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水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用

柳溪1 王思维2 邓惠元2

1.中部自然资源工程技术(湖北)有限公司,湖北省武汉市,430000;2.湖北省空间规划研究院,湖北省武汉市,430064

摘要: 本文主要针对水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用进行研究。分析了矿山地质灾害的成因和类型,详细阐述了水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的具体应用,包括水文地质调查、环境地质评价、地质灾害监测和预警等方面。并对水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用效果和发展前景进行了分析和展望。
关键词: 水工环地质技术;矿山地质灾害;防治
DOI:10.12721/ccn.2024.157416
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引言

矿山开发过程中常常易遭受和引发地质灾害问题,对矿山的安全生产和环境保护造成重大影响。水工环地质技术作为一种重要的技术手段,在矿山地质灾害防治中具有重要的作用。本文将对水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用进行详细探讨,以期为矿山地质灾害防治工作提供参考。

1常见矿山地质灾害及其特点分析

1.1采空区塌陷及地面沉降

地面塌陷和沉降是地下矿山开采中常见的地质灾害,它指的是由于矿山作业导致地表土壤或岩石失去支撑而发生坍塌、下沉或塌陷的现象。在矿山作业过程中,大量的岩石和土壤被移除,形成了地下空洞。如果这些空洞没有得到适当的支撑或填充,地表土壤或岩石就会发生下沉或塌陷,从而导致地表沉降,严重的引发采空区塌陷。这种现象不仅会影响地表建筑物的稳定性,还可能引发地下水位的上升,导致水土流失等问题。

1.2斜坡失稳

斜坡失稳是露天矿山开采中最常见的地质灾害,它指的是矿山斜坡或斜面的松散岩土层失去稳定性而引发的大规模地质滑动。在矿山开采过程中,挖掘活动会改变地形和地质结构,破坏岩土体的稳定性。当岩土体的抗剪强度无法抵抗外力作用时,就会发生斜坡失稳,特别是在矿山开采爆破震动或长时间暴雨后易发生。这种现象不仅会对矿山的安全造成威胁,还可能对周围的生态环境和居民生活产生严重影响。

1.3冲击地压

冲击地压是矿山开采过程中由于巨大的地质应力突然释放而引发的瞬时地压现象。当矿山开采穿越岩石或煤层时,岩层或煤层的断裂和破碎会释放巨大的地质应力。这种地质应力突然释放会导致瞬时地压的形成,给矿山工人和设备带来严重的危害。冲击地压可能会导致矿山的坍塌、爆炸等严重事故,因此,对冲击地压的预防和控制是矿山安全管理的重要内容[1]

2水工环地质技术的应用

2.1地球物理探测技术

在矿山地质灾害的预防和治理过程中,地球物理探测技术发挥着至关重要的作用。地质体在环境发生变化时(污染、破碎、挤压等),会产生相应的地球物理效应,引起各种地球物理场(重力、电、磁、热、地震波、放射性等)的变化,因此地球物理探测技术能够有效地监测和识别各种常见的地质灾害,如崩塌、滑坡、塌陷等,通过对可能发生灾害的区域进行详细勘测,并对地质结构进行深入分析,还可以预测和预防地质灾害的发生。地球物理探测技术包括多种方法,如重力勘探、电法勘探、磁法勘探等,这些方法可以提供丰富的地质信息,为地质灾害的预防和治理提供有力支持。

2.2实时动态定位技术(RTK)

RTK技术是一种基于卫星定位的测量技术,它通过分析载波相位差来确定勘查区域的精确位置。这项技术不受地形和地貌的影响,也不受通信质量的限制。在矿山地质灾害发生时,RTK技术可以迅速对受影响区域进行勘测,提供关键信息,为救援和灾害防治工作提供必要的参数。此外,RTK技术还能够将无线传输设备收集的信息转化为精确的定位数据,从而提高地质灾害防治的效率。RTK技术在矿山地质灾害防治中的应用,可以实现对灾害发生区域的快速定位和监测,为及时采取有效的防治措施提供技术支持[2]

