场地先行加载预压,使土体中的空隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。包括砂井堆载预压法、天然地基堆载预压法和真空预压法等,适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和黏性土地基。
(4)强夯置换法。利用强夯能将碎石、矿渣等物理力学性能较好的粗料强行夯入地基中,在地基中形成碎石墩,由碎石墩、墩间土和碎石垫层形成复合地基,以提高承载力、减少沉降。适于处理人工填土、砂土、黏性土、黄土和淤泥及淤泥质土等地基。
(5)挤密法。利用成孔时的侧向挤压作用,使桩间土得以挤密,随后将桩孔用填料分层夯填密实。包括灰土挤密桩法、土挤密桩法、砂石挤密桩法等。灰土(土)挤密桩法适应于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基;砂石桩用于处理松散砂土、粉土、黏性土、素填土及杂填土地基。
(6)水泥粉煤灰碎石桩法(简称CFG桩)。由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌和,用成桩机具制成的高黏结强度桩。适用于处理黏土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基,对承载力较高但变形不能满足要求的地基,也可采用水泥粉煤灰碎石桩法以减少地基变形。
(7)高压喷射注浆法。利用钻机将带有喷嘴的注浆管送入预定土层深度,通过高压设备使浆液以高压流从喷嘴中射出,高压流冲击破坏土体,使浆液与土体搅拌混合,待浆液凝固后便在土中形成固结体。喷射注浆的主要材料为水泥,水泥浆的水灰比通常取1.0。用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基效果良好。
地基处理通常采用建筑场地所在地区常用的且技术成熟的处理方法,新方法用于无工程经验的地区时,必须通过现场试验确定其适用性。
3.2基坑支护方法及开挖主要事项
(1)基坑支护方法及适用条件。
1)排桩。排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。最常用的桩型是灌注桩、预制桩、板桩等类型,此外还有工字钢桩或H型钢桩。排桩支护结构具有结构刚度大,抗弯强度高、变形相对较小,安全度好,设备简单,施工方便,需要工作场地不大,施工噪声低、振动小等优点,但一次性投资较大,采用灌注桩,预制桩作支护,不能回收利用。
适用条件:①适于基坑侧壁安全等级一、二、三级;②悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m;③当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕。
2)地下连续墙。地下连续墙是用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体,用于支承建筑物荷载、截水防渗或挡土支护。地下连续墙施工振动小、噪声低,对周围地基扰动小;墙体刚度大耐久性好,防渗性能好。但工程造价高,在城市施工废泥浆处理麻烦,易造成新的污染。
适用条件:①适于基坑侧壁安全等级一、二、三级;②适于各种土层,但最适合软弱地基或沙土地基;③基坑深度大于10m;④周围有密集建筑物或重要地下管线,对周围地面沉降和建筑物沉降要求需严格控制时宜采用;⑤可作为主体结构或结构基础的一部分,对抗渗有较严格要求时宜采用;⑥采用逆作法施工,地上和地下同步施工时宜采用。
3)水泥土桩墙。水泥土桩墙是用水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的重力式结构。水泥土墙有深层搅拌水泥土桩墙、高压旋喷桩墙等类型。水泥土桩墙造价低、挡水性好、对周围建筑及地下管线影响小,施工振动小、噪声低,对土体扰动小、无排污。
适用条件:①基坑侧壁安全等级宜为二、三级;②水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa;③基坑深度不宜大于6m。
4)土钉墙。土钉墙是由土钉群、被加固的原位土体、钢筋网混凝土面层等构成的基坑支护体系。土钉是通过钻孔、插筋、注浆来设置的,一般称砂浆锚杆,也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似,故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。土钉墙墙面坡度不宜大于1∶0.2。
适用条件:①基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地;②基坑深度不宜大于12m;③当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施。
5)逆作拱墙。逆作拱墙结构是将基坑开挖成圆形、椭圆形等弧形平面,并沿基坑侧壁分层逆作钢筋混凝土拱墙,利用拱的作用将垂直于墙体的土压力转化为拱墙内的切向力,以充分利用墙体混凝土的受压强度。
适用条件:①基坑侧壁安全等级宜为三级;②淤泥和淤泥质土场地不宜采用;③拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8;④基坑深度不宜大于12m;⑤地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施。
6)放坡开挖。通过选择并确定安全合理的基坑边坡坡度,使基坑开挖后的土体在无加固及无支撑的条件下,依靠土体自身的强度获得稳定的边坡并维持基坑的稳定状态。放坡开挖放坡开挖是基坑开挖常用的一种形式,适用于硬质、可塑性黏土和良好的砂性土,周围场地开阔,并且无重要建筑物。
适用条件:①基坑侧壁安全等级宜为三级;②施工现场应满足放坡条件;③当地下水位高与坡脚时,应采取降水措施。
(2)基坑开挖注意事项。
开挖深度不超过3m的基坑且当场地条件允许,并经验算能保证土坡稳定性时,可采用放坡开挖;开挖深度超过3m的基坑,有条件采用放坡开挖时设置多级平台分层开挖,每级平台的宽度不宜小于1.5m;
②基坑边界周围地面应设排水沟,且应避免漏水、渗水进入坑内;放坡开挖时,应对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。
③基坑土方开挖应严格按设计要求进行,不得超挖。土方开挖完成后应立即施工垫层,对基坑进行封闭,防止水浸和暴露,并应及时进行地下结构施工。采用机械挖土,坑底应保留200~300mm厚基土,用人工平整,并防止坑底土体扰动。
④基坑周边堆载不得超过设计规定。
⑤软土基坑必须分层均衡开挖,层高不宜超过1m。
