時間:2023-09-24 10:58:10
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇災害治理范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
瓦斯災害已成為制約煤礦安全生產和煤炭工業發展的重要因素,為此,國家煤礦安全監察局實施了“科技興安”戰略,并提出了“先抽后采、監測監控、以風定產、綜合治理”的瓦斯治理“十六字方針”,與此同時,我國的各類科技計劃也逐步加強了瓦斯災害治理技術研究開發的支持力度。
1瓦斯治理技術的研究成果
1.1 瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術
瓦斯煤塵爆炸一直是困擾煤礦安全生產的重大災害之一。近年來,我國在煤塵著火機理及瓦斯煤塵爆炸機理研究方面,建立了粉塵云著火及燃燒過程簡化模型,得出了粉塵空氣混合物點火過程中慢速導熱燃料模式到快速輻射燃燒模式的轉變具有爆炸特征,試驗系統中點火誘導期與高溫固體顆粒燃料產物的質量分數和燃燒陣面中的熱輻射有關,在爆炸極限范圍內顆粒相濃度與顆粒點立溫度越低火焰加速效果越明顯,輻射熱損失可能導致燃燒區域的重構,粉塵空氣混合物火焰穩態結構發生明顯變化等重要結論;通過研究得出了瓦斯煤塵共存條件下煤塵云著火特征參數計算方法,揭示了瓦斯爆炸過程中爆炸波和火焰的變化特征。
在取得上述成果的基礎上,建立了礦井瓦斯煤塵爆炸危險性評價模型,用事故樹方法分析了掘進、采煤工作面瓦斯煤塵爆炸發生的影響因素及權重、可能發生事故的模式和避免爆炸事故發生所要采取的途徑。確立了礦井采煤工作面、掘進工作面瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價指標體系,并將指標分為爆炸易發性指標和爆炸后果嚴重性指標。前者包括自然因素、技術因素、管理因素和經濟因素四方面指標,后者包括煤塵爆炸指數、沉積煤狀況、隔抑爆方式、隔抑爆用水量、井下作業人員、以往事故損失及礦山救護能力等。
1.2 煤與瓦斯突出區域預測技術
采用瓦斯地質理論與物探技術相結合的方法進行突出區域預測,一直是國內外的研究方向。
(1)我國采用瓦斯地質方法,建立了瓦斯地質理論與物探技術相結合的多技術(數字地震勘探、無線電波透視和構造軟煤測井曲線識別)集成的多尺度(礦井突出區和工作面突出帶)瓦斯突出區域預測瓦斯地質方法,提出了以瓦斯地質單元基礎的由構造軟煤厚度(H)和煤層瓦斯壓力(P)相配套的突出區域預測瓦斯地質指標,初步確定構造軟煤厚度的突出臨界值為0.90m;
(2)開發了具有信息輸入、動態管理和空間分析功能的瓦斯突出區域預測WebGIS信息平臺,實現了瓦斯突出區域瓦斯地質方法的自動化和可視化;
(3)采用地質動力區劃的方法,確定了活動構造和巖體應力狀態對突出的影響,并劃分出應力升高區、應力降低區和應力梯度。為此開發了突出多因素模式識別概率預測計算機軟件,確定了活動斷裂、最大主應力、應力梯度等8個主要影響因素,并可方便地劃分突出的危險區、威脅區和安全區,開發出了突出區域預測決策分析系統軟件,實現了圖、文、聲、像的可視化;
1.3 煤與瓦斯突出動態預測技術
煤與瓦斯突出的非接觸式預測是通過對瓦斯或煤體本身的信號的實時監測而進行的連續動態預測技術。這種方法具有測試簡單、不與生產發生沖突、實時連續監測等優點。
通過分析瓦斯涌出動態變化規律與突出危險性的關系、實時監測瓦斯動態涌出特征波形、提取與突出危險性相關的特征指標,建立了煤巷掘進炮后30分鐘的噸煤瓦斯動態涌出量指標、瓦斯涌出變異系數指標、炮后瓦斯涌出最大速率指標等連續預測指標,研究確定了這幾種指標與炮掘工作面突出危險性的關系及指標臨界值,以此綜合判斷工作面所處地點的安全狀況以及前方的潛在危險性,實現了炮掘工作面瓦斯動態涌出預測,為我國煤礦提供了一種新的瓦斯涌出量預測方法和煤與瓦斯突出預測工藝技術;
通過連續監測含瓦斯煤巖流變破壞過程中產生的電磁輻射信號強度和脈沖數及其變化的研究,實現了對煤與瓦斯突出等煤巖動力災害現象的預測預報,研究并揭示了電磁輻射與煤與瓦斯突出影響因素間的關系,提出了臨界值法與動態趨勢法相結合的煤巖動力災害預警方法,成功開發了煤巖動力災害非接觸電磁輻射連續監測儀,實現了煤巖動力災害的非接觸、連續動態監測及煤與瓦斯突出預警。
1.4 高產高效礦井瓦斯災害綜合治理技術
加強瓦斯災害的治理是防止煤礦重特大事故發生的重要保證。高瓦斯煤層群保護層開采、低透氣性煤層瓦斯強化抽放、巷道邊掘邊抽等技術是瓦斯治理的有效措施,也一直都是煤礦瓦斯治理的重點和難點。在煤層群保護層開采方面,通過開展了保護層作用機理的研究,利用三維離散單元法對淮南礦區保護層開采后,采空區頂、底板煤巖體應力重新分布的規律、頂底板變形和破壞特征進行了數值模擬研究,從理論上計算了保護層開采后卸壓范圍向頂、底板方向發展的深度,為確定被保護層的保護效果和卸壓范圍提供了可靠的理論依據。
針對首采保護層開采時,上下高瓦斯突出煤層的瓦斯集中向首采工作面涌出的特點,并考慮到確保和提高防突效果的要求,成功試驗了多種首采層瓦斯綜合治理技術措施;
保護層底板巷道向上穿層鉆孔抽放瓦斯技術、被保護層頂板煤(巖)巷道向下穿層鉆孔抽放技術、首采層(保護層)頂板巷道抽放技術、首采層(保護層)頂板走向鉆孔抽放技術、首采層(保護層)工作面采空區埋管抽放技術、首采層(保護層)掘進工作面邊掘邊抽技術。在試驗研究中還在實際層間距70m(相對層間距35倍)近水平煤層群的下保護層開采和80-90急傾斜近距離煤層群的下保護層開采上取得了重大進展;
在順煤層強化抽放方面上,通過試驗和理論研究,形成了一套在順煤層鉆孔中運用高壓水射流擴孔和鉆擴一體化技術提高瓦斯抽放效果的成套技術和裝備,以及對石門揭煤抽、排瓦斯鉆孔擴孔的工藝技術和方法。擴孔后鉆孔直徑達到200-300mm,為擴孔前的4.5倍,最大擴孔直徑達619.9mm。擴一個鉆孔的時間相當于施工一個鉆孔時間的1/6,而一個擴孔鉆孔的抽排放瓦斯及防突效果相當于2個以上的鉆孔,明顯提高了瓦斯抽放的效果;
在瓦斯抽放效果評價方面,研究了根據煤層的最小突出瓦斯壓力、瓦斯含量為依據,合理確定評價預抽防突措施有效性的預抽率指標和臨界值的方法。下向鉆孔及深孔預裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技術途徑。通過試驗研究,解決了下向鉆孔施工中的排渣、排水等技術難題,取得了下向孔鉆探長度達到70.1m的良好效果。研究中完善了適合于高瓦斯低透氣性、有突出危險煤層深孔控制預裂爆破強化抽放瓦斯技術和石門快速揭煤技術;
對于單一低透氣性突出煤層巷道掘進的瓦斯抽放技術難題,通過理論分析和試驗研究,發現煤層巷道掘進工作面和巷道兩幫的煤體在松動和原始煤體之間存在的隨巷道向前掘進而向前移動的蠕變“u”形圈,在“u”形圈內煤層的透氣系數成百倍地增加;
分析了煤層賦存參數、瓦斯抽放參數對抽放鉆孔抽放瓦斯效果的影響,確定了有效抽放半徑與抽放時間的關系、抽放負壓和抽放量的關系,并據此合理布置邊抽邊掘鉆孔,其截流抽放瓦斯率可達到30%以上,并且煤體的強度有較大增加。
