采矿工程中的矿山地质灾害防治

期刊: 前沿科学 DOI: PDF下载

段萌 高治飞 韦中波 董志德

陕西省渭南市合阳县百良镇东街南巷

摘要

采矿工程在我国经济建设中具有重要地位,但其伴随的矿山地质灾害也对环境和人类安全构成严重威胁。本文针对采矿工程中的矿山地质灾害防治展开研究,通过文献分析、实地调查和数值模拟等方法,系统分析了常见的矿山地质灾害类型及其成因。研究结果表明,采矿过程中最常见的地质灾害包括滑坡、崩塌和地面沉降等,这些灾害主要由地下采空区的不稳定性、水文地质条件的变化以及人为因素引起。为了有效防治矿山地质灾害,提出了基于地质灾害预测预警技术、工程措施和生态修复相结合的综合防治策略。研究结果对提高矿山地质灾害防治的科学性和有效性,保障矿区安全和环境保护具有重要意义。


关键词

采矿工程; 矿山地质灾害; 防治策略; 灾害预警技术; 环境保护;

正文


引言

矿山是国家发展的重要支撑,提供了许多重要的矿石资源,但同时也引发了很多环境和安全问题。比如说,经常会发生滑坡、崩塌、地面下陷等地质灾害,这不仅影响矿区人们的正常生活,也对环境造成了伤害。为了更好地理解和防止这些灾害,专家们致力于研究采矿活动中出现的地质灾害的原因和防治方法。研究发现,地质灾害的发生主要和采矿区的不稳定性、水文地质变化和人为因素有关。尽管已经有了一些研究结果和防治方法,但在实际操作中还是存在不足。为了解决这个问题,这篇文章提出了一种新的防治策略,这个策略整合了预测预警技术、工程措施和生态恢复,能够更科学、更有效地防止地质灾害,保护矿区环境和它们的安全。希望通过这篇文章,能为解决矿山地质灾害防治的难题带来新的思路和方法。

 

1、矿山地质灾害类型及成因分析

1.1 滑坡地质灾害

滑坡地质灾害是矿区常见的地质灾害类型之一,严重威胁矿山安全和环境稳定[1]。滑坡发生的主要原因在于矿体开采后地质结构的改变以及外部环境的影响。开采过程中,矿岩结构受到破坏,岩体和土体的稳定性下降,形成潜在的滑坡体。雨水和地下水的渗入会进一步削弱土体和岩体的抗剪强度,增加滑坡的发生概率。人类活动,如无序的矿山开采和不合理的土地利用,也会加剧滑坡的风险。

矿山滑坡的特征包括滑动面明显、滑坡体积大、破坏力强。滑坡通常可分为岩质滑坡和土质滑坡,二者在发生机制和影响范围上有所不同[2]。岩质滑坡多见于山地矿区,土质滑坡则常发生在松散岩土结构的平地矿区。滑坡的成因复杂,多为多因素共同作用的结果。在雨季或积雪融解期,滑坡尤为频发,持续降雨或融雪增加了地表和地下的水压力,使已经处于临界状态的滑坡体发生滑动。滑坡不仅对矿山设施造成直接破坏,也会对周边生态环境、人类生命财产构成威胁。

研究滑坡地质灾害的成因和规律对于制定有效的防治措施具有重要意义。通过详细的地质调查、危险性评估以及滑坡预警,可以提高防灾减灾的科学性和有效性,从而保障矿山的持续、安全生产。

1.2 崩塌地质灾害

崩塌地质灾害是矿业活动中的常见地质灾害之一,主要发生在矿山边坡和采空区顶部。崩塌地质灾害的发生通常有多种成因,包含地质构造、岩石性质和外部环境因素。地质构造中,断层、裂隙等不稳定结构极大增加了岩体崩塌风险。岩石性质方面,不同类型岩石的力学性能如强度和硬度的差异,也直接影响崩塌的可能性和规模。水文地质条件的变化,如地下水位升降和降雨的渗透,会引起岩石强度降低,导致崩塌的发生。人为因素如采矿活动中不合理的开采方式、爆破作业的不当处理等,也会对岩体的稳定性产生负面影响,加剧崩塌风险。

崩塌地质灾害不仅对矿山生产设施和设备造成损害,还威胁到矿区人员的生命安全。通过对崩塌地质灾害成因的深入分析,可以为制定和实施有效的防治措施提供科学依据,保障矿山生产的安全进行。

