复杂地质条件下矿业工程施工技术优化

复杂地质条件下矿业工程施工技术优化

何海流

中煤第三建设(集团)有限责任公司三十工程处 安徽宿州 234000

摘要：矿业工程施工技术在复杂地质条件下的优化，对于保障工程质量、提高生产效率、降低安全风险具有重要意义。复杂地质条件往往伴随着高风险和不确定性，这些因素都可能对施工安全和工程进度造成影响。通过科学的技术优化，可以有效应对复杂地质条件带来的挑战，实现矿业工程的可持续发展。

关键词：复杂地质条件；矿业工程；施工技术

引言

随着矿产资源的逐渐枯竭和开采深度的增加，矿业工程面临着更加复杂多变的地质环境，这些复杂地质条件对矿业工程施工提出了更高的技术要求和挑战。通过不断的技术创新和实践探索，矿业工程施工技术正逐步向着更加智能化、精准化和环保化的方向发展。

1复杂地质条件的特点

地质结构的多样性是指在一定区域内，地质构造、岩层分布、断层和节理等结构特征呈现出复杂多变的特点。这种多样性可能导致岩体的稳定性差异显著，对矿业工程的勘探、设计和施工带来不确定性。岩石力学特性的复杂性是指岩石在受力作用下的变形和破坏行为具有多样性和非线性。岩石的力学特性受到其矿物组成、结构构造、风化程度等因素的影响，表现出不同的强度、刚度和韧性。在复杂地质条件下，岩石的非均质性和各向异性尤为突出，这要求在矿业工程施工中必须对岩石的力学特性进行精确评估，以制定合理的支护和加固措施。水文地质条件的多变性是指地下水位、水流速度、水质和水压等参数在时间和空间上的变化。复杂地质条件下的水文地质问题可能会导致矿井涌水、岩体软化、边坡失稳等一系列工程问题。例如，地下水的突然涌入可能会威胁矿工的安全，而长期的水流作用可能会导致岩石的侵蚀和结构的破坏。

2复杂地质条件下矿业工程施工技术存在的问题

2.1技术适应性不足

统的施工技术往往是在相对简单的地质条件下发展起来的，面对复杂地质条件时，这些技术可能无法有效应对，导致施工效率低下，甚至无法正常进行。施工效率低下，由于技术无法适应复杂地质条件，施工过程中可能会频繁遇到难以预料的地质问题，需要不断调整施工方案，这不仅延长了施工周期，也增加了施工成本。工程质量难以保证，在复杂地质条件下，如果施工技术不能有效应对地质变化，可能会导致工程结构的不稳定，甚至出现塌方、涌水等严重事故，严重影响工程质量。

2.2安全隐患多

人员伤亡风险高。在复杂地质条件下，由于地质条件的不确定性，施工过程中可能会突然发生岩体崩塌、地下水涌入等事故，这些事故往往难以预测和防范，可能导致施工人员伤亡。工程进度受阻。安全事故的发生往往会导致施工暂停，进行事故调查和处理，这不仅影响了工程的进度，也可能导致额外的经济损失。环境破坏加剧。安全事故可能导致地质灾害的发生，如山体滑坡、泥石流等，这些灾害不仅威胁人类安全，也会对生态环境造成破坏。

2.3环境影响大

生态破坏。矿业工程施工可能会破坏地表植被，影响土壤结构，导致水土流失，甚至引发泥石流等地质灾害，对生态环境造成长期影响。水资源污染。施工过程中产生的废水和尾矿可能会渗入地下水或流入河流，导致水体污染，影响人类和动植物的饮用水安全。大气污染。施工过程中可能会产生粉尘、有害气体等污染物，这些污染物不仅影响施工现场的空气质量，也可能扩散到周边地区，影响居民的健康。环境破坏可能会导致当地居民的生活质量下降，影响旅游业和农业的发展，甚至可能引发社会冲突和法律诉讼。