2.3遥感技术

遥感技术利用电磁波对地层进行扫描,通过分析电磁波信息来判断实际的地质情况。在实际应用中,遥感勘测由控制中心、技术中心、数据处理中心(计算机系统)、数据接收站和遥感器(包括星载和机载遥感器)组成。遥感技术可以提供大范围的地表信息,帮助地质学家和工程师更好地理解地质状况,为地质灾害的预防和治理提供科学依据。遥感技术在矿山地质灾害防治中的应用,可以实现对地质状况的全面监测和分析,为地质灾害的预防和治理提供有力的技术支持。

3水工环地质技术在地质灾害治理中的应用策略

3.1在采空区塌陷防治中的应用

在矿井地质环境勘查过程中,水工环地质技术发挥着至关重要的作用。首先,通过水工环勘测等方法获取采空区的实际信息,确保勘测结果能够充分、准确地反映采空区水工环地貌特性。然后对采空区的地质结构、水文地质条件、岩土体的稳定性等进行详细分析,以达到制定出有效的预防措施的目的。在勘测过程中,需要加强对基础地质成果的应用,这意味着在施工前的筹备期,根据自己的专业知识及相关的理论,对地质情况进行详细的说明,对当地的地质状况进行深入分析。这有助于更好地理解采空区的地质特征,从而为地面塌陷灾害的发生率评估和预测提供科学依据。此外,水工环地质技术还包括对采空区的稳定性进行监测和评估。通过采用先进的监测设备和技术,可以实时监测采空区的地质变化和稳定性,一旦发现异常情况,可以及时采取措施,避免崩塌灾害的发生。总的来说,水工环地质技术在矿井地质环境勘测中的应用,不仅有助于预防灾害的发生,还能够为地质灾害的发生率评估和预测提供科学依据,从而保障矿井的安全和稳定[3]

3.2在矿山滑坡灾害防治中的应用

在矿山滑坡防治中,水工环地质技术扮演着至关重要的角色,尤其是在水文学领域。矿山区域存在一定的松散堆积物,在大量降雨时,堆积体或开采边坡受雨水冲刷,含水量改变,容易导致失稳进而形成滑坡地质灾害。为了有效降低滑坡灾害发生的可能性,一方面,矿山可修建截、排水沟等水工构筑物,收集和分流降雨水,另一方面,可加强矿坑、矿井边坡设计,进行边坡监测,坚固挡墙稳固边坡地质构造。此外,水工环地质技术还涉及对地下水的管理。通过合理设计排水系统,可以有效地降低地下水位,减轻山体的饱和度,从而减少滑坡发生的可能性。这包括对矿山区域的地下水流动进行深入研究,了解地下水与地表水之间的相互作用,以及地下水位的变化对山体稳定性的影响。在水工环地质技术的指导下,工程师们会根据矿山区域的地质条件和气候特点,制定出科学合理的滑坡防治措施。

3.3在岩爆矿震灾害防治中的应用

矿山经过水工环地质勘查后,可通过一定的信息化手段直观地展示矿山水工环地质信息,为灾害的识别和预测提供基础。在高山峡谷地区,谷地为应力高度集中区,当矿产资源开采活动在岩体高应力区进行时,有发生岩爆及矿震的可能性。合理利用声发射法、钻屑法、地温法均可对岩爆的发生起到一定的预报作用。对易发生岩爆的地段,还可采取在岩壁切槽的方法来释放应力,降低岩爆强度。因此,有效地利用水工环地质技术,可以提高岩爆及矿震灾害的预警和防治能力,保障矿山开采的安全。

结束语

通过对水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用研究,我们了解到该类技术在预测、监测和防治矿山地质灾害方面具有显著的效果和优势。然而,在实际应用中,还需要进一步优化技术方法,提高数据监测和预警的准确性,加强地质灾害防治工作的综合管理。相信随着技术的不断进步和应用,水工环地质技术将在矿山地质灾害防治中发挥更加重要的作用,为矿山安全生产和环境保护提供有力支持。

参考文献:

[1]张欢.新时代水工环地质技术在地质灾害防治中的应用[J].世界有色金属,2020(4):241-242.

[2]王东.水工环技术在地质灾害防治中的应用策略浅析[J].世界有色金属,2019(18):32-33.

[3]师延鹏,王腾.水工环技术在地质灾害防治中的应用策略浅析[J].地矿测绘,2020(4):122-123.