⑥基坑开挖过程中,应采取措施防止挖土机械碰撞支护结构、井点管、工程桩或扰动基底原状土。除设计允许外,挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走操作。
⑦发生异常情况时,应立即停止挖土,查清原因并采取措施后,方能继续挖土。
⑧对面积较大的一级基坑,土方宜采用分块、分区对称开挖和分区安装支撑的施工方法。
⑨基坑中有局部加深的电梯井、水池等,土方开挖前应对其边坡做必要的加固处理。
⑩地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。
4结语
工程建筑引发的地质灾害主要有坑壁崩塌、边坡失稳、坑道突水突泥、地面塌陷等,具有突发性特点,由于突发性地质灾害发生突然,前兆现象一般不明显,常使人猝不及防,造成严重的破坏,因此,预防就显得特别重要。必须建立风险管理机制,把勘察、设计、施工、监测一体化管理作为防灾的主要措施。
0.引言
近些年来,我国重大地质灾害明显上升的趋势,其种类多、分布广、影响大、造成的损失严重。矿山地质灾害是地质灾害的一个分支,是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。而由于矿山的地质灾害大都在深部发生,其勘查多采用遥感信息技术与物理勘查方法。
1.矿山地质灾害的勘查方法
1.1地球信息技术综合方法
目前的信息技术主要是利用遥感集合“3S”技术,及时掌握地质灾害可能的分布.发生地点与区域。如利用全球卫星定位系统对地质灾害发生的高危点位精确定位,并利用遥感卫星进行叠加分析,预测灾变发生趋势。
1.2地球物理勘查方法
1.3环境化学勘测方法
在矿山地质灾害预防过程中,人们也常常使用地球化学勘查方法。例如对矿区环境污染的监测,化学探测方法具有不可替代的优势。这种方法的应用能够有效确定污染因素、预测污染趋势、追溯污染源、划分污染区,为污染治理方案的制定提供重要的科学依据和技术支持。
2.矿山地质灾害的主要类型
2.1岩土体变形灾害
(1)矿山地面和采空区塌陷地面塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在矿山采空区,若保留矿柱不足,或因矿柱受损而失去支撑能力,就会造成地面塌陷。特别是那些矿体埋藏较浅,产状较平缓的矿区(如煤矿),地面塌陷的现象更为常见。矿体埋藏相对较深的地下开采矿山,如果不能及时回填和崩落采空区,当其达到一定规模就会产生大面积塌陷。此外,在岩溶分布区,还会因矿山排水疏干而导致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不仅破坏可耕地资源.建筑物,毁坏道路.水库,还可直接导致矿山某些地下巷道的塌毁,或使大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内,造成淹井事故,直至停工停产。(2)采矿场边坡失稳.滑坡与岩崩主要原因是不合理开采如采剥失调、边坡角度过陡等造成,这种灾害多发生在露天开采的非金属矿山和建材矿山。(3)坑内岩爆坑内岩爆又称矿山冲击,这是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量喷射、爆散,给矿山带来危害和灾难。(4)采矿诱发地震因采矿活动而诱发的地震,震源浅、危害大,小震级的地震即可导致井下和地表的严重破环。
2.2地下水位改变引起的灾害
(1)矿坑突水涌水这是最常见的矿山灾害,突发性强.规模大,后果严重。生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足,采掘过程中打穿老窿,贯穿透水断层,骤遇蓄水溶洞或暗河,导致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹.人员伤亡灾难。(2)坑内溃沙涌泥这是常与矿坑突水相伴而生的灾害。当采掘过程中骤遇蓄水溶洞,常见溶洞中充填的泥沙和岩屑伴随地下水一起涌入,另外一些透水断层和地裂缝也常会使浅部第四纪沉积物随下漏的地表径流涌入坑内。其结果是使坑道被泥沙阻塞,机器、人员被泥沙所埋,严重时甚至会使矿山遭受毁灭性的打击。(3)环境污染环境污染是矿山灾害的另一种重要形式。因采矿、选矿产生的“三废”物质,由于未经有效处理就被排放到江河湖海中,造成环境污染公害事件。采矿还会造成水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等。
2.3矿体内因引起的灾害
(1)瓦斯爆炸和矿坑火灾这种灾害最常见于煤矿。由于通风不良,使瓦斯积聚发生爆炸,造成井下作业人员伤亡,矿井被毁;矿坑火灾除见于煤矿外,也见于一些硫化矿床。因硫化物氧化生热,在热量聚积到一定程度时则发生自燃,引发矿山火灾。矿山火灾的危害极大,而且还严重损耗地下矿产资源,如有的煤矿在地下已燃烧上百年,其资源损耗量十分巨大,使当地气候发生改变,农作物和树木大量死亡,田地荒芜,环境严重恶化。(2)地热随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下,矿山因含硫量高,开采深度又大,地温非常高。矿山地热灾害导致矿工劳动环境恶劣,严重影响了有关矿山的正常生产。
3.矿山地质灾害的防治措施
根据不同矿山的地质条件和地形特点及矿山的开发利用方案,以及灾点的分布特点划分不同层次的防治区,以便采取相应的防治措施。一般分为重点防治区.次重点防治区和一般防治区。
3.1重点防治区防治措施
(1)合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议作挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。(2)对于原有的灾害点,做好边坡加固和预防工作,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。(3)渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计,作好挡墙设计,设置拦渣坝,防止泥石流的产生。并充分\合理利用渣场,严禁随意弃渣(特别在公路沿线)。(4)对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌.冒顶等而产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。(5)作好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。(6)设置监测点,作好监测记录与分析工作,确保在易于发生灾害地段防患于未然。
3.2次重点防治区防治措施