1.5 礦井通風系統安全可靠性評價與決策技術
礦井通風是保障煤礦安全生產的關鍵性環節,合理的通風是防止瓦斯積聚、抑制煤炭自燃和火災蔓延擴大的重要手段,通風系統布置不合理或管理不當,則是導致瓦斯積聚和自然發火及造成瓦斯、火災事故進一步擴大的主要原因。集約化生產的大型礦井實行一礦一面已成趨勢,要求通風系統具有更強的穩定性、可靠性和合理性,具有較強的抗災能力。
在災變風流動態模擬及虛擬現實技術方面,研究并完善了一維動態模擬技術,開發了礦井災害風流流動模擬的GIS顯示系統,實現礦井災變動態模擬結果在礦井通風系統圖各巷道通風參數的動態顯示,提高模擬結果與各巷道的對應性,減少礦井災害防治及救災決策中應用災變狀態各參數的失誤率,提高決策效率。研究出了礦井火災區域內煙流流動的三維數值模擬研究和礦井巷道中火災煙流流動的虛擬現實技術。
在通風系統自動調控方面,成功研究了井下自動控制風門及遠程控制技術,研制出了帶有卸壓窗和撞桿自動開啟裝置的遠程自控風門,實現了井下人、車信號分離,采用控制命令分級管理的方法,徹底貫徹了“生產服從救災,行人服從行車”的風門管理理念,有效地提高了通風系統的穩定性和安全可靠性。
2 存在的問題和急需開展的研究
煤炭是我國國民經濟發展的基礎能源,煤礦安全是煤炭工業走新型工業化道路、可持續發展的前提和保證。瓦斯災害治理是煤礦安全工作的重點。對煤礦瓦斯災害進行監測監控、預警防治等瓦斯綜合治理技術措施,是減少煤礦傷亡事故,提高安全生產水平的重要手段。目前,煤礦安全工作面臨兩大的挑戰。
(1)根據礦區煤層條件不同、瓦斯賦特征不同、生產條件的變化,采用新的科技手段進一步完善提高現有瓦斯災害治理技術體系并進行適應性研究,如采用現代通訊技術、自控技術、計算機技術和傳感技術,解決我國現有煤礦安全監測系統相互不兼容、無法互聯互通的技術難題;
(2)不斷解決瓦斯治理技術研究中出現的新問題,如伴隨我國東部深井開采帶來了“三高”和深部礦井的延期突出問題,松軟低透氣性煤層長鉆孔瓦斯抽放技術難題。
[論文關鍵詞]危險性評價煤與瓦斯突出瓦斯抽放災害治理新技術
[論文摘要]在分析煤礦安全科技工作現狀和趨勢基礎上,介紹了近年來我國瓦斯災害防治技術研究取得的進展和新成果。通過“十五”科技攻關項目的研究,提出了瓦斯煤塵爆炸危險性評價方法,研究出了基于瓦斯地質、地質動力區劃、電磁波探測方法的煤與瓦斯突出區域預測技術和基于AE聲發射、電磁輻射和瓦斯涌出等原理的煤與瓦斯突出非接觸連續預測技術,實驗成功了高瓦斯煤層群開采保護層瓦斯災害綜合防治及順煤層強化抽放等技術,開發了礦井通風系統監測、可靠性評價分析及決策控制技術。另外還分析了我國煤礦安全所面臨的挑戰和急需開展的科技研究工作。
1概述
瓦斯是我國煤礦的主要災害因素之一,瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出等災害嚴重威脅著我國煤礦的安全生產。由于災害因素多、治理難度大,礦井瓦斯一直是我國煤礦安全工作的重點和難點。目前,我國所有煤礦均為瓦斯礦井,據統計,在100個國有重點煤炭生產企業的609處礦井中,高瓦斯礦井占26.8%,煤與瓦斯突出礦井占17.6%,低瓦斯礦井占55.6%。國有地方和鄉鎮煤礦中,高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井占15%左右。部分局礦的情況更為嚴重,如淮南礦業集團所屬11對礦井均為突出礦井,平頂山煤業集團所屬的13對礦井也全部為高瓦斯或突出礦井。
瓦斯災害已成為制約煤礦安全生產和煤炭工業發展的重要因素,為此,國家煤礦安全監察局實施了“科技興安”戰略,并提出了“先抽后采、監測監控、以風定產”的瓦斯治理“十二字方針”,與此同時,我國的各類科技計劃也逐步加強了瓦斯災害治理技術研究開發的支持力度?!笆濉币詠恚蒲性核?、高等院校及企業以產學研結合方式開展了攻關研究,在瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出預測、保護層開采、順煤層瓦斯抽放及礦井通風系統監測、評價與決策控制等方面取得了重大進展,并獲得了一批重要的科技成果。
2瓦斯治理技術研究的新成果
2.1瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術
瓦斯煤塵爆炸一直是困擾煤礦安全生產的重大災害之一。近年來,我國在煤塵著火機理及瓦斯煤塵爆炸機理研究方面,建立了粉塵云著火及燃燒過程簡化模型,得出了粉塵空氣混合物點火過程中慢速導熱燃料模式到快速輻射燃燒模式的轉變具有爆炸特征,試驗系統中點火誘導期與高溫固體顆粒燃料產物的質量分數和燃燒陣面中的熱輻射有關,在爆炸極限范圍內顆粒相濃度與顆粒點立溫度越低火焰加速效果越明顯,輻射熱損失可能導致燃燒區域的重構,粉塵空氣混合物火焰穩態結構發生明顯變化等重要結論;通過研究得出了瓦斯煤塵共存條件下煤塵云著火特征參數計算方法,揭示了瓦斯爆炸過程中爆炸波和火焰的變化特征。
在取得上述成果的基礎上,建立了礦井瓦斯煤塵爆炸危險性評價模型,用事故樹方法分析了掘進、采煤工作面瓦斯煤塵爆炸發生的影響因素擴權重、可能發生事故的模式和避免爆炸事故發生所要采取的途徑。確立了礦井采煤工作面、掘進工作面瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價指標體系,并將指標分為爆炸易發性指標和爆炸后果嚴重性指標。前者包括自然因素、技術因素、管理因素和經濟因素四方面指標,后者包括煤塵爆炸指數、沉積煤狀況、隔抑爆方式、隔抑爆用水量、井下作業人員、以往事故損失及礦山救護能力等。開發出了瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術和專家系統軟件,并建立了瓦斯煤塵爆炸的危險性評價和防治專家系統。
2.2煤與瓦斯突出區域預測技術
采用瓦斯地質理論與物探技術相結合的方法進行突出區域預測,一直是國內外的研究方向?!笆濉庇媱澮詠?,我國煤與瓦斯突出區域預測技術取得重要成果:
(1)我國采用瓦斯地質方法,建立了瓦斯地質理論與物探技術相結合的多技術(數字地震勘探、無線電波透視和構造軟煤測井曲線識別)集成的多尺度(礦井突出區和工作面突出帶)瓦斯突出區域預測瓦斯地質新方法;提出了以瓦斯地質單元基礎的由構造軟煤厚度(H)和煤層瓦斯壓力(P)相配套的突出區域預測瓦斯地質指標,初步確定構造軟煤厚度的突出臨界值為0.90m;
(2)開發了具有信息輸入、動態管理和空間分析功能的瓦斯突出區域預測WebGIS信息平臺,實現了瓦斯突出區域瓦斯地質方法的自動化和可視化;
采用地球物理探測技術,形成了一套礦井瓦斯富集部位地震探測技術與方法,建立了由3D3C地震技術、AVO技術、地震反演技術、地震屬性分析技術、地震波形分類技術、瓦斯地質技術等構成的瓦斯富集部位地質—地震預測模式,形成了瓦斯富集部位探測的核心技術;
(3)采用地質動力區劃的方法,確定了活動構造和巖體應力狀態對突出的影響,并劃分出應力升高區、應力降低區和應力梯度。為此開發了突出多因素模式識別概率預測計算機軟件,確定了活動斷裂、最大主應力、應力梯度等8個主要影響因素,并可方便地劃分突出的危險區、威脅區和安全區,開發出了突出區域預測決策分析系統軟件,實現了圖、文、聲和像的可視化;
