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泥石流灾害的产生主要是山体结构在长久的外力作用下已经形成松动或者发生了内部的改变,因此在汛期雨水作用下,山体滑坡泥石流灾害就出现了。本地特殊的地质构造也成为泥石流地质灾害产生的主要原因,天灾无法避免,只有及时的面对灾害发生时作出泥石流灾害的有效处理,缩小灾害的影响,对于人民群众的人身财产安全才能进行有效地保障。因此以下我们就与泥石流灾害治理的重要性和主要的治理方式进行全面的研究,从而有效地减少灾难的发生。
1 分析泥石流灾害治理的重要性
1.1 能够全面的保障本地人民群众的生命财产安全
我国幅员辽阔地貌丰富,地质构造较为复杂,本地区处于特殊的西南部,大部分的地质特点就是松散的岩土、岩石地,因此再加上汛期或者雨季的到来会造成次生地质灾害,泥石流的灾害就容易产生。掌握泥石流的发展形式,以及诱发地质灾害发生的地质灾害类型进行全面的分析,才能为找到合理的地质灾害解决措施提供依据。例如:地震后余震较多,造成岩石松动、山体崩塌、表层滑塌、并有飞石现象,再加上雅安地区的汛期雨量非常的充沛,诱发地址灾害的可能性非常大。
因此必须要对泥石流灾害的治理进行重视,同时并找到解决其他地质灾害的方法,全面的维护本地经济的发展生产建设,为人民提供一个稳定有效的灾害处理及时的形象。另外水利水电勘测设计部门要经常性的进行本地区的地理勘探,既给自身的水利建设工程提供更多的地质信息,又能够将本地的地质构造特点进行全面的分析,从而对地质灾害的处理方法以及处理方案的制定,也能提出更多有效地指导。
1.2 促进本地的经济稳定持续发展
地质灾害除了地震的破坏性之外就是泥石流现象的产生。在地震灾害发生之后,地震虽然不会造成整个山区的倾覆,但是山体的构造已经发生了细小的改变,例如:碎屑、碎岩石等情况,汛期的到来会造成泥石流灾害的出现,掩埋村庄或者建筑物的现象较为普遍。因此本地的生产建设根本性的破坏还是泥石流灾害的产生,所以在解决地质灾害泥石流的灾害处理方式就是要从维护人民群众的生命财产安全出发。
采取较为可靠和科学的治理措施,例如:修筑拦砂坝、防水坝、防洪堤等工程,确保本地的经济建设和发展能够抵御泥石流的危害。特别是当本地遭受到地震灾害后本来就脆弱的环境,山体松动、水流量较大,再加上没有具有针对性措施可以使用的泥石流灾害的侵袭,会给本地区造成致命打击。所以重视泥石流灾害的产生,才能针对性的制定防护措施,以及针对性的建立起防护建筑,切实的落实泥石流的治理,从而稳定本地区的经济发展和建设。
2 泥石流灾害治理的主要方式
泥石流灾害主要发生在本地区的原因是基于本地的特殊地理结构构造和地质特点较为脆弱的原因,再加上本地区沟壑嶙峋雨季和汛期都较为集中,地质构造脆弱,引发自然灾害较多。而且汛期会加剧山体滑坡、泥石流的出现,淹没村庄、农田、交通工程等设施,所以要针对性的找到泥石流的解决措施,才能维护本地的生产发展。
2.1 制定泥石流的防护治理方案
泥石流灾害的产生和雨季汛期是紧密的联系的,因此泥石流的防护措施不仅是从理论到实践的全面综合分析制定,要综合性的制定,以预防为主、以挡和护为辅,并根据当地的环境、以及基础的建筑结构、降雨季节、汛期长久、以及建造泥石流防护工程的地质选址等方面进行泥石流的治理方案设计和制定,确保泥石流的防护方案更加的具有全面性和科学性。
在制定和设计方案的过程中要对准备施工的泥石流治理工程进行实际的观察和测量,并对工程的施工技术进行针对性的要求和规定,组织选择优化施工方案。在特殊地段的泥石流防护方案,要进行施工材料的选择,例如:山石松碎的坡地建设的泥石流防护措施要以坚固和结石为主,可以选用粘固性较强的混凝土。并要求不能在山坡和沟谷中随意的堆放施工废弃物,避免人为原因加剧泥石流现象的危害、并且防护方案中要求要经常性的进行对防护建筑的检查和维修,杜绝溃坝、溃堤现象的产生。
2.2 建设生态工程
植树造林稳定山体结构是当前泥石流灾害有效地防护方式,因为泥石流的产生主要是山体表层缺少植物的根系固定,山体表层脱落就会在雨季或者汛期的时候造成泥石流现象。山体、缺少植物的根系固定,就会容易发生坍塌以及崩裂的现象,因此恢复森林植被和科学的利用山地资源,才能减少水土流失,恢复本地区的生态环境并改善地表汇流的条件,对于抑制泥石流才能具有针对性。
并且建设的生态工程除了在山地地区进行植树种草,更重要的就是要开展对山体的保护,严禁山体开荒、种地放牧、采石、采矿等一切有可能引起水土流失和山体平衡的现象,以及其他的不能稳定山体结构的人类活动。另外还可以开展下游的植树造林工程,因地制宜的选择树种和草种,迅速的恢复植被。同时还可以调整生态农业的生产结构,给农民提供更多的其他经济发展模式,解决农民的收入问题,例如:种植经济树种,茶树、花树等,打造本地特色的生态环境。
2.3 建设应急避险设施
因为泥石流的产生严重的会直接的掩埋建筑物甚至是人身,所以在泥石流发生时要向着沟岸的两边跑开,不能长时间的停留在凹坡处,建立应急措施就是设计和建设排水系统,即使是雨量大的季节也能将雨水直接的排出,并避免地表水的深入,对已经形成塌陷区的坑底要及时的进行填堵,减少水流对石坑的灌注,从而形成泥石流灾害。
泥石流的产生主要是山体或者上游具有较为松散的固体物质,再加上大量的流水来势凶猛,造成泥沙随水流流动的情况。因此建设泥石流的应急避险设施,要及时的修筑防护工程,加强对于泥石流灾害的预防和预测能力,建设泥石流防护建筑,例如:防护应急避险工程,防洪堤、、护坡、丁坝等工程设施。
2.4 具体的措施
开展预防为主,急救为辅的方式。当汛期来临或者即将来临时,全面开启安全防护系统,宣传泥石流自救措施,并在平时要保护好本地的生态建设,采用挡水、护坡的形式进行松散物质的固定。并且在上中游设置拦挡坝拦截泥石流固体物。建设排水沟槽,使泥石流的水源能够及时的排除干净,减少对山体的冲击。并且在泥石流有条件出口的地方设置停淤场,避免堵塞河道。
所以泥石流的灾害才能被有效地避免,而且泥石流的灾害才能被全面的杜绝,泥石流灾害和水源是脱不开关系的,尤其是在西南地区汛期较为集中的季节,特殊的地理构造会加剧泥石流灾害的发生,因此要做好从理论到实践,从具体到形象的防护措施和防护工程。
3 结束语
在泥石流灾害的防治工作中,专业的水利水电勘测设计院要及时的进行对本地区地理环境和地质特点的分析,才能将具体准确的材料总结,在更多的地质灾害中作出有效地处理方式和处理手段,从而维护本地区的经济发展。
参考文献:
[1]范晓梅,王进聪,冯亚中.舟曲县三眼峪沟泥石流灾害治理措施的比选[J].甘肃地质,2012(03).
