關(guān)于礦山采空區(qū)變形、塌陷的原因分析

姜燦強

（中鹽勘察設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410014）

最近幾年來，受國民經(jīng)濟迅猛發(fā)展的影響，礦山資源需求量逐年增加，為了更好的滿足社會各行業(yè)對礦山資源的需求，礦山資源開采量逐漸提升，礦山采空區(qū)也隨之增加。由于礦山采空區(qū)結(jié)構(gòu)復雜，長時間得不到維護，特別容易出現(xiàn)變形與塌陷，給周圍的居民生活產(chǎn)生較大影響。

1 研究礦山采空區(qū)變形、塌陷原因的重要性

通過分析礦山采空區(qū)變形與塌陷的形成原因，能夠幫助有關(guān)研究人員更好的了解礦山采空區(qū)結(jié)構(gòu)特點，提前制定出相應的預防對策，有效減少采空區(qū)塌陷、變形現(xiàn)象的發(fā)生。為了保證礦山采空區(qū)周圍居民的生命財產(chǎn)安全，研究人員要運用先進的研究方法進行分析，并結(jié)合自身豐富的工作經(jīng)驗，明確礦山采空區(qū)發(fā)生變形與塌陷的原因，制定出更為科學的治理對策。礦山采空區(qū)發(fā)生變形與塌陷，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大影響[1]。

2 礦山采空區(qū)變形、塌陷的原因研究

2.1 溶腔上部巖體整體下沉導致的塌陷

2.1.1 項目概況

江西省會昌縣周田鎮(zhèn)新圩村九二鹽礦2010年12月周田鎮(zhèn)新圩村新豐小組一塊農(nóng)田出現(xiàn)噴涌點并隨后突現(xiàn)塌陷并伴有巨響，地面塌陷成塘，形成面積50m×60m、深1m～2m的塌陷坑。

2.1.2 礦山采空區(qū)塌陷原因分析

本次塌陷是鹽礦C305-C306井組水溶法采鹵所引發(fā)，該對井采鹵量146.99萬m3，采出氯化鈉42.63萬t，折合開采礦石量70.75萬t。

塌陷的形成主要是由于C305附近溶腔規(guī)模相對較大、開采強度較大，礦層頂板厚度較薄、巖石軟弱以及斷裂構(gòu)造等多種因素綜合作用的影響。斷裂構(gòu)造是造成此次塌陷的一個重要因素，其采動影響帶與塌陷南西側(cè)原九二鹽礦一采區(qū)的冒落帶及裂隙發(fā)育帶疊加，移動盆地移動角變緩，形成周田圩鎮(zhèn)一側(cè)地面裂縫更發(fā)育，分布范圍更大。采空區(qū)地基容許變形值見表1。

表1 采空區(qū)地基容許變形值

2.2 第四系地層影響

2.2.1 案例分析

中鹽宏博集團有限公司、四川省自貢市榮縣長山鹽礦等因鹵井套管在第四系地層處破裂，采鹵掏空覆蓋層導致塌陷。

2.2.2 采空區(qū)變形與塌陷原因

該地區(qū)鹽礦老鹵井，因為技術(shù)套管為地質(zhì)套管，抗腐蝕性能較差，多年使用之后，受地下水活動頻繁、套管振動等影響，地應力集中導致套管在第四系地層處穿孔或錯斷，第四系砂質(zhì)土層中的砂礫流入溶腔，日積月累在第四系砂質(zhì)土層中形成大尺寸的土洞，土洞及第四系砂礫土層大量充水，因原始的砂質(zhì)土層膠結(jié)較好，形成的土洞相對封閉，故土洞形成的初、中期未發(fā)生明顯的地面沉降現(xiàn)象，最后土洞中的積水擊穿地面噴水泄壓，瞬時形成地面塌陷。礦山開采層特征表見表2。

表2 礦山開采層特征表

2.3 潛水水位下降導致區(qū)域地面沉降變形

2.3.1 案例分析

中鹽長江鹽化有限公司采區(qū)在2011年底采區(qū)東側(cè)局部發(fā)生地面沉降，部分民房開裂，村民反應強烈。沉降最明顯區(qū)域距離最近鹵井（ZK1）有兩百多米遠，沉降區(qū)域并不在ZK1～ZK2對接井的連線上或附近[2]。

2.3.2 采空區(qū)變形與塌陷原因

中鹽勘查設(shè)計院有限公司在沉降較大區(qū)域選擇點位鉆井勘查，在取芯資料上可以看出3.5m～7.4m之間的地層為軟塑狀的淤泥。

根據(jù)有關(guān)信息初步判斷該區(qū)域沉降主要由地下潛水水位下降導致將近4m厚的淤泥層固結(jié)而引起地表沉降，在建設(shè)場地周圍若有大規(guī)模抽取地下潛水時，應及時監(jiān)測地下水位變化情況，重點監(jiān)測由于地下水位變化而引起地面沉降變形的情況。

3 結(jié)語

綜上，通過對礦山采空區(qū)變形、塌陷的原因進行全面分析，能夠保證礦山采空區(qū)變形與塌陷得到更好處理，保證礦山采空區(qū)變形與塌陷得到更好預防。

通過做好礦山采空區(qū)變形與塌陷預防工作，不僅能夠保護周圍的生態(tài)環(huán)境，而且有效推動該地區(qū)的經(jīng)濟效益快速發(fā)展。