庫(kù)車市某煤礦風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

摘" 要：進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的主要目的是通過(guò)揭示地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性及所造成的破壞損失。礦山生產(chǎn)開(kāi)采是造成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要成因，煤礦地下開(kāi)采容易引發(fā)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害。采空塌陷危險(xiǎn)性評(píng)估可通過(guò)計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶高度，劃定塌陷影響范圍和使用解析法確定塌陷影響范圍，據(jù)評(píng)估分析來(lái)判斷采空區(qū)影響范圍內(nèi)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害及隱患的發(fā)育程度、危害程度、危險(xiǎn)性等級(jí)，判定建設(shè)場(chǎng)地工程建設(shè)適宜性、采取何種措施進(jìn)行防治。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，項(xiàng)目工程均位于采空區(qū)影響范圍外，采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小，適宜項(xiàng)目建設(shè)。

關(guān)鍵詞：煤礦；地質(zhì)災(zāi)害；采空塌陷；危險(xiǎn)性評(píng)估

庫(kù)車市境內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害工作主要是在2000年后開(kāi)展的，主要成果有《庫(kù)車縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃》、《新疆1：50萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境調(diào)查》、《新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃》、《庫(kù)車縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃》、《新疆庫(kù)車縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報(bào)告》等，這些成果和資料較完整地反映了區(qū)域內(nèi)環(huán)境地質(zhì)基礎(chǔ)條件，劃分出了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)范圍，對(duì)已查明的地質(zhì)災(zāi)害及隱患點(diǎn)進(jìn)行了防治規(guī)劃，對(duì)開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作具有重要的參考價(jià)值。但其主要是針對(duì)區(qū)域性和局部典型地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)開(kāi)展的基礎(chǔ)性防治規(guī)劃工作，對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目則要更精準(zhǔn)的明確建設(shè)范圍及活動(dòng)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的危害范圍和危險(xiǎn)性程度，因此需要開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估和研究，進(jìn)一步劃分出評(píng)估區(qū)所處的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)及建設(shè)場(chǎng)地的適宜性。庫(kù)車市某煤礦風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目為煤炭礦山地面生產(chǎn)系統(tǒng)，礦山設(shè)計(jì)年產(chǎn)煤炭90×104 t，項(xiàng)目總投資840萬(wàn)，屬較重要建設(shè)項(xiàng)目。為促進(jìn)礦業(yè)開(kāi)發(fā)與地質(zhì)災(zāi)害防治協(xié)調(diào)發(fā)展，在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)工程建設(shè)前應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估，為工程建設(shè)項(xiàng)目提出合理的地質(zhì)災(zāi)害防范措施、防范地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的損失，最大限度保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

1" 評(píng)估區(qū)范圍及評(píng)估級(jí)別

1.1" 評(píng)估區(qū)范圍

評(píng)估區(qū)針對(duì)風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目用地范圍及項(xiàng)目建設(shè)可能涉及的活動(dòng)范圍作為評(píng)估對(duì)象。建設(shè)用地北側(cè)靠近相鄰煤礦邊界，東北側(cè)靠近瓦斯發(fā)電站，其余方向?yàn)樯絽^(qū)空地，建設(shè)場(chǎng)地及周圍地形地貌較簡(jiǎn)單，無(wú)大型沖溝，地表為侏羅系基巖，地質(zhì)構(gòu)造呈較緩的單斜構(gòu)造，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，工程投入使用不會(huì)對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。現(xiàn)狀條件下場(chǎng)地及周邊采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育弱-中等，評(píng)估區(qū)范圍的圈定適當(dāng)大于建設(shè)用地范圍，因建設(shè)用地北側(cè)接近煤礦邊界，項(xiàng)目不會(huì)越界建設(shè)，故北側(cè)外擴(kuò)15～48 m至礦區(qū)北側(cè)邊界線（與北側(cè)相鄰煤礦區(qū)邊界接壤），其余3個(gè)方向各向外擴(kuò)50 m范圍作為評(píng)估區(qū)范圍。