(4)采用電磁波透視技術,成功研制出了探測煤層瓦斯災害易發區的技術和裝備,建立了電磁波反射和吸收特征數據庫和地質異常體的識別系統,得出了瓦斯災害易發區分布規律,提出了判定瓦斯災害易發區的敏感指標和臨界值,形成一套適于瓦斯災害易發區的判識方法。
這些技術成果的研究和應用,完善并發展了我國煤礦瓦斯突出區域預測技術體系,提高了突出預測的準確性,非突出危險區預測準確性達到100%,突出危險區預測準確性超過70%,最大限度地降低了掘進和回采過程中的瓦斯影響,顯著提高掘進速度和提高回采工作面產量。
2.3煤與瓦斯突出動態預測技術
煤與瓦斯突出的非接觸式預測是通過對瓦斯或煤體本身的信號的實時監測而進行的連續動態預測技術。這種方法具有測試簡單、不與生產發生沖突、實時連續監測等優點。因此,非接觸式連續預測是目前突出預測的主要研究方向。在“九五”攻關成果的基礎上,針對掘進工作面煤與瓦斯突出非接觸動態預測預報的需要,分別研究出了基于動態瓦斯涌出規律原理、AE聲發射原理和電磁輻射原理的工作面突出危險性連續監測技術與裝備。
通過分析瓦斯涌出動態變化規律與突出危險性的關系、實時監測瓦斯動態涌出特征波形、提取與突出危險性相關的特征指標,建立了煤巷掘進炮后30分鐘的噸煤瓦斯動態涌出量指標、瓦斯涌出變異系數指標、炮后瓦斯涌出最大速率指標等連續預測指標,研究確定了這幾種指標與炮掘工作面突出危險性的關系及指標臨界值,以此綜合判斷工作面所處地點的安全狀況以及前方的潛在危險性,實現了炮掘工作面瓦斯動態涌出預測,為我國煤礦提供了一種新的瓦斯涌出量預測方法和煤與瓦斯突出預測工藝技術;
開發出了一套AE聲發射監測煤與瓦斯突出的技術裝備,提出了AE聲發射濾噪綜合處理技術和方法,通過阻噪、隔噪、抑噪、濾噪和有效AE信號提取等途徑,實現了有效濾噪的目的,取得了歷年來濾噪研究中最有突破性進展的研究成果,研究出了包括傳感器在內的AE聲發射預測工藝技術,分析和總結了煤巖破壞AE聲發射規律、AE聲發射與瓦斯動力災害的關系;
通過連續監測含瓦斯煤巖流變破壞過程中產生的電磁輻射信號強度和脈沖數及其變化的研究,實現了對煤與瓦斯突出等煤巖動力災害現象的預測預報,研究并揭示了電磁輻射與煤與瓦斯突出影響因素間的關系,提出了臨界值法與動態趨勢法相結合的煤巖動力災害預警方法,開發成功了煤巖動力災害非接觸電磁輻射連續監測儀,實現了煤巖動力災害的非接觸、連續動態監測及煤與瓦斯突出預警。
2.4高產高效礦井瓦斯災害綜合治理技術
加強瓦斯災害的治理是防止煤礦重特大事故發生的重要保證。高瓦斯煤層群保護層開采、低透氣性煤層瓦斯強化抽放、巷道邊掘邊抽等技術是瓦斯治理的有效措施,也一直都是煤礦瓦斯治理的重點和難點。在煤層群保護層開采方面,通過開展了保護層作用機理的研究,利用三維離散單元法對淮南礦區保護層開采后,采空區頂、底板煤巖體應力重新分布的規律、頂底板變形和破壞特征進行了數值模擬研究,從理論上計算了保護層開采后卸壓范圍向頂、底板方向發展的深度,為確定被保護層的保護效果和卸壓范圍提供了可靠的理論依據。
針對首采保護層開采時,上下高瓦斯突出煤層的瓦斯集中向首采工作面涌出的特點,并考慮到確保和提高防突效果的要求,試驗成功了多種首采層瓦斯綜合治理技術措施:
保護層底板巷道+上向穿層鉆孔抽放瓦斯技術、被保護層頂板煤(巖)巷道+下向穿層鉆孔抽放技術、首采層(保護層)頂板巷道抽放技術、首采層(保護層)頂板走向鉆孔抽放技術、首采層(保護層)工作面采空區埋管抽放技術、首采層(保護層)掘進工作面邊掘邊抽技術。在試驗研究中還在實際層間距70m(相對層間距35倍)近水平煤層群的下保護層開采和80-90~急傾斜近距離煤層群的下保護層開采上取得了重大進展;轉在順煤層強化抽放方面上,通過試驗和理論研究,形成了一套在順煤層鉆孔中運用高壓水射流擴孔和鉆擴一體化技術提高瓦斯抽放效果的成套技術和裝備,以及對石門揭煤抽、排瓦斯鉆孔擴孔的工藝技術和方法。擴孔后鉆孔直徑達到200-300mm,為擴孔前的4.5倍,最大擴孔直徑達619.9mm。擴一個鉆孔的時間相當于施工一個鉆孔時間的1/6,而一個擴孔鉆孔的抽排放瓦斯及防突效果相當于2個以上的鉆孔,明顯提高了瓦斯抽放的效果;
在瓦斯抽放效果評價方面,研究了根據煤層的最小突出瓦斯壓力、瓦斯含量為依據,合理確定評價預抽防突措施有效性的預抽率指標和臨界值的方法。下向鉆孔及深孔預裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技術途徑。通過試驗研究,解決了下向鉆孔施工中的排渣、排水等技術難題,取得了下向孔鉆探長度達到70.1m的良好效果。研究中完善了適合于高瓦斯低透氣性、有突出危險煤層深孔控制預裂爆破強化抽放瓦斯技術和石門快速揭煤技術;
對于單一低透氣性突出煤層巷道掘進的瓦斯抽放技術難題,通過理論分析和試驗研究,發現煤層巷道掘進工作面和巷道兩幫的煤體在松動和原始煤體之間存在的隨巷道向前掘進而向前移動的蠕變“u”形圈,在“u”形圈內煤層的透氣系數成百倍地增加;
分析了煤層賦存參數、瓦斯抽放參數對抽放鉆孔抽放瓦斯效果的影響,確定了有效抽放半徑與抽放時間的關系、抽放負壓和抽放量的關系,并據此合理布置邊抽邊掘鉆孔,其截流抽放瓦斯率可達到30%以上,并且煤體的強度有較大增加。
2.5礦井通風系統安全可靠性評價與決策技術
礦井通風是保障煤礦安全生產的關鍵性環節,合理的通風是防止瓦斯積聚、抑制煤炭自燃和火災蔓延擴大的重要手段,通風系統布置不合理或管理不當,則是導致瓦斯積聚和自然發火及造成瓦斯、火災事故進一步擴大的主要原因。集約化生產的大型礦井實行一礦一面已成趨勢,要求通風系統具有更強的穩定性、可靠性和合理性,具有較強的抗災能力。
我國開展了礦井通風系統安全可靠性評價和決策技術的研究,建立了基于評價指標體系和網絡仿真技術的兩種礦井通風系統可靠性評價理論體系、評價方法和數學模型,開發了智能化、可視化通風系統可靠性評價和決策支持系統軟件。
在災變風流動態模擬及虛擬現實技術方面,研究并完善了一維動態模擬技術,開發了礦井災害風流流動模擬的GIS顯示系統,實現礦井災變動態模擬結果在礦井通風系統圖各巷道通風參數的動態顯示,提高模擬結果與各巷道的對應性,減少礦井災害防治及救災決策中應用災變狀態各參數的失誤率,提高決策效率。研究出了礦井火災區域內煙流流動的三維數值模擬研究和礦井巷道中火災煙流流動的虛擬現實技術。
在通風系統自動調控方面,研究成功了井下自動控制風門及遠程控制技術,研制出了帶有卸壓窗和撞桿自動開啟裝置的遠程自控風門,實現了井下人、車信號分離,采用控制命令分級管理的方法,徹底貫徹了“生產服從救災,行人服從行車”的風門管理理念,有效地提高了通風系統的穩定性和安全可靠性。
作為配套技術研究,將礦井通風系統安全可靠性評價和決策技術、礦井災變風流動態模擬及虛擬現實技術和井下風門遠程控制技術等有機整合成一體,開發了軟件平臺,初步實現了礦井通風系統從監測、分析、決策到控制等各環節的閉環運行。
3存在的問題和急需開展的研究
