采煤塌陷區工程建設的勘察及治理方法要點分析

李欣濤

摘要：我國國土遼闊，蘊含著大量的自然資源，煤炭礦產是我國自然資源較為豐富的資源組成部分。隨著人們生活水平的提升和對生活質量的追求，對煤炭資源的需求逐漸增大，而煤礦開采后的地質條件會呈現多樣化的動態變化，其中較為常見的是塌陷現象，國家與政府也采取了一些措施進行了塌陷區回填以及地質環境改善，但在進行工程建設時必須要進行地質結構和整體巖土的地質作用、范圍等進行仔細的勘察，確保能夠實現工程建設的承載。提高土地利用率，改善環境水平。

關鍵詞：采煤塌陷區;勘察;治理;要點分析

近年來隨著人口數量的不斷增長和城市化建設規模的不斷擴大，土地資源越發緊張，塌陷是煤礦開采后遺留的地質現象。常見于一些煤礦資源豐富的地區，多數處于城市周邊地區和偏遠地區，對于城市用地開發中塌陷區的處理需要特別關注，尤其是其地質條件和地下結構情況較為復雜，如果沒有進行詳細的地質調查和工程勘察而直接進行工程項目建設極易因一些影響因素而發生安全事故，為人們的生命財產安全帶來威脅。本篇文章以唐山市規劃建筑設計中城市建設工程項目唐山某公園項目開發設計為例，針對采煤塌陷區工程建設的勘察及治理要點進行分析。

一、唐山某公園建設項目工程概況

唐山某公園項目，擬建場地下方原屬于唐山市某煤礦，大地震時形成采煤塌陷區，經過多年回填，現已成為建筑垃圾場。全場地內地形變化很大。本著科學規劃，合理改造城市用地的原則，規劃建設人工湖公園項目。唐山市地處燕山沉降帶南部，山麓沖積平原中部，屬于灤河早期和中期沖積扇。第四系地層厚度受地殼構造運動的顯著影響，平原區內分布剝蝕殘丘。研究區第四系沖積層厚度不定，一般0～30m，由土、砂、砂質粘土、粘土、砂及卵石、礫石組成，為第四紀沉積物。

基底地質構造較為發育，北東方向主要斷裂有大八里莊斷裂、陡河斷裂、唐山斷裂。而擬建場地為古灤河中-晚期沖積平原地貌，位于唐山市路北區東北部。地貌單元類型為陡河一級階地。場地內所有鉆孔高程為黃海高程，坐標系統為北京54坐標系。擬建場地為采煤塌陷區，全場地內地形變化很大。因此，針對此地形和地質情況開展工程勘察，以確保工程項目設計和施工可行性。主要勘察目標和項目內容如下：

查明場地內不良地質作用的類型、成因、分布范圍、發展趨勢和危害程度，并提出整治方案的建議;查明建筑范圍內巖土層的成因、組成及分布規律，提供滿足設計、施工所需的巖土技術參數;確定地基承載力，對地基的均勻性進行評價，并對地基和基礎設計方案進行分析;查明地下水的成因、埋藏條件和動態規律，評價地下水對建筑物和施工的影響;確定擬建場地的地震設防烈度，劃分建筑場地的類別，判定場地內飽和砂土在地震作用下的液化趨勢;查明場地埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物;判定場地水和土對建筑材料的腐蝕性;提供場地土的標準凍結深度;提供湖堤岸護坡所需的巖土參數，并對護坡方案進行分析和建議^[1]。

