四川会理天宝山矿区工程地质灾害分析及其防治措施

黄德富,郑 云

(四川会理铅锌股份有限公司, 四川会理县 615105)

四川会理天宝山矿区工程地质灾害分析及其防治措施

黄德富,郑 云

(四川会理铅锌股份有限公司, 四川会理县 615105)

介绍了天宝山Ⅱ矿体矿区工程地质灾害的情况,分析研究了工程地质灾害类型及其产生的原因。针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度,提出了因害设防,综合治理的措施,采取拦、填、疏、排、护等治理措施,对矿山开采环境进行综合治理,取得了很好的效果。

工程地质灾害;防治措施;防治效果

会理县天宝山Ⅱ矿体目前是会理铅锌股份有限公司开采的矿体之一。天宝山铅锌矿位于四川会理县城北约50 km的白果乡境内。矿区处于龙帚山北端,主分水岭之东坡,山高坡陡,沟壑纵横,年降雨量1160 mm以上,多集中在7,8,9月份。矿体东西最长285 m,平均水平厚度69.36 m,垂直延深372 m,倾角75°～85°,矿体总的形态为一厚度巨大、陡倾、向下有简单分枝的似柱状矿体。在矿体上部地表是两条山沟的交汇处,三面环山。矿山采矿历史可追溯至1703年,1952年成立国营会理锌矿,现已发展成为年采选生产能力为30万t的中型矿山。

由于矿区内地形复杂,滑坡、地表沉陷等工程地质灾害突出,严重制约了矿山的正常生产,给周围人员和财产的安全造成了威胁。

1 矿山开采情况

矿山采矿历史悠久,可追溯至1703年,1952年成立国营会理锌矿。矿山于1985年改扩建,生产规模为33万t/a。采用平硐加辅助竖井联合开拓,采矿方法由干式充填法改为有底柱阶段强制崩落法, 1990年扩建完工投入试生产。由于生产规模扩大,加快了对矿产资源的需求与消耗,也加剧了矿区环境的破坏。地表塌陷、植被破坏、地面汇集水顺着陷落区流下,井下压力增大,泥石流、冒顶片帮时有发生,地质灾害问题日趋严重,潜在的致灾隐患不断增多,严重制约了企业生产的可持续发展。

2 矿山工程地质灾害的主要种类

(1)塌陷。由于采用有底柱阶段强制崩落法开采,地表覆盖层随着矿石的放出逐渐下沉,在地表形成较大面积的塌陷。随着矿山开采的延深和规模扩大,塌陷范围也逐渐扩大。大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内,容易造成淹井事故。

(2)滑坡。开采高度下降,采矿崩落使地表覆盖层也不断下降,边坡角度变陡。随着开采高度下降越深,地表移动范围扩大,大气降水沿塌陷裂缝渗入引起滑坡。

(3)泥石流。暴雨、山洪等自然灾害易引发山体滑坡,并携带有大量泥石形成特殊洪流,在塌陷区汇集渗入地下开采区,形成井下泥石流。井下泥石流具有突然性和强破坏力,易造成巨大的人员伤亡和财产损失。

(4)矿坑突水。在生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足,采掘过程中打穿老窿,贯穿透水断层,导致地下水或地面汇集水大量涌入矿坑,造成井巷被淹。随着开采深度的下降,地下水位也随之而降,且涌水量增大。如九中段当初由于对涌水量估计不足,设计的巷道断面和排水沟断面不足,井下涌水排泄不畅通,造成运输困难。采掘过程中骤遇透水断层和地裂缝,常会使浅部第四纪沉积物随地表径流涌入坑内,导致坑道被泥沙阻塞,机器设备被泥沙所埋,使矿山遭受毁灭性的打击。

(5)冒顶片帮。矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用时,被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量喷射、爆散,给矿山带来危害和灾难,如E807采场。

3 工程地质灾害实例

(1)1995年12月31日下午2点,由于七中段主溜井内的存窿矿石和混杂的泥沙胶结,在主溜井内形成高位悬顶,放矿员工在等待放矿时,胶结的矿石突发涌出,将放矿员工淹埋,造成一名放矿员工窒息死亡的悲惨事故。

