胡文輝

（湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊，湖南 株洲 412000）

當前我國鐵路工程建設發(fā)展速度不斷加快，已經(jīng)覆蓋到了我國一些偏遠山區(qū)，由于偏遠山區(qū)內(nèi)部受到地質(zhì)條件因素的影響，很容易造成各種不同類型的地質(zhì)災害問題。因此，針對地質(zhì)災害的防治工作受到了相關(guān)工程單位的高度重視，但是在穿礦山鐵路工程的勘查設計工作方面仍然有所欠缺。本文有效結(jié)合我國某地區(qū)一處穿礦山鐵路工程地質(zhì)災害問題展開了全面分析和研究，并且提出了針對性的勘查設計工作策略，有效避免穿礦山鐵路工程施工過程中受到地質(zhì)災害影響造成施工安全事故。

1 工程概況

針對我國某地區(qū)一處穿礦山鐵路工程建設施工展開研究，工程施工單位在正式開始施工之前，對施工區(qū)域的山區(qū)地質(zhì)條件狀況進行了分析，該工程施工段兩側(cè)地勢差異相對較大，地面標高范圍在50m～1200m之間，地形地貌以及地質(zhì)條件構(gòu)成相對比較復雜，屬于比較典型的復雜鐵路工程。如圖1所示，該穿礦山鐵路工程總施工長度為240km，其中包含了隧道工程80座共120km橋梁，同時還包含了70km的橋梁工程。由于施工線路地形地貌條件比較復雜，受到地質(zhì)條件因素的影響比較明顯，隧道工程施工不良地質(zhì)條件分布非常廣泛，因此在工程勘查設計工作階段，通過使用測繪物探勘探以及礦井易燃氣體檢測等多種方法來進行勘查。通過隧道超前地質(zhì)預報設計方法，最大限度上消除穿礦山鐵路工程施工沿線地質(zhì)災害所產(chǎn)生的影響[1]。

2 勘查設計階段預防地質(zhì)災害策略

2.1 巖溶地段工程類型的選擇

本次山區(qū)鐵路工程位于一處低洼的山谷當中，出露面積相對較大，同時該山區(qū)自然環(huán)境雨水充沛氣候宜人，為巖溶發(fā)育提供出了良好的外在和內(nèi)在條件。該地區(qū)組成巖溶谷地等微地貌條件相對較多，并且在溶洞樹景露水景等景觀形式大量存在。在最近幾年的發(fā)展過程中，隨著我國城市化建設發(fā)展速度不斷加快，工礦企業(yè)數(shù)量正在不斷上漲，人為性活動日漸頻繁。當?shù)貐^(qū)域的地表水無法滿足人們的日常生活需求，因此開始大量開采地下水造成地下水環(huán)境和地質(zhì)條件逐漸惡化。在本次山區(qū)鐵路工程的地質(zhì)災害勘查設計工作中，巖溶病害明處理相比于暗處理更加簡單，同時路基位于地表問題處理更加方便。該巖溶長隧道經(jīng)過多個溶蝕洼地，很容易出現(xiàn)地下突水突泥等地質(zhì)災害，如圖2所示，在本次穿礦山鐵路工程施工過程中有效調(diào)整了線路平面和縱斷面，以路基中方案為主隧道施工方案設計以200m～400m的短隧道設計為主，大大降低了巖溶地質(zhì)災害產(chǎn)生的可能性[2]。

2.2 采空區(qū)礦層結(jié)構(gòu)勘查

在穿礦山鐵路工程到沿線施工過程中經(jīng)常會遇到礦層采空區(qū)域，原則上來講需要以繞行為主，但是通過對該穿礦山鐵路工程沿線地質(zhì)勘查分析之后發(fā)現(xiàn)，本段地層條件走向和限位成大角度相交，涉及線路施工長度達到了10km以上，要想完全繞過礦層采空區(qū)玉和限位的整體走向出現(xiàn)偏差，所需要付出的代價相對較大。相關(guān)工程勘查和設計工作人員，通過大量測繪工作，沿著施工線路總共設置出了三條縱向和橫向的物探勘測線路，并且以20m～30m左右設置出相應的勘測點位，僅有一個鉆孔標高范圍在155.5m～160.3m之間處于踩空區(qū)域的巷道結(jié)構(gòu)之上，在其他的鉆孔檢測過程中并沒有發(fā)現(xiàn)采空區(qū)域，如圖3。因此設計工作人員認為該段局部區(qū)域存在小規(guī)模的礦層采空區(qū)，在原有的設計限位至上進行地質(zhì)災害的評估和預測工作，是該段勘查設計工作的重點內(nèi)容。

圖3 采空區(qū)結(jié)構(gòu)

針對上述問題對鐵路穿過礦區(qū)周邊地質(zhì)條件進行了全面調(diào)查和分析，并且在鐵路的沿線附近露天礦采取礦樣進行易燃氣體含量分析。針對隧道的地質(zhì)條件進行鉆孔測試，重點針對井下易燃氣體的壓力進行測試以及現(xiàn)場的吸收和排放測試。通過實地工作勘查發(fā)現(xiàn)在隧道沿線的10km范圍之，并沒有存在任何的礦山進行生產(chǎn)，同時通過隧道工程地質(zhì)勘探工作，總共取得了12個易燃氣體樣本，將收集到的每一樣使用樣品筒進行封裝，然后進行后續(xù)的樣品分析和測試工作。

