矿山地质灾害危险性评估及防治措施

邓宏武

摘要：煤矿开采诱发地质灾害问题突出，本着对人民极端负责的态度切实加强矿山地质灾害防治工作，确保人民生命财产安全，降低或避免煤矿开采引发或加剧地质灾害以及矿山本身遭受地质灾害的危害。本文介绍了煤矿矿山地质灾害形成机理、稳定性分析及危害程度，并提出了相应的防治措施。

关键词：矿山地质灾害;危险性防治措施

评估区地形地貌类型复杂;地层岩性和岩土工程地质性质中等;水文地质条件中等;地质构造中等;破坏地质环境的人类工程活动较强烈;现状地质灾害较发育，地质环境条件复杂程度为复杂类型。

一、地质灾害现状

1、评估区内已形成了一定面积的老采空区，在上寨北部山坡、陈家寨北部山坡、工业场地北西面耕地区域山坡地段已产生现状地质灾害，主要表现为：

（1）在上寨北部山坡老采空区上方形成了崩塌（BT1）地质灾害，该灾害不威胁村寨安全，但崩塌体总方量较大，破坏区内耕地威胁耕作人员安全。总体而言崩塌（BT1）危害程度较大，地质灾害危险性中等。目前崩塌（BT1）处于基本稳定状态。

（2）在陈家寨北部山坡老采空区上方形成了崩塌（BT2）地质灾害，崩塌点距离陈家寨较远（距离陈家寨最北部住户距离超过160m），且崩塌方量较小，对陈家寨影响较轻。总体而言崩塌（BT2）危害程度小，地质灾害危险性小。目前崩塌（BT2）处于基本稳定状态。

（3）在工业场地北西面耕地区域山坡地段形成了不稳定斜坡（BWXP1），发生原因为自然灾害，滑动点距离下方工业场地大约80m，滑体方量小，对工业场地影响较轻。总体而言不稳定斜坡（BWXP1）危害程度小，地质灾害危险性小。目前不稳定斜坡（BWXP1）处于欠稳定状态。

2、煤矿工业场地分布于矿区东部略偏南矿界边线附近梓木戛西面，地势相对较为平坦，现状地质灾害不发育，且距煤矿采空区较远，不在老采空区移动角及边界角影响范围之内，工业场地遭受现状地质灾害危害程度小，危险性小。

3、评估区内老采空区及其影响范围内无村寨分布。

二、地质灾害形成机制及稳定性评述

（一）地质环境条件因素分析

1、地形地貌因素：

评估区属高原低中山剥蚀、侵蚀为主的地貌类型，地形起伏较大。总体地势北西高，南东低，煤系地层分布地段易风化剥蚀，形成缓坡洼地。但飞仙关组地层分布地段地形较陡，地形坡度在0～70°，一般15-45°，局部达60-70°。岩土体在张性应力作用下易发生崩塌、滑坡、地裂缝等地质灾害。

2、地层岩性因素：

崩塌灾害发生处出露地层主要为三叠系下统飞仙关组粉砂岩、粉砂质泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥质灰岩等及第四系残坡积粘土、碎石土等，地表岩石风化强烈，岩石节理裂隙发育，岩体工程地质性质较差，在雨季雨水沿节理裂隙渗入、自身重量及工程活动影响等的作用下，容易产生崩塌、滑坡、地裂缝、地面塌陷等地质灾害。

3、降雨因素：

降着雨季雨水的浸润、冲刷及动静水压力促进了岩体结构面改变，降低了岩体完整性和力学强度，较大强度的降雨尤其是暴雨促进了地质灾害的发生。

（二）矿山开采活动因素分析

评估区内现状地质灾害较发育，表现为在上寨北部山坡上、陈家寨北部山坡上分别产生了崩塌地质灾害、工业场地北西面耕地区域山坡地段产生了一处不稳定斜坡。这些灾害均分布于煤矿老采空区上部及附近，根据对煤矿采空区地表移动变形影响范围的圈定结果，这两处崩塌及不稳定斜坡均处于于煤矿采空区的地表移动变形范围内，崩塌、不稳定斜坡等地质灾害发生时间与煤矿采空区形成时间相吻合，为煤矿采煤活动引发或加剧。