(2)1995年,六中段东部采场中央回风平巷施工打穿古采矿老窿,数千立方米老窿水涌出,造成淹井事故。

(3)1998年,由于采矿在地表形成范围约1500 m2、深10 m的塌陷坑,积水并形成泥石流,数千立方米泥石流直接从六中段采场沿放矿漏斗通道冲出,造成淹井事故,直接经济损失数百万元,导致全公司停工停产两个月。

(4)2000年,九中段运输平巷掘进过程中打穿F30断层,数百立方米地下水夹杂断层碎隙物倾泄而出,直接经济损失数十万元,造成巷道施工停工半个月。

(5)2001年5月,当地妇女私自进入矿区塌陷范围内偷捡矿石,由于当时矿山正在进行生产作业,放矿过程中地表陷落区因矿岩移动,发生塌陷,瞬间将一名捡矿妇女掩埋致死。

(6)2005年,八中段开拓工程施工,由于在施工过程中支护不及时造成巷道大面积片帮冒顶,使上部采矿工程施工困难,经济损失超百万元,造成采掘失调,导致生产供矿困难。

4 矿山工程地质灾害的防治措施

公司领导十分重视矿山工程地质灾害所造成的一系列问题,每年都要投入大量的人力、物力和财力尽最大努力解决。因为不同的工程地质灾害具有一定的相关性,根据矿山的地质条件和地形特点及矿山的开发利用方案,以及重点的分布特点划分不同层次的防治区,积极采取相应的防治措施。

(1)塌陷、滑坡、泥石流的防治措施。加强矿山地表陷落区山体位移的监测、观察,及时掌握地表陷落区山体位移的动态变化,提供科学数据,制定相应对策措施。对居住在地表移动范围周边的村民进行避险搬迁安置,撤除行洪沟两侧的建筑物、构筑物,在矿区工程地质灾害易发区域用废旧钢绳编织隔离带,设立警示标志牌,严禁人员进入和放牧牲畜。在采矿地表移动范围以外修筑截洪沟,将大部分大气降水排出。在每年雨季来临前对塌陷区采取回填和疏通的方法,即利用废石对塌陷区进行回填,使暴雨、山洪在塌陷区不会形成积水。在陷落区建立小型排水沟网,降低排水沟深度,疏导洪水从陷落区自然排出,防止井下泥石流的发生。在山沟下游构筑多级拦渣坝,防止泥石流对下游的生产设施和工作人员造成危害。

(2)矿坑突水的防治措施。根据矿山的水文地质资料,以及矿山以前的最大涌水量,作好坑道的排水设计,依据工程已经揭露的导水断层的分布情况及涌水量等资料指导施工,做到“有疑必探、先探后采”,提前采用钻孔探放水,消除矿坑突水溃沙涌泥的事故发生。

(3)冒顶片帮的防治措施。对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护,做到边掘进边支护,对矿岩不稳定的地段,必须短掘短支。防止因矿岩不稳固而产生的顶板坍塌、冒顶等危害的发生。目前矿山根据矿岩稳固情况采取不同的支护方式,主要有木支护、钢架支护、喷射混凝土支护、钢筋混凝土支护、喷锚网联合支护等。

5 结束语

四川会理铅锌股份有限公司在多年的矿山工程地质灾害防治与治理过程中,形成了自己特有的一套治理措施,那就是始终坚持以防为主,防治结合的原则,遵循自然规律,进行全面调查摸底,科学制定预案。通过对地表以及井下采取回填、疏通、截洪等相应的防治措施,自1999年以来,在矿山采掘过程中未发生过一次井下泥石流,2000年后未发生过一次突水溃沙涌泥事件,2005年后未发生过一次严重冒顶片帮的情况。矿山生产秩序井然,采掘能力逐年提高,2011年矿山生产达到33万t/a,创历史最好纪录。2010年成为四川省第一家获得“二级标准化矿山”的企业。

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2012-04-16)