李宗洋

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000）

塌陷區(qū)一般下沉深度大，面積范圍廣，下沉深度超過3.0m時，一般不宜復(fù)墾成耕地，而開發(fā)利用成為建設(shè)用地。因此需要對位于塌陷區(qū)范圍內(nèi)的建設(shè)工程進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，以達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

1 評估范圍與級別

為方便運(yùn)輸，礦區(qū)周邊交通較為便利。擬建工程位于采礦塌陷區(qū)影響范圍內(nèi)，評估的范圍可以采礦塌陷最終范圍為邊界。塌陷區(qū)內(nèi)人類活動對地質(zhì)環(huán)境的影響嚴(yán)重，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育強(qiáng)烈，按照就高不就低的原則，地質(zhì)環(huán)境條件為復(fù)雜。評估級別根據(jù)表1進(jìn)行確定[1]。

表1 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估分級表

2 地質(zhì)環(huán)境條件

（1）氣象水文與地形地貌。區(qū)內(nèi)氣象水文與地形地貌主要通過收集資料，加以分析利用。塌陷區(qū)位于淮河以北地區(qū)，屬于淮河流域。氣候特征為季風(fēng)氣候，四季分明。地貌上屬于淮北平原，區(qū)域地勢較平坦，地勢為西北高，東南低，區(qū)內(nèi)人工地貌形態(tài)主要為采空塌陷形成的礦區(qū)積水區(qū)和沉陷區(qū)等。

（2）地質(zhì)礦層特性。礦區(qū)地層屬于華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)，區(qū)內(nèi)基巖地層均被松散堆積層所覆蓋。隱伏基巖由古生界二疊系（P）的砂巖、粉砂巖、泥巖、煤層組成。含煤層組中82、72、51為主可采煤層，73、52為可采煤層，11礦層和10礦層局部可采；其他煤層厚度雖局部可達(dá)，但煤質(zhì)差，不適宜開采。松散層由新近系（N）和第四系（Q）的粘土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂等組成，地表出露巖性為第四系（Q）的粉質(zhì)粘土。

（3）地質(zhì)構(gòu)造。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元屬中朝準(zhǔn)地臺淮河臺坳，次級單元為淮北陷褶礦山斷帶中部的宿縣凹斷褶束。評估區(qū)位于童亭背斜東南翼，該褶皺形成于印支期軸向SSE方向，核部地層為奧陶系（O）。背斜軸部地層平緩，西翼地層傾角為15°～50°和東翼地層傾角為6°～40°。區(qū)域斷裂主要以北東～北西向為主。F3斷層為正斷層，橫穿評估區(qū)北側(cè)，走向NEE～NNE，傾向NNW～NWW，傾角50°～58°。

（4）地殼穩(wěn)定性分析。自新近紀(jì)以來，新構(gòu)造運(yùn)動總體以下降為主，接受湖泊、河流沉積。新近紀(jì)后期地殼相對穩(wěn)定，區(qū)域湖泊發(fā)育，形成一套湖相砂泥質(zhì)沉積。早更新世以來，區(qū)域相對沉降，湖泊發(fā)育；中更新世以來，地殼活動趨于緩和，湖泊逐漸縮小或消失。場區(qū)周邊斷裂歷史上雖有發(fā)震活動，但震級較小。場地50年基準(zhǔn)期超越概率10%的地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。區(qū)域地殼間歇性升降，地質(zhì)活動強(qiáng)度較弱，頻度較低，活動性斷裂不發(fā)育，屬相對較穩(wěn)定的地區(qū)。

3 采礦方法和地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

礦區(qū)內(nèi)采用走向長壁機(jī)械化采礦法進(jìn)行開采，采用全部冒落法管理頂板。采礦后礦層上部巖層力學(xué)平衡條件被打破，發(fā)生塌落、彎曲，地表隨之發(fā)生沉降變形破壞，下沉線以采礦巷道為中心線向兩側(cè)擴(kuò)展，形成采空塌陷。水文地質(zhì)條件發(fā)生改變，塌陷區(qū)開始積水，形成大面積的塌陷水域。該工程利用塌陷區(qū)水域以減少對耕地的占用，因此全部建設(shè)工程位于現(xiàn)狀塌陷范圍內(nèi)。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀危險性分級表，現(xiàn)狀采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度強(qiáng)，危害程度大，危險性大。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀塌陷區(qū)面積約1265.04hm2，其中，積水區(qū)面積約460hm2，占沉陷面積的36.36%，最大塌陷深度約8.2m。在未來礦產(chǎn)開采生產(chǎn)后，可能會進(jìn)一步加大采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害，影響評估區(qū)內(nèi)建設(shè)工程的使用。

地下礦層開采引起的地表破壞范圍和破壞程度可用地表沉陷產(chǎn)生的移動和變形值的大小來圈定和評價，計算公式如下：

地表最大下沉值：

最大傾斜值：

最大曲率值：

最大水平變形值：

式中：q-下沉系數(shù)，與礦層傾角、開采方法和頂板管理方法有關(guān)；M-礦層真厚度（m）；α-礦層傾角；b-水平移動系數(shù)；H0—平均采深（m）；tgβ—主要影響角β之正切值。

礦區(qū)地表移動盆地內(nèi)任意點的變形預(yù)測，以任意剖面上任意點的移動和變形為主，計算公式如下：

（1）地表水平移動：

（2）地表水平變形：

通過計算，預(yù)測評估區(qū)建設(shè)工程位于采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)，其遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害可能性大，其發(fā)育程度強(qiáng)，危害程度大，危險性大。

5 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估及防治措施

根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估的結(jié)果，評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布類型為面狀。遵照“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”的原則，采用以礦山地質(zhì)環(huán)境條件背景定性分析，以地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種數(shù)（個）、地質(zhì)災(zāi)害分布面積比例（%）、災(zāi)害點平均密度（個/km2）、承災(zāi)對象的經(jīng)濟(jì)屬性（萬元）等4個量化指標(biāo)的定量評價并結(jié)合預(yù)測評估確定的危害程度或危險性大小，定性、半定量相結(jié)合進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估，確定綜合評估區(qū)為采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)。

防治措施：①及時收集最新的礦區(qū)開采資料、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測資料和礦坑疏排水資料，以提前做好有關(guān)防護(hù)工作，減輕對建設(shè)工程的影響。②在場區(qū)及周邊設(shè)置簡易監(jiān)測裝備，對水位和地形進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)變化情況，以采取相應(yīng)的措施。

6 結(jié)論

在塌陷區(qū)內(nèi)進(jìn)行工程建設(shè)時，應(yīng)做好采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的研究和危險性評估，以達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。人類采礦工程活動對地質(zhì)環(huán)境破壞大，影響嚴(yán)重，按照就高不就低的原則，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜類型。采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測評估和綜合評估，均應(yīng)以礦區(qū)內(nèi)擬建工程為關(guān)注重點，綜合考慮采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)特征和擬建工程特征，進(jìn)行危險性評估。