[论文摘要] 在分析煤矿安全科技工作现状和趋势基础上,介绍了近年来我国瓦斯灾害防治技术研究取得的进展和新成果。通过“十五”科技攻关项目的研究,提出了瓦斯煤尘爆炸危险性评价方法,研究出了基于瓦斯地质、地质动力区划、电磁波探测方法的煤与瓦斯突出区域预测技术和基于AE声发射、电磁辐射和瓦斯涌出等原理的煤与瓦斯突出非接触连续预测技术,实验成功了高瓦斯煤层群开采保护层瓦斯灾害综合防治及顺煤层强化抽放等技术,开发了矿井通风系统监测、可靠性评价分析及决策控制技术。另外还分析了我国煤矿安全所面临的挑战和急需开展的科技研究工作。
1 概述
瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。由于灾害因素多、治理难度大,矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。目前,我国所有煤矿均为瓦斯矿井,据统计,在100个国有重点煤炭生产企业的609处矿井中,高瓦斯矿井占26.8%,煤与瓦斯突出矿井占17.6%,低瓦斯矿井 占55.6%。国有地方和乡镇煤矿中,高瓦斯矿井和煤与瓦斯 突出矿井占15%左右。部分局矿的情况更为严重,如淮南矿业集团所属11对矿井均为突出矿井,平顶山煤业集团所属 的13对矿井也全部为高瓦斯或突出矿井。
瓦斯灾害已成为制约煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素,为此,国家煤矿安全监察局实施了“科技兴安”战略,并提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理“十二字方针”,与此同时,我国的各类科技计划也逐步加强了瓦斯灾害治理技术研究开发的支持力度。“十五”以来,科研院所、高等院校及企业以产学研结合方式开展了攻关研究,在瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出预测、保护层开采、顺煤层瓦斯抽放及矿井通风系统监测、评价与决策控制等方面取得了重大进展,并获得了一批重要的科技成果。
2 瓦斯治理技术研究的新成果
2.1 瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术
瓦斯煤尘爆炸一直是困扰煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来,我国在煤尘着火机理及瓦斯煤尘爆炸机理研究方面,建立了粉尘云着火及燃烧过程简化模型,得出了粉尘空气混合物点火过程中慢速导热燃料模式到快速辐射燃烧模式的转变具有爆炸特征,试验系统中点火诱导期与高温固体颗粒燃料产物的质量分数和燃烧阵面中的热辐射有关,在爆炸极限范围内颗粒相浓度与颗粒点立温度越低火焰加速效果越明显,辐射热损失可能导致燃烧区域的重构,粉尘空气混合物火焰稳态结构发生明显变化等重要结论;通过研究得出了瓦斯煤尘共存条件下煤尘云着火特征参数计算方法,揭示了瓦斯爆炸过程中爆炸波和火焰的变化特征。
在取得上述成果的基础上,建立了矿井瓦斯煤尘爆炸危险性评价模型,用事故树方法分析了掘进、采煤工作面瓦斯煤尘爆炸发生的影响因素扩权重、可能发生事故的模式和避免爆炸事故发生所要采取的途径。确立了矿井采煤工作面、掘进工作面瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价指标体系,并将指标分为爆炸易发性指标和爆炸后果严重性指标。前者包括自然因素、技术因素、管理因素和经济因素四方面指标,后者包括煤尘爆炸指数、沉积煤状况、隔抑爆方式、隔抑爆用水量、井下作业人员、以往事故损失及矿山救护能力等。开发出了瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术和专家系统软件,并建立了瓦斯煤尘爆炸的危险性评价和防治专家系统。
2.2 煤与瓦斯突出区域预测技术
采用瓦斯地质理论与物探技术相结合的方法进行突出区域预测,一直是国内外的研究方向。“十五”计划以来,我国煤与瓦斯突出区域预测技术取得重要成果:
(1)我国采用瓦斯地质方法,建立了瓦斯地质理论与物探技术相结合的多技术(数字地震勘探、无线电波透视和构造软煤测井曲线识别)集成的多尺度(矿井突出区和工作面突出带)瓦斯突出区域预测瓦斯地质新方法;提出了以瓦斯地质单元基础的由构造软煤厚度(H)和煤层瓦斯压力(P)相配套的突出区域预测瓦斯地质指标,初步确定构造软煤厚度的突出临界值为0.90m;
(2)开发了具有信息输入、动态管理和空间分析功能的瓦斯突出区域预测WebGIS信息平台,实现了瓦斯突出区域瓦斯地质方法的自动化和可视化;
采用地球物理探测技术,形成了一套矿井瓦斯富集部位地震探测技术与方法,建立了由3D3C地震技术、AVO技术、地震反演技术、地震属性分析技术、地震波形分类技术、瓦斯地质技术等构成的瓦斯富集部位地质—地震预测模式,形成了瓦斯富集部位探测的核心技术;
(3)采用地质动力区划的方法,确定了活动构造和岩体应力状态对突出的影响,并划分出应力升高区、应力降低区和应力梯度。为此开发了突出多因素模式识别概率预测计算机软件,确定了活动断裂、最大主应力、应力梯度等8个主要影响因素,并可方便地划分突出的危险区、威胁区和安全区,开发出了突出区域预测决策分析系统软件,实现了图、文、声和像的可视化;
(4)采用电磁波透视技术,成功研制出了探测煤层瓦斯灾害易发区的技术和装备,建立了电磁波反射和吸收特征数据库和地质异常体的识别系统,得出了瓦斯灾害易发区分布规律,提出了判定瓦斯灾害易发区的敏感指标和临界值,形成一套适于瓦斯灾害易发区的判识方法。
这些技术成果的研究和应用,完善并发展了我国煤矿瓦斯突出区域预测技术体系,提高了突出预测的准确性,非突出危险区预测准确性达到100%,突出危险区预测准确性超过70%,最大限度地降低了掘进和回采过程中的瓦斯影响,显著提高掘进速度和提高回采工作面产量。
2.3 煤与瓦斯突出动态预测技术
煤与瓦斯突出的非接触式预测是通过对瓦斯或煤体本身的信号的实时监测而进行的连续动态预测技术。这种方法具有测试简单、不与生产发生冲突、实时连续监测等优点。因此,非接触式连续预测是目前突出预测的主要研究方向。在“九五”攻关成果的基础上,针对掘进工作面煤与瓦斯突出非接触动态预测预报的需要,分别研究出了基于动态瓦斯涌出规律原理、AE声发射原理和电磁辐射原理的工作面突出危险性连续监测技术与装备。
通过分析瓦斯涌出动态变化规律与突出危险性的关系、实时监测瓦斯动态涌出特征波形、提取与突出危险性相关的特征指标,建立了煤巷掘进炮后30分钟的吨煤瓦斯动态涌出量指标、瓦斯涌出变异系数指标、炮后瓦斯涌出最大速率指标等连续预测指标,研究确定了这几种指标与炮掘工作面突出危险性的关系及指标临界值,以此综合判断工作面所处地点的安全状况以及前方的潜在危险性,实现了炮掘工作面瓦斯动态涌出预测,为我国煤矿提供了一种新的瓦斯涌出量预测方法和煤与瓦斯突出预测工艺技术;
开发出了一套AE声发射监测煤与瓦斯突出的技术装备,提出了AE声发射滤噪综合处理技术和方法,通过阻噪、隔噪、抑噪、滤噪和有效AE信号提取等途径,实现了有效滤噪的目的,取得了历年来滤噪研究中最有突破性进展的研究成果,研究出了包括传感器在内的AE声发射预测工艺技术,分析和总结了煤岩破坏AE声发射规律、AE声发射与瓦斯动力灾害的关系;
