矿山开采区重大地质灾害监测与治理措施.pdf

2023年8月上 世界有色金属 151矿山开采区重大地质灾害监测与治理措施胡江曙（江西省地质局第八地质大队，江西 上饶 3 3 4 0 0 0）摘 要：从以往矿山开采区地质灾害监测分析，更多依靠人工方式监测，基本上难以有效预防地质灾害问题，往往只能采取事后处理措施，对矿山经营管理难以产生积极作用。基于这种情况下，应当加强科学技术使用，构建矿山地质灾害监测系统，并且利用开采区监测设备对地质灾害数据进行采集，借助移动网络对采集信息进行传输，由监测系统对其进行分析，从而判断出开采区的地质灾害情况，以此实现地质灾害监测预警作用。如果一旦发现重大地质灾害信息，应当立即向矿山管理层进行通报，促使其及时按照应急预案和处理措施进行解决，有效提升矿山开采区地质灾害治理能力，有效保障矿山安全开采目标实现。本文通过对矿山开采区重大地质灾害监测分析，提出针对性的治理措施，为其他矿山地质灾害防治提供参考。关键词：矿山开采区；地质灾害监测；治理措施中图分类号：P 6 9 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 5-0 1 5 1-3Monitoring and controlling measures of major geological disasters in mining areasHUJiang-shu(T h e 8 t h G e o l o g i c a l B r i g a d e o f J i a n g x i P r o v i n c i a l G e o l o g i c a l B u r e a u,S h a n g r a o 3 3 4 0 0 0,C h i n a)Abstract:I n t h e p a s t,t h e mi n i n g a r e a g e o l o g i c a l d i s a s t e r mo n i t o r i n g a n a l y s i s,mo r e r e l y o n ma n u a l mo n i t o r i n g,b a s i c a l l y d i f f i c u l t t o e f f e c t i v e l y p r e v e n t g e o l o g i c a l d i s a s t e r s,o f t e n c a n o n l y t a k e p o s t-t r e a t me n t me a s u r e s,d i f f i c u l t t o h a v e a p o s i t i v e e f f e c t o n mi n e ma n a g e me n t.B a s e d o n t h i s s i t u a t i o n,i t i s n e c e s s a r y t o s t r e n g t h e n t h e u s e o f s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y,b u i l d a mi n e g e o l o g i c a l d i s a s t e r mo n i t o r i n g s y s t e m,a n d u s e mi n i n g a r e a mo n i t o r i n g e q u i p me n t t o c o l l e c t g e o l o g i c a l d i s a s t e r d a t a,w i t h t h e h e l p o f mo b i l e n e t w o r k t o t r a n s mi t t h e c o l l e c t e d i n f o r ma t i o n,t h e mo n i t o r i n g s y s t e m t o a n a l y z e i t,s o a s t o j u d g e t h e g e o l o g i c a l d i s a s t e r s i t u a t i o n i n mi n i n g a r e a s,s o a s t o r e a l i z e t h e g e o l o g i c a l d i s a s t e r mo n i t o r i n g a n d e a r l y w a r n i n g f u n c t i o n.I f a n y ma j o