黃杰杰

（湖南省湘南地質(zhì)勘察院，湖南 郴州 423000）

本次補充調(diào)查共完成調(diào)查面積1.89km2，調(diào)查區(qū)范圍北至大溪村；東至楊梅灣一線；南至李家田；西至礦層露頭線。根據(jù)調(diào)查類別及調(diào)查精度，共完成各類調(diào)查點226處，其中重點Ⅰ、Ⅱ區(qū)調(diào)查比例尺為1:2000，面積為0.27km2，調(diào)查點數(shù)達(dá)103個，一般區(qū)面積為1.62km2，調(diào)查比例尺為1:5000，各類調(diào)查點數(shù)為123個;完成物探勘查工作共4條高密度測線，根據(jù)實際需要測線布置方向完全不一致，實測物探勘探點共285個,剖面長度為4.845km；完成鉆探工程共計1個鉆孔，進(jìn)尺為124.4m，并進(jìn)行了相應(yīng)的鉆探編錄、原位測試工作；完成1:2000實測剖面1.27km。

1 工程概況

調(diào)查區(qū)地處宜章縣258°方向，直距19km，行政隸屬梅田鎮(zhèn)管轄。地理坐標(biāo)為：東經(jīng)112°49′37″～112°51′01″，北緯25°21′52″～25°22′51″。礦山交通以公路為主，有4km公路與省道S324相連，交通便利。調(diào)查區(qū)行政區(qū)域?qū)倜诽镦?zhèn)龍村管轄，位于宜章縣258°方向，直距19km，區(qū)內(nèi)交通以公路為主，有4km公路與省道S324相連，交通便利。工作區(qū)確定原則，西以礦層露頭線為邊界，東、北以移動邊界兼顧人口居住區(qū)綜合確定，南部考慮移動邊界兼顧人口居住區(qū)和地形特點綜合確定。

2 采空區(qū)域地面變形影響因素分析

在礦山開采工作過程中，地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境發(fā)展背景情況有著直接的關(guān)聯(lián)，地質(zhì)環(huán)境是形成和引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要基礎(chǔ)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計工作分析，可以得出采礦區(qū)域，地面地形地質(zhì)災(zāi)害問題，主要的影響因素包含地形地貌條件、地層巖性條件、巖土結(jié)構(gòu)過渡形式、地質(zhì)構(gòu)造條件、降水和地下水以及采礦活動等幾大環(huán)節(jié)，其中采礦活動由于地面變形問題所產(chǎn)生的影響最為明顯，因此需要針對采空區(qū)域地面變形影響因素進(jìn)行分析[1]。

2.1 采空區(qū)域尺寸大小

研究區(qū)礦井保有資源儲量分布于±0m～+350m 標(biāo)高，垂高僅350m，礦山現(xiàn)在已形成+150m水平，已開采了多年。+150～±0m 還有150m 垂高，故將本礦井劃分為2個水平開采，水平標(biāo)高分別為+150m、±0m?；仫L(fēng)水平Ⅰ-1、Ⅱ-1 采區(qū)為+200m；Ⅰ-3 采區(qū)為+350m。礦山保有資源儲量分布連續(xù)平均走向長度僅 1600m左右，其他儲量分布零星，根據(jù)情況采區(qū)走向長為800～1000m，邊角儲量由礦山自行布置巷道進(jìn)行回采，如圖1：

圖1 穩(wěn)定性分區(qū)圖

2.2 采空區(qū)域規(guī)模影響效果

通過分析紅泥畔南側(cè)區(qū)與群集市塌坑結(jié)構(gòu)，主要是因為老窯采空區(qū)前部地層結(jié)構(gòu)所造成。但是由于這些區(qū)域的地質(zhì)條件影響對象，主要是以林地荒地為主，對土地資源會產(chǎn)生直接性影響，但是該水平方向以上開采區(qū)域時間相對較長，造成采空區(qū)域基本處于相對比較穩(wěn)定的工作狀態(tài)[2]。采深采厚比影響效果，主要體現(xiàn)在工作區(qū)局部采深采厚比影響效果，主要影響地下水，造成地下水位下降，采空區(qū)頂板應(yīng)力失衡，產(chǎn)生地面變形如表1。

表1 工作區(qū)局部采深采厚比

10號礦層結(jié)構(gòu)頂板區(qū)域主要是以細(xì)砂巖為主，整體呈淺灰色和灰色，層狀比較薄，呈塊狀結(jié)構(gòu)，礦層厚度大小為7.5m。11號礦層頂板結(jié)構(gòu)為泥巖結(jié)構(gòu)，整體為深灰色薄層狀，平均厚度大小為3.1m，11礦層底板位置為砂巖，主要是灰色、薄至厚層細(xì)中顆粒砂巖條件為主，厚度大小為7.5m。12－1頂板泥巖：深灰色，薄層狀，平均厚2.1 m。12－1底板細(xì)砂巖：含較多灰色粉砂巖，局部夾泥巖或粉砂質(zhì)泥巖、砂巖為薄層狀，平均厚8.8m。12－2頂板泥巖：深灰色，薄層狀，含植物化石碎片。平均厚10.1m。12－2底板粉砂巖：深灰色，薄層狀粉砂巖，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，間夾細(xì)砂巖平均厚8.5m[3]。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造條件影響