在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣,可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流,可能有滚石和飞石危害。
(1)科学合理设计边坡参数,并进行合理支护和加固,边坡上方应设置排水沟,做好地表挡排水措施。(2)加强工地管理,合理堆放弃渣,严禁随意弃渣;在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施。(3)开采结束后,将弃渣场扒平覆土,植树还林,恢复植被。
3.3地质环境恢复方案及措施
为防止水土流失和恢复植被和景观,矿山须规划进行矿山复垦工作,以恢复矿山生态功能。开采弃渣切勿胡乱堆放,必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内,在开采过程中,有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表土.植草种树。
4.结语
矿山地质灾害类型多,引发因素多样,不同类型的矿山地质灾害有着不同的形成机制和表现形式。针对不同矿区的地质环境特点,我们应该选择适当的矿山开采方案,并进行积极的地质灾害勘查方法,做到将灾害消灭在萌芽期。综观当前对矿山地质灾害类型.勘查技术方法和预防措施,查明矿山地质灾害特征,预测灾害体的发展变化,提出防治措施,为矿山防灾减灾提出合理建议。
0.前言
现在,由于地质问题发生的频繁性,有关部门对地质灾害问题给予了一定的建议,同时倡导工作人员不断地改进预防与防治措施,从而减少地质问题的发生,或者减小发生后的灾害后果,让人们得以幸福的,安全的生活下去。
1.地质灾害的危害
地质灾害给国民经济建设和人民生命财产造成严重危害。例如,云南小江流域近40年来发生严重泥石流25次,造成163人死亡,55人重伤,直接经济损失6906万元。山区中发生泥石流对农田村寨的危害极大,防范不力时常可导致村毁人亡。山中也容易发生地质灾害,而且地质环境本来就不适宜大量人口居住,但人为地造成居民过多,使得很多地区一旦发生滑坡,灾难的后果非常严重。大量人口聚居导致的陡坡垦殖对生态环境的破坏,建房、修路对自然斜坡的扰动,群众防灾知识的缺乏和灾害发生在夜晚等因素叠加在一起,进一步促进了灾害的形成,加大了灾害的损失。当然这些是发生在南方的地质灾害,在北方容易发生塌方。基坑塌方一般是在土体滑动力矩超过土体的抗滑力矩和支护措施而使土体平衡被打破的瞬间发生的,因此它具有突发性。突然的塌方会使正在施工的人员和机械设备猝不及防而造成掩埋性破坏不仅使掩埋中的人员压伤、窒息与机械损伤,而且由于坑壁的塌方而造成坑顶下陷,上部机械设备倾倒或损坏,严重危及施工安全。
2.引发地质灾害的因素
2.1降雨引发地质灾害
地质灾害为什么发生在汛期这个关系比较大,比如滑坡、泥石流这些都离不开水的作用,下雨下到一定的强度就可以造成泥石流。强降雨,致使土壤含水量饱和,从而引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。对于降雨,虽然雨量不大,但降雨较集中多在7 ̄9月份,每年雨季,特别是每次暴雨时易发生崩、滑、流。在铝及煤炭开采区,地层主要由石炭系及二叠系地层组成,岩体软硬相间,是较易发生滑坡的地层,加之区内人类工程活动强烈,采空区众多,地表塌陷、裂缝发育,利于降水入渗,在雨季雨量大的情况下,易产生滑坡。
2.2人为因素导致地质灾害
人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如:土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源,也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。同时,不适当地开垦农田,乱砍滥伐,破坏植被,有利于雨水等地表水渗入地下、软化岩土,也能诱发崩塌、滑坡。
2.3资源过度采伐引发地质灾害
资源的过度采伐或导致地质灾害,由于抽取地下水,地下水面下降,本身土层枯竭、压缩,形成地面沉降,这是由于人类的活动造成的。另外地面塌陷,通常我们分几种,一种本身的我们叫采空塌陷,就是由于矿山的开采,特别是煤矿的开采造成的塌陷是最厉害,像山西到处开采煤矿,下面采空了就容易造成塌陷。另外一种岩溶塌陷,地下的一些石灰岩,溶岩类的东西,溶解以后形成一些溶洞,随着抽水抽多了,水位下降了,造成潜石,会造成塌陷。像黄土地区,形成一些洞穴本身也有塌陷,这两个东西一个是岩溶地区的塌陷,一种是采矿,就是地下采空以后造成塌陷。
3.地质灾害的预防与防治措施
3.1了解地质灾害的表现
了解地质灾害前发生的前兆,各种灾害表现不同,崩塌的前缘不断发生掉块、坠落、小崩小塌的现象;崩塌的脚部出现新的破裂形迹;不时偶然听到岩石的撕裂摩擦声;出现热、气、地下水异常;动物出现异常。滑坡前缘出现横向及纵向裂缝,前缘土体出现隆起现象;滑体后缘裂缝急剧加宽加长,新裂缝不断产生,滑坡体后部快速下座,四周岩土体出现松动和小型塌滑现象;滑带岩土体因摩擦错动出现声响,并从裂缝中冒出气或水;在滑坡前缘坡角处,有堵塞的泉水复活或泉水、井水突然干枯;动物出现惊恐异常现象;滑坡体上的观测点明显位移;滑坡前缘出现鼓丘;房屋倾斜、开裂和出现醉汉林、马刀树等。泥石流则是沟内有轰鸣声,主河流水上涨和正常流水突然中断。动植物异常,如猪、狗、牛、羊、鸡惊恐不安,不入睡,老鼠乱窜,植物形态发生变化,树林枯萎或歪斜等现象。
3.2施工前进行预防
【参考文献】
煤矿安全生产是推动煤炭科学技术发展的重要动力,特别是在煤炭开采条件的约束下,对于煤矿现场围岩-支护关系的分析与认识,借助于巷道围岩的变形规律,加强对巷道支护技术的论证,从支护方式、支护手段上来提高煤矿安全生产的稳定性与可靠性。针对煤矿顶底板事故发生率的增长,从矿井生产工艺技术实际来重新分析矿井灾害的原因,采取必要的采场、巷道围护技术与监测方法,探讨矿井顶底板灾害的主要形式与发生规律,从而提出有针对性的防范措施,确保生产安全的有序与有效。
一文家坝二矿矿井条件
本文所选矿井为水城矿业(集团)文家坝二矿,矿井地处黔西高原向黔中丘原的过渡地带,海拔标高大部份在+1400m以上,井田呈北东-南西向分布,北部以F28(AF4)断层与文家坝一矿相接,南部以SF4断层与碾子边井田相邻。可采、和大部可采煤层有6#、7#、16#、23#、27#、30#,局部可采煤层为2#煤层。可采和局部可采煤层煤类均为无烟煤,其中23#煤为光亮型,7#、30#煤为半亮型,16#、27#煤为光亮型,2#煤为半暗~半亮型,6#煤多为半亮型,以粉状、鳞片状为主。
1.1地质构造
