胡河民，李志國

河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊， 河南鄭州 450016

0 引言

平頂山鹽田位于河南省中部的葉縣和舞陽縣境內(nèi)，西起葉縣任店鄉(xiāng)，東至舞陽縣姜店鄉(xiāng)，東西長40km，寬約10km，含鹽面積400km2。盡管全國鹽業(yè)生產(chǎn)已近飽和，但河南省工業(yè)鹽近90%需從外省調(diào)入，制鹽業(yè)發(fā)展余地大。鹽業(yè)開采多采用鹽溶水采。井下連通方法過去主要以自然連通法、壓裂連通為主，礦石回收率18%～20%，隨著鉆探技術(shù)的發(fā)展，雙井定向連通及多井組定向連通已日漸成熟，成為主要的開采方式。壓裂法產(chǎn)生的壓裂縫不可控制，可能產(chǎn)生垂向裂縫，破壞頂?shù)装寮暗V層，當(dāng)壓裂不成功時，對固井井管有破壞作用，風(fēng)險大。定向連通可以在鹽層底部連通，建槽時間短，產(chǎn)量大。隨著開采技術(shù)的發(fā)展，礦山開采產(chǎn)生礦山地質(zhì)環(huán)境問題也隨著發(fā)生了改變，巖鹽地下開采，除了常規(guī)地下開采礦山采空區(qū)（溶腔）穩(wěn)定性問題，并且?guī)r鹽開采與煤礦開采多有不同，如采空區(qū)（溶腔）形狀不同，溶腔的充填狀態(tài)，還有因地下開采失穩(wěn)造成污染問題。需要客觀的評價鹽礦開采采區(qū)的穩(wěn)定性及產(chǎn)生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，為企業(yè)提供礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、監(jiān)測與恢復(fù)治理提供重要科學(xué)依據(jù)，同時為礦山生產(chǎn)提供服務(wù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件

平頂山鹽田位于河南省葉縣境內(nèi)的舞陽凹陷內(nèi)，河南省葉縣平頂山鹽田婁莊礦段，屬于平頂山鹽田的一部分，位于鹽田東部，礦段西部與田莊礦段相鄰，面積為6.62km2，舞陽凹陷位于周口坳陷的西部，屬坳陷中的二級負(fù)向構(gòu)造單元。該凹陷東鄰平輿凸起，北以葉魯大斷裂為界與平頂山凸相連，西南部為豫西隆起區(qū)。

舞陽凹陷是在海西期侵蝕面基礎(chǔ)上，在嵩箕、伏牛山兩個古復(fù)背斜之間的古復(fù)向斜上發(fā)育起來的新生代凹陷。該凹陷東西長120km，南北寬15km ～20km，面積1900km2。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件

婁莊礦段位于舞陽凹陷西南部斜坡帶，為向北傾斜的單斜構(gòu)造。傾向7°左右，傾角9°～17°，斷層不發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜程度簡單。

1.3 礦區(qū)地層條件

舞陽凹陷是以新生界為主體的沉積凹陷。地層自下而上分別為古近系玉皇頂組、大倉房組、核桃園組、廖莊組、新近系上寺組、第四系。礦區(qū)地表為第四系平原組Qp 覆蓋，巖性主要是雜色砂礫層，淺棕黃色粘土層。表層為淺褐色種植土、砂土。穿見厚度135.50m ～169.20m；古近系玉皇頂組（E2y）巖性為砂泥巖、白云巖與泥巖互層，本段地層厚1943m；古近系大倉房組（E2d）巖性為雜色砂礫巖、礫巖、局部夾棕紅色、紫色砂質(zhì)泥巖、粉—細(xì)砂巖，本段厚度大于1200m；古近系核桃園組（E2h）分來三段，核三段（E2h3）巖性為雜色砂泥層互層。本段地層厚783.9m ～986.0m。核二段（E2h2）巖性為灰色泥巖、石鹽巖、含膏泥巖，厚度489m ～1070m。核一段（E3h1）巖性為灰色泥巖、石鹽巖、含膏泥巖，厚度200m ～1138m；古近系廖莊組（E3l）巖性為雜色粗粒狀砂泥巖互層，厚315m ～869m；新近系上寺組（Nsh）巖性為淺黃色、灰黃色、雜色細(xì)礫巖、礫狀砂巖與灰黃色、棕紅色泥巖呈不等厚互層。厚度為300m ～800m。