r g e o l o g i c a l d i s a s t e r i n f o r ma t i o n i s f o u n d,i t s h o u l d b e i mme d i a t e l y r e p o r t e d t o t h e mi n e ma n a g e me n t,s o a s t o p r o mp t t h e m t o s o l v e i t i n t i me a c c o r d i n g t o t h e e me r g e n c y p l a n a n d t r e a t me n t me a s u r e s,e f f e c t i v e l y i mp r o v e t h e a b i l i t y o f g e o l o g i c a l d i s a s t e r ma n a g e me n t i n mi n i n g a r e a s,a n d e f f e c t i v e l y e n s u r e t h e r e a l i z a t i o n o f t h e g o a l o f s a f e mi n i n g.B a s e d o n t h e mo n i t o r i n g a n d a n a l y s i s o f ma j o r g e o l o g i c a l d i s a s t e r s i n mi n i n g a r e a s,t h i s p a p e r p u t s f o r w a r d t a r g e t e d me a s u r e s t o p r e v e n t a n d c o n t r o l g e o l o g i c a l d i s a s t e r s i n o t h e r mi n e s.Keywords:mi n i n g a r e a;G e o l o g i c a l h a z a r d mo n i t o r i n g;C o n t r o l me a s u r e s收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：胡江曙，男，生于1 9 8 7 年，汉族，江西玉山人，本科，研究方向：水文地质环境工程等。矿产资源是国民经济发展的重要物质资源，矿山开采直接影响到社会经济发展、人民群众生活保障，但是矿山开采活动会对生态环境产生严重影响1。基于这种情况下，社会经济发展和生态环境保护产生矛盾，并且生态环境破坏不利于实现可持续发展。因此，需要对开采方式进行合理调整，监测采矿企业是否存在过度开采现象，针对矿山开采区产生的污染及地质环境破坏问题，制定有效治理措施。现阶段矿山开采区产生的地质灾害问题有塌陷、滑坡等，土质疏松区域也出现水土流失，开采区域周围群众饮水也会因矿产资源受到污染，导致当地居民生存环境质量降低2。当前，各个行业都在追求可持续发展，应当对生态环境进行保护，将经济效益和生态效益进行和谐统一，加大力度对矿山开采区治理。矿山开采区地质灾害一般分为突发性和递进性两类，其中突发性地质灾害包括地震、滑坡、塌陷等，这类地质灾害往往产生突然，开采人员和周围群众一旦不能及时撤离开采区域，往往会造成重大人员伤亡；递进性地质灾害包括地面沉降等。一般情况下，土质变化更多是人类活动产生的渐变性地质灾害，灾害产生过程时间长。因此，需要使用科学合理监测技术，才能对矿山开采区地质灾害进行有效监测，更好制定出预防和应对措施，有利于保障矿山安全开采。1 矿山开采区重大地质灾害监测分析为保障矿山开采区地质灾害治理水平，设计出专门针对矿山地质灾害监测的预警系统，该系统有四个部分组成，包括现场信息收集模块、数据通信模块、监测中心模块、预警信息发布模块，如图1所示。该系统使用中，会将具有数据通信能力的现场信息采集设备安装到矿山开采区的监测点中，使用采集设备对矿山开采区地质灾害信息进行采集，如滑坡、泥石流、塌陷等3。通过信息获取后，使用数据通信功能将采集到数据资料传输到监测中心，并且尤其对数据资料整理、分析等，再将数据资料存放到数据库。监测中心需要对数据通信模块传输的数据资料进行解译，从而对矿山开采区地质灾害监测，也会将相应预警信息发布，避免矿山开采区地质灾害影响扩大，更好保障矿山安全开采。1.1 现场信息采集模块在矿山开采区重大地质灾害监测中，先要将现场采集世界有色金属2023年8月上152设备安装到提前明确的监测点中，使用监测设备获取相关数据信息。一般情况下，采集设备需要获取四个方面信息。