■陳文華 羅昌繁 胡智文

（江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì) 江西贛州 341000）

小坌煤礦地面塌陷成因分析與災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估

■陳文華 羅昌繁 胡智文

（江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì) 江西贛州 341000）

本文概述了礦小坌煤礦區(qū)開(kāi)采歷史與地面塌陷現(xiàn)狀,闡述了煤礦地面塌陷變形破壞特征，分析了煤礦地面塌陷的成因機(jī)制，最后提出一種地面塌陷災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估方法對(duì)小坌煤礦進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估。

小坌煤礦地面塌陷成因機(jī)制預(yù)測(cè)評(píng)估

1 自然地理與氣象

小坌煤礦位于贛縣縣城南東50km處，隸屬贛縣韓坊鄉(xiāng)管轄，礦區(qū)地理位置：東經(jīng)115°14′16″～115°15′16″，北緯25°32′35″～25° 33′26″。礦區(qū)經(jīng)3.5公里簡(jiǎn)易公路與省道219相連，通贛州、韓坊、信豐縣城等地，交通較便利。礦區(qū)地處中亞熱帶，屬季風(fēng)型大陸性氣候區(qū)，四季變化分明，氣候溫暖濕潤(rùn)。據(jù)氣象資料，贛縣多年平均氣溫19.3℃，極端最高氣溫41.2℃。年平均降水量1448.2mm，降水多集中在每年的3至8月份，約占全年降水量的71.4%；空間上，降水量隨地區(qū)不同分布不均勻。

2 地形地貌

礦區(qū)所處地區(qū)為低山高丘地貌，地形為東南北高西部低，海拔標(biāo)高最高768 m，最低340 m，相對(duì)高差428 m。條帶狀山脊呈環(huán)型從北側(cè)環(huán)繞至南側(cè)，一條山谷從礦區(qū)南東側(cè)往北西側(cè)從礦區(qū)中間穿過(guò)，沿此溝谷修建有進(jìn)入礦區(qū)道路。礦區(qū)主要建筑也沿路兩側(cè)分布。植被較發(fā)育，以草本灌木林為主，覆蓋率在40～60%。

3 地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育上古生界二疊系地層，中生界侏羅系地層及新生界地層第四系。二疊系地層總體近東西向展布。由于經(jīng)受了多次激烈的地殼運(yùn)動(dòng)、火山活動(dòng)及構(gòu)造變動(dòng)，致使部分地層缺失，局部形成復(fù)雜的接觸關(guān)系。主要出露地層自老至新分述如下：二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q），二疊統(tǒng)下統(tǒng)茅口組（P1m），二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）,侏羅系下統(tǒng)林山組（J1ln），第四系全新統(tǒng)（Q4）。

礦區(qū)淺部褶皺較發(fā)育，多組斷裂交匯于本區(qū)，構(gòu)造發(fā)育，對(duì)地層及煤層的改造甚為明顯，但起主導(dǎo)作用的仍為南北向構(gòu)造帶控制。致使巖層產(chǎn)狀要素變化大，但深部巖層比較穩(wěn)定。煤層形態(tài)也較正規(guī)，呈單斜形態(tài)。

4 水文地質(zhì)條件

（1）風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水：遍布礦區(qū)區(qū)大部分區(qū)域。含水層主要由侏羅系林山組碎屑巖、二疊系龍?zhí)督M碎屑巖組成。侏羅系林山組分布于礦區(qū)西部和南東部，與下伏二疊系呈微角度不整合接觸。該含水層局部巖段賦存少量的層間裂隙承壓水，總體表現(xiàn)弱富水性。二疊系龍?zhí)督M碎屑巖含水層于淺部普遍含風(fēng)化裂隙水，其它巖性段富水性較差。（2）構(gòu)造裂隙水：對(duì)礦區(qū)有影響的斷層裂隙水主要為為F1、F2、F3、F4，四條斷層，，為地下水活動(dòng)提供了較多的滲透通道，部分地表水通過(guò)斷層構(gòu)造裂隙滲入煤系地層。

5 煤礦地面采空現(xiàn)狀及地面塌陷成因分析

（1）開(kāi)采狀況：煤礦開(kāi)采方式為斜井-平硐開(kāi)拓，壁式采煤法，礦車(chē)運(yùn)輸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為6.0萬(wàn)噸/年。目前已開(kāi)采至+50m標(biāo)高。礦山上組煤層（F1以南東）2005年10月前全部采空，中組煤層（F3以東）110水平以上大部分采空，下組煤層（F3以西）250水平以上大部分采空。礦區(qū)范圍內(nèi)采空區(qū)面積分別為西采區(qū)：0.211km2。Ⅱ采區(qū)：0.125km2。Ⅰ采區(qū)：0.22km2。采空區(qū)面積約為0.556m2。