（三）崩塌威胁范围的确定

1、危岩崩落后的运动形式

原生岩体内部结构面的发育是危岩形成的先决条件，岩体内部结构面将岩体切割形成形态多样的危岩体，其变形失稳主要有两种方式：（1）在构造裂隙切割和岩体的自重作用下，卸荷裂隙也随之而加宽加深至贯穿;（2）由于下部破碎岩体崩塌脱离母体，从而引起上不岩体失去下部岩体的支撑破坏。

2、崩塌范围扩散角的确定

崩塌发生后，崩塌体除沿主崩方向滚落外，同时可能向两侧一定角度范围崩落。崩塌体位于陡峭山脊，山谷上部窄下部稍宽。崩塌范围扩散角度大致按山谷前缘向外以35-40°角考虑。

3、危岩崩落后运动计算

（1）计算理论

危岩体发生破坏，其运动方式受下部斜坡的物质组成、边坡角等的影响，运动距离及速度各不相同。根据R·M·Spang（1978）的研究成果，崩落体只有坡度角小于一定临界值（约27°）时，才停积于崖脚，随坡度角增大，可分别表现为滑动、滚动、跳跃和自由崩落等方式，大部分或全部堆积于坡脚。调查区内危岩崩落、运动的斜坡坡度区间值为0～70°，因此岩体在产生变形破坏后，其运动方式表现为滚动、跳跃或自由崩落的方式向坡脚运动，最后堆积于坡脚缓坡地带。

（2）落距计算

石块在斜坡上的运动形式是比较复杂的，既有滑动、滚动还有跳跃运动，甚至在整个运动过程中三者兼而有之。根据能量守恒定律，在物体下落过程中动能的增加等于势能的减少，机械能的总量保持不变。

4、崩塌体现状影响范围的确定

根据崩塌体所处地形条件和崩落扩散角及最利条件崩塌坠落后，崩落方向滚石最大落距计算结果分别为144.69m、39.26m，下方樊家寨、石桥、陈家寨等村寨与崩塌距离分别为350-500m、120-200m，因此崩塌将不会威胁下方村寨安全。

三、地质灾害防治措施

根據煤矿引发地质灾害的可能性、灾种及类型、遭受地质灾害危害对象的重要性及分布密度，建议采用“搬迁+治理+监测”的方式进行综合防治。

1、搬迁避让措施建议

（1）在地质灾害危险性大区内尚未计划搬迁的陈家寨北部16户居民住户及地质灾害危险性中等区内尚未计划搬迁的陈家寨中部14户居民住户，要结合煤矿建设进度和开采计划，并根据房屋变形、开裂情况以及地质灾害危害情况，拟定搬迁避让方案和具体实施措施，视轻重缓急采取逐步搬迁避让，确保村民的生命财产安全。

（2）加强对地质灾害危险区内的村寨进行地质灾害排查，建议对矿区采煤活动影响范围内的其它受损民房，根据轻重缓急进行搬迁避让处理。

2、治理措施建议

现有崩塌（BT1）地质灾害方量较大，威胁下方耕作人员安全，现有不稳定斜坡（BWXP1）目前处于欠稳定状态，威胁下方耕作人员安全，建议对现有崩塌（BT1）及不稳定斜坡（BWXP1）考虑工程治理，彻底消除地质灾害隐患。

3、监测措施建议

（1）地质灾害危险性大区（Ⅰ-1）内加强对不稳定斜坡（BWXP1）地质灾害的监测工作，在不稳定斜坡（BWXP1）后缘裂缝（LF1）处设置监测点，安装自动化监测仪器，将不稳定斜坡（BWXP1）影响范围划定为直接威胁区，在直接威胁区范围设置警戒线及警示牌，加强人工巡查，完善群防群测措施，发现异常，及时采取搬迁避让措施。

（2）地质灾害危险性大区（Ⅰ-2）内加强对崩塌地质灾害的监测工作，并设置警戒标志与围栏，禁止附近人、畜进入，区内采用“人机结合”的方式，完善群防群策措施，发现异常，及时采取避让措施。

（3）针对地质灾害危险性大区及中等区影响范围内的陈家寨布设地质灾害监测点，监测居民房屋损坏情况、地面变形等情况，长期观察，发现险情及时上报，及时采取有效防治措施，必要时搬迁。

4、加强地质灾害监测预报工作，尤其在雨季时期应安排人员定期进行地质灾害巡察，发现地质灾害隐患时应及时疏散和撤离人员并采取可靠有效的措施减少地质灾害造成的损失。

5、加强矿区采掘工程安全管理，确保矿区采掘工程、施工人员、公路及设备安全。