刁建鐘

(四川省煤田地質(zhì)局一三五隊(duì)， 四川 瀘州市 646000)

為推動(dòng)“十三五”規(guī)劃項(xiàng)目，響應(yīng)樂山市重大項(xiàng)目3年攻堅(jiān)實(shí)施方案，擬在樂山市五通橋區(qū)建設(shè)新型工業(yè)基地，該區(qū)域煤炭資源較為豐富且開采歷史久遠(yuǎn)，規(guī)劃的基地范圍內(nèi)有5個(gè)影響較大的礦山。規(guī)劃用地范圍內(nèi)采煤引起的地面變形、沉降等地質(zhì)災(zāi)害，將直接影響規(guī)劃區(qū)整體布局及建設(shè)方案的可行性，故需對(duì)五通橋區(qū)新型工業(yè)基地規(guī)劃用地區(qū)域進(jìn)行采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，并對(duì)采空區(qū)的場地穩(wěn)定性和工程建設(shè)適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確保工業(yè)基地的安全。

1 采空區(qū)的現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 位置及地質(zhì)環(huán)境

采空區(qū)位于樂山市五通橋區(qū)東南部，屬于三級(jí)盆地中切丘陵區(qū)。區(qū)域地勢北高南低，北東高南西低。

采空區(qū)的大地構(gòu)造位置處于上揚(yáng)子臺(tái)拗(Ⅱ級(jí))，峨眉山斷拱(Ⅲ級(jí))，峨邊穹斷穹(Ⅳ級(jí))與四川臺(tái)拗(Ⅱ級(jí))，四川臺(tái)坳(Ⅲ級(jí))，威遠(yuǎn)～龍女寺臺(tái)穹(Ⅳ級(jí))的接合部位的老龍壩北斜的南東冀。構(gòu)造以近南北向與北東東向穹窿構(gòu)造為主，斷裂不發(fā)育。

采空區(qū)內(nèi)大面積出露侏羅系中下統(tǒng)自流井組(J1-2z)地層，在河流溝谷等低矮寬緩地帶出露有第四系全新統(tǒng)(Q4)地層，其地層由新至老分別為：第四系全新統(tǒng)松散地層、沙溪廟組、自流井組、三疊系須家河組基巖地層。其中三疊系上統(tǒng)須家河組為調(diào)查區(qū)的主要含煤地層，煤巖系總厚度為461.31～491.67 m。

1.2 煤層概況

采空區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，可采煤層為K10、K7煤層，局部可采煤層為K9、K6煤層，從上至下分別為：

K10煤層最大厚度1.10 m，最小厚度0.29 m，頂、底板均為粘土巖和砂質(zhì)粘土巖，上距侏羅系自流井組底部約100 m，下距K9煤層11～13 m。

K9煤層平均厚0.42 m，頂、底板均為粘土巖和砂質(zhì)粘土巖，上距K10煤層11～13 m。

K7煤層最大厚度2.07 m，最小厚度0.77 m，頂板為含炭質(zhì)粘土巖夾煤線，底板為薄層狀炭質(zhì)粘土巖和粘土巖，上距K10煤層約200 m，下距K6煤層17～22 m。

K6煤層最大厚度0.49 m，頂板為砂質(zhì)、炭質(zhì)粘土巖，底板為薄層狀炭質(zhì)粘土巖和粘土巖，上距K7煤層17～22 m。

1.3 煤礦開采現(xiàn)狀

區(qū)內(nèi)煤礦開采歷史悠久，主要涉及到的礦井有兩類，一是關(guān)閉礦井(聯(lián)益煤礦、平橋煤礦)，二是生產(chǎn)(在建)礦井(廟兒山煤礦、龍壩煤礦(在建)、龍洞灣井)，其相對(duì)位置見圖1。

圖1 采空區(qū)礦井位置

(1) 聯(lián)益煤礦位于樂山市五通橋區(qū)金粟鎮(zhèn)廟兒山村境內(nèi)，主采K10、K9煤層。煤礦于2002年關(guān)閉，關(guān)閉前，其礦山范圍內(nèi)K10、K9煤層已基本采空。

(2) 平橋煤礦位于金粟鎮(zhèn)平橋村和印盒山村境內(nèi)，主采K9、K10煤層，因資源枯竭，于2007年12月31日永久關(guān)閉。

(3) 廟兒山煤礦位于樂山市五通橋區(qū)金粟鎮(zhèn)廟兒山村境內(nèi)，采礦許可有效期自2011年9月22日至2020年12月20日。該礦采用斜井開拓，目前正開采K10煤層，且已接近尾聲，K7煤層尚未開采。

(4) 龍壩煤礦位于樂山市五通橋區(qū)，為在建礦井，采礦許可有效期自2013年11月22日至2032年8月2日。該礦開采K6、K7、K10煤層，目前該礦井只進(jìn)行主要巷道的開拓建設(shè)，除前期建設(shè)工作外，井下開采工作尚未進(jìn)行。

(5) 龍洞灣煤礦位于樂山市五通橋區(qū)金粟鎮(zhèn)境內(nèi)，采礦許可有效期限為1年(目前正在辦理采礦證)，核準(zhǔn)開采K10煤層。

2 場地穩(wěn)定性和工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)

2.1 場地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

場地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)以采空區(qū)終采時(shí)間為主要因素，結(jié)合地表移動(dòng)變形特征因素綜合判別。