2 礦體特征

巖鹽礦區(qū)面積6.62km2，東西長約4.6km，南北寬約1.85km。礦段礦層僅賦存于古近系核桃園組一段，埋深935.00m ～1381.05m，礦體分布穩(wěn)定，鹽礦層自然單層厚度最小0.35m，最大17.65m。單礦層厚度一般在2.00m 以上。共劃分了44 個工業(yè)礦層21 個鹽群。

礦體產(chǎn)狀比較平緩，傾向7 ° 左右，傾角一般9 ～17°，礦體頂?shù)装鍨槟鄮r、膏質(zhì)泥巖。泥巖類抗壓強(qiáng)度平均17.59MPa；抗拉強(qiáng)度平均1.39MPa；抗剪強(qiáng)度 為2.00MPa ～11.00MPa，平 均 為5.10MPa；凝 聚 力為2.00MPa ～11.0MPa，平均為5.10MPa；內(nèi)摩擦角為32°31′～37°02′，平均34°39′；膏質(zhì)泥巖類抗壓強(qiáng)度平均31.89MPa；抗拉強(qiáng)度為0.70 ～2.43MPa，平均1.44Mpa；抗剪強(qiáng)度為3.10MPa ～8.70MPa，平均為5.48Mpa；凝聚力為1.00MPa ～2.40MPa，平均為1.59MPa；內(nèi)摩擦角為32°44′～37°42′，平均34°31′。

3 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

3.1 含水層

主要含水層為古近系核桃園核二段、核一段、廖莊組、新近系上寺組、第四系含水層，其特征如下：

1）核二段砂巖含水巖層：主要由中粒砂巖、細(xì)粒砂巖組成，間夾于泥巖中，頂板埋深1518m，厚度大于280m；

2）核一段砂巖含水層：為鹽礦底板含水層，由細(xì)粒砂巖、中粒砂巖組成，埋深平均1169m，底板埋深平均1180m。厚度平均10.75m，富水性弱；

3）廖莊組砂巖含水層：為鹽礦頂板含水層，主要以粉砂巖為主，間夾于砂質(zhì)泥巖、泥巖之間，富水性微弱；

4）新近系上寺組砂巖含水層：主要細(xì)粒砂巖組成，單層厚度平均11.08m，累計厚度平均40.0m，單井涌水量為1000t /d ～3000t／d，滲透系數(shù)1m/d ～5m/d，富水性中～強(qiáng)；

5）第四系砂礫石含水層：由礫石、砂礫石層、細(xì)粒砂巖組成，單層厚度平均7.9m，累計厚度平均58.2m。單位涌水量0.9652l/s?m，滲透系數(shù)3.07m/d。

3.2 隔水巖組

1）核二段頂部隔水層：隔水層巖性含膏泥巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖和含灰泥巖。隔水能力強(qiáng)；

2）核一段隔水層：隔水層巖性頂部以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，局部夾粉砂巖，中下部為上述泥巖類巖石與鹽巖互層。隔水能力較強(qiáng)；

3）廖莊組頂部隔水層：隔水層巖性為泥巖，砂質(zhì)泥巖隔水性能較好；

4）上寺組頂部隔水層：隔水層巖性為泥巖。由于上寺組和下更新統(tǒng)角度不整合接觸，使部分地帶上下含水巖組直接接觸，產(chǎn)生一定的水力聯(lián)系；

5）第四系隔水層：隔水層巖性為粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘土。隔水層厚度占第四系厚度的50%以上，隔水性能穩(wěn)定，可有效地阻斷第四系含水層水的下滲。

3.3 鹽礦層水文地質(zhì)特征

1）本礦段含鹽層系為泥巖類巖石與石鹽巖互層；石鹽巖結(jié)構(gòu)致密，泥巖中發(fā)育有層面裂隙和垂向張裂隙，張裂隙不穿過不同巖性的相鄰巖層，而且張裂隙多被石鹽和石膏充填，除局部含裂隙水外，一般不含自由重力水，對開采沒有影響；

