馬海會(huì)

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，山東 濟(jì)南 250014）

由于淺埋礦層容易被勘探，開采幾率較大，會(huì)形成大量的采空區(qū)，這些采空區(qū)穩(wěn)定性較差，隨時(shí)會(huì)發(fā)生地表變形的現(xiàn)象，產(chǎn)生如崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。由于其引發(fā)的災(zāi)害具有長期性、突發(fā)性、不確定性等他點(diǎn)，所以在淺埋礦層開采中，需要對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以保證淺埋礦層的生態(tài)環(huán)境。開采區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是一種根據(jù)穩(wěn)定性水平進(jìn)行開采劃分的手段，在采空區(qū)穩(wěn)定性治理與防治方面有著重要的作用，對(duì)淺埋礦層進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)能夠?yàn)楹罄m(xù)開采工作、治理工作等提供一定的基礎(chǔ)，為其提供基本依據(jù)。

此次設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性及治理方法從礦層基本的地質(zhì)特點(diǎn)出發(fā)，從三方面對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。利用文獻(xiàn)分析法分析影響地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性的因素，建立了淺埋礦層地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊數(shù)的方法建立了淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性分析模型，對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性進(jìn)行網(wǎng)了評(píng)價(jià)，通過分析結(jié)果對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了治理，以此實(shí)現(xiàn)了淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理。

1 淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方法設(shè)計(jì)

1.1 淺埋礦層地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)建立

淺埋礦層穩(wěn)定性驗(yàn)證主要是針對(duì)其對(duì)地表變形造成的影響程度，影響淺埋礦層穩(wěn)定性因素的原因很多，既有定量化因素，又有定性化因素，這些因素之間相互制約、相互影響，并隨著不同地區(qū)、不同的環(huán)境變化而變化。對(duì)評(píng)價(jià)淺埋礦層時(shí)，本文借助文獻(xiàn)分析法對(duì)以及以往案例，選取地質(zhì)水文條件[1]、地層結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)、開采深厚以及其他因素等作為淺埋礦層的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，淺埋礦層地層結(jié)構(gòu)是地層序列內(nèi)的堆積形式，不同的地層結(jié)構(gòu)對(duì)淺埋礦層的影響都存在一定的差異，一般情況下，基巖厚度越薄，采空區(qū)的穩(wěn)定性越差。淺埋礦層的穩(wěn)定性與巖體結(jié)構(gòu)也有較大的關(guān)系，巖體構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)烈、節(jié)理較發(fā)育、密度大的淺埋礦層，其穩(wěn)定性也較差。地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，開采后的淺埋礦層形成的地質(zhì)災(zāi)害較簡單地層形成的地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性也差。根據(jù)上述了解到的評(píng)價(jià)指標(biāo)為淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理提供一定的基礎(chǔ)。

1.2 實(shí)現(xiàn)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理

在淺埋礦層地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)建立的基礎(chǔ)上，利用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性進(jìn)行分析，該方法安全系數(shù)[2]較高，使用范圍廣，并且能夠直接求出臨界滑動(dòng)面的位置，使用該方法不斷對(duì)影響礦層地質(zhì)災(zāi)害的指標(biāo)進(jìn)行迭代，反復(fù)迭代后計(jì)算出淺埋礦層達(dá)到極限平衡時(shí)的安全系數(shù)，計(jì)算公式為：

公式（1）中，Ce代表強(qiáng)度折減因子，代表淺埋礦層受到影響后的摩擦角，i代表代入的影響礦層地質(zhì)災(zāi)害的指標(biāo)，此次計(jì)算不做定量分析。

在上述計(jì)算完成后，以礦山開采后的淺埋礦層的拉伸強(qiáng)度作為判斷依據(jù)，以此判斷淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性，計(jì)算公式為：

通過上述計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，根據(jù)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果，選擇相應(yīng)的治理措施進(jìn)行治理，以提高治理的能力。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

上述實(shí)驗(yàn)只是從理論上證明了此次設(shè)計(jì)的有效性，為了證明此次設(shè)計(jì)的方法具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義，設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)設(shè)備WieHDFU49，對(duì)淺埋礦層進(jìn)行模擬，將本文設(shè)計(jì)的方法投入到實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，并為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的方法與本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行對(duì)比，主要對(duì)比兩種方法的精準(zhǔn)度，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如下所示：

圖1 實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖

分析圖1可知，傳統(tǒng)方法在對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理時(shí)精準(zhǔn)度較低，因?yàn)樵摲椒ú荒軐?duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)有效分析，存在一定的外在影響因素，從而導(dǎo)致治理能力低，而本文設(shè)計(jì)的方法精準(zhǔn)度較高，其能夠有效選擇淺埋礦層地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，有效對(duì)地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并采取相應(yīng)的治理措施進(jìn)行治理，通過上述實(shí)驗(yàn)基本能夠證明此次設(shè)計(jì)的方法的有效性。

3 結(jié)語

礦產(chǎn)行業(yè)在我國占有重要的位置，為了保證其穩(wěn)定發(fā)展，本文針對(duì)傳統(tǒng)的淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方法精準(zhǔn)度低的情況，對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在建立淺埋礦層地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果選擇相應(yīng)的治理措施進(jìn)行治理。為了保證此次設(shè)計(jì)的方法的有效性，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明，此次設(shè)計(jì)的淺埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方法比傳統(tǒng)方法精準(zhǔn)度高，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。希望通過本次研究能夠?yàn)闇\埋礦層地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方面提供一定的幫助，推動(dòng)礦山行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。