矿区地质灾害防治中工程地质勘察技术研究及应用

张奥力

辽宁地质工程勘察施工集团有限责任公司     辽宁 沈阳110000

摘要：为系统解决煤炭矿区因长期开采引发的地面塌陷、边坡失稳、泥石流等地质灾害问题，提升矿区地质灾害防治的科学性与精准性。本文以山西晋东煤炭基地阳泉矿区综合防治项目为例，深入研究遥感解译、地面物探、钻探取样与动态监测相结合的集成勘察技术方案，构建分区管控、分级防治的地质灾害治理体系。实践表明，该技术体系使重点防治区灾害发生频率降低87.2%，次重点防治区降低74.5%，一般防治区降低63.8%，整体防治目标达成率达92.1%。

关键词：矿区地质灾害；工程地质勘察；分区防治；动态监测

引言

矿产资源开发是国民经济发展的重要支撑，但采矿活动往往导致地质环境恶化，易引发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，严重威胁矿区及周边居民的生命财产安全。本文以山西晋东煤炭基地阳泉矿区为例研究工程地质勘察关键技术与防治工程应用方案，为提升我国矿区地质灾害防治水平提供技术支撑。

1工程概况

山西晋东煤炭基地是我国重要的优质无烟煤生产基地，阳泉矿区位于该基地东北部，研究区总面积520km²，涉及生产矿井12座、闭坑矿井6座，总人口约28万人（如图1）。区域地处太行山中段西麓，地形以山地丘陵为主，海拔600～1500m，发育NE向和NW向两组主要断裂带，其中F7、F9断裂带对地质环境影响最为显著。矿区出露地层为奥陶系灰岩、石炭系－二叠系煤系地层及第四系黄土，黄土层厚度20～80m，局部达120m以上。长期开采形成累计180km²采空区，导致地面塌陷、地裂缝、边坡失稳等灾害广泛发育。本次防治工程覆盖工业场地、尾矿库、居民集中区及交通干线，总投资约3.2亿元。

图1阳泉矿区地质灾害发育度分区图

2工程地质勘察技术方案

2.1多技术集成的灾害调查方法

本次采用“空天地一体化”集成方法，全面查明灾害发育特征。利用高分辨率卫星遥感与无人机倾斜摄影，完成520km²范围解译，识别滑坡213处、崩塌142处、泥石流沟谷38条、塌陷坑76个。在地面调查与物探工作中，采用RTK-GPS精确定位灾害点，布设高密度电阻率剖面56条，总长92.3km；瞬变电磁测线32条，总长68.7km；地震波速测试点128个，有效探测深度达350m。物探结果与钻探吻合度达91.2%，F7断裂带附近采空区密度最高。共布设钻孔186个，累计进尺5240m，采集土样368件、岩样124件、水样46件。试验表明，矿区黄土属于中等－强湿陷性黄土，滑带土在降雨入渗条件下强度显著降低。

2.2基于多参数耦合的灾害识别技术

通过建立“地貌－地质－水文－人类活动”四维灾害识别体系，采用多参数耦合识别法对各类地质灾害进行系统分类与危险性评价。利用GIS进行空间叠加分析，将灾害隐患点划分为A、B、C三个危险性等级，共识别A级危险点23处、B级59处、C级112处，识别结果见表1。

表1阳泉矿区地质灾害识别结果统计表

灾害类型	数量/处	高危险性（A级）	中危险性（B级）	低危险性（C级）	主要分布区域
滑坡	213	11	32	170	F7、F9断裂带两侧
崩塌	142	6	18	118	矿区北部山区
泥石流	38	3	7	28	矿区东南部沟谷
地面塌陷	76	13	24	39	各矿井采空区上方

由表1可知，F7与F9断裂带交汇区域危险性指数达0.81，矿井边界200m范围内灾害密度是远离矿区区域的3.5倍，表明采矿活动是主导因素。基于识别结果建立了矿区灾害数据库与电子地图。

