摘要：在国家的经济建设中，矿物质资源给我们提供了重要的支撑。所以研究矿山的地质开采非常重要。我们国家有丰富的矿产资源，但是之前在开采的时候采用的是粗放式的开采，这样不利于地质稳定，造成了地质灾害。人们在开采矿山的时候影响地质环境，不利于人们正常的生活。所以我们要重视地质勘查的方法，只有使用合适的方法来进行矿山开采，才能够保护地质环境不受到影响，有效控制地质灾害。本文主要探讨露天煤矿地下采空区勘查与治理技术。
关键词：露天开采；地下采空区；勘查与治理技术
引言
探测采空区一直是物探人员较头疼的问题，特别是经过多期无序开采，造成采空区规模大小不一，构造形态复杂，单一的物探方法都难以很好的解决问题。利用综合物探方法勘查，以信息量大、精度高、多参数为特点，在工程地球物理探测领域愈来愈显示出重要性。
1 矿山地质灾害的类型
1.1 岩土体变形带来的灾害
首先是有关矿山的地面和采空区发生塌陷的情况。在井巷开采作业的矿山里面，会发生塌陷。如果在矿山的踩空区中没有足够的矿柱保留，或者是矿柱会受到一些外力作用，没有了足够的支撑能力，这时候就非常容易形成地面的塌陷。特别是在矿体埋得比较浅的地方，地面塌陷的情况非常普遍。第二种是采矿场边坡失去稳定，发生滑坡和岩崩现象。不合理的开采会直接造成滑坡现象，还有采剥失凋，边坡角度太大的现象。第三种是坑内岩爆的现象，也是矿山冲击，如果坑边或者是顶板的围岩受到了地下的作用力，就会发生压缩。在开采的时候如果有了自由面，就会释放出岩石内应力，然后形成地质灾害。第四种是采矿诱发的地震。这种情况我们也看到过报道。进行采矿的时候，能够诱发震源，形成地震。第五种是场库失稳现象。这种现象的原因是尾矿坝发生溃决崩塌，会形成泥石流，带来一系列的危害。如果坝体的稳定性很差、或者是有洪水漫顶就会造成坝体渗漏。坝体设计的时候不合格也有一定的原因。
1.2 泥石流
矿山地区的泥石流也是较常发生的地质灾害，而且具有突发性，危害较大，使得整个矿山区无法正常的运转，对人们的生命及财产造成极大的威胁。通常来说，人们为了治理采空区的塌陷问题，会利用现场的矿剥离物，使得地表堆积了较多的松散物质，在遇到降雨气候时，在雨水的冲刷下使得这些松散物随之流下，并成为泥石流。另外矿业开采时较多的废石被堆放在矿山区，并起到了一定的蓄水作用，或者矿山下的水体被挖穿涌出，随之产生泥石流。开采过程中对于矿山地形的改变也会引发泥石流，如将平缓的山体破坏成陡峭山体。针对泥石流的产生原因，一般人们采用生物防治的措施，一是利用种植植被来对水土进行稳固，减少水土流失，并利用植物的生长进行土壤的净化。另外就是进行工程防治，对采矿的每一个操作环节进行有效的控制，强化对其进行环境的勘察，并采取有效的防治措施，从而降低泥石流的发生概率，最大程度地减少地质灾害带来的损失。
2 采空区安全影响
（1）穿孔作业困难，容易造成穿孔设备卡钻或钻头掉入空区；采空区顶板岩石冒落可能引发大面积地压活动；采空区沉陷造成台阶作业人员与设备伤亡或损失。（2）由于大量复杂的地下采空区的存在，需要优先考虑空区处理，使正常的台阶铲装、穿孔、爆破等工序被打乱，台阶无法均衡推进，造成生产不协调，制约正常的采剥生产。（3）采空区部位皆为高品位富矿段，空区处理时作业缓慢，需要前期进行探测及场地推进，部分高危空区需要蚕食推进，影响整个企业供矿品位。
3 露天矿地下采空区探测技术
3.1 高密度电阻率法
这种方法经过一段时间的发展，取得了很大的进步。利用高密度电阻率的方法，导电性对岩石的影响很小。可以充分利用岩石的传导作用，来勘查地下水，效果良好。岩土体不同，导电情况也不同。所以根据不同的导电性能够判断探测到不同的物体。这种方法对于位置不是很深的矿区有很高的效果。
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3.2 地质物理勘测法
