楊 榮

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四一七隊(duì)，湖南 衡陽(yáng) 421000）

礦區(qū)地面塌陷是一種分布廣泛、危害性較大的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的人員及財(cái)產(chǎn)安全有著較大的威脅。明確礦區(qū)地面塌陷的危害，分析其成因并采取合理措施進(jìn)行治理十分重要。

1 礦區(qū)地面塌陷基本條件及發(fā)育規(guī)律

礦區(qū)地面塌陷形成的基本條件有三點(diǎn)，分別是存在礦區(qū)溶洞洞隙、覆蓋層的厚度、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)適當(dāng)、地下水動(dòng)力容易改變。在上述條件滿(mǎn)足的情況下，當(dāng)出現(xiàn)降雨、洪水、干旱等自然現(xiàn)象或抽水、蓄水等人為活動(dòng)時(shí)，就容易引發(fā)礦區(qū)地面塌陷，而人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的礦區(qū)地面塌陷的規(guī)模更大、危害更嚴(yán)重。

從形態(tài)上看，礦區(qū)地面塌陷的平面形態(tài)因下伏溶洞洞隙開(kāi)口形狀及上覆巖性質(zhì)分布情況不同，可能呈現(xiàn)圓形、長(zhǎng)條形或不規(guī)則形狀。

在發(fā)生礦區(qū)地面塌陷前，往往會(huì)先形成土洞，土洞致塌的原因主要有以下幾點(diǎn)。

（1）潛蝕作用.地下水在流動(dòng)過(guò)程中遇到坡度較大的區(qū)域時(shí)，不斷沖刷周?chē)鷰r體，帶走將巖體中的沙土、顆粒，這種現(xiàn)象就是潛蝕作用。

（2）真空吸蝕.當(dāng)?shù)叵滤患眲∠陆禃r(shí)，會(huì)對(duì)上方溶洞頂和覆蓋層產(chǎn)生吸附力。當(dāng)吸附力的大小超過(guò)上方覆蓋層的承受能力時(shí)，地表就會(huì)向下塌陷，形成塌陷區(qū)。

（3）失托增荷.失托增荷效應(yīng)發(fā)生在地下水水位下降至覆蓋層底部以下的瞬間。當(dāng)?shù)叵滤煌耆撾x覆蓋層底部時(shí)，地下水不再為覆蓋層提供浮力，若覆蓋層承重能力不足，就會(huì)導(dǎo)致地面塌陷。

2 礦區(qū)地面塌陷勘查的目的任務(wù)及工作手段

礦區(qū)地面塌陷勘察的目的是查明礦區(qū)內(nèi)地面塌陷的分布情況及災(zāi)情，并對(duì)發(fā)生塌陷的地區(qū)的地質(zhì)條件、覆蓋層特性及地下水動(dòng)力條件進(jìn)行調(diào)查分析?？碧焦ぷ魍ǔ７忠幌聨讉€(gè)部分：

（1）收集資料.在資料收集階段應(yīng)收集的資料包括塌陷區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、衛(wèi)星照片等基礎(chǔ)地質(zhì)資料，其中環(huán)境地質(zhì)資料重點(diǎn)為1:5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查資料。

（2）水工環(huán)地質(zhì)及災(zāi)害調(diào)查.該階段的主要工作分為三部分：第一，應(yīng)調(diào)查塌陷區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等；第二，應(yīng)對(duì)塌陷情況進(jìn)行調(diào)查，重點(diǎn)關(guān)注塌陷的形態(tài)、塌陷剖面的巖性、塌陷發(fā)生時(shí)間、塌陷長(zhǎng)短軸方向，對(duì)塌陷地點(diǎn)的分布特征進(jìn)行記錄；第三，選擇地表水體進(jìn)行斷面流量監(jiān)測(cè)以確定地表水與地下水的關(guān)系，并在合適地點(diǎn)進(jìn)行鉆孔，觀測(cè)地下水位變化情況。

