貴州省晴隆縣某煤礦開采點地質災害誘因分析

宋元坤，劉　松，宋書倫

（1.貴州省地質礦產勘查開發(fā)局117地質大隊，貴州貴陽550018：2.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質勘查局物化探總隊，貴州都勻558000：3.貴陽地質礦產公司，貴州貴陽550001）

貴州省晴隆縣某煤礦開采點地質災害誘因分析

宋元坤*，劉松，宋書倫

（1.貴州省地質礦產勘查開發(fā)局117地質大隊，貴州貴陽550018：2.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質勘查局物化探總隊，貴州都勻558000：3.貴陽地質礦產公司，貴州貴陽550001）

貴州省屬于中國南方煤炭資源最豐富的省區(qū)。隨著煤礦資源的不斷開采，在煤礦開采后形成大量的采空區(qū)，采空區(qū)的頂板坍塌常常伴隨不同程度的地質災害。以貴州省晴隆縣某地質災害與當地煤礦開采現狀進行對比分析成果為例，對采空區(qū)在大氣降雨、井下爆破等因素的共同誘發(fā)下，會使地面出現的地裂縫、不均勻沉降、塌陷天坑等成因現象進行了對比分析。

煤礦開采：地質災害：井下爆破：地裂縫：塌陷

1　概述

貴州省地處云貴高原向廣西丘陵平原過渡的斜坡地帶，地質地理條件特殊，地質環(huán)境脆弱，按照國家地質災害防治規(guī)劃劃分，全省均為地質災害易發(fā)區(qū)，是全國地質災害的重災區(qū)之一，具有“全、重、多”的特點，其中常見的類型有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫等。而貴州的地裂縫常常是崩、滑、塌在地表的一種反映。其中，對人民生命財產危害最嚴重的地質災害類型主要為滑坡、崩塌和泥石流。貴州省地質災害以中小規(guī)模為主（占90%以上），大型或巨型較少。但幾乎每年都有重大級以上的地質災害發(fā)生。根據相關資料，1993年以來全省共發(fā)生重大級以上的地質災害58起，其中死亡30人以上或經濟損失l000萬元以上的特大級災害有18起，而這些重大地質災害或多或少都有人為因素的影子。因此貴州重大地質災害發(fā)生的主要誘發(fā)因素應為大氣降水自然因數和人類工程活動影響共同作用的結果。

貴州省屬于礦產資源大省，尤其在煤礦方面素以“西南煤海”著稱，是中國南方煤炭資源最豐富的省區(qū)。近年來，隨著煤礦資源的不斷大規(guī)模開采，在煤礦開采后形成不同程度的采空區(qū)。在大氣降雨、人工井中放炮等因素的誘發(fā)下，采空區(qū)地面常常出現地裂縫、不均勻沉降、塌陷天坑等現象，現已逐漸成為貴州省主要地質災害誘因之一。

2　環(huán)境地質背景

2.1地形地貌

該區(qū)以剝蝕、侵蝕為主的低中山山地溝谷地貌，總體地勢東高西低：地形地貌與出露地層的巖性關系密切，非煤系地層分布地段地形較陡：煤系地層分布地段易風化剝蝕，形成緩坡低地，最大相對高差1040.6m：一般相對高差100～400m。自然坡度一般為10°～50°，地形起伏較大，地貌類型較單一。

2.2地質概況

該區(qū)出露地層由新到老分別出露有：第四系（Q）殘坡積層、三疊系下統永寧鎮(zhèn)組（T1yn）灰?guī)r、夜郎組（T1y）灰?guī)r及粘土巖、二疊系上統龍?zhí)督M（P3l）細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、炭質泥巖及煤組成。地層大體上呈單斜產出，地層傾向148°～151°，傾角8°～11°。該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.45s，相應地震基本烈度為Ⅵ度。該區(qū)及其鄰近區(qū)域近年來未發(fā)現有強地震活動，區(qū)域穩(wěn)定性較好，屬無震害區(qū)。

2.3煤礦開采概況

該區(qū)煤礦開采歷史悠久，老窯較多，各可采煤層均有老窯開采過，其中北面楊柳村一帶主要是以早期老窯開采為主，由于老窯已停采多年，垮塌較嚴重：南段長嶺崗、中寨一帶主要為近期及現在正在開采段。根據資料收集，該段可采煤層主要為2層，其中：

C14煤層：位于龍?zhí)督M第二段中下部，呈層狀產出，傾向148°～151°，傾角8°～11°。煤層層位和厚度均較穩(wěn)定、結構簡單，煤厚1.86～2.01m，平均1.99m。頂板為粉砂巖，底板為灰白色粘土巖：C15煤層：產于龍?zhí)督M第二段下部，上距C14煤層10m左右。煤層呈層狀產出，傾向149°～151°，傾角9°～10°。該煤層結構簡單，該煤層層位和厚度均較穩(wěn)定，一般煤厚1.80～2.15m，平均2.00m。頂板為泥巖，底板為粉砂巖（見圖1）。

3　地質災害特征及影響

該區(qū)地質災害類型主要以地裂縫、地面塌陷為主（見圖2）。村寨中村民房屋多以地面及墻體開裂為主，部分地基下沉致墻體錯位成危房。大部份地面裂縫長7～50m，寬0.2～40cm：墻體裂縫長1～11m，寬1～20cm，少數房屋已經垮塌，地面水井干涸（見圖3～圖6）。