第一，裂缝位移监测。位移传感器需要放置到矿区滑坡地带中，一端固定到滑坡岩土体上，一端固定在非滑坡岩土体上，这二者在监测中会产生差异值，从而对滑坡位移情况进行明确4。第二，地下水位监测。水位传感器需要放置在提前确定好的监测点中，从而可以掌握准确的水位数据。第三，深部位移监测。在滑坡区域中，将角度传感器放入到钻孔中，一旦滑坡地质灾害产生，往往位移会产生变化，测斜角度也会随之改变，就可以掌握滑坡岩土体水平位移监测数据。第四，土壤含水量监测。湿度传感器放入到矿山开采区中，对土壤水分含量进行监测，有利于掌握土壤含水量信息。图1监测系统1.2 数据通信模块基于现场采集设备获取到的数据，需要使用到数据通信模块进行传输，从而将其输入到监测中心，并且这种信息传输也可以监测采集设备的功能状态，有效保障采集数据准确。数据通信模块收到采集设备传输到的监测信息后，需要利用串口对各项指令进行收发，从而对数据资料接收5。其中，采集信息都是以短消息发送的，能够为采矿企业管理者提供有效数据资料，也可以将数据资料使用无线通信方式传输，从而实现更高效率的收发。1.3 监测中心模块监测中心模块是矿山开采区重大地质灾害监测系统的核心，可以对数据通信模块信息进行接收、处理等，该模块组成是复杂的，由多个模块搭建，包括通信协议模块、数据库模块、预警模块等。第一，通信协议模块。基于矿山开采区存在的监测设备是多样化的，不同种类监测设备获取到的数据类型是不同的，这就需要使用更加全面的通信模式，才能对各种类型数据进行准确接收。第二，数据库模块。根据地质灾害研究分析，要想提升矿山地质灾害治理水平，需要有更为全面的地质灾害数据库，才能对矿山开采区的地质灾害问题进行判断。第三，收发模块。在该模块设计中，更为重要的工作是串口初始化，也需要对系统进行全面检查，确保其都与通信系统进行连接，可以保障各项信息接收正常。在接收到监测数据后，需要将信息全部传输到数据库中，一旦分析出当前接收信息存在异常问题，应当立即采取干预措施，并且通报矿山管理人员，从而对地质灾害问题进行有效治理。第四，图形模块。在矿山重大地质灾害监测中，不同种类监测数据使用图形呈现出来，可以直观性掌握矿山地质灾害变化趋势。第五，预警模块。该模块主要工作是只要监测数据显示异常，就会按照提前设定好的预警方式，向矿山及其他相关人员发送信息，确保矿山开采管理人员更好掌握地质灾害问题，有利于制定出针对性的治理措施，降低地质灾害对生态环境、开采人员及周边群众的影响。1.4 预警信息发布模块当前，在矿山开采区重大地质灾害监测中，需要充分利用监测中心的数据资料，但是监测中心往往发挥的功能重大，各项数据资料共享效率低下，难以满足地质灾害监测及治理的要求。为更好提升信息共享速度，建立预警信息发布模块，可以对监测数据进行全面获取，有利于对地质灾害进行实时监测，更好增强地质灾害治理效果。2 矿山开采区重大地质灾害治理措施分析2.1 滑坡地质灾害滑坡地质灾害产生和岩土重量、地质构造运动、水渗透等综合造成的，这是源于岩土重力及水的影响下，地质结构稳定性开始降低。导致滑坡灾害开始产生。在矿山开采区中，没有对边坡施工前，矿区处于平衡状态，一旦进入到开采阶段中，开采区域一端将会出现临空现象，导致支撑力失去，岩土结构应力场开始产生显著变化，导致应力集中到山脚或者坡顶，如果应力强度超过承受极限，就会造成滑坡地质灾害形成。针对矿山开采区存在的滑坡地质灾害，应当三个方面进行防治。第一，截水排水。滑坡地质灾害更多是因自然降水形成的。水是产生滑坡地质灾害的主要原因。通过对排水方式使用，能够降低地面径流，避免坡面侵蚀程度，也可以削弱坡体中存在的静水压，充分提升坡面稳定性。一般情况下，地面排水主要使用预防、阻断、排放三项措施。从预防层面分析，需要使用科学的防渗透技术，对进入坡面的雨水进行处理。为更好保障坡度稳定，需要有适合坡度，也可以在坡面上绿化或者使用混凝土，逐步将雨水收集。从阻断层面分析，这就需要设置沟渠，让坡外地面径流进行拦截，避免其进入到斜坡内。从排放层面分析，需要合理矿山区域的自然环境，构建新的排水口，有利于地面径流更快消失。第二，使用防滑桩。这种防治方式也是滑坡地质灾害治理中常用的方式。在对防滑桩设计中，应当严格按照各项参数进行测量和计算。并且，抗滑桩安装设置也会影响到作用发挥，这就需要合理确定抗滑桩位置。此外，也要对参数进行合理2023年8月上 世界有色金属 153选择，如防滑桩长度。但是，在参数设置中，需要矿区环境进行合理调整，有效满足地质灾害预防的需求。第三，锚定技术。在滑坡地质灾害治理中，也可以使用锚定技术进行防治，可以对复杂区域产生很好的修复作用。在实施过程中，为更好保障修复效率实现，应当对机械设备进行大量使用，可以对锚定进行有效安装。并且，为更好保障锚定安装质量，需要将桩孔底部放置到固定位置上，再将其与输送设备衔接，有效提升安装质量，更好其他结构稳定的作用。