井田地处阿弓向斜中段,矿区内地质构造复杂程度为中等类型,含煤地层主要是二迭系龙潭组(P2l),含煤24~44层,一般30~33层。本井田煤层埋藏较浅,阿弓向斜两翼煤层倾角差别较大,南东翼煤层赋存绝大部分平缓,一般在3~12°左右,北西翼煤层较陡,倾角在20~40°,大断层不发育,落差(或地层断距)大于20m的仅9条,其中除F2030-2逆断层位于井田中部外,其余8条都位于井田边部,或其本身就是井田边界断层(如AF4、AF7、SF4、F61等),对井田内的煤层破坏不大;小断层则较发育。
1.2顶底板地质条件
本矿区可采和局部可采煤层直接顶板多为泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、石灰岩,底板多为泥岩、“根土岩”,因此抗压强度低,遇水易软化。此外,顶、底板岩层中发育有多组裂隙,岩体结合力差,岩层稳固性差,底板遇水易膨胀。矿井开采煤层瓦斯含量高,均具煤与瓦斯突出危险性,各煤层无煤尘爆炸危险性,煤层具有自然发火倾向[1]。
1.3巷道布置层位特征
可采煤层分为上下二组,上煤组包括6#、7#煤层,下煤组为16#、23#、27#和30#煤层。采用分组联合布置,主平硐按91°方位、7‰坡度布置至浅部家顺和核桃坝小矿井边界,1310水平大巷沿浅部小井边界布置,待越过小井边界后1310水平大巷穿层布置至一分区井田中部,然后布置一分区轨道石门及一分区1310车场,主平硐布置在茅口灰岩中,+1310水平大巷及1310轨道石门及车场均穿层布置,受场地条件限制,一分区进风排矸斜井和回风斜井布置在一分区北西翼的大土,井筒按314°方位角、25°倾角掘至一水平通过轨道石门与1310大巷连接。在距7#煤层底板约30m的细砂岩中布置采区轨道,运输和回风上山,该层为胶结细粒硬砂岩,平均厚度14.5m,层位稳定,三条上山通过一分区轨道斜巷与轨道石门连接。为了加快施工进度和减短建井工期,在工业场地西面直线距离约2.6km处的田坝寨布置措施井。
1.4支护方式选择
主平硐基岩段采用锚喷支护;顶底板岩性稳定(如灰岩段)采用喷浆支护,穿过煤系地层或断层带时,如岩性较差,可采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护[2],井颈段采用钢筋混凝土支护。一分区排矸进风斜井、一分区回风斜井基岩段采用锚喷支护,岩性较差段采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护,井颈段采用钢筋混凝土支护[3]。+1310水平大巷、井底车场、11采区运输上山、11采区回风上山、11采区轨道上山及底板瓦斯抽放巷等岩层巷道,一般采用锚喷支护,如岩性较差,可采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护。井下消防材料库、爆破材料发放硐室、等候硐室、采区变电所及躲避硐采用锚喷支护。煤仓、矸石仓、溜煤眼、溜矸眼、引风道及安全出口采用钢筋混凝土碹支护;工作面开切眼采用单体液压支柱支护[4]。
二文家坝二矿顶底板灾害因素分析
2.1主采煤层顶、底板岩性及稳定性分析
根据文家坝二矿地质报告来看,主要可采煤层6#煤层顶板主要为粉砂岩、粉砂质泥岩、砂质泥岩、细砂岩,加之各处受断层影响程度、节理发育程度、层理胶结强度各异,其稳定性具有复杂多变性[5]。6#煤层直接顶综合厚度与采高的比值K为0.8~2.67,其值介于周期来压强烈和无周期来压之间,在一分区统计的122个钻孔中有12个点为石灰岩,占9.8%,一般厚度为0.45~4.14m,平均厚度为1.92m;对7#煤层直接顶、底板岩性分析,煤层K值为0.21~5.78,在一分区统计的76个钻孔中有18个点为石灰岩,占23.68%,一般厚度为0.5~2.21m,平均厚度为1.33m,说明6#、7#煤层为周期来压强烈顶板,需要采取强制放顶措施来增强工作面支护安全。
2.2对来自矿井地质因素的灾害分析
2.2.1地质断层条件下对工作面的影响
由于受到地质挤压、拉伸,以及剪切力的影响,对于地质断层的出现所引起的局部采煤工作面的危害是十分复杂的,当断层与工作面的夹角越小时,其造成的顶板冒顶的危险更大,尤其是倾斜断层[6]。本矿井区域断层发育较高,结合勘探中的三围地震法、地质雷达、地质构造超前探测仪等仪器的使用,以最大化的了解地质特征,避免诱发冒顶事故。
2.2.2地质褶曲与挤压对工作面的影响
从煤矿生产实践来看,对于大褶曲构造,往往影响煤层的倾角,而对于工作面压力的影响不是太大,相反,对于小褶曲,当褶曲倾向与工作面一致时,对于采空区出现的垮落岩石的影响,则很容易使得矿井顶板发生局部冒顶[7]。同时,挤压作用导致的对顶板岩层形成离层或破断,极易引起顶板短时急剧下沉现象,从而增加了冒顶的危险性。
2.2.3节理、裂隙对工作面的影响
从对矿井中出现的节理与裂隙分析可知,人字形与草帽型节理裂隙较为常见,由于顶板受到来自裂隙长轴推进方向的作用力,如直立裂隙对直接顶的切割,从而造成顶板的下沉或水平移动,很容易诱发岩层水,使工作面出现掉碴或淋水;同时,直立裂隙还能够改变直接顶的垮落步距,造成老顶的大面积垮落。而对于斜裂隙,对于采空区造成片帮,对于煤层则造成伞檐或探头煤,给顶板管理增加困难[8]。
2.2.4层理与破碎带对工作面的影响
层理是由于地质岩层的沉积而形成的岩层分界面,极易对于煤矿采动过程产生离层裂隙,其对工作面支架产生横向推力,容易引起支架的歪斜和倾倒,导致冒顶。而破碎带主要因地质原因而形成的工作面岩石或煤层破碎的现象,也给顶板管理带来困难。
2.2.5采动裂隙对工作面的影响
采动裂隙主要与煤壁的支承压力有关,对于与工作面平行的煤壁裂隙,很容易在压力裂隙与节理裂隙相互作用下造成楔形岩块,从而诱发局部冒顶,而当工作面与节理方向一致时,容易加大裂隙的宽度,从而诱发大面积冒顶。
2.2.6顶、底板岩石的物理性质的影响
从顶底板围岩的物理力学性质来看,岩石的厚度、硬度、层理、裂隙等因素是造成顶底板危害的重要原因,特别是对于老顶岩层坚硬,大面积开采所形成的悬露,一旦达到强度极限,极易造成岩层断裂而形成周期来压。
2.3对来自矿井生产作业的灾害分析
2.3.1开采深度的影响
开采深度直接影响原岩压力大小,造成巷道或工作面周围岩层内支承压力发生变化,从而对矿山压力影响明显。本矿井开采标高范围为+1900~+1100m。开采深度800m。首采工作面回风水平标高+1479.1m,但随着采深增加,采面或巷道支承压力必然增加,随着深度的增加,巷道围岩的“挤、压、膨”现象更为严重,从而导致煤壁片帮及底板鼓起的机率增加,由此也可能导致支架载荷增加[9]。
2.3.2采高与控顶距的影响
2.3.3生产工序和工作面推进速度的影响
2.3.4上部煤层残留煤柱及支护方式的影响
对于来自上部煤层的残留煤柱所形成的压力集中,很容易对巷道掘进与维护带来影响,同时,不同初撑力支架对于防范直接顶离层冒落具有不同的效果,如初撑力小的支架容易造成动压强烈而形成顶板破碎;不同特征、不同特性的支架应避免混合使用。
