孝义市地面塌陷特征浅析

李 嘉 珍

(山西省地质勘查局二一三地质队,山西 临汾 041000)

0 引言

孝义市位于山西省中部，太原盆地西南端，属吕梁地区管辖。其东邻介休市，南接灵石县，西连交口、中阳县，北靠汾阳市。地理坐标为东经111°17′59″～111°57′02″，北纬36°56′58″～37°15′01″，全市总面积为948.6 km2。孝义市的经济较为发达，矿产资源以煤最为丰富，其次是铝土矿、铁矿等。1999年—2005年间，全市煤矿数量一度达到256座。然而，采矿活动极大地破坏了自然环境，从而引发了地面塌陷等自然灾害，威胁人类生命财产的同时，又反过来威胁和破坏工业的发展。因此，研究其形成机理及影响因素是十分必要的。

1 矿山开采基本情况

孝义市矿业发达，其矿业开发主要以煤炭开采为主，其次是铝矿开采，铁矿开采较少。区内煤田集中分布在中部地区，含煤地层主要为石炭系上统，含煤地层总厚度173.4 m，共含煤10层，煤层编号自上而下为1号～11号，其中稳定可采煤层6层(2号，3号，5号，9号，10号，11号)，较稳定局部可采煤层两层(1号，4号)，不稳定不可采煤层两层(7号，8号)。煤层总厚13.19 m，可采煤层总厚9.6 m，开采深度多在30 m～120 m，深厚比多在10～30，东部较深约300 m～400 m。煤层分布面积占全市的40%。境内有国营煤矿3座，地营煤矿1座，批准采矿面积217.148 1 km2，开采量311.1万t/年，已有采空区面积33.24 km2。区内铝矿、铁矿主要分布于工作区西部的阳泉曲镇、南阳乡及杜村乡一带。在阳泉曲镇有国营大型铝矿区两座，为山西铝厂孝义铝矿西河底矿区及克俄矿区，矿区面积6.87 km2，开采方式剥离式露天开采，设计开采能力215.0万t/年，现实际生产能力为35万t/年，现有采空区面积0.37 km2，已治理0.61 km2。在南阳乡、杜村乡一带，铝矿开采曾以窑洞式私人开采为主，矿洞约1 000处以上，地面破坏较为严重。

2 成灾特征

通过实地调查，发现孝义市基本上有采矿的地方就有地面塌陷、裂缝发生，其规模受采矿的强度、范围等因素的影响各不相同。在高阳、柳湾等几个矿区，由于大面积的开采，形成了大面积的地面塌陷和地裂缝，破坏程度非常严重；在其他地方小煤矿开采区，主要以地裂缝为主，地面塌陷相对较少，且规模相对较小，破坏程度也相对较轻；在阳泉曲镇国营铝矿开采区，以剥离开采为主，其边开采边治理，形成的灾害相对较少；在南阳乡、杜村乡一带，由于长期乱采滥挖，造成的地面塌陷、地裂缝相对较多，但规模小，造成的危害也一般。

地面塌陷、地裂缝是相互联系、密不可分的，有塌陷的地方必有裂缝，有裂缝的地方在一定条件下也会形成塌陷。影响采空塌陷、地裂缝的因素主要有覆岩和表土层的物理力学性质、水文地质条件、地质构造、煤层开采条件(包括开采的深度和厚度等)、采区面积、顶板管理方式、开采次数、采煤方法等，其中主要是煤层开采条件。当其他条件相同时，深厚比越小，地表变形越严重。如区内位于上吐京—柱濮断裂带以西地区，深厚比一般多在10～30，地面塌陷、地裂缝一般均比较发育；在断裂带以东地区以及驿马乡等地，深厚比多大于100，地面塌陷、裂缝一般不发育。

3 防治措施

1)采取措施减少地表水的下渗。由于水的作用可使岩土体的力学性质发生变化从而降低岩土体的强度。因此，防止地表水的下渗非常重要，特别是降雨季节应时刻提高警惕，加强防范意识。

2)合理采矿，预留保护煤柱。采矿单位应向地方规划部门提供采空区位置及有关资料，以便于工程建设单位根据采空区位置进行勘察设计工作。采煤时建筑物下预留保护柱，按等级确定保护带宽度。

3)加强采空区的地质工程勘察工作，对勘察工作确定的重点塌陷危险区，应坚决采取搬迁措施。

4 结语

采矿活动形成的地面地质灾害，已经对当地人民的生命财产造成巨大的经济损失，但地质灾害一旦形成，其影响不会在短期内自发的消失。因此，工程建设活动应尽可能绕避最危险的地方，如若工程无法避开采空或塌陷区，则需根据实际情况采取压力灌浆等工程措施，以加强建筑物的刚度和整体性。