1.2" 評(píng)估級(jí)別確定

1.2.1" 地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度分類

評(píng)估區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件較復(fù)雜，地震基本烈度為Ⅷ，地震動(dòng)峰值加速度0.20 g，區(qū)域地質(zhì)背景復(fù)雜程度屬中等。地形較簡(jiǎn)單，相對(duì)高差小于50 m，地面坡度以8°～25°為主，地貌類型較單一，地形地貌復(fù)雜程度屬中等類型。巖性巖相變化小，巖土體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，工程地質(zhì)性質(zhì)良好，地層巖性和巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，發(fā)育背斜褶皺，巖體較破碎，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。評(píng)估區(qū)地下水對(duì)工程建設(shè)無(wú)影響，對(duì)工程建設(shè)和后期使用而言水文地質(zhì)條件良好，水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。評(píng)估區(qū)臨近地下采空區(qū)，煤礦開(kāi)采形成采空塌陷隱患發(fā)育弱-中等，危害小-中等，地質(zhì)災(zāi)害及不良地質(zhì)現(xiàn)象復(fù)雜程度屬中等類型。人類活動(dòng)主要表現(xiàn)為礦山開(kāi)發(fā)及配套設(shè)施建設(shè)、道路修建、交通運(yùn)輸?shù)?，人類活?dòng)較強(qiáng)烈，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響、破壞較嚴(yán)重，人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響復(fù)雜程度屬中等類型。綜上所述，根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》（GB/T 40122-2021）中的地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度分類，綜合確定為地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度中等。

1.2.2" 評(píng)估級(jí)別

據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度，建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模及建設(shè)項(xiàng)目重要性，對(duì)照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》（GB/T 40122-2021）規(guī)定，確定本項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估級(jí)別為二級(jí)。

2" 采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估分析

評(píng)估區(qū)地表出露地層為下侏羅統(tǒng)阿合組，以粗砂巖為主，巨厚層狀，傾角10°～14°。下部為下侏羅統(tǒng)塔里奇克組，巖性以灰白色砂巖，灰色粉砂巖為主，含煤12～13層，為礦山含煤層，礦山主要可采煤層為下5、下10煤層1。據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查及咨詢，評(píng)估區(qū)及附近地表無(wú)塌陷坑，也無(wú)塌陷次生地裂縫。

評(píng)估區(qū)位于礦區(qū)范圍內(nèi)，接近地下采空區(qū)及擬采區(qū)，據(jù)礦山開(kāi)發(fā)利用方案，其下方已預(yù)留風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱。按照地下采空區(qū)現(xiàn)狀及評(píng)估區(qū)地層情況，采空塌陷危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估主要是采用導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算塌陷影響范圍和使用解析法確定塌陷影響范圍兩種方法綜合分析。

2.1" 采用導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算塌陷影響范圍

根據(jù)計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶高度H，評(píng)價(jià)是否發(fā)生塌陷。根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》的要求，參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》，計(jì)算緩傾斜煤層導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度。

現(xiàn)狀開(kāi)采下5煤層，后期開(kāi)采下10煤層，該區(qū)域?yàn)榫弮A斜煤層，煤層頂板主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、細(xì)礫砂巖、粗砂巖。根據(jù)礦山地質(zhì)勘查工程地質(zhì)條件成果，各可采煤層頂板巖性除泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為軟巖，其余均屬中硬型巖層，故采用中硬巖層導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式：

[HL]=20[M+10]…（1）

式（1）中，H為導(dǎo)水裂隙帶高度；M為煤層采厚。根據(jù)煤層等厚線判斷，下5煤層在評(píng)估區(qū)附近投影范圍內(nèi)厚度約為10 m，下10煤層在評(píng)估區(qū)范附近投影范圍厚度約為7 m。據(jù)煤層等高線和地面等高線對(duì)比分析，評(píng)估區(qū)附近下5煤層距地表深度約300～360 m，下10煤層位于下5煤層之下約120～130 m，下10煤層距地表約420～480 m。計(jì)算時(shí)取其大值。通過(guò)計(jì)算得到礦山主要可采煤層頂板導(dǎo)水裂縫帶高度等參數(shù)見(jiàn)表1。

通過(guò)HL與H關(guān)系判斷采空區(qū)影響范圍，當(dāng)HL≥H時(shí)采空區(qū)頂板至地表會(huì)遭受破壞，反之采空區(qū)對(duì)頂板至地表破壞影響可能性小，基本局限于采空區(qū)底板至地面投影范圍。據(jù)計(jì)算結(jié)果HL＜H，判斷為評(píng)估區(qū)附近開(kāi)采下5、下10煤層，塌陷影響范圍局限于采空區(qū)底板至地面投影范圍。