煤炭是我國國民經濟發展的基礎能源,煤礦安全是煤炭工業走新型工業化道路、可持續發展的前提和保證。瓦斯災害治理是煤礦安全工作的重點。對煤礦瓦斯災害進行監測監控、預警防治等瓦斯綜合治理技術措施,是減少煤礦傷亡事故,提高安全生產水平的重要手段。目前,煤礦安全工作面臨兩大的挑戰:
一是產業結構的調整,生產高效集約化程度的提高,瓦斯涌出量倍增,產塵強度大幅度上升,通風壓力增大,瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出等災害事故的預防難度增大;
二是礦井生產水平的逐年延伸,地應力增大,瓦斯涌出量也增大、煤與瓦斯突出和沖擊地壓危險性增加,惡化了煤礦生產條件,增大了生產中的不安全性。為此,煤礦安全技術也需從兩個方面開展攻關研究:
(1)根據礦區煤層條件不同、瓦斯賦特征不同、生產條件的變化,采用新的科技手段進一步完善提高現有瓦斯災害治理技術體系并進行適應性研究,如采用現代通訊技術、自控技術、計算機技術和傳感技術,解決我國現有煤礦安全監測系統相互不兼容、無法互聯互通的技術難題;
(2)不斷解決瓦斯治理技術研究中出現的新問題,如伴隨我國東部深井開采帶來了“三高”和深部礦井的延期突出問題,松軟低透氣性煤層長鉆孔瓦斯抽放技術難題。這些問題急需開展科技攻關加以解決。
4結論
瓦斯災害治理新技術在淮南礦區進行了試驗和應用,取得了經濟、社會、安全環境的多重效益。這些研究成果對我國煤礦生產條件和瓦斯災害特點具有很強的針對性和適應性,具體成果表現為:
(1)瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術在淮南潘三礦、張集礦應用表明,評價結果準確可靠,具有很強的操作性和實用性,為預防煤礦瓦斯煤塵爆炸提供了重要技術支撐。
(2)瓦斯地質、動力區劃和地球物理探測方法的煤與瓦斯突出預測技術是經實踐證明是有效的,是減小防突工程量、提高防突效果的保障技術措施。
(3)AE聲發射、電磁輻射等非接觸連續監測技術取得了突破性進展,并進入實用化和產業化階段。
【關鍵字】地質災害,工程,設計,治理
地質災害工程具有一定的實在性,具有自身的防治戰略以及相應的勘查內容和評價辦法。在地質災害工程中,實施的環境具有不確定性,對于工程的性質、地點、規模、方式以及終結的時間都是取決于具體發生的災害。了解了地質體的設計與治理將能夠使地質災害工程正常進行。
一、地質災害工程的設計
地質災害工程中設計很重要,要深入的了解自然結構,研究它的成因機理以及災害發生的條件。在一些重大的地質災害工程中,要求立足于實際問題中,用成熟的理論將問題解決。認真探索新理論和新工藝,在全面分析地質災害條件的基礎上,建立地質災害發生的全程模式。
(一)地質災害工程設計的基本思路
地質災害工程設計的基本原則是進行概念設計,這樣能夠將復雜的問題簡單化,進一步完善整體設計。因此建立一種源于成因機制分析的地質災害工程的概念設計體制,在設計中應該完全適應地質體的自然態勢,對自然結構進行充分的利用,進一步增強自然的穩定性,不能將其隨意的進行改造,應盡量的適應自然地質的具體環境和特征。對于一些重大地質災害的工程,隨著時間的推移不斷的將設計和工藝優化,按照設計人員的具體施工工序進行。施工時要做好工程治理的有效性,控制災害體,保護好對象。在開工之后,要綜合的聽取建設,監理和施工方面的意見,將原設計進一步優化,整體提高工程的質量。
(二)地質災害治理施工設計的基本要求
1、地質災害治理施工的總體設計
根據地質保護對象的工程等級確定工程的設計標準,結合設計的技術規程、規定等技術文件,制定出有效控制災害工程治理的設計思路。在施工過程中,比如挖基坑、邊坡等施工時,作出施工安全的檢測設計;對主體工程進行工程效果作出檢測設計。
2、地質災害治理工程的分項設計
根據地質災害體,列出本工程的工程量清單,如施工工序、施工方法及施工的質量要求。對于主體受力的樁、錨等進行質量檢測,列出具體的檢測標準、方法和數量;針對輔助工程設計的堆渣場擋土墻等作出分項設計并納入預算中。
(三)地質災害施工設計介紹
地質災害防治的設計作業中存在很多設計步驟。比如現場的設計,反饋設計,分析設計,監理設計,代償設計以及計算機輔助設計等。下面分別對這些設計進行介紹(1)初始的反饋設計。在進行地質勘查和研究之后,才能夠進行現場設計。其中設計人員需要進行整體性的思考和判斷,擬定初始的方案,主要包括對方式的選擇,施工的具體方式和要求。這是非常重要的,存在于設計的各個層次中。(2)計算機分析設計。在初始反饋設計的基礎上,下一步該進行計算機分析設計了,這種設計能夠有效的將初始反饋的資料量化,提供出更為準確的工程施工方案。此種設計有一定的缺點,由于計算精度有一定的限制以及設計對象的不確定,計算的結果會出現定性使用的現狀。(3)系統設計。對于地質災害工程特點進行綜合的分析,能夠更廣泛的把握實質性的問題,防止在原則上的失誤。(4)代償設計。要求施工人員針對關鍵地段施工時,添加的一項施工措施,可以加強安全儲備,增加對地段施工中的安全系數。經過大量的實踐證明,代償設計在指導施工中的程序、強度和步驟是非常重要的,能夠有效的控制施工中地質體變形,減少災害。(5)二次反饋設計。主要進行工程開挖和造孔的施工中,能夠檢測到之前未能夠想到的一些意外狀況,根據相應的反饋設計,能夠更精細的對整體進行設計。(6)可靠性設計。地質災害工程相對于一般的建筑工程中,具有更大的不確定性。主要的不確定來自防治對象自身存在的設計參數有較強的離散性。因此,計算模型也和實際的工程中有一定的不同,在概率論的基礎上提出了可靠性的設計方法。就是在對各種參數進行綜合考慮之下,選定可靠度或可靠指標當作設計準則。這樣就可以在各方面都穩定的狀態下計算出失效概率,判斷工程的可靠性。(7)計算機輔助設計。這種設計的操作性非常強,對設計工程師有很大的幫助可以大大提高工程作業的效率。雖然說設計的各種觀念有所重復,但是這些總是在不斷的優化。
二、 地質災害工程的治理
地質災害工程的治理目的是為了防止地質災害的發生,滑坡,泥石流,坍塌,地裂縫,地面沉降等都屬于地質災害。其連續的發生,嚴重影響了人民的生命安全,同時也制約了經濟的發展。正確認識地質災害現狀,盡量排除在地質災害工程中的一些干擾因素,降低地質災害的發生的可能性,對于可持續發展具有重大的意義。
地質災害的治理是一項綜合性的治理工程,在治理時,涉及的知識面廣,要求專業性強,要按照治理工程相關行業的設計規范進行治理。依據所治理的地質災害特征、環境,擬定防治的工程方案,不同的地質災害有不同的防治工程類別。如:對滑坡的治理,常用的工程治理措施有支擋、加固和排水;對泥石流的治理采取攔截、疏導和保護等措施;不同的工程類別有不同的結構類型,在治理過程中要根據災害的具體情況而采取優選的治理方案。一般的治理工程方案選擇單一的工程類型或者結構工程類型,還有的選擇不同種工程類型進行,總之根據防治效果選擇不同的防治類型。此外,還要想到工程的累積效果,保證維護后的長期使用;還要根據特殊的地質災害設計專門的工程施工。根據地質災害的工程位置使防治的強度要達到防治的目標要求。
三、結束語