三文家坝二矿顶底板灾害管理与防治措施
3.1对顶板冒落灾害的防治措施
局部冒顶事故虽然范围较小,但由于随机因素较为复杂,往往比大型冒顶事故危害更大,因此需要从采、支等环节加大防范措施,以减少局部冒顶的发生率。对于镶嵌型顶板局部冒顶事故来说,因其与地质结构有关,多发生在放炮后,因此需要加大地质勘探力度,制定完善的支护方式与支护作业规程,严格避免无支护区冒险作业。对于局部出现的空顶、空洞现象,从支护方法上采取超前支护,先掏梁窝,先挂顶梁,对漏顶问题必须封堵,如打撞楔、泡漠塑料、木材封堵等。对于隐地质断裂而形成的带层带冒顶事故,要结合断层面与煤层的夹角来判定易冒顶区,如对于正斜逆断层形成的“煤沟”与“煤尖”,一种方法是开采“板尖”,丢弃底部煤,另一种是开采“底尖”,拖住“煤沟”;对于正斜正断层形成的易冒顶区,以打下盘的煤,挑上盘的顶,加固下盘易冒顶区为好。在加强断层带冒顶事故的预防措施上,重点加大关键部位的锚固,防止沿断层面离层滑移的现象产生,增强抗拉、抗弯和抗剪强度,如采用局部用木锚杆锚固并全段使用混凝土锚固剂或树脂锚固剂,锚杆间距300~400mm。
3.2对坚硬顶板垮落灾害的防治措施
对顶板活动规律进行全面观测是有效控制顶板垮落灾害的有效途径,如搞清初次来压步距、初次冒落层次和厚度、周期来压步距等,从而选用科学的支护设计,确保初撑力要求,对于由坚硬岩石组成的直接顶,当达到人工强制放顶要求时,为减少威胁,必须加强人工强制放顶。
3.3对开采中冲击地压的防治措施
从冲击地压的产生原因来看,不仅与地质因素有关,如采深越大,岩体的应力越高,所形成的变形和弹性潜能也越大,同时,对于地质褶曲、断裂,以及煤层倾角与厚度的变化,也容易促发冲击地压的产生[12]。因此在防治上,尽量选择无冲击地压或弱冲击地压的煤层进行开采,对于未受保护的煤层,必须采取放顶卸压、煤层注水、打卸压钻孔、超前松动煤体等措施;在对巷道进行支护时严禁使用混凝土等刚性材料;对于严重冲击地压煤层的开采,所有巷道应布置在应力集中圈,对于双巷掘进时,平行巷道间距不得小于8m,联络巷道应与平行巷道垂直;加强巷道冲击地压的预测预报工作,制定专门的安全技术防范措施,确保矿井安全生产。
煤矿灾害的预防和防治是一套系统的工程,通过对贵州文家坝二矿影响顶底板安全性与稳定性的灾害因素进行分析,特别是针对“锚网喷注一体化”巷道支护技术的应用,从支护方式与手段上来强化采场、巷道的围护有效性,并依据不同顶底板条件,及早发现失稳征兆与隐患,切实减少因岩体及支护因素而造成的变形、破坏、塌落等顶底板事故。
[参考文献]
[1]徐风.深部软岩巷道支护设计优化与应用[J].煤炭科技.2011(02)
[2]潘永刚.锚网喷结构中新型复合材料网性能试验[J].煤炭科技.2012(04)
[3]李苏龙,侯玮,李新明,潘越,平建明.整合矿井采空区内掘进巷道围岩加固支护技术[J].煤炭科学技术.2012(11)
[4]孙冰.不同围岩中锚杆锚固系统的低应变动力响应分析[D].中南大学2010
[5]李林.综放工作面坚硬顶板处理技术应用分析[J].中州煤炭.2012(07)
[6]黄存捍.采动断层突水机理研究[D].中南大学2010
[7]朱术云,曹丁涛,岳尊彩,姜振泉,赵连涛,于旭磊.特厚煤层综放采动底板变形破坏规律的综合实测[J].岩土工程学报.2012(10)
[8]王超.基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D].中国矿业大学2011
[9]徐学锋.煤层巷道底板冲击机理及其控制研究[D].中国矿业大学2011
一、监测技术地质灾害监测技术发展及应用
状况自20世纪50年代末期以来,现代科技成就,特别是电子技术和计算技术的成就被引用到地质工程及岩土工程中来,极大地推动了勘察测试技术的进展(魏道垛,1998)。作为工程建设重要内容的监测技术的发展与进步,加速了信息化施工的推行,反过来又迅速提高了人们对地质灾害深层次的认识。
根据灾害体的具体情况,选定监测内容。主要手段有位移、地电、地应力、微震、地下水位、地下水温、水化学、地球物理探测(磁法、电法、地质雷达)等,但各单体地质灾害所选用的手段不一定相同,要根据实际情况有效地组合达到最佳效果。
二、地质灾害监测技术方法
1地面沉降监测技术方法
地面沉降主要诱发因素是地下水过量超采。地面沉降具有区域性,不可逆转性,危害是长期的、永久的。我国已有50多座大中城市出现了地面沉降,约占全国城市的30%,其中80%分布在沿海,较严重的是上海、天津、苏州、宁波,内陆盆地型如内蒙呼和浩特、山西大同,冲积洪积平原如河南郑州、安徽阜阳。对地面沉降的监测技术方法主要有地下水水位动态监测、土体应力应变分析系统、大地测量法、GPS全球定位系统、遥感图片解译、标志物的绝对测量等,这些方法综合应用,确定沉降速率,通过监测,及时采取防治措施,减少灾害的进一步发生。
2地裂缝监测技术方法
地裂缝的主要监测技术方法有,大地测量法,GPS全球定位系统法,简易人工观测、应力计等技术方法,用于监测裂缝变化情况和地质条件的变化。根据监测数据,分析地裂缝的发育程度和发展变化趋势,进行预测预报,采取处理措施,防止地裂缝开裂速率增大和开裂面积扩大。为城市规划和建设提供基础资料。
3地面塌陷监测技术方法
地面塌陷根据成因不同分两大类,即岩溶塌陷和非岩溶塌陷(包括矿区塌陷,黄土湿陷及人防工程塌陷等)。岩溶塌陷主要发育在广西桂林、贵州六盘水等岩溶发育地区,产生塌陷的主要原因是过量汲取岩溶水。主要监测技术方法以地下水动态监测网监测为主,以人工定期测量和水位自动记录测量为主要方法,并观测开采井的水的混浊度。非岩溶塌陷主要发生在老矿区和黄土地区,老矿区由于疏干开采长期地表负荷增大等原因造成突然塌陷,在老矿区和废弃矿区上进行开发建设前,进行勘察,确定采空区范围,利用经纬仪等进行地表变形监测;在黄土地区由于黄土的湿陷性在灌区易形成塌陷,主要靠监测黄土的含水量和饱水性来控制其塌陷。
4海水入侵监测技术方法
海水入侵主要发生在沿海城市地区,形成的主要原因是地下淡水过量开采,其次是沉积环境和人类工程建设及风暴潮等。主要监测方法为人工定期测量和取样化验水样,或自动水位水质记录仪自动监测,人工定期采集数据。主要以监测地下水水位和矿化度为主。根据水质中氯离子含量的变化,判别咸淡水的过渡带及海水入侵的特征。氯离子浓度变化快说明海水入侵强烈,氯离子浓度变化慢说明海水入侵相对缓慢。根据监测结果采取相应的防范措施。
5土地沙漠化监测技术方法
土地沙漠化在西北干旱地区普遍存在,监测方法主要采用地下水水位动态监测和地面GPS监测以及遥感卫星图片监测等。由于不利的自然条件、干旱少雨和人类不合理的开发利用土地、乱砍滥伐等造成生态环境破坏,水土流失,土地沙漠化越来越严重。水系的变迁和灌溉水源的减少是土地沙漠化的主要原因,所以地下水水位监测尤为重要。