3.1地裂縫

村寨南東后山開裂一道走向40°～60°、長大于1000m，寬10～50cm，局部超過1m的地裂縫：裂縫兩邊相對高差10～100cm，局部超過3m：可見深度0.5～1.5m，局部超過2m。整條裂縫呈S狀產出，并引起局部地段小面積塌方，裂縫有加劇趨勢（見圖2）。

位于該地裂縫北西向分布位于該地裂縫影響區(qū)的楊柳村、長嶺崗和中寨住地為自然村寨，房屋密集，共109戶106棟房屋，受威脅人口530人。

3.2地面塌陷

調查區(qū)地面塌陷1處，分布于楊柳村，按形態(tài)特征劃為塌陷坑，地面長約200m，寬10～50m，深1～5m，面積約1300m2。

4　煤礦開采與地面裂隙、塌陷的關系

在施工上，煤礦開采過程中常常采用爆破作業(yè)：煤礦被開采完成常留下大規(guī)模的采礦空洞，也就是采空區(qū)：地質條件上，采空區(qū)頂底板及采空區(qū)內的地層巖性主要為砂巖、頁巖及薄層灰?guī)r：在圖2上看，采空區(qū)距受影響的3個村子最短距離在0～1200m之間。根據此條件我們可以探討一下在采空區(qū)和采礦爆破作業(yè)共同作用下是否會引起地裂縫及巖溶塌陷。

4.1煤礦爆破作業(yè)與地裂關系

結合國家標準（GB6722）86）5爆破安全規(guī)程6中的安全距離計算公式我們可以對爆破安全范圍進行鑒定，其公式為：

R=（K/V）1/AQ1/3

式中：R——安全距離，m：

K——與介質和爆破條件有關的系數：

Q——炸藥量，kg，齊發(fā)爆破時取總藥量，分段爆破時取最大段藥量：

A——衰減指數：

V——地震安全速度。

計算中，根據測區(qū)的巖性特征，K和A的取值是依照5爆破安全規(guī)程6（GB6722）86中關于巖石介質的K、A的取值范圍進行確定，如表1所示。

表1　巖石介質中K、A的取值范圍

根據礦山提供炸藥量帶入計算得R=480m，因此大部分村莊均在受影響范圍內。

再結合采空區(qū)的位置和特征不難看出（見圖1），長嶺崗村已完全處于最新開采完的采空區(qū)上，由于該區(qū)地層以軟地層為主，斷裂構造極為發(fā)育（500m范圍內就可見2條斷層F4-1、F4），在以爆破為誘因的基礎條件下，在地表兩斷層之間地層產生滑動，從而地面裂隙DL1隨之產生，裂隙走向與采空區(qū)的地表投影走向邊平行，延伸長度略大于采空邊長，呈內斂外張狀。

4.2煤礦爆破作業(yè)與巖溶關系

從圖2上看，楊柳村的地面塌陷區(qū)與現開采作業(yè)的處直線距離在1200m左右，已處于安全范圍的2倍以外，但該區(qū)為最早的老窯區(qū)，隨著時間的推移該區(qū)老窯已全部充水，成為極為危險的老窯水倉，且該區(qū)地層較為軟弱，局部區(qū)域與地表聯通，采空區(qū)的頂版巖性長期受到流水侵泡，在地下爆破的間接誘導下，地面產生受力不均，因此在地下爆破時產生坍塌、沉陷。

圖3　村民趙某家房屋開裂情況

圖4　村民楊某某家房屋開裂情況

圖5　地裂縫局部

5　結語

對本區(qū)的裂隙、地面塌陷與煤礦開采活動關系的研究總結：

圖6　地裂縫局部所形成的小型崩塌

（1）煤礦采煤活動常會引起滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷等礦山地質災害，危害巨大，在開采過程中應注意預防和治理。

（2）地質災害常常是多因素共同作用的結果。

（3）開采村民居住區(qū)及附近地下煤炭資源時，應針對危害對象劃出足夠的禁采區(qū)或將被危害對象全部搬遷至采礦活動影響區(qū)外，千萬不要盲目開采。

（4）對于已發(fā)生地災區(qū)域要注意危害的擴大，隨著地下開采活動的不斷深入或雨水沿地裂縫的不斷滲入，可能會加劇或出現新的開裂和塌陷，亦可能會使村民房屋、地面開裂加劇。應做好后續(xù)的觀測工作。

［1］郭振春.貴州地質災害的主要類型和誘因及其預防建議［J］.貴州地質，2003（2）.

［2］張建江，楊勝元，裴永煒，趙國宣.貴州省人為地質災害及其防治［J］.貴州地質，2007（4）.

［3］孫善濟，高午.貴州省煤礦開采引發(fā)的地質災害特征及致災模式研究［J］.中國煤炭地質，2013，25（6）.

［4］全國地震標準化技術委員會.GB18306-2001中國地震動參數區(qū)劃圖［S］.2012.

［5］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50011-2001建筑抗震設計規(guī)范［S］.2010.

［6］貴州省地質礦產局.貴州省區(qū)域地質志［M］.1987.

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1004-5716（2016）02-0141-04

2015-10-09

2015-10-09

宋元坤（1981-），男（漢族），貴州大方人，工程師，現從事地質工作。