2）含鹽層系直接頂板為核一段（E3h1）頂部的泥巖，砂質(zhì)泥巖，為很好的隔水層。在保持頂板穩(wěn)定的情況下，上覆廖莊組（E3l）地下水對開采無影響；

3）含鹽層系直接底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，據(jù)相鄰田莊礦段資料，厚度平均13.65m；含鹽層系直接底板以下50m 深度內(nèi)為砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖，粉細(xì)砂巖厚度平均10.25m，結(jié)構(gòu)致密，顆粒細(xì)，微含地下水，對鹽礦床開采影響甚微。

3.4 充水因素分析

礦體埋藏深度為935m ～1381m，礦體封閉條件好，礦體內(nèi)部無含水層，未見礦體受地下水溶蝕破壞現(xiàn)象。礦區(qū)北有葉魯大斷裂，東有姜店斷層，西南有墳臺斷層所封隔，這些斷裂均為高角度正斷層，斷層兩盤為泥質(zhì)巖或塑性巖相接，導(dǎo)水性弱，使礦床處于封閉環(huán)境中。

地表水對礦床無充水現(xiàn)象。據(jù)地震剖面資料，礦區(qū)范圍內(nèi)未見斷層通過，在含鹽地層內(nèi)局部見垂直層面的裂隙，此裂隙延伸不遠(yuǎn)，且受控于頂、底板的泥質(zhì)巖隔水層，礦床充水條件差。

礦山開采方法為鉆井水溶法，采用雙井定向連通的生產(chǎn)工藝，隨著時間及開采的深入，會形成裂隙帶及冒落帶，可能會溝通礦體上部的含水層，生產(chǎn)過程中對地下水產(chǎn)生疏排作用。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境的影響分析

礦山采礦活動，形成了開采溶腔，破壞了原有巖體穩(wěn)定條件及應(yīng)力分布情況，溶腔內(nèi)充滿高壓鹵水，一但溶腔內(nèi)的力學(xué)平衡遭到破壞，造成上覆巖體失穩(wěn)，形成陷落，冒落帶及裂隙帶的擴(kuò)展，一方面鹵水進(jìn)入上覆巖層，會對上覆巖層的含水層造成污染，另一方面抽取鹵水過程中在含水層與溶腔被導(dǎo)水裂隙溝通后，采礦過程中會對上部含水層有疏排作用，過度對地下水的抽取，會造成區(qū)域性地面沉降地質(zhì)災(zāi)害；同時，鹵水對抽鹵井及注水井的腐蝕，破壞了井壁，鹵水由井壁破裂處進(jìn)入巖層的含水層，對地下水造成污染。另外溶腔上覆巖體失穩(wěn)造成上覆巖體移動、變形，在溶腔范圍及周邊形成地面沉陷，直接影響到地面建筑及工程設(shè)施的安全。對于礦山地質(zhì)環(huán)境的影響我們可以從多方面綜合分析，首先是礦山開采穩(wěn)定性，主要是失穩(wěn)后對礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞，涉及到失穩(wěn)造成的地質(zhì)災(zāi)害（地面塌陷）問題，可以從礦床開采技術(shù)條件、開采工程布置及參數(shù)的合理性（主要是溶腔的穩(wěn)定性），上覆巖層穩(wěn)定性及變形等方面來考慮；其次是失穩(wěn)或破壞后造成的環(huán)境問題，這個主要是環(huán)境污染問題，主要是礦山開采造成的變形，破壞了鹵井及運(yùn)輸管道的完整性后，隨之而來的是對環(huán)境的污染問題。