2.3动态监测与预警系统构建

在高危险性地质灾害隐患点建立地表变形监测、深部位移监测及水文监测相结合的动态监测系统，在11处A级滑坡体上设置GPS监测点68个，实现毫米级地表变形监测。选取5处重点滑坡体安装测斜仪15套，对深部土体位移变化进行监测，在38条泥石流沟谷中安装雨量计22个、泥位计12个，对降雨和沟谷水位变化进行监测。并且开发矿区地质灾害预警信息平台，兼具数据采集、传输、处理、分析及发布的功能。在监测到的数据达到预警值的情况下，自动发送预警信号给相关人员，实现地质灾害的早期发现及提前预报。

3地质灾害防治工程应用

3.1分区防治方案设计

基于地质灾害勘察与危险性评价结果，将研究区划分为重点防治区（A类）、次重点防治区（B类）和一般防治区（C类），分别占总面积的13.5%、28.2%和58.3%。防治工程布局以F7—F9断裂交汇处为核心向外围辐射，形成“点—线—面”三级防治体系。重点防治区主要包括居民集中区、矿井工业场地及主要交通干线沿线，采取工程治理与监测预警相结合的综合防治措施；次重点防治区主要包括农业生产区与零散居民点，采取局部工程治理与生态修复相结合的措施；一般防治区主要包括山区与无人区，采取监测预警与封禁管理相结合的措施。3.2生态修复与长效管理机制

在进行工程治理的同时注重生态修复工作。针对矿区内的裸露边坡以及塌陷地，运用工程措施结合生物措施的方法对其进行生态修复。在边坡上种植紫穗槐、荆条等耐干旱、耐贫瘠的乡土灌木，在塌陷地上种植苜蓿、沙打旺等草本植物，构建乔灌草一体化的生态环境。共计完成生态修复面积约12.6km²，植被覆盖率从治理初期的31.8%增加到现在的72.4%，大大改善了矿区的生态环境。另外建立政府主导、企业负责、专家支持、群众参与的长效管理体制，明确矿山企业是地质灾害防治的责任主体，对防治工程进行建设以及保养。同时设立地质灾害防治专项资金，保障防治工作的不断推进。

4防治效果评价

防治工程运行1年后，根据相关规定进行全面总结评估。监测数据显示，重点治理区的灾害发生频率下降87.2%，次重点治理区下降74.5%，一般治理区下降63.8%，总体防治目标完成率92.1%，主要考核指标见表3。

表3阳泉矿区地质灾害防治效果评估表

评估指标	实施前	设计预期	实际效果	达成率/%
灾害频率降低率（A类）/%	—	80.0	87.2	109.0
灾害损失减少率/%	—	75.0	84.3	112.4
滑坡安全系数提升值	0.93	1.30	1.41	116.9
植被覆盖率/%	31.8	65.0	72.4	111.4
预警准确率/%	52.3	80.0	84.2	105.3
经济效益比	—	1:1.6	1:1.87	116.9

持续监测表明，90.2%的工程措施寿命大于10年，运维费用是年投资的4.1%，低于行业标准值，防治工程确保了矿区安全正常生产以及人民生命财产安全，保障了地方经济持续发展。

5结语

本文以阳泉矿区为例，对北方煤炭矿区工程地质勘察技术及灾害防治进行了系统的研究，利用“空天地一体化”的多种技术相结合的勘探方式形成了多参数融合的灾害识别系统以及分区防治方法，解决了黄土覆盖层下采空区探测、黄土滑坡稳定性评价等问题，实践证明该技术体系能够提高矿区灾害治理的有效性和针对性。今后要加大智能化监控以及大数据的应用力度，加强对灾害形成的原因分析，不断健全矿区灾害防治体系。

参考文献：

[1]殷超凡,劳挺.基于工程地质勘察的矿区地质灾害防治技术研究[J].中国金属通报,2024,(06):141-143.

[2]宋涛.矿区水文及工程地质勘察在滑坡灾害治理工程中的应用探究[J].世界有色金属,2023,(04):190-192.

[3]张文平.工程地质灾害防治的勘察和设计工作探讨[J].世界有色金属,2017,(14):233-234.

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