經過深入的調查地質災害的發生有過半的因素是人為的。所以要減輕災害的發生也需要社會的共同努力。利用相關的媒介進行宣傳教育,并建立相關的國家財政的投入。對于災害防治工作質量,直接影響到國民經濟的發展,所以國家要給予相關的政策扶持,使得地質災害工程健康發展。
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[關鍵詞]泥石流災害 溯源分析 治理方法
[中圖分類號] P642.23 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-7-386-2
災害路段之中的泥石流,通常由原初的偏急水流,變成稀釋特性的泥石流。泥石流特有的溯源成因,包含復雜態勢下的地質構造、地貌特有的偏深溝谷、強烈地震等。除此以外,高強度特性的降雨、區域之中的融雪等,也會發育出這樣的泥石流。泥石流治理,可采納護岸框架、抗沖擊特性的結構、建構攔渣壩,以便縮減原有的沖擊強度。建構大規模范疇內的泥石流治理,凸顯最佳的治理成效。
1泥石流的根本誘因
泥石流特有的災害,帶有隱蔽特性及突發的特性。然而,這種突發態勢下的自然災害,也潛藏著深層級的本源成因。泥石流形成依循的必備要件,包含區段固有的陡峭地形、構造發育狀態、季節時段的匯水面積、固態特性的松散物體。地震能促動它的發育,此外人為的、不適宜的活動,也會誘發災害。突發特性的極端降雨,能誘發規模偏大的泥石流。
1.1區域地形特性
山地固有的陡峭地形,為泥石流匯聚、泥石流的拓展,提供了勢能。密集態勢下的支渠、陡峭狀態之下的坡地山體,都能在偏短時段內,快速匯集水分。坡面攜帶著的水流、支溝以內的泥石流,匯集足夠能量,就會累積在固有的主溝道之中。泥石流夾帶著偏多的、松散特性的沖刷物質。這種情形之下,主溝道銜接的岸坡,在快速沖蝕之下,就會迅速下切。
例如:某山區特有的區段,包含42°這樣的偏陡坡體。夏季雨季時,泥石流匯聚過來的規模遞增,快速提升原有的峰值。溝口地段之內,開闊態勢的扇形地勢,能為累積著的泥石流,提供宣泄條件。這種狀態下,就累積了規模偏大的泥石流并沖出溝外。
1.2地質構架特性
區段固有的地質構造,若潛藏著強烈活動,則區域以內的斷層發育,就會很頻繁。新添加的構造,在區域以內發育,促動了地質災害。泥石流特有的進展規模,密切關聯區域架構之中的構造控制。
例如:某區域斷層兩側特有的寬度布設著碎裂的巖層。區域裂痕發育,巖層表征的產狀很亂,顯示出偏重態勢下的風化剝蝕。此外,松散物質累積、斷層周邊方位的滑坡嚴重、雨季時段的滑坡崩塌,也會帶來這一地段的泥石流。這種情形下,布設了格柵壩體,以便阻擋滑落下來的碎石等,減緩沖擊速率。
1.3偏強地震誘發
地震特有的形式,是新構造運動,顯示出強烈傾向。地震損毀了巖體固有的框架屬性、縮減了坡體穩定。這種狀態下,區域固有的山體松動,巖層通常碎裂,增添很多裂隙。崩塌及滑坡,危害巖體穩定。巖體增添了原有的活動傾向,累積著的巨石、其他特性的松散物體,就會不斷沖擊。地震誘發出來的泥石流,帶來大規模態勢下的傷亡損失,加劇地質災難。
1.4固態物質補給
固態特性的松散物體,是泥石流必備來源。松散物體特有的補給條件、儲備著的總量多少,關涉泥石流屬性、測定的災害規模。例如:某溝壑之中,物源條件足夠;流域范疇之中的松散物質,逐漸向著大規模特性的泥石流予以轉變。固態特性的松散物質,包含岸坡殘存著的累積物體、溝道堆積著的物體、危險態勢下的巖體、崩塌滑坡。常見補給方式,包含主體溝渠、支路溝渠這樣的補給。若遇到偏強態勢的降水,則泥石流攜帶出來的松散物質,就累積成災害。
2治理必備思路
2.1強化區域排導
有序整合攔截及排導,穩定區域地形,縮減區域勢能。易發泥石流特有的區段,降水比值偏大,累積著偏多的松散物體。某些這類區段,甚至遍布巨石。單獨建構攔擋庫,則庫存固有的容量有限;單獨采納排導,也很難管控總體流量,并縮減輸沙量。這種狀態下,可以建構格柵壩體,以便攔截碎石,阻止住接續的泥石流。采納重力壩,穩固溝渠岸坡,縮減區域范疇之中的勢能。設定排導特性的堤壩,以便阻止淤泥,并防控堵塞。有序整合三者,強化平日的排導,縮減泥水流速,攔截了泥石流。
2.2考量獨特環境
某區域以內的地域環境,顯示出獨特性:經過多次整治,但設定好的標準偏低,沒能抵擋住規模偏大的這類災害。漿砌石擋特有的墻體,與區域范疇的地形沒能契合,不適宜阻擋住泥石流。因此,布設攔截壩之前,應周密考量這一區域獨有的地貌狀態,按照最大范疇的災害記載,來擬定精準特性的設防指標。采納鋼混結構,保障壩體穩固,有序抵擋沖擊。
例如:某山區為防控泥石流,建構了漿砌石擋特有的壩體。夏季時段中,山洪常會爆發。為此把原有的這類壩體,變為復式斷面。平日里,排導堤帶有景觀效應,可被設定成休閑場所;泥石流發生時,它可被當成階梯層級的防控體系,顯示減災性能。斷面固有的兩側,可修造道路。排導堤壩可添加緩沖特性的區段,培植草木植被。
2.3有序規劃排導
山區區域之中,可用的地塊緊缺。但這樣的區段,又是泥石流特有的易發地段。依循因地制宜這一總體指引,妥善規劃并建構排導。擬定的排導堤壩,可被設定成復式斷面。擬定好的預防途徑,包含細分特有的危害層級、在城區之內審慎規劃。隨時監測天氣,及時采納預警。在最大范疇內,消減泥石流附帶著的威脅。在這之中,監控預警特有的途徑,應被側重選取。
3細化的防治途徑
3.1建構格柵壩體
格柵壩特有的性能,是攔截蓄積著的泥石流。溝道之中的顆粒物體、累積著的巨石、漂浮狀態之下的其他礫石,在遇到壩體以后,就會減緩流速。這樣做,縮減了下游范疇的重力沖擊,防止大壩損毀,也縮減了崩塌滑坡。格柵壩特有的布設范圍,包含主壩體這樣的上游、易發滑坡地段、易發崩塌地段、漂浮巨石累積的區段。
3.2布置攔擋壩體
某特大泥石流,沖蝕了溝道固有的下側,帶來大規模范疇的沖出物體,以致造成災害。攔擋壩特有的價值,是通過建構大壩,來穩固這樣的岸坡,提升區域溝床。這樣做,能防止溝床下切,保護坡腳不致被沖蝕,縮減泥沙特有的沖出總量。與此同時,壩體也縮減了排導堤壩固有的承載壓力。攔擋壩特有的布置規則,是建構在庫容偏大、松散物體累積著的區域,或者支溝出口。
3.3采納監控預警
氣候監控預警,是針對觸發特性的降雨因素,予以隨時查驗。辨識泥石流固有的特性,包含某一時點的泥石流方位。依托綜合手段,搭配著設定好的防治工程,有序縮減風險。采納視頻監測、常用的次聲監測。查驗變形檢測、壩體特有的應變檢測、土體壓力辨識及測控。
例如:采納高科技特性的檢測手段,在易發災害范疇之內,架設不間斷特性的監控設備。
4結語
泥石流發育關涉的地貌成因,包含碎裂特性的巖體、冰凍特性的風化物體、重力累積態勢下的沉積物、差異偏大的固有地貌。除此以外,強度偏高的區段降水、冰雪消融附帶的水,都是誘發動因。地震劣化了固有的物源穩定,助推了泥石流形成。辨識了溯源要素,才能采納實效特性的治理手段,獲取顯著成效。
參考文獻
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1地質災害現狀