相關(guān)工作人員通過鉆孔事項分析之后得出，在干燥基條件下，易燃氣體的含量最大值達到了0.3cm3/g·r。由此可以看出，在純天然條件下每一層內(nèi)部的相對易燃氣體含量需要控制在0.3cm3/gt。經(jīng)過相關(guān)工作人員的詳細計算得出，隧道內(nèi)部絕對的瓦斯排出量分別為0.05m3/min～0.336m3/min。由于在本次隧道路間設計標高范圍在150m～152m之間，因此在礦層的埋深范圍上在7.5m～96.6m之間，其中礦層淺埋屬于風氧化內(nèi)礦層，內(nèi)部的易燃易爆氣體含量相對較低。通過實際的勘探鉆孔結(jié)果分析和觀測，該礦層結(jié)構(gòu)內(nèi)部可采礦層的光澤度較低地層結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較簡單同時具有明顯的條帶狀，具有明顯的擠壓特性。礦層內(nèi)部的次生結(jié)里面相對較多，同時結(jié)里面表面存在明顯的滑皮和擦痕，礦層的結(jié)構(gòu)比較松軟，礦石很容易用手剝成小碎塊，屬于二類破壞性礦層。通過測繪物探勘探以及易燃易爆氣體專項測試工作分析有效得出，該穿礦山鐵路工程施工區(qū)域與隧道內(nèi)部的相關(guān)易燃氣體涌出參數(shù)，通過采取通風、超前預報等相關(guān)措施之后，可以有效預防隧道工程施工過程中，由于易燃氣體大量涌出而產(chǎn)生的地質(zhì)災害威脅，有效保證穿礦山鐵路工程的整體建設質(zhì)量和安全性[3]。

2.3 穿礦山鐵路工程隧道超前地質(zhì)預報設計

在地質(zhì)勘測階段進行隧道超前地質(zhì)預報設計工作，主要包含對水文地質(zhì)條件的調(diào)查、地球物理勘探以及深孔鉆探等大量地面調(diào)查和勘探測試工作，可以有效了解施工區(qū)域范圍內(nèi)隧道地表以下的地質(zhì)條件狀況，以勘查所得到的水文地質(zhì)條件信息參數(shù)為基礎，為后續(xù)的設計工作提供出更加詳細的地質(zhì)條件資料。但是由于隧道工程屬于一種埋深于地下的隱蔽性工程，巖體工程的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件復雜多樣。由于受到巖性地層組合、地質(zhì)構(gòu)造以及地貌條件等諸多因素的干擾，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下在勘查區(qū)域范圍內(nèi)無法準確獲得隧道區(qū)域的巖體地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)條件狀況，如圖4。

圖4 隧道地質(zhì)超前預報

在隧道超前地質(zhì)預報設計工作中，針對穿礦山鐵路工程施工區(qū)域所遇到的斷層結(jié)構(gòu)破碎帶溶洞以及暗河等地質(zhì)條件進行要全面勘查和分析，這些不良地質(zhì)條件會直接影響到整個隧道工程施工質(zhì)量，同時會存在嚴重的塌方、突水等潛在性地質(zhì)災害問題，如果沒有進行針對性處理很有可能會造成嚴重的施工事故，造成更大的經(jīng)濟損失。因此，在隧道工程的建設施工當中，通過采取針對性的施工方案，不良地質(zhì)災害進行全面判斷和分析，有效做好地質(zhì)超前預報設計工作，降低工程施工造價存在的盲目性，消除穿礦山鐵路工程施工過程中存在的各種安全隱患，提高工程施工單位的施工效率和質(zhì)量。

在針對本次穿礦山鐵路工程地質(zhì)災害勘查設計工作中，針對每一座隧道都進行了超前地質(zhì)預報設計工作，根據(jù)地質(zhì)條件的復雜程度進行分級分析和處理，同時對其中存在的地質(zhì)條件問題和地質(zhì)風險進行總結(jié)擬定出了超前地質(zhì)預報工作方案，其中重點包含了分段預報，工作內(nèi)容預報，工作方法，以及組合技術(shù)要求等。在超前地質(zhì)預報設計工作中，通過采取物探、緊跟動態(tài)調(diào)整分級水文監(jiān)測等多種方法來加以開展，同時提出了超前地質(zhì)預報工作方案的動態(tài)化調(diào)整工作要求[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，在穿礦山鐵路工程地質(zhì)災害問題勘查和設計工作中，必須要對施工區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)條件狀況、環(huán)境狀況以及外部其他影響因素進行綜合勘查和分析。尤其是針對隧道施工段，必須要有效做好超前地質(zhì)預報設計工作，并且對其中的設計工作方案進行總結(jié)，全面提高工程地質(zhì)災害勘查設計工作的質(zhì)量和效果，為后續(xù)的穿礦山鐵路工程建設和施工打下良好的基礎。