通过连续监测含瓦斯煤岩流变破坏过程中产生的电磁辐射信号强度和脉冲数及其变化的研究,实现了对煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害现象的预测预报,研究并揭示了电磁辐射与煤与瓦斯突出影响因素间的关系,提出了临界值法与动态趋势法相结合的煤岩动力灾害预警方法,开发成功了煤岩动力灾害非接触电磁辐射连续监测仪,实现了煤岩动力灾害的非接触、连续动态监测及煤与瓦斯突出预警。
2.4 高产高效矿井瓦斯灾害综合治理技术
加强瓦斯灾害的治理是防止煤矿重特大事故发生的重要保证。高瓦斯煤层群保护层开采、低透气性煤层瓦斯强化抽放、巷道边掘边抽等技术是瓦斯治理的有效措施,也一直都是煤矿瓦斯治理的重点和难点。在煤层群保护层开采方面,通过开展了保护层作用机理的研究,利用三维离散单元法对淮南矿区保护层开采后,采空区顶、底板煤岩体应力重新分布的规律、顶底板变形和破坏特征进行了数值模拟研究,从理论上计算了保护层开采后卸压范围向顶、底板方向发展的深度,为确定被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。
针对首采保护层开采时,上下高瓦斯突出煤层的瓦斯集中向首采工作面涌出的特点,并考虑到确保和提高防突效果的要求,试验成功了多种首采层瓦斯综合治理技术措施:
保护层底板巷道+上向穿层钻孔抽放瓦斯技术、被保护层顶板煤(岩)巷道+下向穿层钻孔抽放技术、首采层(保护层)顶板巷道抽放技术、首采层(保护层)顶板走向钻孔抽放技术、首采层(保护层)工作面采空区埋管抽放技术、首采层(保护层)掘进工作面边掘边抽技术。在试验研究中还在实际层间距70m(相对层间距35倍)近水平煤层群的下保护层开采和80-90~急倾斜近距离煤层群的下保护层开采上取得了重大进展; 转贴于
在顺煤层强化抽放方面上,通过试验和理论研究,形成了一套在顺煤层钻孔中运用高压水射流扩孔和钻扩一体化技术提高瓦斯抽放效果的成套技术和装备,以及对石门揭煤抽、排瓦斯钻孔扩孔的工艺技术和方法。扩孔后钻孔直径达到200-300mm,为扩孔前的4.5倍,最大扩孔直径达619.9mm。扩一个钻孔的时间相当于施工一个钻孔时间的1/6,而一个扩孔钻孔的抽排放瓦斯及防突效果相当于2个以上的钻孔,明显提高了瓦斯抽放的效果;
在瓦斯抽放效果评价方面,研究了根据煤层的最小突出瓦斯压力、瓦斯含量为依据,合理确定评价预抽防突措施有效性的预抽率指标和临界值的方法。下向钻孔及深孔预裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技术途径。通过试验研究,解决了下向钻孔施工中的排渣、排水等技术难题,取得了下向孔钻探长度达到70.1m的良好效果。研究中完善了适合于高瓦斯低透气性、有突出危险煤层深孔控制预裂爆破强化抽放瓦斯技术和石门快速揭煤技术;
对于单一低透气性突出煤层巷道掘进的瓦斯抽放技术难题,通过理论分析和试验研究,发现煤层巷道掘进工作面和巷道两帮的煤体在松动和原始煤体之间存在的随巷道向前掘进而向前移动的蠕变“u”形圈,在“u”形圈内煤层的透气系数成百倍地增加;
分析了煤层赋存参数、瓦斯抽放参数对抽放钻孔抽放瓦斯效果的影响,确定了有效抽放半径与抽放时间的关系、抽放负压和抽放量的关系,并据此合理布置边抽边掘钻孔,其截流抽放瓦斯率可达到30%以上,并且煤体的强度有较大增加。
2.5 矿井通风系统安全可靠性评价与决策技术
矿井通风是保障煤矿安全生产的关键性环节,合理的通风是防止瓦斯积聚、抑制煤炭自燃和火灾蔓延扩大的重要手段,通风系统布置不合理或管理不当,则是导致瓦斯积聚和自然发火及造成瓦斯、火灾事故进一步扩大的主要原因。集约化生产的大型矿井实行一矿一面已成趋势,要求通风系统具有更强的稳定性、可靠性和合理性,具有较强的抗灾能力。
我国开展了矿井通风系统安全可靠性评价和决策技术的研究,建立了基于评价指标体系和网络仿真技术的两种矿井通风系统可靠性评价理论体系、评价方法和数学模型,开发了智能化、可视化通风系统可靠性评价和决策支持系统软件。
在灾变风流动态模拟及虚拟现实技术方面,研究并完善了一维动态模拟技术,开发了矿井灾害风流流动模拟的GIS显示系统,实现矿井灾变动态模拟结果在矿井通风系统图各巷道通风参数的动态显示,提高模拟结果与各巷道的对应性,减少矿井灾害防治及救灾决策中应用灾变状态各参数的失误率,提高决策效率。研究出了矿井火灾区域内烟流流动的三维数值模拟研究和矿井巷道中火灾烟流流动的虚拟现实技术。
在通风系统自动调控方面,研究成功了井下自动控制风门及远程控制技术,研制出了带有卸压窗和撞杆自动开启装置的远程自控风门,实现了井下人、车信号分离,采用控制命令分级管理的方法,彻底贯彻了“生产服从救灾,行人服从行车”的风门管理理念,有效地提高了通风系统的稳定性和安全可靠性。
作为配套技术研究,将矿井通风系统安全可靠性评价和决策技术、矿井灾变风流动态模拟及虚拟现实技术和井下风门远程控制技术等有机整合成一体,开发了软件平台,初步实现了矿井通风系统从监测、分析、决策到控制等各环节的闭环运行。
3 存在的问题和急需开展的研究
煤炭是我国国民经济发展的基础能源,煤矿安全是煤炭工业走新型工业化道路、可持续发展的前提和保证。瓦斯灾害治理是煤矿安全工作的重点。对煤矿瓦斯灾害进行监测监控、预警防治等瓦斯综合治理技术措施,是减少煤矿伤亡事故,提高安全生产水平的重要手段。目前,煤矿安全工作面临两大的挑战:
一是产业结构的调整,生产高效集约化程度的提高,瓦斯涌出量倍增,产尘强度大幅度上升,通风压力增大,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害事故的预防难度增大;
二是矿井生产水平的逐年延伸,地应力增大,瓦斯涌出量也增大、煤与瓦斯突出和冲击地压危险性增加,恶化了煤矿生产条件,增大了生产中的不安全性。为此,煤矿安全技术也需从两个方面开展攻关研究:
(1)根据矿区煤层条件不同、瓦斯赋特征不同、生产条件的变化,采用新的科技手段进一步完善提高现有瓦斯灾害治理技术体系并进行适应性研究,如采用现代通讯技术、自控技术、计算机技术和传感技术,解决我国现有煤矿安全监测系统相互不兼容、无法互联互通的技术难题;
(2)不断解决瓦斯治理技术研究中出现的新问题,如伴随我国东部深井开采带来了“三高”和深部矿井的延期突出问题,松软低透气性煤层长钻孔瓦斯抽放技术难题。这些问题急需开展科技攻关加以解决。
4 结论
瓦斯灾害治理新技术在淮南矿区进行了试验和应用,取得了经济、社会、安全环境的多重效益。这些研究成果对我国煤矿生产条件和瓦斯灾害特点具有很强的针对性和适应性,具体成果表现为:
(1)瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术在淮南潘三矿、张集矿应用表明,评价结果准确可靠,具有很强的操作性和实用性,为预防煤矿瓦斯煤尘爆炸提供了重要技术支撑。
(2)瓦斯地质、动力区划和地球物理探测方法的煤与瓦斯突出预测技术是经实践证明是有效的,是减小防突工程量、提高防突效果的保障技术措施。
(3)AE声发射、电磁辐射等非接触连续监测技术取得了突破性进展,并进入实用化和产业化阶段。
关键词:瓦斯;灾害治理;技术
瓦斯灾害已成为制约煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素,为此,国家煤矿安全监察局实施了“科技兴安”战略,并提出了“先抽后采、监测监控、以风定产、综合治理”的瓦斯治理“十六字方针”,与此同时,我国的各类科技计划也逐步加强了瓦斯灾害治理技术研究开发的支持力度。
1瓦斯治理技术的研究成果
1.1 瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术
