矿山堆场滑坡地质灾害成因机制及勘查技术探究

引言

矿山堆场滑坡是一种常见的地质灾害，对矿山安全生产和周边环境造成严重威胁。随着矿产资源开发的不断深入，矿山堆场滑坡灾害频发，给人民生命财产安全带来巨大损失。因此，深入研究矿山堆场滑坡的成因机制和勘查技术，对于预防和减轻此类地质灾害具有重要意义。本文旨在系统探讨矿山堆场滑坡的成因机制，分析各种勘查技术的优缺点和应用范围，并提出相应的防治对策。

1、矿山堆场滑坡的定义

矿山堆场滑坡是指矿山开采过程中形成的废石、尾矿等松散堆积体在重力作用下沿软弱面向下滑动的现象。根据物质组成和运动特征，矿山堆场滑坡可分为以下几类：按物质组成可分为废石堆滑坡、尾矿库滑坡和混合堆滑坡；按运动形式可分为推移式滑坡、牵引式滑坡和复合式滑坡；按规模可分为小型滑坡（体积小于 1 万立方米）、中型滑坡（1-10 万立方米）和大型滑坡（大于 10 万立方米）。矿山堆场滑坡与其他类型滑坡相比具有以下特点：一是物质组成复杂，颗粒大小不均，结构松散；二是形成时间短，稳定性差；三是受人为因素影响大，如堆载方式、排渗措施等；四是往往发生在有限空间内，但破坏力强，可能引发连锁反应。

2、矿山堆场滑坡的影响因素分析

矿山堆场滑坡的形成是多种因素综合作用的结果，地质条件是基础因素，包括地层岩性、地质构造和软弱夹层等。不同岩土体的物理力学性质差异显著，直接影响堆场的稳定性。堆场设计参数同样至关重要，如坡高、坡角、台阶宽度等设计不当会显著增加滑坡风险。水文条件是诱发滑坡的关键因素，降水入渗会增加土体重量并降低其抗剪强度，地下水位变化会产生渗透压力，人类工程活动如不当的堆载、开挖和爆破作业也会破坏堆场原有的平衡状态，此外，地震等自然因素也可能成为滑坡的触发条件。地下水是岩土中的活跃因素，其赋存状态、运动规律和水化学特征对堆场边坡的稳定性有着深远的影响，地下水的存在可以软化岩土体，降低其强度，增加滑动面的润滑性，从而加速滑坡的发生。特别是在雨季或洪水期间，大量降水的渗透会迅速增加边坡的水压力，降低岩土体的有效应力，进一步加剧边坡的失稳。地下水位的波动也是影响边坡稳定性的重要因素，地下水位上升时，岩土所受的水压力增大，同时，水位上升也可能导致岩土饱和，降低其抗剪强度。相反，地下水位下降时，岩土可能脱水固结，产生收缩裂缝，在受到外力作用时容易膨胀形成滑动面。此外，地下水中的溶解物质和化学物质，如可溶性盐类和酸性物质，也会腐蚀和破坏岩土的力学性质，降低其抗滑能力[1]。

3、矿山堆场滑坡地质灾害成因机制及勘查技术分析

3.1、矿山堆场滑坡的形成机理

矿山堆场滑坡是指矿山开采过程中形成的废石、尾矿等松散堆积体在重力作用下沿软弱面向下滑动的现象。其形成机理复杂，主要受内部因素和外部因素共同作用。内部因素包括堆场物质的物理力学性质、堆积结构、渗透特性等；外部因素则包括降雨、地震、人为活动等。当堆场内部的剪切应力超过抗剪强度时，就会发生滑坡。影响矿山堆场滑坡的主要因素可分为地质因素、水文因素和人为因素三大类。地质因素主要包括堆场基底的地形地貌、岩土性质、地质构造等。一般来说，基底坡度越大、岩土强度越低，滑坡风险越高。水文因素主要指地下水和地表水对堆场稳定性的影响，包括降雨入渗、地下水位变化、渗透压力等。人为因素则包括堆场设计不合理、堆载速度过快、排水系统失效、开采活动扰动等。这些因素往往相互作用，共同影响堆场的稳定性[2]。