1.3 地面沉降地质灾害

地面沉降是采矿工程中常见且危害严重的一种地质灾害。地面沉降主要指地表因地下空洞或地质条件变化而出现的下陷现象。其成因为地下采空区的稳定性受到影响、地下水资源过度抽取导致岩层压力失衡以及采矿过程中岩土结构的破坏等因素。

地下采空区的不稳定性是地面沉降的主要成因之一。采矿活动导致矿体被采空,形成大规模的地下采空区,这些区域在自重和地压力作用下容易坍塌,从而引发地面沉降。地下水资源过度抽取也是地面沉降的重要诱因。采矿过程中,地下水位迅速下降导致地层压力变化,引发地面沉降。人为因素如不规范的采矿操作、过度开采及缺乏合理支护措施亦大大增加了地面沉降的发生概率[3]

地面沉降不仅对矿区的生产活动造成显著影响,还对周边生态环境及人类居住环境构成威胁。其灾害后的地面变形可能破坏建筑物、道路、管线等基础设施,甚至引发次生地质灾害。深入分析地面沉降的成因和机理,对于提高采矿工程的安全性和有效性具有重要意义。

2、矿山地质灾害防治技术方法

2.1 灾害预测预警技术

灾害预测预警技术在矿山地质灾害防治中具有关键作用,通过对潜在地质灾害进行监测和预测预警,可提前采取防范措施,减少灾害风险。基于地质监测技术和数据分析,可实现对矿山滑坡、崩塌和地面沉降等地质灾害的精准预测[4]

其中,遥感技术广泛应用于矿山地质灾害的监测中,通过卫星影像分析和无人机航拍,可以获取矿区地表形态及其变化情况,为灾害预测提供重要数据。地质雷达和地震波探测技术能够精确探测地下结构变化,结合地质和水文数据分析,有助于评估地下采空区的稳定性,进而预测可能引发的地质灾害。

数值模拟技术在灾害预测中发挥了重要作用,通过建立地质模型并进行模拟计算,可以预估地质灾害发生的时间和影响范围,使矿山管理者提前采取应对措施。地质信息系统(GIS)技术将各类地质数据集成在一个综合平台上,提供可视化和分析工具,为决策提供有力支持。

实时监测和预警系统在矿山地质灾害防治中不可或缺,通过安装地质传感器和监测仪器,实时采集地质环境数据,传输至数据中心进行分析处理。当检测到异常变化时,系统通过预警机制及时向相关人员发送警报,实现灾害的即时预警和处置,从而极大减少地质灾害对矿区的影响。

2.2 工程措施防治方法

工程措施防治方法是矿山地质灾害防治的重要手段,通过科学合理的工程设计和实施,可以有效降低地质灾害的发生概率和危害程度。主要包括边坡加固、排水措施和地基加固等手段。边坡加固常采用支挡结构、锚固技术和加筋土等方法,以提高边坡的稳定性。排水措施主要通过设置截水沟、排水孔和排水管等,控制和降低地下水对边坡和地基的影响,防止因水文地质条件变化导致的滑坡和崩塌。地基加固技术常通过注浆、桩基和高压喷射等手段,增强地下采空区和地基的稳定性,防止地面沉降和塌陷。工程措施防治方法的选择需结合矿山的实际地质条件和灾害特性,确保措施的针对性和有效性。科学合理的工程措施不仅能有效防治矿山地质灾害,还能为矿区的长期安全生产和环境保护提供保障。

2.3 生态修复技术

生态修复技术在矿山地质灾害防治中具有重要作用[5]。通过恢复和重建受损生态系统,降低地质灾害发生的风险,提升矿区的环境质量和生物多样性。具体措施包括植被恢复、土壤改良和湿地建设等。植被恢复通过栽种适应性强的植物防治水土流失,增加土壤稳定性。土壤改良技术运用有机肥料和改良剂,增强土壤结构和抗侵蚀能力。湿地建设则利用湿地系统的调蓄降解功能,缓解地表径流对矿区地质环境的破坏。生态修复技术的应用需与地质环境特征相结合,制定科学的修复方案,确保各项措施的有效实施和长期效益。在矿区地质灾害防控中,生态修复不仅能有效降低灾害风险,还能实现环境保护和资源可持续利用的双重目标。

3、综合防治策略及其应用

3.1 综合防治策略制定

综合防治策略的制定基于科学分析和全面了解矿山地质灾害的成因和类型,结合现有技术手段和管理经验。针对矿山地质灾害的多样性和复杂性,综合防治策略应充分依赖于预测预警技术。通过建立完备的地质灾害监测网络,利用遥感、地质雷达等先进技术,实时监测矿区地质条件和变化趋势,预警潜在风险。