瓦斯煤尘爆炸一直是困扰煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来,我国在煤尘着火机理及瓦斯煤尘爆炸机理研究方面,建立了粉尘云着火及燃烧过程简化模型,得出了粉尘空气混合物点火过程中慢速导热燃料模式到快速辐射燃烧模式的转变具有爆炸特征,试验系统中点火诱导期与高温固体颗粒燃料产物的质量分数和燃烧阵面中的热辐射有关,在爆炸极限范围内颗粒相浓度与颗粒点立温度越低火焰加速效果越明显,辐射热损失可能导致燃烧区域的重构,粉尘空气混合物火焰稳态结构发生明显变化等重要结论;通过研究得出了瓦斯煤尘共存条件下煤尘云着火特征参数计算方法,揭示了瓦斯爆炸过程中爆炸波和火焰的变化特征。
在取得上述成果的基础上,建立了矿井瓦斯煤尘爆炸危险性评价模型,用事故树方法分析了掘进、采煤工作面瓦斯煤尘爆炸发生的影响因素及权重、可能发生事故的模式和避免爆炸事故发生所要采取的途径。确立了矿井采煤工作面、掘进工作面瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价指标体系,并将指标分为爆炸易发性指标和爆炸后果严重性指标。前者包括自然因素、技术因素、管理因素和经济因素四方面指标,后者包括煤尘爆炸指数、沉积煤状况、隔抑爆方式、隔抑爆用水量、井下作业人员、以往事故损失及矿山救护能力等。
1.2 煤与瓦斯突出区域预测技术
采用瓦斯地质理论与物探技术相结合的方法进行突出区域预测,一直是国内外的研究方向。
(1)我国采用瓦斯地质方法,建立了瓦斯地质理论与物探技术相结合的多技术(数字地震勘探、无线电波透视和构造软煤测井曲线识别)集成的多尺度(矿井突出区和工作面突出带)瓦斯突出区域预测瓦斯地质方法,提出了以瓦斯地质单元基础的由构造软煤厚度(H)和煤层瓦斯压力(P)相配套的突出区域预测瓦斯地质指标,初步确定构造软煤厚度的突出临界值为0.90m;
(2)开发了具有信息输入、动态管理和空间分析功能的瓦斯突出区域预测WebGIS信息平台,实现了瓦斯突出区域瓦斯地质方法的自动化和可视化;
(3)采用地质动力区划的方法,确定了活动构造和岩体应力状态对突出的影响,并划分出应力升高区、应力降低区和应力梯度。为此开发了突出多因素模式识别概率预测计算机软件,确定了活动断裂、最大主应力、应力梯度等8个主要影响因素,并可方便地划分突出的危险区、威胁区和安全区,开发出了突出区域预测决策分析系统软件,实现了图、文、声、像的可视化;
1.3 煤与瓦斯突出动态预测技术
煤与瓦斯突出的非接触式预测是通过对瓦斯或煤体本身的信号的实时监测而进行的连续动态预测技术。这种方法具有测试简单、不与生产发生冲突、实时连续监测等优点。
通过分析瓦斯涌出动态变化规律与突出危险性的关系、实时监测瓦斯动态涌出特征波形、提取与突出危险性相关的特征指标,建立了煤巷掘进炮后30分钟的吨煤瓦斯动态涌出量指标、瓦斯涌出变异系数指标、炮后瓦斯涌出最大速率指标等连续预测指标,研究确定了这几种指标与炮掘工作面突出危险性的关系及指标临界值,以此综合判断工作面所处地点的安全状况以及前方的潜在危险性,实现了炮掘工作面瓦斯动态涌出预测,为我国煤矿提供了一种新的瓦斯涌出量预测方法和煤与瓦斯突出预测工艺技术;
通过连续监测含瓦斯煤岩流变破坏过程中产生的电磁辐射信号强度和脉冲数及其变化的研究,实现了对煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害现象的预测预报,研究并揭示了电磁辐射与煤与瓦斯突出影响因素间的关系,提出了临界值法与动态趋势法相结合的煤岩动力灾害预警方法,成功开发了煤岩动力灾害非接触电磁辐射连续监测仪,实现了煤岩动力灾害的非接触、连续动态监测及煤与瓦斯突出预警。
1.4 高产高效矿井瓦斯灾害综合治理技术
加强瓦斯灾害的治理是防止煤矿重特大事故发生的重要保证。高瓦斯煤层群保护层开采、低透气性煤层瓦斯强化抽放、巷道边掘边抽等技术是瓦斯治理的有效措施,也一直都是煤矿瓦斯治理的重点和难点。在煤层群保护层开采方面,通过开展了保护层作用机理的研究,利用三维离散单元法对淮南矿区保护层开采后,采空区顶、底板煤岩体应力重新分布的规律、顶底板变形和破坏特征进行了数值模拟研究,从理论上计算了保护层开采后卸压范围向顶、底板方向发展的深度,为确定被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。
针对首采保护层开采时,上下高瓦斯突出煤层的瓦斯集中向首采工作面涌出的特点,并考虑到确保和提高防突效果的要求,成功试验了多种首采层瓦斯综合治理技术措施;
保护层底板巷道向上穿层钻孔抽放瓦斯技术、被保护层顶板煤(岩)巷道向下穿层钻孔抽放技术、首采层(保护层)顶板巷道抽放技术、首采层(保护层)顶板走向钻孔抽放技术、首采层(保护层)工作面采空区埋管抽放技术、首采层(保护层)掘进工作面边掘边抽技术。在试验研究中还在实际层间距70m(相对层间距35倍)近水平煤层群的下保护层开采和80-90急倾斜近距离煤层群的下保护层开采上取得了重大进展;
在顺煤层强化抽放方面上,通过试验和理论研究,形成了一套在顺煤层钻孔中运用高压水射流扩孔和钻扩一体化技术提高瓦斯抽放效果的成套技术和装备,以及对石门揭煤抽、排瓦斯钻孔扩孔的工艺技术和方法。扩孔后钻孔直径达到200-300mm,为扩孔前的4.5倍,最大扩孔直径达619.9mm。扩一个钻孔的时间相当于施工一个钻孔时间的1/6,而一个扩孔钻孔的抽排放瓦斯及防突效果相当于2个以上的钻孔,明显提高了瓦斯抽放的效果;
在瓦斯抽放效果评价方面,研究了根据煤层的最小突出瓦斯压力、瓦斯含量为依据,合理确定评价预抽防突措施有效性的预抽率指标和临界值的方法。下向钻孔及深孔预裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技术途径。通过试验研究,解决了下向钻孔施工中的排渣、排水等技术难题,取得了下向孔钻探长度达到70.1m的良好效果。研究中完善了适合于高瓦斯低透气性、有突出危险煤层深孔控制预裂爆破强化抽放瓦斯技术和石门快速揭煤技术;
对于单一低透气性突出煤层巷道掘进的瓦斯抽放技术难题,通过理论分析和试验研究,发现煤层巷道掘进工作面和巷道两帮的煤体在松动和原始煤体之间存在的随巷道向前掘进而向前移动的蠕变“u”形圈,在“u”形圈内煤层的透气系数成百倍地增加;
分析了煤层赋存参数、瓦斯抽放参数对抽放钻孔抽放瓦斯效果的影响,确定了有效抽放半径与抽放时间的关系、抽放负压和抽放量的关系,并据此合理布置边抽边掘钻孔,其截流抽放瓦斯率可达到30%以上,并且煤体的强度有较大增加。
1.5 矿井通风系统安全可靠性评价与决策技术
矿井通风是保障煤矿安全生产的关键性环节,合理的通风是防止瓦斯积聚、抑制煤炭自燃和火灾蔓延扩大的重要手段,通风系统布置不合理或管理不当,则是导致瓦斯积聚和自然发火及造成瓦斯、火灾事故进一步扩大的主要原因。集约化生产的大型矿井实行一矿一面已成趋势,要求通风系统具有更强的稳定性、可靠性和合理性,具有较强的抗灾能力。
在灾变风流动态模拟及虚拟现实技术方面,研究并完善了一维动态模拟技术,开发了矿井灾害风流流动模拟的GIS显示系统,实现矿井灾变动态模拟结果在矿井通风系统图各巷道通风参数的动态显示,提高模拟结果与各巷道的对应性,减少矿井灾害防治及救灾决策中应用灾变状态各参数的失误率,提高决策效率。研究出了矿井火灾区域内烟流流动的三维数值模拟研究和矿井巷道中火灾烟流流动的虚拟现实技术。
在通风系统自动调控方面,成功研究了井下自动控制风门及远程控制技术,研制出了带有卸压窗和撞杆自动开启装置的远程自控风门,实现了井下人、车信号分离,采用控制命令分级管理的方法,彻底贯彻了“生产服从救灾,行人服从行车”的风门管理理念,有效地提高了通风系统的稳定性和安全可靠性。