2.2 泥石流地质灾害针对泥石流灾害治理中，应当对泥石流区域进行合理管理，要求矿区相关部门对其进行高度重视。结合泥石流地质灾害情况，对应急方案进行明确，尽量让矿山开采避开泥石流频繁区域，更好降低地质灾害的影响。在泥石流治理中，应当从三个方面出发。第一，矿区存在的断层带，储水和排水工程设施需要设置到上游区域。第二，加强排水工程管护。一般情况下，主要将其布置到泥石流频发区域，充分利用挡土工程、护坡工程等，有效降低地质灾害产生频率。第三，采取生物措施。针对泥石流区域，需要加强植被绿化，有效降低灾害产生概率。因此，针对泥石流治理过程中，需要结合矿山开采情况，对泥石流进行有效治理，有效保障各项开展开采活动顺利进行。2.3 塌陷地质灾害采矿过程中采用空场法、留矿法以及崩落法往往在井下形成巨大的采空区和崩落空区，当其达到一定规模则会产生大面积塌陷，造成灾害。塌陷坑一般呈椭圆或近圆形，面积略大于采空范围，深度自内向外逐渐变小，尤其是在矿藏埋深较浅，其松散覆盖厚度比例大，矿层覆岩强度低，厚度比例小，延性组合复杂的地质情况下，当底层矿藏被开采后，采空区顶板岩层在自身重力和覆盖岩层及建筑物等的压力作用下会产生向下的弯曲和移动,而当顶板岩层内部产生的拉长应力超过其极限强度时则顶板会发生断裂,其上层覆盖岩层相继会向下弯曲、移动，直至发生断裂以及离层等现象，最终波及到地表而形成盆地类型的塌陷坑。针对塌陷治理中，可以使用的治理方法是很多的，主要分为四种。第一，充填法。在矿区产生塌陷后，充填法是常用的治理方式。通过将矿山开采区矿渣进行合理应用，将塌陷区域进行充填，也需要准备足够的没有污染的充填材料，既可以对矿山废弃物进行处理，也可以产生更大的经济效益。第二，崩落法。在出现塌陷区域中，对周围岩层进行爆破，从而对采空区域充填。第三，支撑法。针对塌陷区域中，使用支护技术，有效避免变形问题产生。第四，封闭法。封闭并不会不让矿产资源开采，可以很好对塌陷问题进行治理。2.4 崩塌地质灾害发生崩塌的位置一般在开采终了台阶和高陡边坡，其一1王琦.矿山地质环境问题分析及治理方案研究以嵩县石盘沟金矿为例J.新疆有色金属,2021,44(03):48-51.2廉旭刚,韩雨,刘晓宇,胡海峰,蔡音飞.无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势J.金属矿山,2023(01):17-29.3熊丽媛,周学铖,吕品,杨玲.构建油气资源开发的多源多时相多尺度遥感监测体系的思考J.矿产与地质,2021,35(02):305-308.4倪斌,黄照强,李祥强,闫东川,张亚龙,江淼,闫清华.广西贺州市里松-贺县地区矿山开发活动及矿山地质环境遥感监测J.地质与勘探,2021,57(03):593-602.5于航,安娜,汪洁,邢宇,许文佳,步凡,王晓红,杨金中.黔西南采煤塌陷区高分遥感动态监测以六盘水市煤矿采空塌陷区为例J/OL.自然资源遥感:1-92023-03-17.般以泥夹石、风化断裂破碎以及失稳孤石等形式发生，并且其存在突然性和不宜观察的特点。从地质角度分析崩塌一般发生在断裂破碎带、软弱结构面或高陡危崖上的突出部位，由于该类地段岩体的稳定性差，其在风雨侵蚀以及岩土体自重的作用下最终导致边坡发生崩塌现象而引起地质灾害。针对矿山区域崩塌地质灾害治理过程中，应当对矿区地质结构进行全面分析，对于村庄诸多风化岩土或者软基区域对高度进行降低，缓解上部岩土重力，有效保障矿山开采顺利进行。也要对滚石进行有效拦截，针对频繁出现滚石的区域，需要合理设置警示标志，有效降低地质灾害对其他部分产生的影响。2.5 水土流失从水土流失情况分析，基本上因矿山资源开采会产生大量松散堆积物，有着很大的孔隙度，一旦在地面径流影响下会造成水土流失。此外，重力影响也会产生水土流失，这源于矿山开采区时间越长，对地质环境产生的影响越来越大，导致生态环境稳定性受到破，如果岩土坡面休止角开始增大，原本平衡性就会失去，加上地面径流渗入，为水土流失提供良好的环境。针对水土流失防治中，更为重要是绿化，通过构建防御水蚀、风蚀等体系，加强矿区绿化程度，避免出现水土流失。3 结语在市场经济的影响下，为了让采矿行业更快发展，企业应暂缓扩大开采规模，适当减少开采数量。因为开采区地质灾害问题频繁产生，直接影响到我国矿山未来开采空间。为保障矿山开采效率和质量提升，需要增强矿山开采区重大地质灾害治理效率和能力。基于这种情况下，为更好实现矿山开采活动和生态环境和谐相处，应当加大矿山开采区重大地质灾害监测，通过对地质灾害监测系统构建，逐步对矿区内地质灾害信息进行收集，有利于更好对地质灾害进行预防，并且，也要针对分析出的地质灾害，制定出科学合理预防及解决措施，以此保证采矿企业实现健康发展。