2.2" 解析法確定塌陷影響范圍

采空區(qū)對(duì)地表破壞范圍的預(yù)測(cè)采用最大導(dǎo)水裂隙帶高度圖解法，即：通過(guò)南北兩側(cè)垂直煤層走向的剖面，標(biāo)示采空區(qū)的分布位置，再依據(jù)采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶最大高度與采空區(qū)頂板埋深，采用移動(dòng)角直接確定采空區(qū)對(duì)頂?shù)装宓挠绊懛秶?，然后投影到地面轉(zhuǎn)換成平面影響范圍。計(jì)算原則：HL≥H時(shí)，采用H作為計(jì)算底界；當(dāng)HL＜H時(shí)，采用H為計(jì)算底界。根據(jù)地層巖性，采空區(qū)對(duì)地表影響移動(dòng)角θ參數(shù)取值：地表上山移動(dòng)角取γ=70°，下山移動(dòng)角為β=70°-0.6а（а為煤層傾角），評(píng)估區(qū)附近煤層傾角為12°，則β=62.8°，走向移動(dòng)角δ取值為β～γ，本次計(jì)算取65°[1]。據(jù)上述參數(shù)，通過(guò)計(jì)算圖解，下山移動(dòng)角影響范圍的距離為采空區(qū)向外38.6 m，上山移動(dòng)角影響范圍的距離為采空區(qū)向外32.8 m，走向移動(dòng)角影響范圍的距離為采空區(qū)向外38.0 m（圖1）。

2.3" 采空塌陷影響范圍的確定

建設(shè)用地所處的煤礦已開(kāi)采下5煤層，評(píng)估區(qū)北側(cè)相鄰煤礦未開(kāi)至邊界保護(hù)煤柱，相距甚遠(yuǎn)，評(píng)估區(qū)東側(cè)已在110 501采煤工作面開(kāi)采至西側(cè)保護(hù)煤柱邊界，距離評(píng)估區(qū)東界約34～93 m；南側(cè)在110 502采煤工作面開(kāi)采至北側(cè)保護(hù)煤柱邊界，距離評(píng)估區(qū)東界最近約21.8 m。據(jù)采用導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算塌陷影響范圍和解析法確定塌陷影響范圍對(duì)比，按照影響范圍“就大不就小”的原則，本次采空區(qū)塌陷影響范圍采用解析法確定塌陷影響范圍。110 501采煤工作面采空區(qū)位置與評(píng)估區(qū)位置屬煤層產(chǎn)狀走向的方向關(guān)系，走向移動(dòng)角影響范圍為38.0 m，影響范圍可至評(píng)估區(qū)東北角局部區(qū)域。110 502采煤工作面采空區(qū)位置與評(píng)估區(qū)位置屬煤層產(chǎn)狀傾向的方向關(guān)系，上山移動(dòng)角影響范圍為32.8 m，影響范圍可至評(píng)估區(qū)南部局部區(qū)域，位于建設(shè)用地的外部。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀未見(jiàn)地面塌陷，地表無(wú)變形及裂縫，地表建筑無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，結(jié)合收集的資料分析，評(píng)估區(qū)東側(cè)存在下5煤層地下采空區(qū)，采空區(qū)影響范圍與評(píng)估區(qū)范圍東北角及南部局部區(qū)域存在重疊，因建設(shè)用地位于采空區(qū)影響范圍以外，對(duì)建設(shè)工程影響小。現(xiàn)狀評(píng)估采空區(qū)影響范圍內(nèi)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害及隱患中等發(fā)育、危害程度中等、危險(xiǎn)性中等；采空塌陷影響范圍外采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危害程度小，危險(xiǎn)性小。

3" 采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

3.1" 工程建設(shè)引發(fā)或加劇采空塌陷預(yù)測(cè)評(píng)估

評(píng)估區(qū)下方已預(yù)留保護(hù)煤柱，評(píng)估區(qū)北側(cè)相鄰煤礦區(qū)的邊界保護(hù)煤柱為向礦區(qū)內(nèi)縮20 m。據(jù)礦山開(kāi)發(fā)利用方案、地下采空區(qū)現(xiàn)狀情況及評(píng)估區(qū)地層情況，工程建設(shè)中、建成后引發(fā)采空塌陷預(yù)測(cè)評(píng)估主要依據(jù)是采用確定導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算塌陷影響范圍，結(jié)合使用解析法確定塌陷影響范圍。評(píng)估區(qū)東側(cè)、南側(cè)現(xiàn)狀有采空區(qū)均開(kāi)采至保護(hù)煤柱邊界，后期隨北側(cè)相鄰煤礦和項(xiàng)目業(yè)主自有的煤礦地下開(kāi)采，預(yù)測(cè)煤礦后期會(huì)開(kāi)采至保護(hù)煤柱線附近，預(yù)計(jì)會(huì)形成多處地下采空區(qū)。根據(jù)前面計(jì)算的導(dǎo)水裂隙帶高度和解析法確定塌陷影響范圍距離值，根據(jù)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算圖解，下山移動(dòng)角影響范圍距離為采空區(qū)向外38.6 m，上山移動(dòng)角影響范圍距離為采空區(qū)向外32.8 m，走向移動(dòng)角影響范圍距離為采空區(qū)向外38.0 m。據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，按照保護(hù)煤柱邊界線位置進(jìn)行地面塌陷范圍劃定。據(jù)劃定結(jié)果，采空區(qū)預(yù)測(cè)影響范圍位于評(píng)估區(qū)北部和南部局部區(qū)域（圖2）。