4.1 礦山開采穩(wěn)定性分析

4.1.1 開采技術(shù)條件

當(dāng)前國內(nèi)常用的水采方法可分為單井對流法和雙井(多井)連通法，強(qiáng)制連通又可分為定向鉆井連通法和壓裂連通法。

平頂山鹽礦的特點主要表現(xiàn)為礦層厚度大，埋深大，品位較好，夾層少，屬于開采條件較好礦床。以往多采用單井對流為主、雙井連通為輔的水采工藝，存在很多問題，主要是鹵井使用壽命短，堵管埋管事故時有發(fā)生。主要原因是鹽層迅速上溶，側(cè)向溶解不夠，致使溶鹽后的泥質(zhì)沉碴迅速堆積，可能埋管堵管，上溶還造成技術(shù)套管暴露懸空，注水時的振動造成井管之間碰撞疲勞而折斷。即使最后自然連通，但連通往往在鹽層上部，形成下部鹽層的埋礦損失，井組采出量大為減少。

本礦山采用直井和水平井組合的定向鉆進(jìn)連通水采法。這樣礦山開采對溶腔的大小，礦山生產(chǎn)井自身的安全處于可控狀態(tài)，有效避免了因礦山開采技術(shù)條件引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。

4.1.2 溶腔穩(wěn)定性評價分析

水溶開采鹽礦，形成拱狀形態(tài)的溶腔，破壞了原有圍巖體的受力狀態(tài)，頂板受力超過頂板強(qiáng)度時，頂板會失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生了破裂和坍塌、冒落等現(xiàn)象，從而影響到水溶開采。溶腔的穩(wěn)定性除與其埋藏深度、圍巖強(qiáng)度有關(guān)外，還受到溶腔跨度的制約。需確定合理的溶腔跨度及保安礦柱寬度。

4.1.3 溶腔最大跨度

1）溶腔頂板完整，產(chǎn)狀平緩，根據(jù)彈性理論，按固端梁公式估算溶腔最大跨度（b）：

式中，b-溶腔最大跨度（單位m）；

σ 拉-頂板巖石抗拉強(qiáng)度（單位MPa）；

r-頂板巖石密度（單位t/m3）；

H-溶腔頂板埋深（單位m）。

2）溶腔頂板中間有裂縫時，穩(wěn)定性最差，其最大跨度根據(jù)彈性理論按懸臂梁公式估算：

4.1.3.3 采用小窯采空區(qū)頂板穩(wěn)定性評價方法，估算溶腔最大跨度：

式中，Φ-頂板巖石內(nèi)摩擦角，

H-溶腔頂板埋深。L032 井為935.00m，L072 井為1009.05m

按上述3 個公式估算結(jié)果，溶腔最大跨度為86.4 ～219.6m，礦山開采溶蝕直徑為100m,滿足開采最大溶腔的要求。

4.1.4 上覆巖層穩(wěn)定性影響分析

1）地層條件

含鹽層系為核一段地層。礦層呈固態(tài)產(chǎn)出，鉆探未發(fā)現(xiàn)鹵水層。單層厚度4.50m ～17.65m。含鹽層本身沒有含水層。含鹽段直接頂?shù)装寰鶠楹嗄鄮r，厚48.5m ～63.98m，具有良好的隔水性，使含鹽層形成一個自身的封閉體系，泥巖類巖石結(jié)構(gòu)致密，水平層理發(fā)育，層間連結(jié)能力差，垂向張裂隙發(fā)育，且多被石鹽或石膏充填。

2）區(qū)域地殼穩(wěn)定性

根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB18306-2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（河南省部分），本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的基本烈度為Ⅵ度，區(qū)域地殼屬穩(wěn)定區(qū)。

3） 開采臨界深度（安全深度）分析

礦體開采后，頂板受力發(fā)生改變，頂板在重力作用下產(chǎn)生變形，形成下沉。當(dāng)其埋藏深度達(dá)到了某一深度時，頂板上方巖層恰好能保持自然平衡而不沉陷，此時頂板上承受壓力等于0，這時的深度稱為臨界深度H0，此厚度為礦體開采上部巖層安全厚度。

據(jù)《工程地質(zhì)手冊》中考慮內(nèi)水壓影響時頂板處于自然平衡狀態(tài)不塌陷的臨界深度公式：

式中H0-臨界深度(m)