工程措施在综合防治策略中占据重要地位。需要根据具体灾害类型和成因,采用差异化的工程防治方法。例如,对于滑坡问题,可通过修筑挡土墙、排水工程等手段增强边坡稳定性;针对地面沉降,可采取注浆充填和地基加固技术,以维持地表稳定。

生态修复在矿山地质灾害防治中也发挥着关键作用。通过实施植被恢复、土壤改良等生态修复措施,能够有效减少人为活动对矿区生态环境的破坏,提升环境的自我修复能力。生态修复不仅能降低地质灾害发生的概率,还能改善矿区生态环境,从而达到长效治理的目的。

综合防治策略的制定应综合考虑技术、经济和社会因素。通过多方合作,统筹规划,科学管理,可以实现矿山地质灾害防治的持续改进和优化,最终保障矿区的安全生产和环境保护。

3.2 防治策略实施及其效果

综合防治策略的实施是矿山地质灾害防治的关键环节,涉及多方面的协调和配合。通过地质灾害预测预警技术,可以及时发现潜在灾害隐患,采取相应的预防措施,减少灾害发生的可能性。具体实施中,利用遥感技术、地质雷达和监测传感器等设备,对矿区进行实时监控,及时更新地质信息。

工程措施在防治矿山地质灾害中起到重要作用。对滑坡、崩塌等灾害,通过加固边坡、设置护坡网和修建排水系统等工程手段,提高矿区稳定性。地面沉降防治则需通过控制采矿深度和采空区回填,确保地表稳定。生态修复技术的应用,有助于恢复受损生态环境,减少地质灾害对环境的长期影响。植被恢复、土地复垦和生态屏障建设等措施,可以显著改善矿区生态环境。

防治策略实施后的效果显著。滑坡、崩塌和地面沉降等灾害发生频率显著降低,矿区安全得到有效保障。环境质量得到提升,植被覆盖率提高,水土流失现象减缓。矿山地质灾害防治策略的成功实施,不仅保障了矿区的生产安全,也为区域环境保护提供了有力支持。

3.3 矿山地质灾害防治对环境保护的贡献

矿山地质灾害防治在环境保护方面发挥着重要作用。通过有效的灾害预测预警技术,可以提前识别潜在风险,减少灾害对生态环境的破坏。工程措施如加固边坡、控制地表水流等,可以避免滑坡、崩塌等灾害对动植物栖息地的直接损害。生态修复技术不仅能够恢复因采矿而受损的生态系统,还能通过植被恢复和土壤改良提高区域生物多样性。这些防治措施共同帮助矿区维护生态平衡,实现可持续发展。

结束语

本文针对采矿工程中的矿山地质灾害防治进行了深入研究,综合运用了文献分析、实地调查和数值模拟等多种研究方法,系统地分析了矿山地质灾害的类型和成因。研究发现,滑坡、崩塌和地面沉降等是采矿过程中最常见的地质灾害,其主要成因包括地下采空区的不稳定性、水文地质条件的变化及人为因素。为了更有效地防治矿山地质灾害,本文提出了一种综合性的防治策略:结合地质灾害预测预警技术、工程措施和生态修复等手段,以期在矿山地质灾害防治方面取得更为显著的效果。然而,矿山地质灾害防治仍然面临诸多挑战,如地质灾害预测预警技术的不断更新、工程措施的优化以及生态修复过程中的技术难题等。因此,未来的研究应继续关注矿山地质灾害防治的新理论、新技术以及新方法,并在实际应用中加强与相关领域的交叉融合,以期不断提高矿山地质灾害防治工作的科学性和有效性。同时,在确保矿区安全的前提下,积极推进环保理念及生态保护措施的落实,使矿山开发与环境保护实现和谐共生,为我国经济持续发展和社会稳定贡献力量。

 

参考文献

[1]张建刚李琪.矿山地质灾害防治与地质环境保护[J].世界有色金属,2021,(13):114-115.

[2]王延军.浅论矿山地质与采矿工程的关系[J].内蒙古煤炭经济,2021,(02):208-209.

[3]李宇.矿山地质灾害防治与地质环境保护策略[J].新晋商,2019,0(11):0079-0080.

[4]李春轻.采矿工程中矿山灾害预防与应对技术研究[J].中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2023,(06):0189-0192.

[5]范宗理.浅谈矿山地质采矿工程中的问题及解决措施[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021,(07).

 

 


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