（2）地面塌陷成因由于本礦區(qū)開(kāi)采歷史較為悠久，淺表多有不規(guī)則民采。采空區(qū)的產(chǎn)生，使巖體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，可能引起采空區(qū)上部地層產(chǎn)生移動(dòng)和陷落，即產(chǎn)生地表移動(dòng)變形或采空塌陷，在東一采區(qū)東翼附近出現(xiàn)過(guò)1處洞徑1.5m，深0.6m的小規(guī)模采空地面塌洞。

6 煤礦地面塌陷分析預(yù)測(cè)

6.1 采空區(qū)地面移動(dòng)變形預(yù)測(cè)分析

由于埋藏在地下的煤炭被挖掘采出后，使在相應(yīng)的空間形成采空區(qū)，采空區(qū)上部圍巖失去支撐，使地應(yīng)力平衡條件遭受破壞，誘發(fā)采空上部圍巖地壓活動(dòng)，由高壓區(qū)向低壓區(qū)發(fā)生移動(dòng)變形，直至陷落，導(dǎo)致地面各類(lèi)建筑物變形破壞。預(yù)測(cè)采空區(qū)采動(dòng)變形影響范圍面積1.273km2，較現(xiàn)狀增加0.06km2。

按《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-91）冒落帶最大高度經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：H1-冒落帶高度，M-累計(jì)采厚取值：西采區(qū)9.53m、Ⅰ采區(qū)、Ⅱ采區(qū)4.81m，n-煤層數(shù)取值西采區(qū)6層、Ⅰ采區(qū)、Ⅱ采區(qū)4層，K-安全系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)值3。將礦區(qū)劃分為采空塌陷危險(xiǎn)區(qū)，采空塌陷次危險(xiǎn)區(qū)。西采區(qū)礦脈集中，采空塌陷發(fā)生的可能性較大，劃分為采空塌陷危險(xiǎn)區(qū)。

西采區(qū)采空塌陷危險(xiǎn)區(qū)：分布于礦區(qū)西部，采礦深度小于冒落帶最大安全高度（124m）的范圍內(nèi)，面積0.254km2。采動(dòng)變形災(zāi)害以非連續(xù)的地裂縫，崩塌滑坡、地面塌陷、采動(dòng)變形災(zāi)害為主，地面穩(wěn)定性差。礦山主要采礦工程主井、副井及大部分建筑物在采動(dòng)影響帶內(nèi)。

6.2 煤礦地面塌陷危險(xiǎn)評(píng)估分析

Ⅰ采區(qū)屬于采空塌陷次危險(xiǎn)區(qū)：分布于礦區(qū)北東，面積0.125km2。采礦深度大于冒落帶最大含水裂隙帶安全高度(93.3m)。采動(dòng)變形災(zāi)害類(lèi)型以柔性變形，非連續(xù)陷落變形災(zāi)害為主，地面穩(wěn)定性較差。主要井巷工程位于該區(qū)域內(nèi)，有一定危險(xiǎn)性。

Ⅱ采區(qū)屬于采空塌陷危險(xiǎn)區(qū)：分布于礦區(qū)南部，面積0.22km2。采礦深度大于冒落帶最大含水裂隙帶安全高度(93.3m)。采動(dòng)變形災(zāi)害類(lèi)型以柔性變形，非連續(xù)陷落變形災(zāi)害為主，地面穩(wěn)定性較差。

7 結(jié)論

（1）小坌煤礦地處交通要道旁，礦區(qū)地面塌陷災(zāi)害會(huì)對(duì)周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全及礦區(qū)交通帶來(lái)巨大威脅。

（2）小坌煤礦出現(xiàn)地面塌陷的主要原因是地下采空區(qū)開(kāi)采不規(guī)范造成的。

（3）地面塌陷評(píng)估預(yù)測(cè)結(jié)果表明Ⅰ采空區(qū)屬于采空塌陷次危險(xiǎn)區(qū)，Ⅱ采區(qū)屬于采空塌陷危險(xiǎn)區(qū)。

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TD993[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-315-1

陳文華（1983～），男，畢業(yè)于東華理工大學(xué)，水工環(huán)助理工程師，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害評(píng)估、勘察設(shè)計(jì)與治理。