2 存在的问题和急需开展的研究
煤炭是我国国民经济发展的基础能源,煤矿安全是煤炭工业走新型工业化道路、可持续发展的前提和保证。瓦斯灾害治理是煤矿安全工作的重点。对煤矿瓦斯灾害进行监测监控、预警防治等瓦斯综合治理技术措施,是减少煤矿伤亡事故,提高安全生产水平的重要手段。目前,煤矿安全工作面临两大的挑战。
(1)根据矿区煤层条件不同、瓦斯赋特征不同、生产条件的变化,采用新的科技手段进一步完善提高现有瓦斯灾害治理技术体系并进行适应性研究,如采用现代通讯技术、自控技术、计算机技术和传感技术,解决我国现有煤矿安全监测系统相互不兼容、无法互联互通的技术难题;
(2)不断解决瓦斯治理技术研究中出现的新问题,如伴随我国东部深井开采带来了“三高”和深部矿井的延期突出问题,松软低透气性煤层长钻孔瓦斯抽放技术难题。
[关键词]煤矿;顶板;灾害治理
中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0066-01
煤炭是我国的主要能源,为我国工业发展、国民经济腾飞做出了巨大的贡献。但是,由于我国煤矿大多是地下开采,地质条件复杂多变,经常会受到瓦斯、煤尘、水、火、顶板等自然灾害的威胁。加上技术装备相对落后、灾害防治措施单一等不利因素,煤矿灾害事故时有发生,尤其是煤矿顶板事故,它已经对煤矿产业造成了巨大的损失。煤矿顶板灾害具有发生总量大、频率高、控制难度和影响力较大等特征,始终处于各类型煤矿事故当中的首位。因此,控制顶板灾害已成为提升煤矿安全作业状况的关键性措施。顶板灾害通常会受地质构造条件、煤层存储条件、开采工艺以及采掘活动等因素的影响,因此在防治环节必须结合煤矿的各种条件进行综合分析,同时对各项诱发因素进行全方位监测监控,将灾害的影响力降到最低。
1 矿顶板煤灾害灾害类型
1.1采煤工作面顶板事故
1.1.1?局部冒顶事故。?局部冒顶事故实质上是已被破坏的顶板失去依托而造成的。就其触发原因而言可以大致分为两部分:一部分是采煤工作(包话破煤、装煤等)过程中发生的局部冒顶事故,即在采煤过程中未能及时支护已出露的破碎顶板;另一部分则是单体支护回柱和整体支护的移架操作过程中发生的局部冒顶事故。
1.1.2大冒顶事故。?采煤工作面的大冒顶事故也叫采场大面积切顶、落大顶、垮面。由直接顶运动所造成的垮面事故,就其作用力的始动方向可分为以下两大类:推垮型事故。包括走向推进工作面常发生的倾向推垮型事故,及倾斜推进工作面容易发生的向采空区方向推垮型事故;压垮型事故。包括向煤壁方向压垮,及向采空区方向压垮型事故。由老顶运动所造成的垮面事故,压垮型事故发生在采用木支架支护的采场。
1.2巷道顶板事故。?巷道的变形和破坏形式是多种多样的,巷道中常见的顶板事故按照围岩破坏部位可分为:巷道顶部冒顶掉矸、巷道壁片帮以及巷道顶、帮三面大冒落三种类型。按照围岩结构及冒落特征又可分为:镶嵌型围岩坠矸事故、离层型围岩片帮冒顶事故、松散破碎围岩塌漏抽冒事故以及软岩膨胀变形毁巷事故等几种形式。
2 顶板事故的危害
无论是局部冒顶还是大型冒顶,事故发生后,一般都会推倒支架、埋压设备,造成停电、停风,给安全管理带来困难,对安全生产不利。如果是地质构造带附近的冒顶事故,不仅给生产造成麻烦,而且有时会引起透水事故的发生。在有瓦斯涌出区附近发生顶板事故将伴有瓦斯的突出易造成瓦斯事故。如果是采掘工作面发生顶板事故,一旦人员被堵或被埋,将造成人员伤亡。
3 顶板灾害的原因
3.1地质条件。对于一些特殊地质的作业地点,往往会给顶板维护带来极大的难度,如断层、破碎带等;这是因为通常会有断层泥存在于断层带中,遇到了水分,经常会有软化坍塌事故的弧线;另外,断层上下盘的矿体节理裂隙呈发育状态,纵横交错构造节理面,且有泥质存在于节理面内,这样就没有较好的稳固性,容易出现围岩破碎等问题。在顶板管理中,也会受到破碎岩体的限制影响;主要体现在:在爆破震动的影响下,容易有破坏问题出现于这种岩体的微观结构上,改变岩体,如果有超过位移极限值的位移出现于结构面上,就会导致解体崩溃问题出现于岩体结构上,虽然没有变形发生,但是却会突然冒落。在这种岩体结构中进行采掘施工,因为岩体没有较好的抗拉强度,那么岩体的抗拉强度就可以看作为顶板自拱形内的岩体重量,当暴露面积和时间达到了相关标准,岩体自身的抗拉强度无法满足顶板承受的拉应力,都会导致冒落问题发生于顶板拱顶范围内的岩石上。
3.2 采煤方法。通过大量的调查研究我们可以得知,在回采过程中,如果采用了不合理的回采工序,同样会导致顶板事故的发生。如,没有设置支护空间于煤壁上,在爆破落煤后,没有进行及时的支护,还有就是替换支护过程中,在回柱放顶时,有冒顶事故出现于工作面两端;此外,没有合理布置炮眼,有着过多的装药量,或者老顶来压等状况下,都会导致冒顶事故的出现,需要引起人们足够的重视,采取一系列有针对性的措施,保证煤矿作业的安全。
4 矿顶板煤灾害整治措施
4.1 对方案和管理的实施严格要求。在对煤矿进行开采时一定要收集各方资料,尤其是煤矿以及煤矿周围的地质资料,然后仔细制定出设计方案,并在煤矿开采过程中,相关人员一定要严格按照技术规范和标准指导采掘方案进行作业。仔细分析矿压显现规律是防止初次来压和周期来压造成大面积冒顶事故的有效途径,必须搞好初次放顶和周期来压期间的顶板管理,摸索和掌握来压步距,在来压前采取加强支护的措施。同时煤矿开采还应当建立并实施采煤、掘进管理程序,消除和控制采掘系统和作业的危险源。
4.2 改进工程施工工艺。采掘工程顶板的跨度暴露在巷道内,如果不采用合理的施工工艺和爆破参数,也会加剧对顶板的破坏或增大暴露面积,不利于顶板的安全管理。合理的施工工艺和爆破参数,能够减少对顶板的爆破震动和破坏,从而达到顶板安全管理的目的。为此,合理布置采掘工程和施工顺序。比如,断层构造带与矿体走向基本一致,施工工程沿着构造方向布置,那么顶板受构造控制就难以形成设计的轮廓,并且将构造直接暴露出来,在顶板形成大的构造及断裂面,不利于顶板的安全管理;与构造方向垂直布置工程,暴露构造较小,便于顶板的安全管理。因此布置工程特别是采矿工程时,应尽量与构造面垂直布置。
4.3 科学维护支护设备 。在对支护进行维修的过程中,各种技术都是要严格按照各种安全标准来进行。对支护维护工作的现场也要进行管理,例如通过栅栏、警示标志等的设立来防止无关人员进入工作现场,对现场的工作人员进行提示,防止顶板事故造成人员的伤亡。当支护设备进行维修和更换的时候,要对顶板及支护的情况进行不定时的检查,一定要采用临时支护才能够进行工作,不能够在没有支护的情况下就对原来的支护进行拆除。
4.4 加强队伍建设提升安全意识。 要将班组长在顶板管理中的作用进行充分的发挥。作为一切工作的落脚点,班组的建设就是煤矿职工建设的重要部分。在生产过程中,班组长担任一线的指挥,熟悉地掌握了各种情况与资料,能够在各种情况之下进行正确的判断,通过有效的措施来对各种情况进行处理,有效地避免顶板事故的发生。煤矿企业还应当花费一些精力和时间对矿区作业人员进行安全教育培训,使他们的安全意识能够得到提高,并且积极预防顶板事故的发生。
5 结束语
综上所述,在煤矿生产中,顶板事故占据了煤矿生产事故的较大比例,影响到正常的作业生产,不利于施工人员的生命安全。针对这种情况,就需要分析顶板事故的发生原因,结合工程具体情况,健全和完善相关的管理制度和方法,对采煤方法进行改善,对施工工艺等进行合理选择,采取一系列的安全管理措施,促使煤矿作业生产的安全得到保证。
参考文献
[1] 王崇平.煤矿采煤工作面顶板事故原因及其防治措施研究[J].中小企业管理与科技,2011,2(9).