本區(qū)位于位于石子嶺向斜北西翼，黃狗尾窩背斜東南翼，區(qū)內(nèi)構(gòu)造線總體是一傾向南東的單斜，沿走向自南西向北東呈北東—近東西—北東方向延展，傾角30°～50°。向斜西部邊緣近黃狗尾窩背斜軸部，局部見地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)次級褶曲發(fā)育，斷層發(fā)育。由于斷層均為壓性或壓扭性逆斷層，破碎帶一般較窄，充填較好，斷層上下盤巖石致密，透水性差，故斷層帶含、導(dǎo)水性弱。但礦山資料認(rèn)為斷層導(dǎo)水性弱，在破壞自然狀態(tài)情況下，會發(fā)生變化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，破壞了巖層的完整性及連續(xù)性，局部富水性有所增強。調(diào)查區(qū)為二疊系龍?zhí)督M上段的含礦地層，資源開采破壞了地層原來的應(yīng)力均衡狀態(tài)，巖層在應(yīng)力釋放過程中產(chǎn)生的塑性、彈性變形導(dǎo)致礦層頂板冒落、崩塌，巖層的不均衡狀態(tài)不斷擴大、擴寬，逐漸波及到地表，使地面產(chǎn)生變形[4]。

2.4 其它因素影響

第一，礦柱影響：礦山為國有老礦山，礦山資料顯示有相對專業(yè)的井下開采布置隊伍，對保安礦柱的留設(shè)，基本上嚴(yán)格按照“三下采礦規(guī)程”布置，據(jù)礦山介紹，沒有對保安礦柱進(jìn)行回采。

第二，地下水影響：區(qū)內(nèi)大規(guī)模民采開始與上世紀(jì)九十年代民采老窯，民采巷道錯綜復(fù)雜，毫無章法，一般見礦就挖，安全意識差，巷道內(nèi)缺少有效支護措施，民采巷道一般采礦深度較淺，距地表深度一般在60～80m,不超過100m，多位于基巖風(fēng)化層內(nèi)，巖石內(nèi)節(jié)理及風(fēng)化裂隙發(fā)育，大氣降水補給和第四系松散孔隙水易通過基巖裂隙進(jìn)入巷道內(nèi)，對巷道頂板形成浸泡、軟化的作用，使力學(xué)強度進(jìn)一步降低，巖石質(zhì)量變差，會發(fā)生崩落垮塌現(xiàn)象，造成地面變形，形成地面不均勻沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。

3 穩(wěn)定性評價和危險性評價和預(yù)防策略

3.1 根據(jù)定位變形特征進(jìn)行穩(wěn)定性評價

開采區(qū)域范圍內(nèi)采空地面變形問題，主要表現(xiàn)為地面塌陷、地表沉降，其中地面塌陷問題總共有一處，群集式塌陷坑T1分布在紅泥畔南側(cè)區(qū)域的農(nóng)田位置，地表沉降問題在變形區(qū)域范圍內(nèi)造成比較嚴(yán)重的房屋裂縫情況。通常房屋沉降受損區(qū)域除了房屋墻體產(chǎn)生開裂，建筑屋內(nèi)地板也產(chǎn)生比較細(xì)微的裂縫，從建筑體的損壞程度地表水和地下水的滲漏程度、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育等三個方面，對采供區(qū)域的穩(wěn)定性情況進(jìn)行分析和評價，如圖2。

圖2 地表變形危險性分區(qū)圖

通過將上述穩(wěn)定區(qū)域劃分工作的結(jié)果疊加進(jìn)行綜合分析，結(jié)合調(diào)查工作過程中地面結(jié)構(gòu)的變形情況，礦山現(xiàn)生產(chǎn)工作的情況以及將地面變形問題影響區(qū)域，主要包含危險性大區(qū)、危險性中區(qū)，危險性中區(qū)又劃分成2個相對穩(wěn)定區(qū)域和1個不穩(wěn)定性區(qū)域。

3.2 地表塌陷治理工作策略

地表塌陷問題主要有一處集體是塌陷坑，T1產(chǎn)生于2001年的4月，分布在紅泥畔聚集區(qū)南側(cè)的農(nóng)田當(dāng)中，群集是塌陷坑T1產(chǎn)生塌陷問題之后，對群集式塌陷坑進(jìn)行了簡單的回填工作，并且現(xiàn)階段已經(jīng)正常開始種植水稻。

3.3 地表沉降處理策略

采供區(qū)域范圍內(nèi)地表沉降造成的房屋受損，主要分布在樹嶺、紅泥畔荒田畔區(qū)域造成房屋開裂情況。早些年間該區(qū)域的居民已經(jīng)進(jìn)行了搬遷，其他區(qū)域的房屋受損比較輕，受損的房屋主要是通過水泥填充縫隙的方式進(jìn)行比較簡單的制定，少數(shù)老舊的生土結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)生的影響比較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在墻體結(jié)構(gòu)開裂以及墻體變形傾倒。由于居民害怕房屋倒塌，通過使用木材將即將傾倒的墻體進(jìn)行支撐，但是這種處理方式并不是非常安全[5]。

3.4 地裂縫處理工作策略

該區(qū)域范圍內(nèi)并沒有出現(xiàn)明顯的裂縫情況，存在一些細(xì)微的裂縫問題，通常和地表不均勻沉降所產(chǎn)生的影響有著直接關(guān)聯(lián)。具體出現(xiàn)在礦山采空區(qū)域周圍范圍或，少數(shù)細(xì)微裂縫問題被可使用砂漿直接進(jìn)行修復(fù)。

4 結(jié)語

綜上，通過本文對改礦山采空區(qū)域的地表變形特點及其相關(guān)影響因素進(jìn)行分析和總結(jié)，有效得出造成采空區(qū)域地表變形問題的影響因素包含采空區(qū)的尺寸大小、采空區(qū)的規(guī)模、地質(zhì)條件以及其他構(gòu)造影響等。通過提出采空區(qū)域的穩(wěn)定性評價和分析工作方法，最大限度上提高礦山采空區(qū)的變形控制，提高礦山開采工作的安全性。