1.1地質災害造成的損失許昌市煤炭資源豐富,大小煤礦隨處可見,由于長時期人工過度開采或不規則開采留下大體積采空區,且大多采取自然塌落法,不進行回填,加上爆破震動,引起頂板巖體裂隙,穩定性變差,在地表水下滲作用下,易發生塌陷。塌陷則必然引起地面變形、裂縫,直接威脅煤礦區及附近人民生活和生命財產的安全,危害大,造成較嚴重的經濟損失。據統計,僅禹州市110個地質災害點共造成毀房9434間,毀田885.87hm2,毀壞路段650m,人員死亡27人,直接經濟損失6073萬元。其中地面塌陷造成直接經濟損失6024.5萬元,占總損失的99.2%,死亡1人;滑坡造成直接經濟損失46萬元,占總損失的0.75%,死亡26人;崩塌及河流塌岸直接經濟損失2.5萬元(表3)。各鄉鎮災害損失情況,根據所在地理位置和地質環境不同,地質災害造成的損失差異較大。其中鳩山鄉損失680.9萬元,磨街鄉損失620.9萬元,方山鎮損失1219萬元,神垕鎮損失539.5萬元,古城鎮損失96.5萬元,方崗鄉損失30.6萬元,文殊鎮損失682.5萬元,梁北鎮損失181.5萬元,朱閣鄉損失184.0萬元,萇莊鄉損失155.2萬元,淺井鄉損失195.0萬元,鴻暢鎮損失1487.4萬元。襄城縣境內的地質災害造成的損失在500萬元以上。
1.2地質災害隱患及損失評估通過對禹州市內地質災害調查點進行認真系統的分析,共確定地質災害隱患點90處,各種地質災害隱患點共威脅農田614.13hm2,房屋14432間,道路3610m,煤礦一座,威脅人口20137人,直接經濟損失預測8398.4萬元。其中地面塌陷威脅人口19056人,直接經濟損失預測7816.7萬元;滑坡威脅人口782人,直接經濟損失預測342.8萬元;崩塌威脅人口159人,經濟損失預測6.9萬元;不穩定斜坡威脅人口160人,經濟損失預測232萬元。各鄉鎮地質災害隱患點經濟損失預測評估為:鳩山鄉1157.2萬元,磨街鄉1234.1萬元,方山鎮1053.5萬元,文殊鎮1226.0萬元,梁北鎮330.0萬元,古城鎮93.0萬元,方崗鄉656.5萬元,神垕鎮926.0萬元,淺井鄉257.5萬元,萇莊鄉134.5萬元,鴻暢鎮1330.1萬元(表4)。根據地質災害災情分級評價標準,對區內110個地質災害點進行評價,評價結果:重大級1處,較大級15處,一般級94處。對可能發生的地質災害和已發生但還存在較大威脅的地質災害隱患進行危害程度分級評價,禹州市共有地質災害隱患點90處,評價結果:特大級3處,重大級39處,較大級38處,一般級10處。
2環境治理研究
2.1許昌市環境治理現狀近年來,許昌市各級政府和礦山企業逐步認識到保護礦山環境的重要性和緊迫性,在加強制度建設中、做好地質環境保護監督管理的同時,積極推進和組織礦山環境調查、規劃和礦山地質災害防治及土地復墾工作取得了明顯成效。
2.1.1加強組織領導和制度建設依據《環境保護法》、《礦產資源法》、《地質災害防治條例》、《土地管理法》、《土地復墾規定》、《固體廢物污染環境防治法》、《全國生態環境保護綱要》、《礦山生態環境保護與污染防治技術政策》和《河南省實施<土地管理辦法>辦法》、《河南省地質災害防治管理辦法》等基本法律、法規,結合本地區的實際情況,許昌市先后頒布了基本農田、防震減災、礦產資源、土地管理、污染防治、地質災害防治等一系列規章制度、規劃及相應的配套保障措施,為加強礦山環境保護與治理工作提供法規保障,使礦山環境保護與治理工作有章可循、有規可依。
2.1.2監督管理體系初步形成,依法行政有了組織保障許昌市各級國土資源管理部門相繼設立了地質環境管理科室,初步建立起市、縣(縣級市)、鎮(鄉)三級地質環境保護和監督管理體系,從組織上保障了全市礦山環境保護和監督管理工作全面有序地開展。一般大型礦山設置環???、地質測量科、土地征遷科,中、小型礦山建立科或組,負責礦山環境監測、污水治理、礦山防塵、礦區綠化、土地復墾等工作;與礦山生態環境有關的礦山安全組織機構比較齊全,設置時間較長。
2.1.3控制源頭,加強礦山地質災害防治工作通過“新建礦山地質災害危險性評估”制度的全面貫徹實施,初步從源頭上控制和預防礦山環境問題和礦山地質災害的發生。各級國土資源主管部門把礦山地質災害防治管理作為一項重要任務進行認真部署,相關部門、企業已制定了配套的規章制度,對危害地質環境、誘發災害的行為進行約束,同時,在全市范圍內初步建立了汛期應急調查制度、汛期防災預案制度、災害速報制度、險情巡查制度和汛期值班制度等,防災應急能力和反應速度得到提高。
2.1.4加強宣傳教育,發揮各方面的積極性全市開展了有關礦山環境保護的宣傳教育活動,培育公眾的保護意識,使廣大人民群眾及從業者充分認識到礦山環境保護與其自身安全健康的重要性,調動了礦業權人、公眾等各方面的積極性,共同參與,做好礦山環境保護治理工作。
2.2礦山環境治理現狀許昌市制定了礦山環境保護的優惠政策,調動礦山企業及社會參與的積極性;通過各種渠道,積極爭取治理資金,加大投入力度,促進了全市礦山環境治理工作的有序開展。(1)2006年初,省國土資源廳及省財政廳以豫財辦建[2005]330號文批準了“禹州市白廟礦業集團白廟煤礦礦山地質環境治理”項目,批復資金260萬元。棄碴復耕工程共完成棄碴清理49050m3,土方開挖3850m3,土方回填平整7100m3,使基本農田增加0.8hm2;土地平整工程共完成棄碴清運9850m3,土方回填98300m3,土地平整82100m3,恢復良田14.67hm2;實施了生物工程,植樹3100株。(2)2006年初,省國土資源廳及省財政廳以豫財辦建[2005]330號文批準了“河南省襄城縣紫云山礦山地質環境治理工程”,批復資金200萬元。治理共完成棄碴清理1120m3,棄碴回填15095m3,土方回填10500m3,人工回填平整26715m3,漿砌石工程510m3,施工便道1.85km,植樹37145株。(3)2006年初,省國土資源廳及省財政廳以豫財辦建[2005]330號文批準了“河南省禹州市呂溝煤礦煤矸石綜合治理工程”,批復資金150萬元。整治煤矸石堆面積0.1736km2,土地復墾4.26hm2。(4)2006年底,省國土資源廳及省財政廳以豫財辦建[2006]333號文件批準了“河南省禹州市中鋒棗園煤礦礦山地質環境治理項目”,批復中央財政資金200萬元。土地復耕面積8.73hm2;將取土區翻耕3600m3;修筑擋土墻430m;修筑了施工便道0.43km;實施了生物工程,植樹430株。(5)2006年底,省財政廳以豫財辦建[2006]333號文件批準了“河南省禹州市磨街鄉大澗村礦山環境治理”項目,項目申請資金803.13萬元,批復資金200萬元。治理工程共完成回填區平整0.72hm2;埋置排水管45m,改善山坡地表水徑流條件;修筑擋墻140m,加固坡體內的平臺陡坎,以保障坡體穩固;修建施工便道1.20km,保留了0.50km作為景觀路,改善項目區內交通條件;對治理后的坡地進行綠化,綠化面積8.67hm2,種樹13500株,恢復生態環境。上述礦山環境治理項目的開展,不但恢復和改善了這些礦區的生態環境,改善了當地居民的居住環境,減災、社會、經濟效益顯著;同時在煤礦塌陷區治理、矸石山治理和石料礦山棄渣、棄石治理等方面積累了經驗,為下一步全市礦山環境治理工作的順利開展奠定了基礎。
3結語
關鍵詞:邊坡;地質災害;治理技術
中圖分類號:C35 文獻標識碼: A