[2]赵双胜.煤矿顶板事故的预防[J].科技情报开发与经济,2011(21).
第一条为保证地质灾害治理工程质量,控制治理工程工期,充分发挥治理工程投资效益,加强对治理工程监理单位的资质管理,根据《地质灾害防治条例》,制定本办法。
第二条在中华人民共和国境内申请地质灾害治理工程监理单位资质,实施对地质灾害治理工程监理单位资质管理,适用本办法。
第三条从事地质灾害治理工程监理活动的单位,应当在取得相应等级的资质证书后,在其资质证书许可的范围内从事地质灾害治理工程监理活动。
第四条地质灾害治理工程监理单位资质分为甲、乙、丙三个等级。
国土资源部负责甲级地质灾害治理工程监理单位资质的审批和管理。
省、自治区、直辖市国土资源管理部门负责乙级和丙级地质灾害治理工程监理单位资质的审批和管理。
第二章资质等级和业务范围
第五条地质灾害治理工程监理单位资质分级标准如下:
(一)甲级资质
1.注册资金或者开办资金人民币二百万元以上;
2.地质灾害治理工程监理技术人员总数不少于三十人,其中具有水文地质、工程地质、环境地质、岩土工程、工程预算等专业技术人员不少于二十人;
3.近三年内独立承担过五项以上中型地质灾害治理工程的监理项目,有优良的工作业绩。
(二)乙级资质
1.注册资金或者开办资金人民币一百万元以上;
2.地质灾害治理工程监理技术人员总数不少于二十人,其中具有水文地质、工程地质、环境地质、岩土工程、工程预算等专业技术人员不少于十人;
3.近三年内独立承担过五项以上小型地质灾害治理工程的监理项目,有良好的工作业绩。
(三)丙级资质
1.注册资金或者开办资金人民币五十万元以上;
2.地质灾害治理工程监理技术人员总数不少于十人,其中具有水文地质、工程地质、环境地质、岩土工程、工程预算等专业技术人员不少于五人。
第六条除本办法第五条规定的资质条件外,申请地质灾害治理工程监理资质的单位,还应当同时具备以下条件:
(一)具有独立的法人资格;
(二)具有健全的安全和质量管理监控体系,近五年内未发生过重大安全、质量事故;
(三)技术人员中外聘人员的数量不超过百分之十。
第七条同一资质单位不能同时持有地质灾害治理工程监理资质和地质灾害治理工程施工资质。
第八条甲级地质灾害治理工程监理资质单位,可以承揽大、中、小型地质灾害治理工程的监理业务。
乙级地质灾害治理工程监理资质单位,可以承揽中、小型地质灾害治理工程的监理业务。
丙级地质灾害治理工程监理资质单位,可以承揽小型地质灾害治理工程的监理业务。
第三章审批和管理
第九条地质灾害治理工程监理单位资质的审批机关为国土资源部和省、自治区、直辖市国土资源管理部门。
地质灾害治理工程监理单位资质申请的具体受理时间,由审批机关确定并公告。
第十条申请地质灾害治理工程监理资质的单位,应当在公告确定的受理时限内向审批机关提出申请,并提交以下材料:
(一)资质申请表;
(二)法人资格证明或者有关部门登记的证明文件;
(三)法定代表人和主要技术负责人任命或者聘任文件;
(四)当年在职人员的统计表、中级职称以上工程技术和经济管理人员名单、身份证明、职称证明;
(五)承担过的主要地质灾害治理工程监理项目有关证明材料,包括任务书、委托书、合同,工程管理部门验收意见;
(六)单位主要监理设备清单;
(七)质量管理体系的有关材料;
(八)近五年内无质量事故证明。
上述材料应当一式三份,并附电子文档一份。
资质申请表可以从国土资源部门户网站上下载。
第十一条申请地质灾害治理工程监理资质的单位,应当如实提供有关材料,并对申请材料的真实性负责。
资质单位在申请资质时弄虚作假的,资质证书自始无效。
第十二条申请甲级地质灾害治理工程监理单位资质的,向国土资源部申请。
申请乙级和丙级地质灾害治理工程监理单位资质的,向单位所在地的省、自治区、直辖市国土资源管理部门申请。
第十三条审批机关应当自受理资质申请之日起二十日内完成审批工作。逾期不能完成的,经审批机关负责人批准,可以延长十日。
第十四条审批机关受理资质申请材料后,应当组织专家进行评审,专家评审所需时间不计算在审批时限内。
对经过评审后拟批准的资质单位,应当在媒体上进行公示。公示时间不得少于七日。
公示期满,对公示无异议的,审批机关应当予以审批,并颁发资质证书;对公示有异议的,审批机关应当对其申请材料予以复核。
审批机关应当将审批结果在媒体上予以公告。
省、自治区、直辖市国土资源管理部门审批的乙级和丙级资质,应当在批准后的六十日内报国土资源部备案。
第十五条地质灾害治理工程监理单位资质证书分为正本和副本,正本和副本具有同等的法律效力。
地质灾害治理工程监理单位资质证书,由国土资源部统一监制。
第十六条地质灾害治理工程监理单位资质证书有效期为三年。
有效期届满需要继续从业的,应当在资质证书有效期届满前三个月内,向原审批机关提出延续申请。
审批机关应当对申请延续的资质单位的从业活动进行审核。符合原资质等级条件的,由审批机关换发新的监理资质证书,有效期从换发之日起计算。经审核,不符合原定资质条件的,不予办理延续手续。
符合上一级资质等级条件的资质单位,可以在获得资质证书两年后或者在申请延续的同时申请升级。符合本办法规定的资质条件的,审批机关应当重新审批,并颁发相应的资质证书。
第十七条资质单位遗失资质证书的,在媒体上声明后,方可申请补领。
第十八条资质单位发生合并或者分立的,应当及时到原审批机关办理资质证书注销手续。需要继续从业的,重新申请。
第十九条资质单位名称、地址、法定代表人、技术负责人等事项发生变更的,应当在变更后三十日内,到原审批机关办理资质证书变更手续。
第二十条资质单位破产、歇业或者因其他原因终止业务活动的,应当在办理营业执照注销手续后十五日内,到原审批机关办理资质证书注销手续。
第四章监督管理
第二十一条县级以上国土资源管理部门负责对本行政区域内的地质灾害治理工程监理活动进行监督检查。被检查的单位应当配合,并如实提供相关材料。
第二十二条地质灾害治理工程监理资质单位,应当建立监理业务手册,如实记载其工作业绩和存在的主要问题。
第二十三条地质灾害治理工程监理资质单位,应当建立严格的技术成果和资质图章管理制度。资质证书的类别和等级编号,应当在地质灾害治理工程的有关监理技术文件上注明。
第二十四条资质单位的技术负责人或者其他技术人员应当定期参加地质灾害治理工程监理业务培训。