聯(lián)益及平橋煤礦為關(guān)閉煤礦，關(guān)閉時(shí)間分別為2002年和2007年，終采時(shí)間超過730天(2年)，按終采時(shí)間確定采空區(qū)穩(wěn)定性等級(jí)為穩(wěn)定。

鑒于調(diào)查區(qū)煤礦開采K10煤層，主要采用充填法管理頂板，矸石充填時(shí)以墻式(條帶式充填法)為主，少量采用垛柱式堆砌于采空區(qū)。據(jù)調(diào)查與訪問，采空區(qū)未發(fā)現(xiàn)井水、地表水漏失、地表明顯變形現(xiàn)象，說明地表變形是連續(xù)的，按變形特征確定采空區(qū)場地穩(wěn)定性等級(jí)為穩(wěn)定～基本穩(wěn)定。

2.2 工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)

工程建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)需綜合考慮采空區(qū)穩(wěn)定性現(xiàn)狀、采空區(qū)特征，并結(jié)合擬建工程規(guī)模及重要性等級(jí)和變形要求，分析采空區(qū)對(duì)工程的影響程度。

由前述可知，調(diào)查區(qū)場地穩(wěn)定性等級(jí)為穩(wěn)定～基本穩(wěn)定，而該規(guī)劃區(qū)擬建工程重要性等級(jí)及變形要求尚不能明確，故在調(diào)查區(qū)為穩(wěn)定～基本穩(wěn)定的狀態(tài)下，對(duì)重要擬建工程、變形要求高的建(構(gòu))筑物影響程度為大～中等；對(duì)一般擬建工程、變形要求一般的建(構(gòu))筑物影響程度為中等；對(duì)次要擬建工程、變形要求低的建(構(gòu))筑物影響程度為中等～小。

采空區(qū)采深為80～120 m，根據(jù)采空區(qū)特征定性分析采空區(qū)對(duì)工程的影響程度為中等。

綜上所述，工程建設(shè)對(duì)采空區(qū)穩(wěn)定性影響強(qiáng)度的評(píng)價(jià)為：采空區(qū)對(duì)擬建工程影響為中等，進(jìn)行一般及次要擬建工程建設(shè)，且在規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)等措施中，能較好地控制采空區(qū)剩余變形對(duì)擬建工程的影響，則該區(qū)基本適宜建設(shè)。但對(duì)重要的、變形要求高的擬建工程適宜性較差。

2.3 未來礦區(qū)開采的影響

廟兒山、龍壩及龍洞灣煤礦均在采礦證有效期內(nèi)，將對(duì)場區(qū)范圍內(nèi)K7、K6等煤層進(jìn)行開采。

K7煤層埋深約300 m，K6煤層上距K7煤層17～22 m，層間距與采深相比很小，故將二層煤視為一層，總采高為1.9 m(取K7、K6煤層的平均厚度之和)。按全垮落法管理頂板煤層上覆巖層類型為以砂、泥巖等軟硬相間巖石，地表移動(dòng)與變形計(jì)算參數(shù)取值見表1。

表1 覆巖移動(dòng)與變形參數(shù)取值

場區(qū)煤礦在完全開采K6、K7煤層的情況下，地表變形參數(shù)(斜率、曲率、水平變形等)見表2。

根據(jù)不同損壞程度下的斜率、曲率和水平變形限值，確定輕、中和重度損壞的采深，詳見表3。

根據(jù)表3可知：規(guī)范建設(shè)用地范圍內(nèi)的煤礦在充分開采K6、K7煤層后，輕度損壞的平均采深為484 m，中度損壞的平均采深為290 m，嚴(yán)重?fù)p壞的平均采深為127 m。規(guī)劃用地范圍內(nèi)K7煤層的平均埋深大于300 m，因此，調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)的煤礦(廟兒山煤礦、龍壩煤礦)在充分開采K6、K7煤層后，規(guī)劃用地范圍處于中等損壞地區(qū)。

按照曲率、傾斜、水平變形等3項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，并考慮地表變形值對(duì)建筑物的損壞等級(jí)，將可能對(duì)地表建筑物(磚混結(jié)構(gòu)建筑物)造成的損壞等級(jí)為Ⅱ級(jí)(輕度損壞)。

由于調(diào)查區(qū)位于7度抗震設(shè)防區(qū)，故在該區(qū)域建設(shè)磚混結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物時(shí)應(yīng)考慮抗震與抗采動(dòng)雙重設(shè)防。

表2 規(guī)劃用地范圍內(nèi)未來采空區(qū)變形參數(shù)

表3 不同損壞程度下的最低采深

3 結(jié) 論

(1) 采空區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷層及不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育。

(2) 以終采時(shí)間為主要因素,結(jié)合地表移動(dòng)變形特征因素綜合判定，采空區(qū)屬穩(wěn)定～基本穩(wěn)定區(qū)，場區(qū)基本適合建筑。

(3) 采空區(qū)對(duì)擬建工程影響為中等，進(jìn)行一般及次要擬建工程建設(shè)，且在規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)等措施中，能較好地控制采空區(qū)剩余變形對(duì)擬建工程的影響，則該區(qū)基本適宜建設(shè)。但對(duì)高層建筑和變形敏感類建筑的適宜性較差。

(4) 未來場區(qū)內(nèi)的煤礦完全開采K6、K7煤層后，規(guī)劃用地范圍處于中等損壞地區(qū)。

(5) 采空區(qū)建設(shè)磚混結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物時(shí)應(yīng)考慮抗震與抗采動(dòng)雙重設(shè)防。