二、項目塌陷區地質調查及工程勘察難點和存在的問題

經勘察數據可見，擬建場地下方原屬唐山市某煤礦，為采煤塌陷區，經過多年回填，現已成為建筑垃圾場。存在深厚雜填土，厚度、密實度不均勻，地基存在固結變形。新發現塌陷土洞兩處和地裂縫多于七處，不穩定邊坡有滑移坍塌、裂隙變形及漏水的隱患^[2]。試蓄水時，擬建場地內發現漏水點二百余處，全場地內地形變化很大。采空區地基穩定性評價報告中，對今后地表產生的殘余沉陷變形進行了預計。評估區內地表殘余最大下沉為1200mm;南北方向最大傾斜變形為6.0mm/m;東西方向最大傾斜變形6. Omm/m;南北方向最大水平拉伸變形為4.Omm/m，最大壓縮變形為4.0mm/m;東西方向最大水平拉伸變形為4.Omm/m，最大壓縮變形6.Omm/m，大于擬建建（構）筑物的臨界變形值（傾斜I≤3.0mm/m、水平變形ε≤2.0mm/m、曲率變形K≤0.2×10-3/m）。擬建場地未來長期受采動區殘余變形的影響。場地內存在豎井13個，其中蓄水區7個已經發現并進行封堵處理5個、另2個因自然掩埋位置不明處理效果不顯明;其他6個豎井未在蓄水區內。豎井封堵處理都未考慮和蓄水工程之間的影響，未完成防水封井蓋帽。場地內有不明位置豎井安全出口1～2處。

勘察結果表明，勘察場地為采煤塌陷區，存在深厚雜填土層，屬不穩定場地。人工湖工程大部分場地地形平坦，湖岸工程地形起伏較大。擬建場地存在深厚雜填土，自重固結尚未全部完成，未經處理不宜作為人工湖工程的蓄水湖底及岸坡的天然地基^[3]。該場地土類別為軟弱場地土，建筑的場地類別為III類。擬建蓄水湖預計不再開挖，湖底坐落于雜填土或素填土上。根據經驗所得土層的滲透系數，場地內地下水位以上土層多為雜填土、素填土和細砂等中-強透水層，弱透水層較深。

三、塌陷區工程建設治理方法要點建議

（一）換填碾壓法

將雜填土、素填土層挖除換填，換填深度以滿足設計要求為宜。換填材料建議采用柔性較好的細粒土，施工時控制最優含水量，換填時分層碾壓，換填壓實系數不小于0.94。

（二）強夯法

對擬建場區可采用強夯法加固處理，強夯前應在施工現場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區，進行試夯或試驗性施工。場區北部距離50米左右有唐山陶瓷文化創意中心;東北部距離30米左右有居民區建筑，強夯施工時應采取相應隔震措施，防止對周圍建筑物產生破壞^[4]。

（三）碎石擠密法

可采用振沖碎石樁，用振動方式在湖底中成孔后，再將碎石擠壓入土孔中，形成大直徑的碎石所構成的密實樁體。宜采用75kw振動器，樁徑在800—1200mm之間，樁長不宜超過15.0m，樁端進入承載力較好的土層。

（四）蓄水湖分格節制連通蓄水法

蓄水湖平面分格;已發現滲漏點重點防滲處理;加強防滲層抗變形能力等技術措施，細化湖底、駁岸處、漏水處、塌陷土洞的防滲層搭接做法。地面變形監測及蓄水水位監測，并制定緊急處理預案^[5]。

四、結語

采煤塌陷區工程需要考慮眾多地質因素和地質變化條件，并結合地下水文條件、地理位置進行詳細的勘察，結合詳細數據進行工況分析，采取相應措施進行地質條件改善，以使其達到工程施工建設標準，提高城市規劃建設質量，確保工程順利進行。

參考文獻：

[1]郭巧玲，馬志華，韓瑤瑤.焦作采煤塌陷區土壤水分特性研究[J].人民珠江，2018，39（11）：28-33.

[2]趙殿君.內蒙古自治區采煤塌陷區綜合治理淺析[J].西部資源，2018（04）：68-69.

[3]秦曉亞. 基于“LID”的城區型采煤塌陷區水域景觀設計研究[D].中國礦業大學，2018.

[4]毛旭閣.廢棄礦山采煤塌陷區土地復墾綜合治理模式研究[J].中國煤炭，2018，44（01）：132-136.

[5]倪杰. 濟寧市采煤塌陷區動態監測與綜合治理研究[D].山東師范大學，2017.

[6]蘇迪. 濟寧市采煤塌陷地綜合治理存在問題與對策研究[D].山東農業大學，2016.