按致灾地质作用的性质和发生位置不同,可将地质灾害分为12类共48种,矿山地质灾害是其中的一个小分支,主要包括地表塌陷、矿震、滑坡、崩塌、泥石流、尾矿库溃坝等。为防治矿山开采遭受和诱发地质灾害,确保人民生命和财产安全,促进矿产资源的合理开发利用和经济社会的协调发展,研究矿山地质灾害安全控制技术十分必要。
一、非煤矿地质灾害危险性的主要特点
(一)灾害重复产生,持续时间长
地质灾害发生的时间和地点随工作面的推进不断移动、发生,不同地点的灾种、危害程度不同。剖面上当有两层以上的可采非煤层时,上层非煤层开采时发生的地质灾害在下层非煤层开采时将重复发生,可采非煤层越多,重复发生的次数越多,持续时间越长。
(二)灾害分布集中,危险性大
井工非煤矿引发或加剧、遭受的地质灾害集中分布在开采移动角的范围内,对地面的村庄、水源、耕地等对象造成的危害程度大,危险性大。
(三)多种灾害交织在一起,评估工作难度大
在评估工作中,对已有地面地质灾害需要调查与评估,预测地面建设工程引发或加剧、遭受的地质灾害,更为重要的是预测井下采掘工程引发或加剧的地质灾害,这种地面与井下引发或加剧的灾害相互交织,已有灾害与潜在灾害相互
交织的局面,给评估工作带来了很大的难度。
二、非煤矿地质岩层的结构与特征分析
多数非煤矿山都产生于大断裂带的边缘地带,因为资源是由远古时期的植物腐枝叶在地下发醇而成的。而大断裂带的边缘大多属于丘陵地貌,适合植物的生长;而且这些地方的土质很松,容易出现滑坡和泥石流,利于腐植质的发醇,容易形成肥沃的土壤。基于以上的认识,可以发现,非煤矿大多数是沉积岩,多是断层、褶曲发育地质构造。因此,通常非煤矿地质岩层的结构与特征就是沉积岩的结构及特征。沉积岩是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一,另外两种岩石是岩浆岩和变质岩。是在地表不是太深的地方,将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物,经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用才形成的岩石。因此也称为水成岩。在地球地表,有80%的岩石是沉积岩,但如果从地球表面到17公里深的整个岩石圈算,沉积岩只占10%。沉积岩主要有石灰岩、砂岩、页岩等组成。沉积岩中所含有的矿产,占全部世界矿产蕴藏量的85%。沉积岩的基本特点:首先是层理构造显著;其次是沉积岩中常含古代生物遗迹,经石化作用即成化石;最后有的沉积岩具有干裂、孔隙、结核等。常见的沉积岩有:直径大于4毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩,由3毫米到0.06毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩,由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩,由方解石为其主要成分,硬度不大的石灰岩等。
三、非煤矿山地质灾害的安全控制技术
(一)顶板管理方法
在回采过程中应加强支护,采面初次放顶、采面收尾必须专门制订安全措施,防止造成重大顶板事故和工作面被破坏。在巷道掘进过程中要及时支护,防止浮石脱落发生人身伤亡事故。采掘工作面过断层、破碎带时,应特别加强支护或及时采取有效措施,防止顶板事故的发生。
(1)生产中要严格执行矿山安全规程有关规定,支护、回柱、放顶等均要按作业规程操作。
(2)岩巷掘进头严禁空帮漏顶作业,必须先支后掘,随时注意作业头面的敲帮问顶工作。