（3）針對(duì)大面積工作區(qū)開(kāi)展物探工作.在進(jìn)行物探工作時(shí)，常用的方法有高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)等，在應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際選取合適的方法。

（4）鉆探及抽水試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn).這一階段的目的是驗(yàn)證物探成果，查明當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件、覆蓋層的厚度、結(jié)構(gòu)等特性。

3 礦區(qū)地面塌陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的治理

本文以某地區(qū)實(shí)際情況為例，分析礦區(qū)地面塌陷區(qū)的災(zāi)害成因及治理措施。

3.1 工程概況

該礦區(qū)面積為332.98km2。經(jīng)勘察，該區(qū)域年降水量為963.9mm～2001.7mm，多年平均降水量1418.3mm，每年降水集中在3-8月份。該地區(qū)地形以丘陵為主，整體地形為西北高、東南低。經(jīng)研究，該地區(qū)形成礦區(qū)塌陷的成因主要有：第四系覆蓋層特性、礦區(qū)排水、降雨量分布不均、水利設(shè)施建設(shè)等。

3.2 礦區(qū)地面塌陷情況

（1）礦區(qū)發(fā)育特征。據(jù)調(diào)查，該地區(qū)可溶巖地層分布廣泛，占勘查區(qū)總面積的98.7%，可溶巖埋藏情況為：按礦區(qū)開(kāi)采程度進(jìn)行分區(qū)，強(qiáng)礦區(qū)共5個(gè)，面積共92.97km2,占總面積的27.9%;中等礦區(qū)4個(gè)，面積共151.33km2,占總面積的45.4%;弱礦區(qū)4個(gè)，面積共84.33km2,占總面積的25.3%。

（2）礦區(qū)地面塌陷形態(tài)特征。該地區(qū)礦區(qū)地面塌陷的平面形態(tài)及剖面形態(tài)特征較為復(fù)雜，具體情況如表1所示。

表1 礦區(qū)地面塌陷特征

（3）礦區(qū)地面塌陷時(shí)間特征。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，2000年前為礦區(qū)地面塌陷初發(fā)期，2000年～2006年為平穩(wěn)期，2007年～2012年為高發(fā)期。每年的4-7月是礦區(qū)地面塌陷發(fā)生次數(shù)最多的月份，占總地面塌陷數(shù)量的60%。

3.3 礦區(qū)地貌塌陷分布規(guī)律

從地層來(lái)看，百花亭組（Keb)、棲霞組（Pq)及茅口組（Pm）三組地層發(fā)育地面塌陷數(shù)占總塌數(shù)的93%。

3.4 地面塌陷成因及影響因素分析

根據(jù)勘探結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出以下結(jié)論：

從內(nèi)部因素來(lái)看，礦區(qū)過(guò)度開(kāi)采極易引發(fā)地面塌陷，沖洪積土比殘坡積土中更容易產(chǎn)生塌陷，雙層結(jié)構(gòu)土體最易發(fā)生滲透破壞形成土洞而產(chǎn)生塌陷，第四系覆蓋層厚度≤20m容易產(chǎn)生地面塌陷。

從外部誘發(fā)因素來(lái)看，煤炭壩礦區(qū)疏干排水對(duì)礦區(qū)地面塌陷的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是形成巨大的降落漏斗改變地下水流向，加強(qiáng)了地下水垂直入滲和水平徑流；二是礦井不斷突水（泥）產(chǎn)生負(fù)壓，加強(qiáng)了潛蝕作用和增加了致塌力。

3.5 礦區(qū)地面塌陷的防治

對(duì)礦區(qū)地面塌陷的治理因遵循“以人為本，礦區(qū)治理與監(jiān)測(cè)預(yù)防為主、搬遷避讓為輔”的總體防治原則，可采取的措施一般有搬遷避讓、建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、采用充填和架橋方法或固結(jié)法進(jìn)行工程治理等

4 結(jié)語(yǔ)

礦區(qū)地面塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人們的生產(chǎn)生活有很大影響，應(yīng)加大對(duì)地面塌陷成因的分析研究，并根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施治理災(zāi)害，減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。