B -最大溶腔寬度，120m

ρe-鹵水密度，1.2g/cm3

ρ-上覆巖層完整巖塊密度，2.4g/cm3

-鹽層頂板內(nèi)摩擦角，40°

計算當(dāng)溶腔寬度為120m 時，H0=328m，H ＞H0，頂板厚度大于臨界厚度。

《工程地質(zhì)手冊》提供了利用H0 與H（頂板埋深）評價頂板穩(wěn)定性經(jīng)驗公式

A、H＜H0 不穩(wěn)定

B、H0＜H＜1.5H 穩(wěn)定性差

C、H＞1.5H0 穩(wěn)定

礦區(qū)頂板埋深935m ～1395m，1.5H0=492m，H＞1.5H0 因此頂板穩(wěn)定。

綜上所述從礦體開采臨界深度來看，礦體的開采不會對礦體頂板穩(wěn)定性造成影響。

4）上覆巖層影響帶高度預(yù)測

根據(jù)礦山礦體頂板的巖性來看，頂板泥巖中充填有石鹽及石膏，頂板吸水后穩(wěn)定性差，開采過程中易松動，形成冒落，地下開采對冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶的計算多采用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》公式，但巖鹽開采與煤礦開采有著很大區(qū)別，冒落帶高度計算《規(guī)程》中只考慮了礦體開采的厚度因素，沒有考慮到礦山開采中頂板巖層的強(qiáng)度。普氏松散介質(zhì)破裂拱理論認(rèn)為當(dāng)頂板巖體被密集裂隙切割呈塊狀或碎塊狀時，頂板將成拱狀塌落，這與鹽巖開采形成溶腔形態(tài)比較接近，而其上部荷載及巖體則由拱自身承擔(dān)，借用普氏松散介質(zhì)破裂拱理論[5]，此時破裂拱高H 計算如下：

式中：b-洞體跨度（260m）；

H1-洞體高度（100m）；

Φ-洞壁巖體的內(nèi)摩擦角（35°）；

f-洞體圍巖的堅實系數(shù)，對松散介質(zhì)，f=tanΦ。

經(jīng)計算洞體高度H1=388m，綜上所述，本礦巖鹽礦體開采時，上覆巖層頂板最小厚度等于安全開采厚度和破裂拱高之和即H0+H1=H，H 計算結(jié)果為716m，這個厚度小于礦區(qū)巖鹽頂板埋深935 ～1395m，據(jù)此評價礦區(qū)開采不會影響到地表，對地表影響小。

5）地表移動變形預(yù)測

如果地下開采影響達(dá)到地表后，會在礦區(qū)上方地表形成一個塌陷區(qū)，按《工程地質(zhì)分析原理》中處于非充分采動情況下的最大沉降預(yù)測公式如下:

式中：ηmax――最大下沉值（mm）；

q0-下沉系數(shù)取0.8mm/m；

M-鹽群純鹽開采厚度，取200m；

α-礦層傾角，取10°。

n1?n2-分別為礦層傾向與走向的采動程度系數(shù)

式中：D1-傾向控制長度360m；

D2-走向控制長度100m；

H-開采深度（1381m）。

計算條件為，計算兩井一組開采礦層傾向及走向分別合計采空740×1100m2，鹽群純鹽開采厚度取200m 時，開采后引起的地表最大沉降為35.14mm，且沉降是在開采后期及完成后較長時期內(nèi)發(fā)生的，可見該礦引起的地面沉降較輕微。

按《工程地質(zhì)分析原理》中處于非充分采動情況下的最大曲率值、最大傾斜值、最大水平移動值、最大水平變形值預(yù)測公式如下：

式中：b-水平移動系數(shù)0.25 ～0.35 取0.3；

ηmax-最大下沉值（mm）；

由式中估算可見，由于地面下沉值只有35.14mm，其它變形都非常小。

5）礦山開采穩(wěn)定性評價

礦區(qū)所處區(qū)域地殼屬穩(wěn)定區(qū)，開采后巖層變形非常小，因地面下沉及變形造成采鹵井的破裂及運(yùn)輸管路的變形及破壞的可能性小。并且開采形成的破裂拱高度388m，鹽層頂板厚度935m ～1381m，大于破裂拱的高度，對鹽層上部地下含水層造成破壞和污染的可能性小。

