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矿山采空区地质灾害治理设计研究

2019/12/09 阅读:

摘要:由于人类对矿山资源的过度开采,导致许多矿山采空地出现山体刮破问题,让我们可能面临泥石流等重大的自然灾害。矿山采空区地质灾害治理设计方案研究一文中,先通过对采空区的地质勘察将其划分为轻度危害区和重度危害区两大类,在因地制宜的采用生物工程和土木工程相结合的相关方法进行有效的治理

关键词:采矿区;地质灾害;生物工程;土木工程

我们首先了解一个“采空区”这个名词的含义。并不是矿区内的矿物都被采光了或者是不是利用这个矿区了,它就被定义为矿山采空区[1]。在金属矿区中,矿体的种类不计可数,采矿的方法也是千差万别的。生产矿井的技术人员在现场管理地压时,为了更好的控制地压,人为规定未被充填的采场是“采空区”,统计的采空区体积、采空区暴露面积,也是按照采场的体积、暴露面积进行计算的,巷道、铜室等不计入统计。因此,开拓工程、辅助巷道、铜室等不属于“采空区”。因此,对于生产矿井,“采空区”都应是采场内留下的、回采矿体形成的[2]。随着现代社会对金属矿的需求量正逐渐的加大,对矿山的开采也大规模的进行着,过度的开采引起的地质灾害也越来越多。引起灾难的根部原因就是水土流失,导致的山体滑坡,千万不要轻视山体滑坡,山体滑坡形成的堆积物积累到一定程度在降雨量大的季节就易引发泥石流这种山区最可怕的自然灾害[3]。一旦引发泥石流,所在地区的企事业单位、工厂、矿山都会损失殆尽,更会影响附近无辜的民众造成重大的人身伤害和财产损失,是目前山区最大的安全隐患之一。所以对于矿山采空区地质灾害的治理工作迫在眉睫,需要得到广大矿山工作者的重视对已经滑坡的采空区进行环境改造早日恢复已破损严重的生态系统,对于未滑坡的采空区矿山坚持可持续发展理念,合理的开展工作,矿产资源均为不可再生资源,希望广大开采者和使用者节约利用,珍爱大自然。

1对采空区地质灾害治理的设计方案

已经开始山体滑坡的矿山采空区主要面临的问题就是严重的水土流失[4]。首先造成生态系统的结构层次被破坏,大量植被凋零,损坏程度极大的超过了生态系统的自我调节能力。进而使土地地质恶化加剧,在山体滑坡形成的堆积物过多时,就会给泥石流的到来提供充分条件,在降雨量大的季节极易引发泥石流。对于采空区的治理工作,我们首先要通过对滑坡体从顶部到底部倾向延展的长,宽以及坡体倾向度,坡度的进行精确的测量,来了解其地理特征并根据专业数据判断出该区域是否为泥石流的可能发生区。根据是否达到诱发泥石流的条件将所治理的采空区分为轻度危害区和重度危害区。

1.1对轻度危害区的治理

轻度危害区是指因为水土流失导致了生态系统丧失了自我调节能力,需要用应用的生物工程方法来治理从而使生态系统的稳定性得以恢复。主要的方法为:先通过人工覆土来填充空地,山体随后利用电钻模仿生态系统的水平分布和垂直分布把土壤改造成台阶式。根据所选地区的区域结构特征,适当的把人工的覆土为几节台阶,然后在每节台阶中按2m的间隔大小钻出50cm的小洞,用于栽种马尾松,黄山楠等生命力强的高大植物来防风固沙并且改良土壤,同时也为动物提供栖息环境,从而增加物种多样性,从根本上改善生态系统。

1.2对重度危害区的治理

重度危害区即为泥石流的高发区域。该地域特点为严重的水土流失,地形已十分陡峭,土地裸露,随处可见的泥沙,石块等堆积物[5]。这些大小不同的堆积物,一旦吸收了足量的水分,就变为不定型状态,顺着水师向斜坡滑动起来,形成泥石流。工作人员在此高风险区域内工作,请务必戴好安全帽,确定好天气情况,备好应急措施,并与当地消防部门充分沟通,以便在紧急情况下,采取及时有效的援救工作,避免人员伤亡。重度危害区,需要先设置泥石流挡土墙,挡土坝来拦截固体物质,之后在其外围添置截水沟,通过不让其接触附近水源而导致下滑的方法来稳定滑坡,减少土地流失。同时也保证了施工人员的安全,以便进行下一步生物工程方法相关方法的治理。建立挡土墙的时候要对挂滑坡稳定性进行精确验算,检验公式如下:式中Pa为主动土压力(kN/m);Ka为主动土压力系数,H墙高(m);β为墙顶土坡坡度(°);φ为土与墙背间的摩擦角(°);θ为墙背与铅垂向夹角(°)。建立完挡土墙之后根据挡土墙的特性建立其介于流通区和堆积区之间的专属的拦挡坝。拦挡坝主要作用是拦截泥石流固体物质或固定其物源,不让固体物源进入洪水中形成泥石流。再建立位于外围设置截水沟,截水沟排水渠道的管道直径必须通过测试其流量来确定。其公式如下:式中,Qc1截水沟过水流量(m3/s);A过水面积(m2)。计算得到按截水沟的几何条件的径流量Qc1,要保证所治理区域30年遇的暴雨条件下的地表水汇径流量常数Qc〈Qc1则所建的截水沟能满足要求,那么该地区就暂时不会有泥石流的风险了,工作人员们需要在接下来的时间里开展覆土造林等生物工程方向的改造计划,让裸露的过渡开采区重新绿起来。

2结语

本文秉着可持续发展的理念,采用最新型的生物工程理念,对滑坡严重的采空地区实施覆土再造林的工作,先根据地质受灾的大小分为轻度危害区和重度危害区两种,对轻度危害区采用直接覆土造林的方式来提高该地生态系统的多样性,而对重度则先建造挡土墙等土木工程项目来确保施工安全在进行覆土造林的绿化工作。覆土造林是目前从根本上上治理矿山采空地的唯一办法,太周期太长,树木养大需要好几年的时间,易毁坏难治理,希望以后对矿山的开采工作一定要适度适量,尽可能避免矿山采空地出现滑坡现象。

参考文献

[1]杨红娟,韦方强,马振峰,等.四川省泥石流灾害的时空分布规律和降水特征[J].灾害学,2017,32(4):102-107.

[2]田丰,张军,冉有华,等.甘肃陇南市泥石流灾害危险性及影响因子评价[J].灾害学,2017,32(3):197-203.

[3]张楠,方志伟,韩笑,等.近年来我国泥石流灾害时空分布规律及成因分析[J].地学前缘,2018,25(2):299-308.

[4]陈宁生,刘美,刘丽红.关于山洪与泥石流灾害及其流域性质判别的讨论[J].灾害学,2018,33(1):39-43.

[5]刘希林,庙成,田春山.区域滑坡和泥石流灾害两种危险性评价方法的比较分析[J].防灾减灾工程学报,2017(1):71-78.

作者:韩以喆 单位:安徽省地质环境监测总站

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