三、质灾害的防治对策
人类工程活动对地质灾害的影响不是单向的,而是具有双向性。关键在于人类对自然规律的认识、利用程度和开展工程活动行为方式的规范化、科学化程度。因此,其对策有以下几个方面:
(1)科学论证,合理规划要开展全面的科学论证工作,评价地质环境容量,论证工程活动对地质环境的影响程度及其相互作用,按照区域合理布局,科学规划。
(3)认真贯彻“以预防为主,防治结合”的方针防,不能再停留在消极被动的地位,而应当变消极为积极,变被动为主动。在人类工程活动特别是对地质灾害可能有影响的活动进行之前,就要纳入议事日程。对地质灾害的处理也要来一个认识上的飞跃和行动上的飞跃。通常认为地质灾害是“天要下雨,娘要嫁人”的事,采取的是灾后救灾的办法。在科学技术相对发达和人类对地质灾害规律也有相当认识的今天,要加强对地质灾害的预先治理工作。把治理与开发利用有机地结合起来。
(4)开展地质灾害普查工作确定灾害区划,建立数据库和信息网络,制定防治规划,加强综合治理。
(5)增加对地质灾害防治工作的投入地质灾害一旦发生,其社会危害和经济损失巨大,国家与各级政府部门应站在防患于未然的高度,加大对这项工作的经费投入,以解决目前开展此项工作经费严重不足的状况。
(6)加强宣传教育,实行责任制管理要唤起人们的灾患意识,提高人们对人类工程活动诱发地质灾害带来的严重危害的认识,切实规范人类工程活动。必须加强宣传教育力度,形成良好的社会减灾防灾环境,让全民都关心和重视这项工作,自觉遵循自然规律。同时,要实行减灾防灾的分级负责制,开展群防群治,实现减灾防灾社会化。
四、地质灾害防治措施
针对辖区基本情况,要认真贯彻执行“以防为主,防治结合,群策群防”的防御工作方针,并严格按照以下措施做好今年的地质灾害防御工作:
(一)加强领导、落实责任。地质灾害防治工作是事关人民群众生命财产安全的大事,是构建和谐社会的重要组成部分。成立了街道防汛抗旱、预防地质灾害工作领导小组,建立健全地质灾害防治管理体系和监测预报网络,落实地质灾害群策群防责任制,及时安排街道防汛抗旱、预防地质灾害值班表,做到任务到人,责任到人。街道主任为第一责任人,负责组织落实地质灾害防治措施和地质灾害(隐患)点监测工作及发生地质灾害后及时组织转移群众撤离工作。
(二)广泛宣传,提高全民防灾意识。充分利用公开栏、宣传栏、科普画廊等社区文化宣传阵地,广泛深入地宣传《地质灾害防治条例》及地质灾害防治科普知识,以此提高广大群众的防灾救灾意识和自救、互救能力。
(三)加强动态监测和险情巡查,做好预警预报。汛前,对辖区内的地质灾害(隐患)点进行一次检查,并落实好以下工作:
1、成立了街道防汛抗旱、预防地质灾害工作领导小组,并充分发挥社区平安中心户长和楼幢长的作用,切实做好地质灾害的预防、信息反馈、宣传等工作。
2、落实社区地质灾害(隐患)点监测人员,并制定和完善社区地质灾害(隐患)点的防治工作预案,使受地质灾害威胁范围内的每个居民了解灾害隐患、撤离路线、防灾避灾措施等事项。
3、各社区要督促居民、基层单位加强对地质灾害(隐患)点的监测,尤其是汛期加强监测频率,密切观察地质灾害的发展趋势,并做好记录。发现异常情况立即向上级部门及领导报告,如情况紧急要立即报告,并迅速组织人员撤离。
4、加强对地质灾害(隐患)点的险情巡查,做好防范突发性地质灾害工作,并做好值班记录。对重点的地质灾害隐患点,要及时协调有关单位,落实群测群防责任制,并采取有效的减灾措施。
我国能源有70%以上取自煤炭,煤炭行业在国民经济建设中占有重要地位,而煤矿灾害的发生已严重制约煤炭工业的健康发展和社会的全面进步。煤炭开采不仅受到地面地质自然灾害的威胁,更严重的是还遭受井下各种灾害的威胁,无论从灾害的经济损失,还是从死亡的人数看,煤炭行业均占全国灾害损失的1/10以上。
复杂地质环境是引发煤矿地质灾害的主要条件,一般情况下,复杂地质环境的结构呈现多样化的表现,地质内风险发育的机率非常大,不利于地质的稳定性。复杂地质很容易受到地层性能、外力、自然环境等因素的影响,发生破坏性较大的地质灾害,严重影响了地质的稳定分布,同时增加了地表活动的风险性,体现了复杂地质的危险性。
1复杂地质条件下的煤矿地质灾害分析
复杂煤矿地质条件,是指岩浆岩侵蚀煤层严重,地质构造复杂,煤层赋存极不规律,呈鸡窝状,厚度变化大,多数不可采。因此,更好的开发利用有限煤炭资源,安全回收现有的煤炭资源,提高资源回收率,延长矿井服务年限,是煤矿技术管理的重要工作。
地层、岩相等构造中含有比较剧烈的运动,如:断块、沉积等,对原有的地质造成一定程度的冲击,引起了明显的地质灾害。结合复杂地质的表现,此类条件下最为常见的煤矿地质灾害进行分析。
1.1地面塌陷
地面塌陷是煤矿地质中最常见的灾害,地面塌陷的直接影响因素是采空区。煤矿采空区中,暴露了大面积的地质面积,干预了地面的稳定性,再加上采空区安全防护的水平不足,即会引起大规模的地面塌陷。煤矿复杂地质中的地面塌陷问题,还受到岩石力学的影响,如:振动、渗透,都是引起地面塌陷的主要因素。煤矿地质中的地面塌陷,存在很大的安全风险,对周围的环境、土体以及生活区有明显的影响,降低了地质结构的稳定性[1]。地面塌陷是煤矿地质灾害中的主要表现,不仅破坏了煤矿安全开采的环境,更重要的是影响了煤矿开采的经济效益,很容易引发风险事故。
1.2煤与瓦斯突出
复杂地质条件下的煤矿开采,很容易发生煤与瓦斯突出的风险。此项地质灾害发生在一定深度的煤矿开挖中,集中在断层、褶皱等地层位置,煤与瓦斯突出风险发生时,有明显的征兆,降低了煤矿开采的安全风险,可以保护人员安全。煤与瓦斯突出中,复杂地质条件是最主要的影响因素,也存在其他因素的综合作用,增加了煤矿开采的风险性。
1.3矿井突水及淹井灾害
煤矿开采地层中的地质复杂,即可降低煤矿地层的稳定性,促使地层中出现诸多风险性因素[2]。例如:煤矿所处地层中,含有大量的断层、岩溶等复杂地质,在多雨季节内,复杂地质在煤矿开采区囤积大量的水,导致矿井失去了正常的排水能力,形成了矿井突水及淹井的灾害,严重威胁了煤矿作业的安全性。
2复杂地质条件下煤矿地质灾害的预防
工作面的地质条件从断层多少、褶皱大小和数目、火成岩侵入情况等方面分解若干指标,划分为简单、较简单、较复杂、复杂、极复杂五个类型,复杂地质条件下的煤矿地质灾害,具有毁坏性的特点,结合复杂地质条件,针对煤矿地质灾害提出有效的预防措施。
2.1地面塌陷的预防措施
煤矿地质灾害中,地面塌陷的预防措施,主要围绕治理地表下沉、沉降等问题展开,合理保护煤矿开采的环境[3]。上文中表明,煤矿中地面塌陷的直接原因是采空区的影响,所以采空区,提出预防地面塌陷的措施,落实“采注采”的方法,先在煤矿作业区域中开采中窄条,用于充当煤矿工作面,全面控制地层岩石的变化,维护地表的平衡,在此基础上,填充开采的窄条,预防采空区内的岩石发生断层,确保采空区稳定后,再开采剩余的宽条部分,规避煤矿开采中潜在的塌陷风险。