此類巖鹽水溶開采礦山，特點是開采深度大，鹽礦體產(chǎn)狀平穩(wěn)，傾角小，開采工程合理布局的情況下，即溶腔穩(wěn)定的情況下，引發(fā)地面變形量都非常小。但是近年來，部分礦山開采引發(fā)了地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，如湖北省鹽礦水采基地的地面塌陷，該區(qū)水采區(qū)開采深度大于400m，經(jīng)過高分辨率地震探測結(jié)果表明，該區(qū)鹽礦水采基地引發(fā)地面沉陷地層位于埋深100m 左右以上地層，在埋深300m ～450m 處地層連續(xù)性好，即溶腔頂板及上部巖層完整，溶腔無垮塌顯示，因此鹽礦開采形成的地下溶腔不是直接導(dǎo)致地面沉陷的原因[3]。

此類礦山產(chǎn)生塌陷的原因主要在于溶腔對上部巖層產(chǎn)生了破壞，主要表現(xiàn)在開采形成溶腔使原巖應(yīng)力平衡重新進(jìn)行了分布。應(yīng)力的重新分布使巖土層在水平和縱向上產(chǎn)生變形，這樣的變形無疑會對采鹵井壁產(chǎn)生擠壓，由于巖層的不均一性，各個巖層產(chǎn)生的變形量不一致，導(dǎo)致采鹵井水平受到剪切，采鹵井一般用油井水泥固井，允許的水平變形小，采鹵井管在不同的地層分界處、井管薄弱部位產(chǎn)生斷裂和錯位。通過借助超聲波測井儀進(jìn)行定位測井來檢測，這一點在湖北省鹽礦水采基地14 號采鹵井及應(yīng)城市鹵水公司211 號井超聲波檢測中得應(yīng)證，深部斷裂點基本上處于巖層界面處。

可見鹽巖開采不是直接對地層及上覆巖層造成了很大破壞，而是在鹽礦開采過程中逐漸形成的，這個過程是從一個開采環(huán)節(jié)到另外一個開采環(huán)節(jié)，其中一個開采環(huán)節(jié)發(fā)生變化時，導(dǎo)致另一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，各個環(huán)節(jié)共同作用時，才會產(chǎn)生較大的危害，會隨著時間的推移，發(fā)生變化可能性較大。湖北省鹽礦水采基地1975 年建礦生產(chǎn)，1992 年發(fā)生地面塌陷，時隔17 年，主要原因為鹵井井管破裂，高壓注水與鹵水進(jìn)入淺部巖土層，在采鹵過程中由于長時間的注水與采鹵水的循環(huán)作用，上部巖土體受到?jīng)_蝕、潛蝕和溶蝕，其固體物質(zhì)被攜帶至地下溶腔，使淺部巖土層松散或產(chǎn)生空洞。因此礦山開采穩(wěn)定性也是相對的，要一分為二的看待，不能說鹽礦開采是穩(wěn)定的（相對某一時間段是穩(wěn)定的），鑒于地下巖層的各向異性，只能說鹽礦開采在開采的某一時段內(nèi)是穩(wěn)定的，開采達(dá)到一定程度時，開采開始變得不穩(wěn)定。按照理論計算，本礦山開采是穩(wěn)定的、安全的，但條件隨著開采時間會發(fā)生變化，如果說非要界定一個時間的話，筆者認(rèn)為開采可分為前期、中期、后期，在礦山開采前期由于是新建礦山，開采不存在較大問題，可能在中后期，由于礦山工程在使用一段時間后，因為設(shè)備老化、鹵水的侵蝕、開采條件（溶腔的大小，塌落拱的高度、導(dǎo)水裂隙的高度）發(fā)生變化，溶腔的受力情況發(fā)生著變化，這就意味著我們需要對礦山穩(wěn)定性重新評價，這時中后期的礦山監(jiān)測（測井）工作就顯得尤其重要了，這是我們了解礦山開采穩(wěn)定性變化的唯一途徑。