3.2、传统地质勘查技术

传统地质勘查技术仍然是矿山堆场滑坡调查的重要手段。地质测绘是最基础的勘查方法，通过现场调查和测量，可以获取堆场及周边地区的地形地貌、地质构造、岩土分布等信息。详细的地质测绘能够识别潜在的滑动面和滑坡边界，为稳定性分析提供基础数据。钻探技术是获取堆场内部地质信息的最直接方法，通过钻孔取样，可以了解堆场不同深度处岩土的物理力学性质、含水状态等，标准贯入试验、静力触探等原位测试手段可以评估岩土的工程特性，钻探数据对于确定滑动面位置、分析滑坡机理具有不可替代的作用。地球物理勘探技术包括电阻率法、地震勘探、地质雷达等，这些方法能够在不破坏堆场结构的情况下，快速获取大范围的地下信息。电阻率法可以探测地下水位和含水层分布；地震勘探能够识别岩土界面和软弱夹层；地质雷达则适用于浅部结构的精细探测。这些方法与传统钻探技术相结合，可以大大提高勘查效率和精度[3]。

3.3、现代地质勘查技术

随着科技的发展，现代地质勘查技术为矿山堆场滑坡研究提供了新的手段。遥感技术，特别是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)，能够监测堆场地表的微小变形，实现大范围、全天候的滑坡监测，高分辨率卫星影像和航空摄影可以识别地表裂缝、位移等滑坡前兆特征。三维地质建模技术通过整合多源勘查数据，构建堆场的三维地质结构模型，直观展示岩土分布、地质构造和潜在滑动面。这种技术不仅有助于理解滑坡形成机制，还能为稳定性分析和防治工程设计提供可视化平台。监测预警系统是现代勘查技术的重要应用，通过在堆场布置位移监测点、孔隙水压力计、倾斜仪等传感器，结合无线传输技术和数据分析软件，可以实时监控堆场稳定性状态，在滑坡发生前发出预警，这种系统大大提高了滑坡防范的主动性和时效性[4]

3.4、矿山堆场滑坡防治对策

针对矿山堆场滑坡的防治对策主要包括工程治理措施和管理措施两个方面，工程治理措施包括排水工程、支挡工程和坡面防护等，设置完善的排水系统可以降低地下水位，减少雨水对堆场稳定性的影响，支挡工程如抗滑桩、挡土墙等可以直接提高堆场的稳定性。管理措施包括加强监测预警、规范开采活动和实施生态修复等。建立完善的监测预警系统可以及时发现隐患，采取应急措施，规范开采活动，避免超量堆放和不当操作。生态修复可以增强堆场表面的抗侵蚀能力，降低滑坡风险。此外，还应加强应急预案的制定和演练，提高应对突发滑坡事件的能力，同时，开展科普宣传，提高从业人员和周边居民的地质灾害防范意识[5]。

结束语

矿山堆场滑坡防治是一项系统工程，需要综合运用多种地质勘查技术和防治措施。传统勘查方法如地质测绘、钻探等仍然是基础，而现代技术如遥感、三维建模等提供了新的研究手段。通过多技术融合，可以更全面、准确地评估堆场稳定性，为滑坡预警和防治提供科学依据。未来，随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，矿山堆场滑坡监测预警将向智能化、自动化方向发展，为矿山安全生产提供更可靠的保障。

参考文献：

[1]李侃,王彤,李红伟. 矿山地质灾害治理中监测预警技术的应用研究 [J].世界有色金属,2023,(20):205-207.

[2]张永进,张志栋. 矿山水工环技术在地质灾害防治中得应用分析[J]. 世界有色金属,2023,(19):139-141.

[3]于月鹏. 岩土工程在矿山地质灾害防治方面的应用[J].世界有色金属,2023,(19):160-162.

[4]朱万成,徐晓冬,李磊,等. 金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术现状与展望[J].金属矿山,2024,(01):20-44.DOI:10.19614/j.cnki.jsks.202401003.

[5]罗召珉. 地质灾害治理中矿山水工环地质技术的应用关键点研究[J].世界有色金属,2023,(18):173-176.