采煤沉陷地质灾害勘查研究

赵明宣

(太原理工大学矿业学院、山西深蓝地理信息工程公司)

·试验研究·

采煤沉陷地质灾害勘查研究

赵明宣

(太原理工大学矿业学院、山西深蓝地理信息工程公司)

随着我国煤炭资源的广泛开采，由采煤沉陷引起的灾害也越来越多的影响到矿区广大居民的生产和生活，影响了社会的和谐稳定。因此,必须认真探索灾害产生的原因，采煤影响的范围等，科学合理的解决纠纷并提出治理的建议，以实现可持续发展的目的。本文以阳泉市坡头村灾害调查为例，在受损调查、证据缺失及影响范围确定三方面提出了一些应注意的问题。

灾害调查；相关性；证据缺失；影响范围；地形因素

煤炭是我国的重要资源之一，煤炭的开采给矿山周围的生态环境造成了严重的破坏，制约了矿区的经济发展，并产生了许多矛盾，因此，为解决矛盾纠纷提供科学依据已成为灾害勘查部门的一项重要工作内容。下面以阳泉市坡头村灾害调查为例，在受损调查、证据缺失及影响范围确定三方面提出了一些应注意的问题。

1 采煤沉陷地质灾害调查

坡头村位于太行山北段西侧，沟谷纵横，为坡头河和桃河交汇部位，西部和北部高、东部低，属中低山地貌，微地貌发育。坡头村为北东向分布，村民房屋基本都建在山坡与山下平地接触带的黄土上，地裂缝主要发育在山脊和山坡地带，一些出现在坡头村内街道和村民院落中。

山脊和山坡地带地裂缝为张性裂隙，开口宽窄不一，沿节理方向曲折延伸，规模大。其中在半山梁有下错式张性地裂缝，延伸方向北东，延伸长度约40 m，下错约5～15 cm，深度约0.1～3 m。

学校建筑物和部分村民院落内形成压性地裂缝，裂缝狭窄，线性延伸，伴随有地面隆起变形和地面构筑物挤压碎裂现象，走向为北东20°，沿桃河西岸断续延伸，呈线性展布，裂缝两侧地面不对称倾斜，西侧推移向东挤压，东侧明显向下倾伏，地面隆起高度约1～10 cm，隆起严重地带位于坡头小学教学楼前门厅和村内石砌台阶路，其分布特征及规律见图1。

从以上调查可知，坡头村地质灾害并不仅仅是简单的采煤沉陷造成的，因为山脚下有大量的挤压隆起，许多村民家窑洞靠山的后墙被向前推出，山顶山坡又有张性裂缝，因此，可初步断定灾害是由采煤沉陷及采煤沉陷引起的采动滑移体造成的。村中出现大量隆起的地段为滑移体前缘，山脊较大规模的张性裂缝为其后缘，滑移体向下蠕动，才会产生调查中见到的现象。

从图1可以看出，房屋受损及地裂缝产生的时间与采空区形成的时间密切相关，即采空区形成半年左右地表开始变形移动，并对房屋造成损坏。空间上也存在着对应关系，采空区由北向南递进，而房屋受损及地裂缝产生也是由北向南逐步发展。 所以，在房屋受损及地裂缝调查过程中，不能只关注裂缝的多少、长度、宽度，还要关注它的走向、产生的时间及性质(张性、压性等)；从其产生的时间可以判断与采煤沉陷的时间相关性，从它的位置、走向及性质可以判断与采煤沉陷的空间相关性。从大范围内分析其分布规律，判断灾害位置是处于采煤沉陷区、沉陷影响区还是影响区之外，在山地还要分析其是否处于沉陷区之外的采动滑移区，上例坡头村的灾害便是采煤沉陷及沉陷引起的采动滑移造成的。

图1 灾害分布示意图

2 确定影响范围时的地形因素

在灾害调查时，地裂缝是相当重要的证据，在表层为黄土时，地表裂缝可见，表层为风积沙层时，塌陷裂缝会在雨水冲蚀下，完全弥合，在地表岩石破碎严重地段地裂缝不明显，一些裂缝易被坡积物等掩埋。对于难以找到证据的地段，可以对当地居民进行调查，问清是否有裂缝，裂缝产生的时间，裂缝的位置、走向及规模，并做详细记录。另外，可根据已有的比较充分的资料进行推断。在图1，中虚线部分便是根据后缘的大规模张性裂缝及前缘的挤压隆起推断出的滑移体边界。

3 如何对待特殊地区证据的缺失

我国的采空区塌陷研究人员引入、提出了多种预测方法，包括概率积分法、负指数函数法、典型曲线法等，目前普遍应用的是概率积分法。概率积分法认为，矿层开采后的覆岩塌陷是一种服从于统计规律的随机现象，因此，可用概率分布方法建立其计算公式，其坐标系的建立是先假设地面水平，然后选择下沉曲线拐点处作为原点，建立数学模型进行计算，因此，该方法在平原地区预计效果更为理想。实际中，山区地表的移动范围与平地有所不同，原因是采掘活动在山区条件下除了造成沉陷以外，往往伴随附加的地表滑移甚至滑坡。采动滑移，是开采引起的地表移动过程中表土层或风化层在重力分量的作用下沿山坡向下的缓慢滑动。它是与采动沉陷过程同时发生的，其移动量、移动方向和移动范围取决于地表倾角、倾向、移动盆地位置及附近的微地貌。一般来说，这种滑移的移动量和移动速度与采动影响的大小有关，且滑动方向总是指向山坡的倾斜方向。根据采动滑移产生的条件，山区地表平均倾角大于15°，且存在黄土等覆盖层时，滑移产生的影响范围为移动角减小5°～10°后的范围。坡头村灾害调查中用概率积分法预计下沉10 mm等值线和0 mm等值线后再将移动角减小10°外推的影响范围图见图2，图3。

图2 (上) 移动角减小10°影响范围扩大示意图

图3 (右)采煤沉陷等值线及其影响范围扩大线图

从图2，图3可以看出，计算出的影响范围并未包括村东边的小学校园，但在实际调查中发现，校园内出现多处挤压隆起及房屋裂缝，因此，必须考虑到学校西部相邻山地的影响。

5°～10°的确定与地表倾角、倾向和上覆地层性质均有关系，可以通过构筑物变形，地面隆起等现象做进一步的判断。

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ResearchonExplorationofGeologicalDisastersaboutSubsidingofCoalMining

ZhaoMing-xuan

In our country, with the extensive mining of coal resources, geological hazards caused by the callapse of coal mining areas more and more. Which influence the production and life of the local people, thus becoming unstable factors of our society, so we have to study the disaster-causing and influence extent of mined areas etc.. It will solve the problem scientifically and provide advices for social sustainable development. Taking the village of Potou in Yangquan city as an example, this paper raised some issues that need attention, including damage survey, lack of evidence and determine the influence extent of mined areas, which are expecting more suggestions and further discussions.

Damage survey; Correlation; Lack of evidence; Sphere of influence; Terrain factors

赵明宣 男 1978年出生 2009年太原理工大学在读工程硕士研究生 工程师 太原 030024

TD16

B

1672-0652(2010)10-0016-03

2010-07-24