(3)回采工作面初次来压、老顶来压以及周期来压期间,必须切实加强单体液压支架的支护强度、密度和对顶板的管理。
(4)工作面放顶可根据实际情况采取打密集、木垛等特殊支护确保回柱安全和防止仓矸伤人。
(5)由于矿井有可能有底鼓现象,因此矿井在遇岩层较软、顶底板破碎、地质构造带时一定要加强巷道的支护,采用砌碹支护。
(6)严禁在控顶区域内提前摘柱,碰倒或损坏、失效的支柱,必须立即恢复或更换,更换撤除附近的支架时,必须先架好临时支架。
(7)严格执行敲帮问顶,每个工作面人员必须经常检查工作面的顶板、岩壁、支架等情况,所有支柱必须架设牢固,严禁在矸石上架设支柱。
(8)炮采工作面宜采用对顶板震动较小的毫秒雷管爆破,同时合理布置炮眼,控制装药量,缩小分段爆破距离,牢固架设支架,严防崩倒支柱。
(二)放炮震动控制
落矿采用浅眼爆破法,爆破震动安全允许距离按下列公式计算:式中:Q—炸药量(kg);K—与地质等条件有关的系数,本区取200;V—地震安全速度(cm/s),取1cm/s;α—衰减系数,根据岩性取1.6。该矿山放炮点最近距地表约68m,矿山每轮放炮用药量为5kg,放炮震动对地表建构筑物的影响小,应严格按照规定掌握好每一轮放炮的用药量,控制好放炮震动安全距离。由上述公式及参数计算出不同用药量时的安全距离,用药量为1kg时安全距离为27.4m,用药量为5kg时安全距离为46.9m,用药量为15kg时安全距离为67.6m。
(三)监测技术
地下监测设备在非煤矿山的地质灾害安全控制中扮演着至关重要的角色,安装地下监测设备,如地震仪、位移传感器、地下水位监测器,是一项至关重要的举措,这些设备的部署能够提供实时的地下环境信息,为矿山操作人员提供了宝贵的数据,让他们能更加敏锐地察觉潜在地质灾害的苗头。通过这些监测设备,地下的地质变化和异常情况能够被及时捕捉,无论是地震迹象、岩层位移,还是地下水位的上升。这种实时监测为矿山操作人员提供了早期警示,让他们有机会及早采取应对措施,以减轻或防止地质灾害的发生,包括疏散矿工、调整采矿计划、加强支护工程等措施等,确保矿山的安全运营。此外,监测数据的积累也有助于矿山经营者更好地了解地下环境的动态,制定更加有效的地质灾害预防和应对策略,以此来提高矿山的安全性和可持续性,保障矿工的生命安全。
(四)其他防治措施
(1)加强地表、斜(边)坡的巡视,监测工作,防止发生伤亡事故。
(2)对矿山新出现的采空区塌陷进行回填。
(3)加强矸石的综合利用,尽量铺路及回填采空区,必须修挡矸墙和排水沟。
(4)地表产生的地裂缝,塌陷坑应及时用粘土充填。
(五)结论与建议
(1)对非煤矿山地质灾害的安全控制应按照“谁破坏、谁治理”的原则进行监测、治理。
(2)无数的实践证明,事前的预防和事中的预防控制比事后的治理效益(果)好得多;矿山企业务必牢记“预防为主”这个原则,防止或尽可能减少采矿活动对地质环境的损害。
(3)因矿山开挖形成的边坡,应修建支挡工程,并加强地表排水工作。定期巡视检查采矿影响范围内的边坡或矿井开采过程中出现的致灾地质体或不良地质现象,发现危险及时通知有关主管部门,并采取有效的防治措施进行处理。
(4)完善地表防洪工程和排水设施,防止地表发生泥石流等不良地质现象。加强对泥石流灾害的群测群防,并由相关部门设立降雨气象观测站,以便及时进行泥石流的预测预报工作。
结束语:
非煤矿地质灾害是威胁井下生产安全的重要灾害之一,我国非煤矿由于种种原因,对于地质方面的资料较少,也不够精。因此,必须加强非煤矿地质工作,利用水文地质探查工艺,及早发现地质问题,并采取切实可行的措施对危害非煤矿生的地质条件进行控制与处理。