第二十五条地质灾害治理工程监理资质单位,对承担的监理项目,应当在监理合同签订后十日内,到工程所在地县级国土资源管理部门备案。
监理项目跨行政区域的,向项目所跨行政区域共同的上一级国土资源管理部门备案。
第五章法律责任
第二十六条资质单位不按照本办法第十八条、第十九条和第二十条的规定及时办理资质证书变更、注销手续的,由县级以上国土资源管理部门责令限期改正;逾期不改的,可以处五千元以下罚款。
地质灾害在现实社会中,逐渐被世人所认识,被各级政府部门所重视,并根据“加强地质灾害防治,服务和谐社会”的要求,采取了一系列积极有效的防范措施,有效地得到治理和防范,减少了灾害的发生,促进了区域经济的较快发展。
关键字:地质灾害 防范 治理
引言
我国是一个地质灾害多发的国家,地质情况复杂、地质灾害分布广、活动频繁,危害严重。据统计,每年由于地质灾害造成的人员伤亡以千计,直接经济损失占各种自然灾害的四分之一以上。准确的预报和及时的治理地质灾害成了关系人民生命财产的重大问题。地质灾害治理势在必行。从种类上讲地质灾害一般有火山、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵等类别,我国又以滑坡、泥石流、崩塌最为典型。
1 地质灾害的成因及我国地质灾害的现状
1.1 地质灾害的成因
地质灾害是指自然或人为的活动对地质环境、地质结构或构造造成的地质损伤积累到一定程度,其产生的后果给人类和社会造成严重的危害。
造成地质灾害的主要原因,可以概括为水、地应力异常和地热能的水热爆炸(水热突爆)。其中水的影响最为明显:
水
1 地下水:补给丰富的地下水进入岩层层间或岩体底面,成为一种“剂”,使层面或岩体加快活动量。地下水过量补给在下列情况下最为严重:
1 暴雨型
2 冰雪消融型
3 地震兼有暴雨型
4 石油注水开采,水力压裂型
5 不适当地在低压地层进行水力压裂,水采油气等
另一种情况则刚好相反,那就是出现在我国大中城市、工业园区、平原、盆地,为抽及工业、灌溉、饮用水而盲目进行的大量布井、近视疯狂地开采地下水,造成地下水水位降低,地下水资源枯竭,局部或大面积沉陷、沉降;以及近海地区海水入侵,水质恶化。严重者还出现海岸线局部塌陷或地面形成裂隙。
2 地面水
由于森林、植被被毁,江河上游节流,江河水道被阻塞,雨季洪水泛滥成灾,如果水土流失乘洪水之势,助纣为虐;有时洪水流经地区有冲积荒滩或矿山尾矿、废石堆积,被洪水裹胁而下,则形成严重的泥石流灾害。
3 地应力出现异常,是局部地质构造运动突变的前兆。地应力变化用安置在钻孔内的地应力仪、倾斜仪可以测量得地应力方向如是向上的
轻者造成山崩,重者发生震级高、烈度大的地震。这种山崩、地震是地应力集中、突然释放的结果。
4 地热是一种能源,一旦其圈闭的储层被破坏,或出现裂缝,地热水或气就会沿裂隙上窜,越接近地表,其扩容现象越快越大,如一旦再遇阻塞,则气液积蓄量越大,密度越高,压力越大,到一定程度会出现水热爆炸现象,对地面建筑与人身安全危害极大,有时还像间歇喷泉一样,定时反复出现。
1.2 我国地质灾害的现状
我国山区面积分布广,在自然地质作用、降雨、认为因素等条件下,滑坡灾害常有发生。从滑坡灾害类型的分布看,西部地区多为地震触发、东部滑坡多与暴风雨、洪水半生;西部地区多发生滑坡堵江、溃坝洪水子啊还,东部则转化为泥石流加剧灾害程度。据不完全统计,历史上由地震引起的滑坡损失,死亡人数在23400人以上,其它如房屋、耕地、工程设施等损失更是不计其数。近年来,电台和新闻媒体关于滑坡的报道也逐渐增多,据有关资料显示,我国是世界上滑坡灾害最严重的国家之一,每年因滑坡灾害造成的经济损失达十亿以上。例如,处于豫西山区的宜阳县,是地址灾害高发地区之一,泥石流灾害相当严重,1996年8月2日,全县突降暴雨,大暴雨中心发生在李沟河的上游,大暴雨形成的洪水把山坡根部的松散物质带走,造成山体失重产生瞬间崩塌,崩塌下来的泥沙、石块和洪水混在一起爆发了强大的泥石流,直接冲击县城的一些厂矿企业及居民区,使县城遭受三个多亿的巨大损失。
2 地质灾害滑坡及其治理措施
2.1 地质灾害治理的意义
在人类对地质损伤和地质灾害认识的基础上,通过对造成地质损伤的因素的经常性控制以减少灾害发生或者采取措施使地质损伤减少到不致发生地质灾害的程度,这个过程叫灾害治理。由于地质灾害的发生会对人民的生命财产造成巨大的损失,在实际治理工作中就应该采取措施避免这种损失或者把损失降到最低的程度。在相当长的一段时间内,人类对地质损伤的认识是微乎其微,对地质灾害的认识又往往局限于天灾人祸的范围之内――视之为“洪水猛兽”,表现为在地质灾害面前的束手无策,对地质灾害的治理更是处于自发的状态。直到自然科学发展到一定的程度,在人与自然相互影响的过程中人逐渐占据主导的位置,人类对地质灾害治理才赋予了自觉的内容。
2.2 滑坡的治理
滑坡是一种严重的地质灾害,由于它经常中断交通,堵塞河道、摧毁厂矿、破坏村庄和农田、造成人员伤亡和重大经济损失而受到世界各国的关注。近二十年来,特别是“国际减灾十年活动”开展以来,国际上研究和防治滑坡灾害空前活跃,各项研究进一步扩展深入,防治工程措施也在完善已有措施的基础上向轻型化、小型化方向发展。
滑坡灾害实例证明,短时间对浅含水层的过量补给,在岩层陡峭地区是形成滑坡的主要因素。根据滑坡灾害的成因、成灾情况,结合防治工程客观条件及经济因素,滑坡治理的主要工程措施如下:
1 引、排水工程
是治理滑坡中首先应考虑的措施,包括地下和地表引、排水工程,其中地下排水有平孔排水和虹吸排水等类型。
2 减重和反压工程
减重和反压工程师经济有效的防治滑坡措施,已得到广泛的应用,特别对厚度大的主滑坡和牵引段滑面较陡的滑坡效果更明显,但对其合理应用则需先行准确判定主滑、牵引和抗滑段落,在前者部位减重,在后者部位反压。
3 地层的固化、改良
通过压碱、压化学物质,压浆等方法可以达到固化地层、提高滑带土的强度、增加自身抗滑力的目的,遇到深层裂缝,用压浆技术可充填裂缝。
4 压脚加载工程
在工程环境许可的情况下,通过在坡脚加载方法达到锚固目的
5 支撑工程
为防止滑体或岩坡滑动,在探明滑动面的深度、基岩岩情地前提下,常采用一些支撑工程。支撑工程是滑坡治理的主要手段,主要技术措施有锚杆+喷射砼、锚索、挡土墙、锚索抗滑栓、锚索+地梁(或框架梁)等等,辅助措施有梁间的CAP、\CW等防护技术。