4.2 礦山引發(fā)礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析

中國平煤神馬集團(tuán)聯(lián)合鹽化有限公司婁莊礦段鹽層埋深大，含鹽層厚度大，據(jù)前述礦山開采雖然引起地面變形量小，引發(fā)地面塌陷及地裂縫的可能性小，但在中后期礦山開采存在不穩(wěn)定因素。因此，雖然前期礦山開采不會直接導(dǎo)致一些環(huán)境問題，但是隨著礦山開采范圍擴(kuò)大，時間的延續(xù)，會間接導(dǎo)致此類礦山特有的一些問題。首先是對地下水的影響，其次是產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害影響。

4.2.1 礦山開采對地下水的影響分析

礦山開采形成拱狀塌落高度388m，古近系廖莊組砂巖裂隙孔隙含水巖組位于礦體上120m ～300m， 新近系上寺組砂巖裂隙孔隙含水巖組距離礦體420m ～740m 左右，拱狀塌落將直破壞古近系廖莊組砂巖裂隙孔隙含水層，在導(dǎo)水裂隙的影響下，對新近系上寺組砂巖裂隙孔隙含水層也會間接造成影響，高壓鹵鹽水進(jìn)入到含水層中，對地下水造成污染。

4.2.2 地質(zhì)災(zāi)害問題分析

礦山開采形成的拱狀塌落帶及導(dǎo)水裂隙帶的存在，高壓鹵水進(jìn)入上部巖層，礦層的頂板為古近系廖莊組雜色粗粒狀砂泥巖互層，間接頂板為新近系上寺組細(xì)礫巖、礫狀砂巖與泥巖。這些巖層在鹵水沖蝕、潛蝕和溶蝕作用下，巖層中孔隙充填物被攜帶至采鹵溶腔中，致使上部巖層變得松散或者形成孔洞，破壞了上部巖層結(jié)構(gòu)，隨著裂隙及孔洞不斷發(fā)育，一旦高壓鹵水卸壓，巖層失去支撐，應(yīng)力平衡受到破壞，支撐力小于上部荷載，隨即會引發(fā)地面沉陷。這種塌陷不是因為開采溶腔的擴(kuò)大直接導(dǎo)致形成的，而是在開采過程中逐步形成的，初期變形不明顯，突發(fā)性很強(qiáng)，這是為什么大多數(shù)發(fā)生地面塌陷的鹽礦采區(qū)出現(xiàn)冒鹵后隨即發(fā)生了地面塌陷。

4.3 結(jié)論

據(jù)上述經(jīng)驗及公式計算，合理布設(shè)開采工程，鹽礦開采在前期基本是穩(wěn)定和安全的，中后期隨著溶腔的增大，破裂拱上擴(kuò)，上覆巖層產(chǎn)生變形，變形對鹵井及運(yùn)輸管道造成破壞，一方面鹵水對地下水造成污染，一方面在高壓鹵水的影響下，上部地層被沖蝕、潛蝕和溶蝕，在淺部巖層形成空洞，采鹵井卸壓，應(yīng)力平衡被破壞，形成地面沉陷。所以此類巖鹽礦山開采中后期應(yīng)加強(qiáng)對鹵井完整性及溶腔監(jiān)測工作，同時加強(qiáng)淺部地下水質(zhì)監(jiān)測，一旦發(fā)生異常應(yīng)引起高度重視，做到防患于未然。

[1]浙江省地球物理技術(shù)應(yīng)用研究所.湖北省應(yīng)城市鹽礦水采區(qū)高分辨率地震勘查測試報告[R]，1993.

[2]華東石油局地質(zhì)研究所.湖北省應(yīng)城市鹵水公司大田采段勘查、整改技術(shù)改造設(shè)計規(guī)劃[R]，1994.

[3]肖尚德.云-應(yīng)盆地薄層復(fù)層巖鹽礦水采區(qū)地面沉陷機(jī)理研究[J]地質(zhì)科技情報，2003(2)：91-94.

[4]《工程地質(zhì)手冊》編寫組.工程地質(zhì)手冊[S].2版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，1984：783-786.

[5]高大釗，李鏡培. 注冊土木工程師（巖土）專業(yè)考試輔導(dǎo)教程[M].北京：同濟(jì)大學(xué)出版，2003：423-425.