丰城市泉塘村岩溶塌陷机理分析

刘地福，李金燕

（江西省煤田地质局，江西 南昌330001）

尚庄街办位于江西省丰城市城区北西10km处，区内煤炭资源丰富，泉塘村即处于丰龙煤矿石上井田范围内，2012年8月9日，尚庄街办泉塘村陆续发现岩溶地面塌陷地质灾害，该村部分地段出现陷坑及房屋开裂、水塘水位下降等现象，严重威胁了人民群众的财产生命安全，笔者从地质因素、自然因素和人为因素等方面分析本次岩溶地面塌陷的诱发因素。

1 地质因素

泉塘村及其周边大部分地区均为覆盖型岩溶发育区，区内三叠系下统大冶组（T1d）、二叠系上统长兴组（P3c）灰岩均隐伏于第四系（Q）地层之下，第四系平均厚度19.97 m。大冶组为灰色、青灰色泥灰岩，局部为肉红色薄层状～中厚层状隐晶质灰岩，间夹薄层状白云质灰岩、泥灰岩及钙质、砂质泥岩，具水平层理，局部发育裂隙溶洞；长兴组岩性为浅灰色、灰色微带肉红色中厚层状至厚层状结晶质及微晶质灰岩，质纯，含燧石结核，底部常有硅质灰岩和钙质砂岩，近地表裂隙溶洞发育，地层厚117.36～260.97m，平均厚223.11m。

《江西省丰城市地质灾害防治规划》将尚庄街办高家、坞社里、泉塘、石上等地划为岩溶地面塌陷灾害易发区。

1）岩溶发育程度。据该区以往地质资料，泉塘村地处覆盖型岩溶区，岩性主要为大冶组的白云质灰岩夹薄层状页岩，岩溶主要表现为溶沟、溶槽，一般见于浅部20～30 m，岩体相对较完整，平均线岩溶率达7.4%，见洞率达83.3%，溶洞规模不大，断裂带两侧局部溶洞高4～7m，线岩溶率达14%～39%。

2）构造与岩溶。泉塘村地处北北东向一系列压性断裂构造处，岩溶发育与断裂方向基本一致，物探资料显示，断裂两侧岩溶较发育。

3）地貌与岩溶。本区为覆盖型岩溶区，在地形低洼处，由于汇水下渗作用，地下岩溶一般相对较为发育，据物探资料，主要表现为溶沟溶槽。

2 自然因素

本区上覆的第四系中更新统残积层具有一定的渗透性，而下部灰岩溶洞与溶蚀裂隙比较发育，龙其是浅部岩溶强烈发育并存在开口洞隙，利于地下水渗入、储存与运移，造成对浅部灰岩岩体的溶蚀、上覆土层的潜蚀，流动的地下水将潜蚀的第四系松散物质带走，在此基础上容易形成浅层溶洞和在覆盖层中形成土洞。在地下水水位变幅过大过快时易自然产生地面变形，形成塌陷或沉降。同时在雨季，暴雨可导致土体迅速充水增重和地表水的强烈渗透，在一定条件下引起岩溶地下水的急剧上升产生冲爆作用，都可导致塌陷的产生。另外，塌陷区附近西南侧1.47km处即为当地最大地表水系赣江，据调查，在雨季或洪水季节泉塘村后的水库水位会随着赣江水位的增高而增高，即赣江水与泉塘村地下水是连通的。根据赣江丰城站水文资料，近几年赣江地表水水位持续走低（2009年9月14日赣江下游丰城水文站出现＋17.90m的低水位，创历史新低。2010年11月17日，赣江下游丰城水文站创＋16.87m的低水位，导致丰城市城区和丰城电厂面临取水困难。2012年10月16日实测丰城电厂赣江段铁路桥墩下水位为＋15.391m），使本区的地下水水力坡度增大，岩溶地下水向赣江地表水排泄加速，造成地下水位过快大幅下降。雨季时，岩溶地下水接收地表水的补给，造成地下水位迅速上升，降雨后，岩溶地下水迅速向赣江排泄，造成地下水位的迅速下降，而地下水位的上升及下降幅度过快、过大，都极易诱发岩溶地面塌陷，此为泉塘村岩溶地面塌陷产生的主导因素之一。

3 人为因素

1）过量抽采地下水。泉塘村西侧1km处即为丰城工业园区、南方水泥厂等地下水用水大户，日均抽采地下水超4000t，加之周边居民生活用水，导致该区域地下水过量开采，使地下水位下降，甚至形成降落漏斗，对岩溶地面塌陷起到促进作用，此亦为泉塘村岩溶地面塌陷产生的主导因素之一（见图1）。

图1 泉塘村周边岩溶水开采及岩溶塌陷现状分布

2）采矿工程活动。塌陷区及其周边范围内为采煤区，最大采矿权人为丰龙矿业有限责任公司石上井田，泉塘村即处于石上井田西北部，2009年4月该矿在北翼风井施工井筒检查孔，于埋深3.40～35.20m见大冶灰岩，岩性为灰白色杂土黄色全风化泥灰岩，于埋深35.20～290.93m见长兴灰岩，其中埋深41.31m和52.02～53.42m处见未充填溶洞。钻探过程中水量大，达7200m3／d，实际抽水试验证实井筒检查孔的灰岩水已经与丰城电厂的废水排放水库水连通了（通过大冶组全风化泥灰岩的越流补给），水质亦被其污染。鉴于此，考虑到北风井的开拓将破坏井筒附近的原岩稳定，加剧灰岩溶洞水与水库的连通，特请北京中煤矿山工程有限公司对风井井筒施工采用预冻结的施工方法，在井筒开凿前，将井筒周围的不稳定地层和含水层冻结成封闭的冻结壁，以抵抗地压隔绝地下水和施工井筒的联系，随着冻结工作的延续，冻结壁不断扩展，逐渐相互连接而形成不透水，且能抗地压、水压的冻结壁。截止2012年4月井筒落底后，经丰城矿务局质检站对风井井筒涌水量进行实测，测得涌水量为67.68m3／d，且比较稳定，考虑到北翼风井与泉塘村的实际距离，如此小的排水量不会对泉塘村周围的岩溶地下水造成影响，因此初步判断北翼风井的矿坑排水对地面塌陷的成因无关联性。

目前石上井田处于基建阶段，主副井、南翼风井数年前已施工完成，井筒出水量亦较小，不是泉塘村岩溶塌陷的诱发因素，现在正进行的巷道系统开拓，由于深度较大（－900m以下，埋藏深度超950m，且位于赣江之下，赣江水未对其产生影响），且矿井涌水量仅28.2m3／h，因此可以初步认为，丰龙井的井巷开拓亦不是泉塘村岩溶地面塌陷的诱发因素。

4 结语

引发岩溶地面塌陷是一个综合因素的结果，在一定程度上地下水的作用是诱发岩溶区地面塌陷的主导因素，尤其是当该区地下水与地表水系存在关联以及过量开采岩溶地下水等条件并存时，极易引发地面塌陷。根据本区岩溶地面塌陷的特征及区域地质环境条件，初步推测诱发本区岩溶地面塌陷的主导因素主要与赣江水位下降及周边过量开采岩溶地下水有关。

泉塘村区域地质环境条件脆弱，在外部动力因素的作用下，极易诱发地质灾害，笔者认为，该处地面塌陷与人为因素和自然因素有关，是多种因素长期综合作用的结果，而杜绝人工地下水的过量过快开采是今后防范此类地质灾害再次发生的关键工作。