引言
在日常生活中,除了專業的治理人員進行重點整治以外,居住在臨近邊坡地區的居民應平時就做好預防工作,在邊坡地區開挖排水溝,將地表水以及雨水及時的排出,并且做好自身的防護措施,以便在災難發生時可以自救。隨著時代的發展,滑坡災害治理的途徑越來越多,實用性也越來越大,但這些成功方法的提出是建立在失敗基礎上的,因此滑坡治理工作需要善于總結經驗,不斷完善,以便更好的應對災害,減少人力物力的損失。防治方法的強化需要與科學技術聯系起來,利用新時期的技術來實現更高效率、更簡易的治理操作,從而達到理想的治理效果。
一、邊坡低質災害治理的現狀
對于邊坡地質災害的治理必須要能夠遵循著“一次根治,不留后患”的原則,因此,必須要對邊坡地質災害的各項影響因素進行充分的分析,以此為基礎采取綜合治理的方式?,F今,隨著社會的不斷發展,很多的治理技術都逐漸的出現,而預應力錨索技術則是得到了十分廣泛的應用,在對邊坡地質災害進行處理時,對于一些容易產生地質災害的地段,要能夠實行一些預加固工程,這樣能夠有效的防止災害的產生,其中采取的主要措施是要先進行加固,然后再進行開挖,或者要能夠在加固的同時進行開挖,這樣可以避免在災害發生后的整治。其中主要采取的措施是利用小錨孔來進行注漿,這樣能夠對邊坡的滑動帶進行加固,這種防治的技術十分的方便,并且工作的強度也很低,具有很強的機械化,能夠有效的提升工作的效率。并且利用這種技術屬于主動向著邊坡進行加固,具有很大的先進性。
二、滑坡原因分析
邊坡地質滑坡具體可以根據坡體體積、滑動速度、滑坡規模等標準分為多種,每一種出現的地區、發生原因、規模等都會有所不同。其中較為常見的滑坡主要有崩坡積層滑坡、基巖滑坡、膨脹土滑坡,劃分標準主要是巖石性質和組成物質。在進行滑坡災害治理時,必須根據不同情況的滑坡進行分析,才能夠制定有效的防護策略。
1、崩坡積層滑坡原因
該種滑坡比較經常發生在山麓地帶,災害發生的范圍較小,但由于滑落巖石的速度較快、突發性強,因此在發生時一般不容易避開?;碌牡孛矠槿σ螤?,巖石裂痕等發育都比較完整。在滑坡發生后,坡面發生的變化較大,會出現明顯的推移。滑坡發生時如遇到大量降雨還可能發生泥石流災害,產生更大范圍的破壞。
2、基巖滑坡原因
該種滑坡一般發生規模較大,橫向可以達到數百甚至上千米,縱向能夠達到數十米甚至數百米?;鶐r滑坡的滑動速度較慢,如果滑動過程中受到抗滑因素的影響有可能進入休眠狀態?;鶐r滑坡在發生之前或發生初期不容易被人所察覺,又因為其發生規模大,因此一旦發生則會影響巨大,并且造成較大程度的人力物力損失。通?;鶐r滑坡造成較為嚴重的后果是導致地下水改道、泉水枯竭,此類問題會對居民的日常用水造成很大的影響,如不及時治理,還會影響農作物的灌溉和植被的供水。
3、膨脹土滑坡原因
該種滑坡一般出現在丘陵地區或階地區,一般會在某個地帶較為密集。膨脹土邊坡土質在潮濕時粘性很強,但遇上干燥天氣則容易過于干燥從而導致龜裂,破裂的縫隙影響了土體本身的整體性,因此在遇到雨天時,雨水很容易灌入到縫隙中,使得土體之間的縫隙進一步變大。當膨脹達到一定程度時,則會發生滑坡或坍塌。膨脹土滑坡發生時滑動較為緩慢,因此一般造成的影響也較小。
三、邊坡地質災害治理技術
邊坡地質災害治理方案,按照其原理總的來說可以分為:排、削、填、擋、固五大類,在實際治理過程中根據現場實際情況選用其中一種或幾種進行組合綜合治理。排:排水,分為地表排水和地下排水,適用于與地表水和地下水有密切關系的滑坡。削:削方減載,適用于正在滑動或可能滑動的滑坡,一般布置在滑體的頂部、后部,其原理是減小滑體的滑力。填:回填壓腳,適用于前緣滑面較緩的推移式滑坡和前緣有平緩段的索引式滑坡。擋:通過設置抗滑樁、擋土墻等支攔擋工程來擋住土、巖體的滑動。固:采用錨桿、錨索、格構、噴射混凝土、注漿、植草、防護網等各種方法對滑體進行加固。下面就幾種常用的治理技術進行簡要的介紹。
1、混凝土噴射加固法
對于一些邊坡地質災害的表面問題的處理,可以利用混凝土噴射的方式進行處理,這種方法能夠及時的對巖土體進行封閉,并且能夠避免巖土體的潮濕與風化,有效的提升了其強度。并且噴射混凝土還可以與錨桿相互結合使用,主要是應用在一些比較容易風化、以及強度較低的巖石邊坡。對于一些節理發育、風化嚴重以及易受自然力的影響以及一些局部的小型坍塌的巖石邊坡也可以利用這種方式。還有就是爆破施工后,存在的一些比較薄的巖石邊坡,但是這種方式無法應用在外部景觀要求比較高的邊坡。目前開發的噴混植生技術是一種綠色混凝土,可以達到錨固與綠化的雙重效果,得到廣泛的應用。
2、自然坡率法
自然坡率法主要是指控制邊坡的高度以及坡度,以此來進行邊坡災害的防治,利用這種方式不需要對邊坡的整體進行加固,便能夠達到自身的穩定,同時這種方式的施工也十分的簡便,成本非常低。坡率具有一定的允許值,并且對于坡率主要是根據相應的穩定性進行計算來確定。
3、抗滑樁法
抗滑樁法主要是指在滑床一定深度的地方進行錨固的穿越滑體構筑物,能夠將上部的滑坡推力傳遞到滑床,這樣能夠有效的提升滑體的抗滑能力,能夠在最大程度上增加滑坡的穩定性??够瑯毒哂泻芏嗟姆N類,針對不同的類型會有不同的分類方式,根據其剛性的不同可以分為剛性樁以及彈性樁,根據材料則是可以分為混凝土、木材以及鋼材等。
4、注漿加固法
注漿加固法主要是通過對邊坡進行加固,能夠在壓力的作用下將其中的漿液利用管道注入到相應的裂縫中,并且這樣能夠將一些碎裂的巖石進行加固,將巖石逐漸的加固成一個整體,這種方式有效的提升了巖石的強度,并且能夠緩解地下水通道中減少地下水的破壞性。但是利用這種方式進行注漿之前,必須要對邊坡的特性、形狀以及深度有一個全面的了解,進行周密的分析,這樣能夠有效的保證注漿的管道能夠在最有利位置進行工作,另外注漿加固法工藝十分的簡單,應用的設備也很少,能夠有效的形成一些封水帷幕。
5、錨桿(索)加固法
錨桿(索)加固法主要是將一些不穩定的巖石體以及結構固定在穩定的巖石層中,這樣能夠使他們之間相互連接,因此來形成傳遞的拉力,錨桿(索)加固法主要是應用在各種巖土邊坡以及巖石上,其中加固的效果也會受到很多因素的影響,主要取決于錨桿(索)的結構、施工的技術以及質量等,錨桿(索)的結構主要是包括承壓板、錨具以及支擋結構等。為了達到更好的治理效果,錨桿(索)一般和格構、擋土墻、抗滑樁等組合使用。
6、擋土墻法
對于一些由松散巖石和土方構成的滑體,可以利用擋土墻法來進行處理,并且這種方式不僅可以應用在小型的滑坡,同時也能夠應用在大型的滑坡的處理中。其主要的作用便是要依賴本身的結構強度以及重量來阻止滑坡的下滑力,同時為了能夠保證效果,要能夠科學的選擇擋土墻的位置,一般來說,主要是設置在相應的邊坡的邊角以及前緣的位置,其中的主要結構是懸臂式、重力式以及錨桿式等。
7、柔性防護網
對于柔性防護網來說,主要是以高強度的柔性網為主要的部分,并且是利用攔截以及覆蓋的方式來進行地質災害的防治,屬于一種新型的防護結構系統。邊坡的柔性防護網主要是利用防護的功能、結構的形式以及作用等方式進行主動以及被動的防護,主動的柔性防護主要是利用錨桿以及相關的張拉繩施加張力給鋼繩網,這樣能夠有效的避免一些破碎巖石坍塌、滾落現象。利用柔性防護網具有很強的優勢,首先是能夠充分的利用柔性材料的防沖擊力性能,同時柔性材料具有很大的鋪展能力,廣泛適用于各種高切巖石邊坡的地質災害防治。