6 SNS柔性防护工程
SNS柔性防护工程是一种经济有效的安全防护功臣,近五年来,已逐渐被人们认识并应用于工程实践中。
2.3 泥石流的治理
泥石流是我国山区常见的一种自然现象。它常发生在山区小溪沟,是各种自然因素和人为因素综合作用的结果。泥石流引起形成过程复杂,爆发突然、来势凶猛、历时短暂、破坏力大、因而成为山区经济建设的一大灾害。据不安全统计,全国山区铁路沿线已发现泥石流1010处。从分析泥石流基本特征出发,分析泥石流物质成分、来源入手,调查其流域环境、流态、形成规律,用钻探勘察了地下水文、工程地质条件(含水层深度、厚度、浸烛基准面变化、基岩性质等),探明泥石流形成机制,进行砾石、砂、水的分类、排队,提出了以此为基础的治理工程技术措施――挡、导、储、护措施,施工挡坝顺序为(自下而上):
(基础注浆)网结+打基桩封堵坝(中间加水泥板墙,下留排水孔道)+排水(用沟孔排水,实现砂、石、水分治)+基桩顶端加水泥盖板(补强坝体)+石加载+生物治理(种速生多根树、草)
2.4 崩塌的治理
崩塌是一种极为普遍和直观的地质灾害现象。陡峻边坡崩塌主要受控于节理裂隙和结构丽的组合,其活跃程度取决于卸荷裂隙的扩张与卸荷裂隙区的扩展。崩塌防治的理论依据就是加固已经形成的危岩
体,阻止危岩体脱落,并且阻止或减缓卸荷裂隙的扩张和卸荷裂隙区的扩展,保持边坡的相对稳定性。我们对崩塌的防治总是有目的的,因此必须对形成边坡崩塌的具体条件,如岩石结构面和各类节理裂隙面进行充分调查研究,并分析崩塌的形成机制和扩展趋势,再结合具
体防治目的,才能有针对性地对边坡崩塌采取有效防治措施。下面列举几类常用的防治方法。
1、锚固与挂网喷护
在裂隙较为密集的卸荷裂隙区和危岩区,在清除部分危岩体的基础上,用锚杆加拣网喷护锚固危岩体,以达到减缓卸荷裂隙的产生和卸荷裂隙的扩展,以及加固已经形成的危岩体的目的。这是防治崩塌最常用的方法,也是适用性最普遍的方法。在设计加固工程时,要充分考虑边坡岩体的结构与裂隙面特征和卸荷裂隙的扩展特征。将卸荷裂隙扩展的牵引|带作为重点加固区布置镂圈工程。牵引区加固后可以阻止或减缓扩展区卸荷裂隙的扩张以及卸荷裂隙区的扩展。
2、 支撑加固
对较完整的悬挑危岩体可以采用支撑的方法加固,以保持危岩体的稳定性。这是临时性的防治。
3、遮挡避让
对直接加固困难,或加固成本裔的高陡危岩边坡,可以采用遮挡避设的方法防治崩塌危害。这是针对如铁路和公路等线路工程经过峡谷区,采用的对边夹坡崩塌的防治方法之一。
3 结论
根据“预防为主、全面规划、综合防治、因地制宜、加强管理、注重效益”的方针,在开展地质环境专项调查及岩土工程地质勘察的基础上,采取植物措施与工程措施相结合的综合防治方案,可有效防治地质灾害。
参考文献:
[1] 王芳太,黄云龙. 浅谈地质灾害控制因素与安全对策[J].安全与环境工程,2001,8(4)
一、加强领导,提高认识。切实抓好地质灾害工作
今年我县气候异常容易发生地质灾害。因此,做好年地质灾害防治工作责任重大,各乡(镇)人民政府要突出“以人为本”以减少人员伤亡和财产损失为主要目标,切实贯彻“以预防滑坡泥石流为主,以预防预报为主,以灾前避让为主”三为主方针,坚持“防治结合、群专结合、单项与综合治理、重点建设与地质灾害防治规划结合”原则,切实加强领导,充分认识地质灾害工作的重要性和紧迫性,认真把地质灾害防治工作落到实处,根据地质灾害危害程度的不同特点制定不同的减灾、避让方案与措施,将重点灾害区的监测任务和防治工作落实到村民委员会和村民小组,明确具体责任人,一级抓一级,切实抓好落实,确保地质灾害防治工作取得实效。工作结束后各乡(镇)要认真总结,并将工作开展情况形成书面材料于11月10前上报县国土资源局地质矿产股。联系人
二、完善防灾抗灾机制,突出重点。切实做好地质灾害防治工作
加强地质灾害的监测、预警,全面推进全县地质灾害群测群防网络建设。贯彻执行预防为主的方针。各乡(镇)长要做到三个亲自”亲自调查研究,亲自安排布置,亲自督促检查,要及时向县政府汇报工作进展情况,切实做到事有人问,事有人做,切实把地质灾害防治工作抓紧抓好。
一是对辖区内的地质灾害隐患点和地质灾害危险区,全面开展险情排查。安排人员进行全面的巡查检查,做到县不漏乡、乡不漏村、村不漏组、组不漏户,发现隐患及时采取防范措施予以排除并上报险情。要按照“灾点情况、防灾措施明了防灾责任人、监测人明确;防灾明白卡、避险明白卡到位;值班网络、预警体系健全;防灾方案、应急预案落实”要求,制定并落实地质灾害群测群防计划。
二是并制定相应的防治措施和应急预案。重点加强旅游景点、交通干线两侧、重点工程、矿山采空区、拦渣坝、尾矿库也及人口密集的城镇地区和山地斜坡地带、沟口处、居住在陡坡的村寨等区域的监测。
三是完善监测责任,加强对确定的地质灾害隐患点的监测工作。把防灾责任落实到有关单位和责任人。
四是严格执行险情巡查、灾害预报、汛期值班、灾情速报制度和落实好简易观测措施、灾前报警措施和紧急避让措施。
五是按照各自的职责做好地质灾害防治工作。加强气象、民政、水利、建设、交通、旅游等有关部门的联系与协作。
六是认真分析核查各类信息来源,做好地灾信息报送工作。收到地质险情和灾情报告后。及时上报灾情险情,为领导决策提供工作依据,避免因迟报贻误抢险救灾的时机。
三、切实做好地质灾害点的预警预报工作,加强地质灾害点的监测力度。
一是发现险情,要紧紧依靠当地群众加强对历年确定的地质灾害隐患点的巡查和调查。及时采取防范措施。同时,做好《地质灾害防治工作明白卡》滑坡泥石流等地质灾害防灾防灾避险明白卡》发放工作,其“两卡”发放、防治责任人、值班人员(乡、村委会、村民小组三级)要求5月初落实到位,使各责任人了解灾情、明确任务、监测到位、负起责任;使受威胁村民掌握灾害预兆、知晓预警信号、清楚撤离路线、明白避让地点。
二是提高群众的防灾自救能力。要加强对地质灾害防治点群众的培训及宣传工作。
四、做好突发性地质灾害的应急处置工作,认真学习贯彻突发性地质灾害应急预案。
要对预案进行演练,确保灾害发生时,能够及时有效进行避让。各乡(镇)要认真学习贯彻落实《县人民政府办公室关于印发县年度地质灾害防灾减灾预案的通知》精神,协调相关部门,进步明确各自职责和义务,熟悉处置突发地质灾害的各项工作。有条件的地方。