3复杂地质条件下矿业工程施工技术优化策略

3.1先进勘探技术的应用

三维地震勘探技术通过分析地震波在地下的传播特性，能够构建出地下地质结构的三维图像，这对于识别断层、岩层界面、岩溶发育区等地质特征具有重要意义。在复杂地质条件下，三维地震勘探技术能够帮助工程师预见潜在的地质风险，从而在施工前采取相应的预防措施。钻孔电视和地质雷达技术也是勘探中的先进技术。钻孔电视技术通过在钻孔中放置摄像头，可以直接观察到钻孔壁的岩石结构和裂隙分布，这对于评估岩体的完整性和稳定性非常有帮助。地质雷达技术则通过发射和接收电磁波，探测地下不同介质的反射特性，可以用来识别地下空洞、裂隙带和含水层等。地球物理勘探技术如电阻率法、磁法和重力法等，也能够提供关于地下地质结构的重要信息。这些技术通过测量地表的物理场变化，可以推断出地下的岩石类型、密度和含水情况等。在复杂地质条件下，这些地球物理勘探技术可以帮助工程师更好地理解地质复杂性，为施工方案的选择和优化提供依据。数据融合和分析技术，通过将不同勘探技术获得的数据进行综合分析，提高地质信息的准确性和可靠性。

3.2施工方法的创新

定向钻进技术通过控制钻头的方向和倾角，可以实现非直线钻进，从而避开地质复杂区域或直接到达目标矿体。定向钻进技术在提高钻进效率的同时，还能减少对周围地质环境的扰动。隧道掘进机（TBM）技术在岩石隧道施工中的应用也是一种创新。TBM能够在硬岩和软岩中高效掘进，其封闭的刀盘设计可以减少岩尘和噪音，同时提高施工安全性。在复杂地质条件下，通过选择适合的TBM型号和刀具配置，可以有效应对断层、节理带和涌水等问题。预应力锚杆和锚索技术在边坡和地下工程中的应用，这些技术通过在岩体中施加预应力，可以提高岩体的整体稳定性，防止岩体松动和塌陷。在复杂地质条件下，合理设计和布置预应力锚杆和锚索，可以显著提高工程的安全性。注浆技术也是一种在复杂地质条件下常用的施工方法。通过向岩体裂隙中注入浆液，可以固结松散岩体，封堵涌水通道，提高岩体的整体强度。注浆技术的创新包括使用新型注浆材料和改进注浆工艺，以适应不同地质条件的需求。数字化施工管理技术的应用，通过使用BIM（建筑信息模型）、GIS（地理信息系统）和物联网技术，实现施工过程的实时监控和智能调度，提高施工的精确性和效率。

3.3材料与设备的优化选择

对于材料的选择，应考虑其在复杂地质条件下的性能表现。例如，在地下水丰富的地区，应选择具有良好防水性能的混凝土和注浆材料；在高温或腐蚀性环境中，应选择耐高温和耐腐蚀的钢材和耐火材料。新型环保材料的应用也是当前的一个趋势，这些材料在满足工程需求的同时，还能减少对环境的影响。设备的优化选择对于提高施工效率和安全性至关重要。在复杂地质条件下，应选择能够适应多种地质条件的设备，如具有强大扭矩和适应性的钻机、能够在硬岩和软岩中高效工作的隧道掘进机等。设备的自动化和智能化水平也是选择时需要考虑的因素，自动化设备可以减少人工操作的风险，提高施工的精确性。设备的维护和更新也是优化策略的一部分。定期对设备进行维护和检查，可以确保设备处于良好的工作状态，延长设备的使用寿命。及时更新设备，采用更先进的技术和设备，也是提高施工效率和安全性的重要途径。

结束语

复杂地质条件下矿业工程施工技术的优化是个系统工程，通过深入分析复杂地质条件下的特点和挑战，结合现代科技手段，有效提升施工技术的适应性和可靠性，为复杂地质条件下的矿业工程提供更加安全、高效、环保的解决方案。

参考文献

[1]刘文开.复杂地质条件下超大不规则基坑支护施工研究[J].内蒙古煤炭经济,2022,(21):175-177.

[2]朱国玺.复杂地质条件下有效的矿山掘进支护技术[J].世界有色金属,2022,(15):181-183.

[3]陈庆国,尹子霆,牟宗龙,等.复杂地质工作面冲击地压原因及防治技术[J].煤炭科技,2022,43(03):83-89.

[4]向武杰.复杂地质条件下矿山工程勘查中水文地质问题研究[J].世界有色金属,2022,(11):145-147.

[5]周荣章.复杂地质条件下采矿掘进支护技术及应用[J].内蒙古煤炭经济,2021,(19):181-182.