8、鋼花管注漿
鋼花管注漿主要是利用鋼花管來進行注漿,可以將相關的漿液注入到巖土體之中,這樣能夠有效的改善在邊坡巖土體的性能以及指標,從而來增強抗滑能力,并且鋼管在相應的邊坡之中還能夠提升其安全性以及穩定性,但是這種方法在進行設計時,一定要注意到相應的巖土體的性質,這樣能夠有效的應用到節理發育的邊坡。
9、生物工程法
通過生物工程方法來治理的措施主要有鋪草皮護坡法、液壓噴播種草技術、溝穴種植法、漿砌片石的骨架法等。
9.1草皮護坡
鋪設草皮來護坡是指人工培育草坪,把草皮運送到坡面,按照要求重新鋪設,使得邊坡很快形成草坪的方法。該方法適合于各種巖質邊坡和土質邊坡,特點是形成草坪的速度快、時間短、功效快,還可以減少水土流失。該法后期的管理養護工作比較困難,草坪成活率較低很容易被沖走。
9.2液壓噴播種草技術。
通過液壓來噴播植草的方法是指把草種、保水劑、木纖維、粘合劑、染色劑、肥料等跟水混合后通過噴播機噴到目的區域從而建設草坪的綠化技術,噴出的懸濁液含有草種且有很強附著力,噴射不重復不遺漏,能夠均勻噴播草種,在保濕條件下,草種可以快速發芽成長為草坪。該方法是一種高質量、高速度的現代化綠色技術,其具有質量高、適用范圍廣、造價低、防護性好等優點,該方法適用于土質的邊坡。
9.3溝穴種植法。
在溝穴內種植植被是人工在邊坡挖穴、挖溝種植藤木、灌木等,是一種較為傳統的防護技術。該方法造價低廉、施工簡單,但是植被種子容易被沖走,成活率較低。
9.4植生帶綠化法。
該技術通過機械設備根據特定的生產工藝,把肥料、草種和保水劑按照一定密度種植在可降解無紡布或者其他的材料上,通過機器針刺和滾壓來進行復合定位,從而形成了具有一定規格的產品。
9.5漿砌片石框架法。
漿砌片石作為坡面的骨架可以保護植被,通過與鋪草皮、土工格室、栽植苗木、噴播植草等方法結合形成護坡技術。根據漿砌片石的不同形狀可分為拱形、方格形和人字形。該方法的優點是見效快、穩性效果好,但是容易受到坡面和坡度的影響,景觀和生態效果比較差、成本也比較高。
9.6鋼筋混凝土的框架植草。
通過在邊坡上面澆筑鋼筋混凝土,進而形成框架,在框架內植草的方法同漿砌片石的護坡方法相似,區別在于該法具有更好的加固作用,適用于各種邊坡,定性較好、見效快,缺點是綠化的層次比較單調、成本較高。
結束語
邊坡地質災害在各種工程中是很常見的,對邊坡地質災害的治理也是非常復雜的系統性工作。邊坡地質災害的成因各不相同,對其治理技術也各有不同。本文主要研究和分析了目前較為廣泛使用的幾種治理方法,為實際工程中的治理提供了參考以及使用價值。
參考文獻
[1]王志祿,張燕.隴南地質災害氣象預報及預警技術研究[J].地質災害與環境保護,2011.
我國是一個發展中的礦業大國,隨著經濟的快速發展,對資源的需求量在不斷增多,礦山開采面臨著嚴重的挑戰。當前,礦山資源開發利用已經成為提升國民經濟發展的重要行業之一,因此,加強對礦山地質環境的保護十分有必要。由于我國地形、地貌比較復雜,地質構造運動強烈,很容易誘發地質災害。近年來,大規模的開采礦山資源以及建筑工程施工建設,對地質環境造成了不同程度的影響,再加上人們對環保不夠重視,在長期持續性開采過程中,很容易誘發地質災害,導致礦山事件頻繁發生。雖然通過礦山整頓以及相關部門的高度重視,在礦山地質環境保護與地質災害治理方面取得了很大的進步,但是總體來看,我國礦山環境惡化現象依舊沒有得到根本上治理,礦山防治水平有限,不利于整個行業的可持續發展。因此,保護礦山環境、合理開發利用資源已經成為礦山開采行業的一項艱巨任務。
2礦山地質環境災害治理的措施
目前,我國礦山開采過程中,很容易誘發水土流失、滑坡、水體污染、固體廢氣物污染以及地面沉降、坍塌等一系列礦山環境災害問題,這些問題嚴重制約并限制著整個開采行業的質量和水平的提升,筆者通過自身多年實踐工作經驗,歸納并總結到一些解決礦山地質環境災害問題的建議和措施,進一步加強對礦山地質環境災害的治理,具體有以下幾點:
2.1礦山地面減沉技術的應用
礦山資源開采過程中,開采和利用大量資源的同時會造成礦區出現空區現象,影響周圍環境。礦山地面減沉技術在應用過程中,利用砂、廠砂爐渣以及尾礦等材料,對開采后的空區進行填充,避免出現坍塌、變形以及地面沉降等現象的發生,能夠有效減少對周圍環境的影響和污染。地質環境范疇中,沉陷對環境的危害性較大,尤其是在預計會對沉陷地面進行沖刷,破壞周圍土層結構,誘發泥石流或者是水土流失等危害。采用礦山地面減沉技術,能夠有效減少沉陷地表的面積,減輕對周圍環境造成的破壞,避免水土流失、洪流等自然地質災害的發生。
2.2種植復墾技術的應用
礦山開采中,大面積開采可能造成地面塌陷現象,對環境造成嚴重威脅,極易引發地質災害。為了降低開采對地質造成破壞,因此,必須要做好地質災害的治理對策,而種植復墾技術的應用,主要對塌陷地區實施復墾填充,以煤矸石為填充的主要材料,在復墾區域內進行種植,大面積的樹木和草,能夠避免水土流失現象的發生,降低對復墾區的環境影響,同時在填充區復墾種植過程中,必須要做好地面壓實處理,確保地基緊密度,提升復墾技術的應用效果。
3加強對礦山地質環境保護的建議和對策
近年來,隨著礦山開采行業在快速發展,環境保護工作越來越受關注,筆者通過上述介紹和探究,歸納并總結出環境保護工作中存在的漏洞和不足,為此,提出了幾點關于礦山地質環境保護的對策和建議,希望能夠幫助礦山地質環境災害治理工作的順利進行,具體有以下幾點:
3.1提升礦山地質勘察隊伍的綜合素質
由于我國礦山資源比較豐富,礦山地質資源的開發和利用率高,該行業對于提高國民經濟總值有著重要作用。礦山地質勘察是綜合多工種、多學科的一項極為復雜的工程,對于勘察人員的要求比較高,不僅要熟練掌握工程學、地質學的相關資料,更需要具備野外實踐訓練的經驗,只有具備綜合素質,才能夠根據礦山開采過程中的實際情況,做到因地制宜,采取針對性措施,從而降低對環境及其周圍環境的影響,提高礦山地質開采的效率,避免地質環境災害的發生。
3.2建立健全礦山地質環境法律法規
結合礦山地質開采的實際情況,不斷完善相關管理法律法規,加強對礦山地質開采管理的力度,針對一些違規開采或者是不正當開采的行為,及時予以處罰和制止,嚴重時追究其刑事責任,加強對環境的保護。同時,還要抬高礦山資源開采的準入門檻,將環境保護工作放在首位,通過對礦山資源開采隊伍的資質進行全面審核,確保其技術水平、安全生產能力以及企業規模、環境治理能力等都符合相關規定,如有一項不達標,則不能正常進入開采工作。
3.3實施獎勵機制,加強對礦山環境保護
通過獎勵機制來扶持施工企業積極投入新的開采技術和開采工藝,在提升開采質量和效率的同時,降低和減少對地質環境造成的污染和破壞。鼓勵新工藝、新技術的大力推廣,不僅能夠提升整個礦山資源開采的效率,避免資源浪費現象的發生,而且降低了對周邊環境的破壞及影響,有利于環境及時恢復,提高礦區環境治理水平。
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