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        礦山地質(zhì)施工中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)研究

        2019-05-27 11:45:34
        世界有色金屬 2019年5期
        關(guān)鍵詞:礦山實(shí)驗(yàn)施工

        李 燕

        (甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,甘肅 天水741020)

        傳統(tǒng)水文地質(zhì)防治技術(shù)采用整體加固、添加支撐和增強(qiáng)坡面防護(hù)的方式,進(jìn)行礦山地質(zhì)施工的水文地質(zhì)災(zāi)害防治,能夠滿足小角度礦山、小洪水徑流量(小于7萬m3/月)的災(zāi)害防治,當(dāng)應(yīng)用于大型礦山地質(zhì)施工時(shí),存在預(yù)防災(zāi)害有效性較低的不足[1],為此提出了礦山地質(zhì)施工中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)研究。

        本文將常見的礦山地質(zhì)施工水文地質(zhì)災(zāi)害,分為兩大類,即崩塌與滑坡泥石流。有針對性的對不同災(zāi)害進(jìn)行防治,給出防治手段。實(shí)現(xiàn)了本文的研究,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,提出的災(zāi)害防治技術(shù)具有較高的有效性。

        1 崩塌災(zāi)害的防治技術(shù)分析

        崩塌災(zāi)害是發(fā)生數(shù)量較多,造成威危險(xiǎn)性較大,影響較為惡劣的一種水文地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象[2]。在礦山地質(zhì)施工中,由于施工過程中,破壞了原有的穩(wěn)定性平衡,易造成崩塌災(zāi)害[3],為此對崩塌災(zāi)害防治技術(shù)進(jìn)行分析。

        受礦山山體外形、和內(nèi)部巖石層結(jié)構(gòu)影響,當(dāng)?shù)V山山體呈大角度時(shí)(大于30°),采用灌漿加固的方式用于崩塌災(zāi)害的防治,灌漿加固是指,在原有松動或易產(chǎn)生崩塌位置。進(jìn)行灌漿作業(yè)防止因松動不牢固,產(chǎn)生崩塌。灌漿原料為混凝土,其灌漿加固厚度可用公式(1)表示[4]:

        式中,σ代表礦山山體角度,xi代表礦山抗崩塌有效承載能力,μ代表礦山巖石結(jié)構(gòu)層結(jié)合強(qiáng)度,n代表降雨侵蝕強(qiáng)度,S代表外載力,包括洪水沖刷力、地震等造成的外載力。另外,礦山開采預(yù)留礦柱不得小于外載壓力,若外載壓力過大,預(yù)留礦柱未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,則易產(chǎn)生崩塌。

        當(dāng)?shù)V山山體呈小角度時(shí),采用攔擋方式進(jìn)行崩塌災(zāi)害的防治。清除表面松動部位,對變化較明顯的凸坡進(jìn)行清除,搭建攔截建筑、落石平臺,升級排水防滲,減小地下水對滑坡巖土的軟化,減小排水壓力,一般排水壓力控制在0.5MPa以內(nèi),防止因承載重量大于設(shè)計(jì)值而造成崩塌[5],完成了崩塌災(zāi)害的防治分析。

        2 滑坡與泥石流的災(zāi)害防治分析

        滑坡與泥石流是礦山地質(zhì)施工中較易產(chǎn)生的水文地質(zhì)災(zāi)害之一,主要是因地表水與地下水活動產(chǎn)生的,受到地表水沖刷力與礦山表面承載力影響較大。為避免滑坡和泥石流的產(chǎn)生,在施工的礦山上搭建攔擋工程、排導(dǎo)工程、護(hù)坡工程,用來防護(hù)礦山地質(zhì)施工中水文地質(zhì)災(zāi)害。

        攔擋工程是指在易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的位置,修筑攔砂壩,儲泥池等,控制泥石流的固體和雨洪徑流,削弱滑坡、弱泥石流下泄量。減小和避免因礦山地質(zhì)施工所產(chǎn)生的水文地質(zhì)災(zāi)害。排導(dǎo)工程是在礦山地質(zhì)施工中,修筑急流槽、束流堤,改變泥石流、滑坡流勢,減輕控制水文災(zāi)害。其修建的束流堤寬度根據(jù)歷史最大洪峰的1.5倍進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        護(hù)坡工程是指對礦山坡面進(jìn)行加固,防止因地表水沖刷和滲入坡體,造成坡體的滑坡或者產(chǎn)生泥石流災(zāi)害,具體防治辦法在坡體上可加混凝土方格骨架,也可在護(hù)坡上種植草皮樹木等,實(shí)現(xiàn)滑坡與泥石流的災(zāi)害防治?;诒浪鸀?zāi)害的防治技術(shù)分析,完成本文提出的礦山地質(zhì)施工中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)研究。

        3 實(shí)例分析

        為保證本文提出的礦山地質(zhì)施工中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)研究的有效性,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,驗(yàn)證過程中,模擬地質(zhì)施工過程,利用傳統(tǒng)水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)對比對象,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

        實(shí)驗(yàn)過程中,模擬礦區(qū)礦井?dāng)?shù)量為4個,礦井關(guān)系為相互相鄰關(guān)系,礦山海拔最高170mm,最低40mm,以砂巖、紫紅泥巖為主,斷層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,開采斜深172m~190m,礦區(qū)水文洪水期月徑流量26.5萬m3~30.5萬m3,枯水期月徑流量6.5萬m3~10.5萬m3,礦區(qū)年降水量400mm,年蒸發(fā)量1521.0mm,平均氣溫7.3℃,最高溫度37.2℃,最低溫度-37.2℃,積雪期110~125天,最大凍土深度72cm,礦區(qū)小型地震發(fā)生概率3.5‰,中型及以上地震發(fā)生概率0.15‰。地震峰值加速度為0.17g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.25。

        利用確定的模擬參數(shù),載入仿真實(shí)驗(yàn)計(jì)算災(zāi)害產(chǎn)生可能性,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

        表1 災(zāi)害產(chǎn)生可能性實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出傳統(tǒng)水文災(zāi)害防治技術(shù),在洪水期月徑流量26.5至30.5萬m3下,平均災(zāi)害產(chǎn)生可能性為34.8%,提出的水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù),在模擬參數(shù)范圍內(nèi),平均災(zāi)害產(chǎn)生可能性為8.10%,從而得出,提出的災(zāi)害防治技術(shù)能夠有效的避免災(zāi)害的產(chǎn)生和擴(kuò)大。

        4 結(jié)語

        本文提出了礦山地質(zhì)施工中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)研究,基于崩塌災(zāi)害防治技術(shù)的分析,以及滑坡、泥石流災(zāi)害防治技術(shù)的分析,實(shí)現(xiàn)了本文的研究,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,提出的災(zāi)害防治技術(shù)具有較高的有效性,希望本文的研究能夠?yàn)樗牡刭|(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

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