2.2煤与瓦斯突出的预防措施
煤与瓦斯突出中的预防措施,需要明确此类地质灾害发生的征兆,如:煤矿地层构造紊乱、地压过大、瓦斯涌出异常等,一旦煤矿开采中出现此类征兆,表明有可能发生煤与瓦斯突出征兆,此时需要采取治理措施,快速疏散煤矿作业人员,保护煤矿作业现场[4]。煤与瓦斯突出预防中,应该严格按照煤矿作业的规范安排开采工作,杜绝煤矿开采现场潜在风险。
2.3矿井突水及淹井灾害的预防措施
复杂地质条件下,煤矿矿井突水及淹井灾害的预防措施有:(1)防:在复杂地质条件下,提前做好防水的工作,预防矿井突水灾害,进而预防淹井灾害;(2)堵:当煤矿矿井面临强降水时,应加强堵水控制,以免矿井积水,提高煤矿现场的堵水能力;(3)疏:及时疏通煤矿矿井周围囤积的雨水,采用疏导的方式将雨水引流到安全的地方;(4)排:在煤矿施工现场设置排水系统,主动排掉矿井中的水,保护矿井安全;(5)截:配合矿井堵水,将雨水拦截在安全的位置,避免雨水流入到煤矿现场。通过上述方法,提高煤矿矿井安全的管控能力,解决复杂地质条件对煤矿地质灾害的影响。
3结束语
复杂地质是预防煤矿地质灾害的重点区域,因为复杂地质本身风险性高,所以增加了煤矿地质灾害的预防难度。在预防复杂地质条件下的煤矿地质灾害时,还要结合煤矿现场的实际情况,便于治理复杂地质条件中的灾害,加强煤矿工程的保护力度,改善地质条件,以此来降低煤矿地质灾害的发生机率,提高复杂地质的稳固性。
参考文献:
[1]陈伟.常见地质灾害预防措施[D].成都理工大学,2011.
[2]刘刚锋.地质环境条件与地质灾害危险性[D].长安大学,2010.
Abstract:Inrecentyears,becauseoftheweather,geologicaldisasterssuchaslandslide,debrisflowoccursfrequently,especiallyfortheminegeologicalenvironmentareasshouldpaymoreattentionto,thisarticleexpoundsonthemaindisasterinminearea,andputsforwardcorrespondingpreventivemeasures.
Keywords:minegeology;geologicaldisaster;preventionmeasures
引言:自从矿产资源的开发流行以来,在日益发展,为国家的经济、人民生活带来巨大利益的同时,也引发了不少的灾难,其中主要就以滑坡、泥石流、斜坡崩塌为主,给社会造成了不可估量的损失。自从进入21世纪以来,人们的生活水平有了显著地提高,人们越来越重视周边环境的质量,因此要加强地质灾害的预防,从而永葆山川的秀美。近年来由于天气的原因,滑坡、泥石流等地质灾害经常发生,尤其是对于矿山地区的地质环境更应该引起高度的重视,本文就矿山地区的主要灾害进行论述,并提出了相应的预防措施。
一、矿山地区的主要地质灾害
1.1滑坡
首先介绍一下滑坡的概念,斜坡上的岩体由于种种原因在重力作用下沿一定的软弱面(或软弱带)整体地向下滑动的现象叫滑坡。主要分布在矿区道路两侧高陡边坡和矿区较陡的天然斜坡部位。在道路两侧高陡边坡部位是由于修路时开挖边坡引起的,而天然的斜坡则是由于地区的地形和地质构造引起的。
1.2泥石流
泥石流大多是由山区的暴雨等水源引起的携带大量石块的特殊洪流。对于矿山中的泥石流,又是另外一番情景,由于矿山资源的开采,矿山中的泥石流有它自己的特点,山上的植被破坏岩石在外,由于水的搬运顺着沟谷流动,很容易在暴雨的引导下发展形成降雨性泥石流,这种泥石流主要有石块、沙砾和粘土组成。水为搬运介质,石块以滚动跃移方式前进,具有强烈的下切作用。据数据统计,近几年发生的最严重的泥石流当属凤县1981年发生的那次,发生了巨大的经济损失。
1.3地表塌陷
由于矿山地区主要进行井下开采,会很容易使地表塌陷和大面积的变形。致使矿井附近的村庄进行大规模的搬迁,调查显示,我国华北、华东平原地区,每采万吨煤炭要塌陷土地3亩,这是一个多么巨大的数字;目前每年约塌陷一万亩,预计扫2000年每年要塌陷十八万亩。如果这样的情况持续进行,不加以预防和治理的话,许多村庄可能会完全塌陷,变成无田可耕,无处迁村的局面。
1.4斜坡崩塌
也是先来介绍一下它的概念,崩塌就是岩土体被陡峭的张性破裂面分割的快体脱离母体并以垂直运动为主,翻滚跳跃而下的这一现象。一般进行矿产开采的多位于山区,而山区亦是崩塌容易发生的地带,一旦崩塌发生矿山首当其冲,它可以毁坏厂房、矿山设施和其他地面设施建筑等,同时造成人员伤亡。笔者从事多年的地质勘查工作,大规模的崩塌会引发严重的事故。据不完全统计,大规模的崩塌曾摧毁煤矿通讯井2处、回风巷800米、输巷450米、摧毁10伏高压输电线800米,导致煤矿停产,经济损失113万元。
1.5其他地质灾害
由于进行矿产资源的开采需要一定的抽排水工作,大量作业的积累,容易造成当地的地下水水位下降,如果不加以治理的话就很可能会造成水资源枯竭的现象;除了上述的灾害外,矿山开采由于是运用大型的机械,常常会导致地表开裂;大量的废弃物的丢弃严重影响了当地的环境,甚至一些村民已进行搬迁,水体造成了严重的污染。
二、预防措施
2.1建立相应的预警系统
2.2在思想上加大宣传力度
2.3注入加大的资金流
地质灾害的预防同其它灾害防治一样,需要一定的资金投入,否则,其防治工作无法实施。因此应该加大资金的投入力度,完善各种检测机制,对灾害的发生进行提前的掌握;对于环境污染的如废水等要引进一些先进的设备进行净化处理,以免威胁村民的水体,造成不可估量的损失。当地政府部门在进行监管的同时,还要鼓励各个产业进行投资,为矿山灾害的治理注入一定的资金,用于地质灾害的预防和治理。使矿山地质灾害的预防和治理得到较大的推动作用。
2.4要进行因地制宜的预防
每个矿山都有其自己的特点,因此要根据不同的情况采取不一样的预防措施,例如在植被较少的山区要进行大量的种植工作,众所周知,树木有固沙的作用,这样可以有效地减轻矿山地区的水土流失和泥石流等地质灾害;对于滑坡、危岩体等灾害,则可实施灌浆、锚固等工程措施;而对潜在的地面沉降应及时采取人工回灌等防治措施。综上正如孔子因材施教一样,对于地质灾害的预防与治理也要因地制宜,根据当地发生灾害的不同特点进行相应的布局,以期达到理想的效果。
结语:对于上述的矿山地质灾害以及一些预防措施,应该加快实行。对于在地质灾害发生频繁的今天,我们有义务为了国民经济的命脉、为了人民的生命财产安全,加强重点地质灾害的监测工作,在思想上加大宣传力度,并使政府注入大量的资金,进行因地制宜的预防。预防与治理同时进行,创造和谐社会,走可持续发展的道路,环境与质量并存,让矿山开采事业顺利地进行。
[1]中国矿业学院煤田地质勘探教研室,《煤矿地质学》,煤炭工业出版社,2003年.