評(píng)估區(qū)中采空區(qū)及擬采區(qū)的影響區(qū)域范圍主要集中在北部和南部局部區(qū)域。預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)范圍內(nèi)采空區(qū)及擬采區(qū)的影響區(qū)域工程建設(shè)引發(fā)或加劇采空塌陷的可能性中等，采空塌陷危害程度中等、發(fā)育程度中等、危險(xiǎn)性中等，采空區(qū)影響區(qū)域外工程建設(shè)引發(fā)或加劇采空塌陷的可能性小、危害程度小、發(fā)育程度弱、危險(xiǎn)性小。

3.2" 建設(shè)工程自身可能遭受地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)" " " " 評(píng)估

預(yù)測(cè)評(píng)估中將后期煤礦擬開(kāi)采范圍形成的采空區(qū)進(jìn)行了影響區(qū)計(jì)算劃定。采空區(qū)及擬采區(qū)影響范圍內(nèi)采空塌陷發(fā)育中等，建設(shè)工程臨近采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等。危害程度中等，發(fā)育程度中等，危險(xiǎn)性中等，在其影響范圍之外區(qū)域建設(shè)工程遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，發(fā)育程度弱，危險(xiǎn)性小。

4" 采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)" " " 及建設(shè)場(chǎng)地適宜性

據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，綜合評(píng)估分區(qū)及場(chǎng)地適宜性結(jié)論為：采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害及隱患影響區(qū)范圍之外地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育、危害程度小、危險(xiǎn)性小，劃定為采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)，建設(shè)用地適宜性為“適宜”。評(píng)估區(qū)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害及隱患影響區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育中等、危害程度中等、危險(xiǎn)性中等，劃定為采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)，建設(shè)用地適宜性為“基本適宜”，可采取措施予以處理，可以作為庫(kù)車市某煤礦風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)場(chǎng)地。

5" 結(jié)論及建議

項(xiàng)目工程建（構(gòu)）筑物均已建設(shè)完成，且建設(shè)工程均位于采空區(qū)及擬采區(qū)影響區(qū)范圍外，預(yù)測(cè)評(píng)估本工程建設(shè)引發(fā)或加劇采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。建設(shè)工程自身遭受地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

對(duì)采空塌陷隱患影響區(qū)應(yīng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)沉降觀測(cè)點(diǎn)，定期進(jìn)行沉降觀測(cè)，及時(shí)分析判斷是否發(fā)生采空塌陷及發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)分析變形情況，對(duì)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害可能造成工程破壞及時(shí)補(bǔ)救，造成人員傷害時(shí)及時(shí)撤離，并制定應(yīng)對(duì)相應(yīng)防治措施。加強(qiáng)與北側(cè)相鄰礦山的聯(lián)系，及時(shí)掌握周邊礦山及自有礦山開(kāi)采情況，禁止超越保護(hù)煤柱的煤礦開(kāi)采行為。

參考文獻(xiàn)

[1]" " 催得廣.解析法確定塌陷影響范圍[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2017，28（1）：25-29.

Assessment of the Risk of Geological Disasters in the Construction of Wind Well Industrial Square in a Coal Mine in Kuqa City

Zhang Xueming

（The 8th Geological Brigade，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development，

Aksu，Xinjiang，843000，China）

Abstract： The main purpose of geological disaster risk assessment is to evaluate the risk of geological disasters and the damage losses caused by revealing the occurrence and development laws of geological disasters. Mine production and mining is a major cause of geological disasters. Underground mining in coal mines is easy to cause geological disasters in goaf collapse. The risk assessment of goaf collapse can be determined by calculating the height delineation of the water conduction fracture zone and using analytical methods to determine the impact range of collapse. According to the assessment and analysis， we can judge the development degree， harm and risk level of goaf subsidence geological disasters and their hidden dangers within the impact range of goaf， and determine the suitability of construction sites and what measures to prevent and control them. According to the evaluation results， the project projects are outside the impact range of the goaf， and the risk of geological disasters in goaf collapse is small， which is suitable for project construction.

Key words： Coal mine; Geological disaster;Goaf collapse; Risk assessment