矿山环境地质勘查的方法多种多样，为矿山开采提供了可靠的依据，其中也有一些物理勘探方法，如高密度电阻率法，它是利用了岩石的一些物理性质，主要是导电性的特征，通过对其进行实验分析，我们可以获知矿山区岩土间的导电性，将其实验数据通过一些物理比值方法分析后，可以了解各岩土的导电性方面的差别，并检测不同方向上的导电性变化，这样就能够获知是否有潜在的地质灾害，并确定其位置。另外浅层地震法也较常用，它的工作方式是对地震波进行模拟，当在矿山区通过人工的方法模拟出地震波后，就会在矿山区的地层中扩散传递，我们再使用相应的仪器设备捕获地震波，并通过地震波的传播变化来分析出地层中的断层分布情况，或者考察是否存在空洞以及它的位置，这样我们就可以避开这一位置，防止在矿山开采中引发地质灾害。
4 安全技术措施
4.1 顶板安全厚度确定
顶板厚度对空区处理施工安全非常重要。多层重叠空区结构力学体系复杂，且外在因素（爆破震动、雨水弱化、设备动静载荷）对空区稳定性的影响增大，为此，多层重叠空区顶板最小安全厚度应在单层空区顶板最小安全厚度的基础上，增加1．5的安全系数，确保中深孔切割崩落法处理施工安全。经过与高校合作，通过对岩石力学参数测试及数值模拟分析，结合工程地质情况及采空区赋存状况，对采空区进行稳定性分析，确定了采空区顶板最小安全厚度，严控设备、人员安全作业条件。
4.2 信息技术的应用
在科技的不断进步下，各行各业的技术水平都有了较大的发展，在矿山地质灾害的勘探中也不例外，如今信息技术高速的发展，使得勘探技术更加的精准和高效，极大程度地降低了灾害的发生频率，为矿山周边居民的生命和财产提供了保障。如3s技术在地质勘探中的广泛应用，其中的GPS技术就是通过卫星进行全球定位系统，可以从整体上对矿山地区进行地质勘探，该技术勘探范围较广，可以基于GPS系统来进行开采范围的确定；利用RS技术进行矿山地区的勘探，也即是遥感技术，它可以远程地对矿山现场进行遥控勘探，它的勘探更加细致，是在开采范围内进一步的勘探；利用GIS技术可以实现对勘探数据的分析，也即是地理信息系统，它可以实现高效的数据信息管理，与RS技术相配合，可以得到精准度较高的勘探数据和图像。
4.3 钻孔碎石充填
地表钻孔碎石充填法适用于空区相互重叠且空区之间的隔层厚度小于最小安全厚度，同时被上部空区覆盖的下层空区规模大、采高高、跨度大、体积大的多层空区的处理。钻孔碎石充填法是在空区顶板上方的地表台阶面采用 140 mm 潜孔钻机穿凿至空区，用 350 mm套管利用地质钻对小孔进行扩孔，然后将次品矿进行破碎，由汽车运至碎石仓，通过圆盘给料机将仓内碎石下放到皮带输送机，运至钻孔上部的下料仓，碎石通过钻孔充填空区。空区充填后，再进行台阶推进，同时采用崩落法对未充填密实的空区进行小规模爆破处理。碎石充填空区后，对空区顶板和侧帮岩体形成支撑，有效控制空区顶板和矿柱受压变形破坏，避免空区塌陷；同时碎石充填空区，虽未能完成充填密实，但能大大减少空区体积和空区顶板连续暴露面积，使其危险程度降低，能保证台阶推进时人员和设备的安全。
结束语
综上所述，在矿山的分布区内一般存在类别多、规模不大、分布较广泛等特点，受当前技术水平、经济效益和管理理念的限制，安全问题还未彻底解决，需要给予足够重视，防止给人们的生产与生活带来不便，保证生命安全。从以往的安全事故来看，地质灾害发生的原因多是采矿的方法选择和管理不当引起的，随着人们生活观念的提升已意识到资源开发和环境保护需同步进行，因此需要采取科学与合理的开采方法避免地质灾害的发生。只要处理好矿山开发和保护环境二者之间的关系，才可以从源头上保证矿山行业的可持续及长远的发展。
参考文献：
[1] 彭俊杰，林树芳.矿山环境地质灾害问题及其勘查方法[J].建材与装饰，2016（13）：199-200.s张基伟，
[2] 王金安 ．大倾角特厚煤层悬顶结构能量分布特征与防冲方法[J]．煤炭学报，2014（S2）.
论文作者:周峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：采空区论文; 矿山论文; 顶板论文; 泥石流论文; 地质灾害论文; 碎石论文; 导电性论文; 《基层建设》2018年第13期论文;