引言
1矿山地质灾害简介
矿山地质灾害又可称之为地质灾害、采矿地质灾害、矿山地质灾害等,主要是指在矿区进行开采活动时,由于开采技术或开采规模引发井巷和岩土体变形及矿区地质、水文地质条件与自然环境发生严重变化,造成开采设备损坏,自然环境遭受极大破坏的情况,严重威胁人们的生命财产安全。矿山地质灾害是严重影响人类生活的主要自然灾害之一,其引发原因主要有自然因素和人为因素两种。矿山地质灾害将对人类造成严重的生命灾害,同时周围地质环境也受到影响。随着中国新一轮经济的快速发展,对矿产资源的需求量将不断提高,这也从侧面加快了矿业的发展,但同时也加大了自然环境的压力。当前中国有多种类型的矿山资源,分布在不同地区,一旦矿山发生地质灾害,其影响力非常巨大,给人们的生命财产安全造成极大的威胁。所以,尽快了解和掌握地质灾害的主要类型,同时结合具体情况,制定出多种预防措施是非常具有现实意义的[1]。
2矿山地质灾害的主要类型
矿山地质灾害的类型有许多种,但每种矿山地质灾害都会严重影响人们的生产和生活。非金属矿山开采过程中的地质灾害(主要是指煤矿)主要类型有:煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、煤层自燃、瓦斯突出、塌陷、地下水位下降、水质恶化,侵占农田造成土壤污染或田地破坏。金属矿山所造成的地质灾害的主要类型有:崩塌、滑坡、地表裂缝、塌陷等。
2.1矿震
矿井地震是采矿活动诱发的地震灾害,一般矿震的震源比较浅,但造成的危害比较大。小型矿震会造成矿井表面及地表发生巨大的变化,例如,辽宁北票煤矿吉井区,1981年8月21日,井区共记录震级MS(面波震级)≥0.5的地震160次,有感地震37次。虽然矿震发生的几率不大,但近几年矿山地质矿震灾害在中国呈现逐年增长的趋势,因此有必要采取相应的预防措施来避免矿震灾害发生。
2.2地表塌陷
地表塌陷是近几年常见的矿山地质灾害类型之一,主要是由于大规模的开采或不按规章制度、乱采滥挖,造成矿区地下空洞,在重力或地表人为活动因素的影响下,发生地表塌陷事故。尤其是采空区面积过大,而预留的支撑柱不够时极易发生地表塌陷事故。
2.3矿井突水
矿井突水主要是人为因素造成的,由于在采矿过程中,人为乱采滥挖,破坏防水煤柱,进入废弃的矿山挖掘,废弃的煤渣堵塞阻断山谷和河流引起。如焦作的马村矿、汉庄矿、王峰矿、冯营矿。矿井突水事故的突发性强、规模大,后果比较严重。矿井突水已成为矿山的一个重要的地质灾害,目前,中国大多数矿山都存在矿井突水的危害。中国有的地质和水文地质情况比较复杂,在开采时,地下水必须排除干净,尽可能避免矿井突水事故发生。
2.4矿体内引发的灾害事故
矿体内部也极易发生地质灾害事故,主要是由于矿山地质环境改变引发的,有人为因素和自然因素两种。矿体内地质灾害主要有瓦斯爆炸、地热、煤层自燃等,瓦斯爆炸是在煤矿地下开采过程中,从煤壁向采掘工作面瞬间喷出大量煤粉或瓦斯,引发爆炸导致矿山灾害发生。地热是地球内部的一种能量,当温度达到一定程度时,这种热量会渗出地表,引发矿山地质灾害的发生。煤层自燃是暴露在空气中的煤,由于氧化放热或天气干燥温度过高引起的燃烧现象,煤层自燃会引发地表塌陷,或引发大火等灾害[2]。
3矿山地质灾害的主要预防措施
地质灾害防治是一项社会性的系统工程。a)国家必须要高度重视,加强各级政府部门的领导,充分发挥职能部门的作用,调动各方面的积极性;b)矿山生产过程必须严格按照有关法律和法规操作,以防止发生地质灾害发生;c)加强和提高人们的环保意识。
3.1坚持以预防为主
坚持“预防为主、控制与治理相结合”的原则,遵循客观规律,统筹规划,合理布局,综合管理;重点突出,思路清晰,一步一步实施;确保矿产资源开采过程中的科学有序进行。
3.2加强矿山环境的监督管理
3.3地表塌陷的防治措施
矿山开采引起的地表沉降和地表塌陷是国内外开展研究比较少的一个地方,地表塌陷的主要防治措施应从采空区入手。比较常见的采空区处理措施有回填处理,这种方法是将采矿过程中产生的垃圾或矿山周围存在的废弃渣石在开采活动完成后,回填到采空区中。回填法是一种比较环保和无污染的处理方法,同时又能有效避免地表塌陷事故的发生,其经济效益也是最高的,因此也是最常用的一种预防地表塌陷的防治措施[3]。
随着中国经济的不断发展,对矿产资源的需求量也越来越大。但由于矿产资源在开采技术、管理、效益等方面的原因,中国矿山地质灾害频发。矿山地质灾害的类型有很多,应分析和掌握矿山地质灾害的主要类型,制定科学有效的预防和控制措施,以此来保护人们的生命安全,保障采矿工程安全顺利进行,促使开发资源、优化环境、发展经济三者相互促进,实现人与自然的和谐相处。
[1]李艺,李顺明,庞春勇,等.矿山地质灾害类型及勘查方法[J].矿业安全与环保,2007,34(5):68-70.