采矿活动对村民房屋开裂的影响

陈明勇

贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 黔南 558000

在福泉市道坪镇大荒田磷矿区附近，村民发现自己的房屋有墙面开裂、院坝开裂、墙体灰壁脱落、屋顶漏水等现象，疑为磷矿山采掘工程活动所致。该事件引起各级人民政府和有关部门的高度重视，全面开展矿区及周边实物调查、测绘工作，调查地表建构筑物现状及损坏情况，并分析原因，以明确采矿活动对村民房屋的影响。

1 村民房屋开裂调查情况

福泉市道坪镇大荒田磷矿区位于福泉市，直线距离为27.4km，行政区划分属于福泉市道坪镇管辖。此次调查区属于道坪镇，主要涉及高坪司村大荒田组、革地土组，英坪村嘎拉坡组，共有居民254户、1279人，无各级旅游景点和保护区，无重要工程设施。

根据对福泉市道坪镇高坪司村大荒田组、革地土组，英坪村嘎拉坡组村民房屋的调查了解和房屋测量，可知该地区村民房屋类型主要为木质、砖瓦、砖混等结构。村民房屋开裂主要表现为房屋墙面开裂、房屋地面开裂、房屋院坝、墙体开裂、房屋倾斜下沉、屋顶漏水等。

（1）房屋墙体开裂。大多数村民房屋墙体开裂，裂缝宽1～5mm，少数村民房屋墙体开裂达到50mm。大多数房屋开裂时间大致在2009—2020年，房屋开裂特征表现为墙面裂缝呈20°～70°斜交。开裂房屋大多为砖混、砖瓦结构。

（2）房屋地面开裂。该区内的房屋地面开裂大多位于房屋边缘与墙体接触部位，地面裂缝大多为1～2mm。

（3）房屋倾斜下沉。该区内的房屋大多数位于斜坡上，房屋倾斜下沉主要集中在高坪司村大荒田组和英坪村嘎拉坡组。

（4）院坝、墙开裂。村民房屋院坝、墙开裂较为严重，裂缝宽度为1～50mm。

（5）屋顶漏水。开裂房屋均出现了不同程度的漏水现象。

（6）其他。在调查过程中，村民也反映砖混房屋有灰壁脱落、局部掉砖现象，木瓦、砖瓦房结构有掉瓦等现象。

2 采矿活动对村民房屋的影响情况

通过走访调查了解，该区内的房屋基本上均出现不同程度的房屋墙体和地面开裂、房屋院坝、墙体开裂、房屋倾斜下沉、屋顶漏水等现象。经分析，该区域采矿活动对村民房屋的影响主要表现在三个方面：爆破工程影响、巷道稳定性影响、采空区移动变形影响。

2.1 村民房屋开裂与巷道稳定性的关系

根据《工程地质手册》（第二版）巷道顶板稳定性评价公式，当巷道顶板的埋藏深度H达到某一深度时，巷道上方的岩层恰好能保持自然平衡而不塌陷。此时，Q=0（Q为采空区单位长度顶板上所受压力），临界深度H0可表示为

式中：2α为巷道宽度，m；φ为岩体等效内摩擦角，°。

临界深度可用于评价顶板的稳定性：当H＜H0时，顶板不稳定；当H0＜H＜1.5H0时，顶板稳定性差；当H＞1.5H0时，顶板稳定。

（1）大荒田1号主井。大荒田1号主井矿井巷宽度约为3.5m，故计算井巷上覆岩顶板稳定性时，取巷道宽度3.5m进行计算，即H0=3.5÷tg65tg2（45-70÷2）=40m，1.5H0=60m。

在巷道宽为3.5m的情况下，如第四系浮土厚10m，井巷顶板需达到70m以上才处于稳定状态。大荒田磷矿山1号主井入口标高为1105.97m，离最近的调查区上覆岩层厚度接近70m，但是该主井是以236°方向掘进，巷道没有直接位于居民房屋下方，而且按这个方位掘进，巷道内的标高越来越低，最低时标高差＞100m；同时，该巷道是采用锚喷支护，稳定性更好。由此可知，大荒田磷矿山井巷上覆岩顶板处于稳定状态，不会对房屋造成影响。

（2）大荒田2号副井。取巷道宽度3.5m进行计算，得H0=40m，1.5H0=60m。

在巷道宽为3.5m的情况下，该井从井口到目前开采的位置巷道上覆岩层厚度均＜70m，因此该井巷上覆岩顶板较不稳定，易发生坍塌，对周围的房屋将造成一定的影响。

（3）大荒田2号风井。2号风井井巷宽度约为3m（根据矿方数据估计），故井巷上覆岩顶板稳定性计算时，取巷道宽度3m进行计算，即H0=3.5÷tg65tg2（45-70÷2）=35m，1.5H0=52.5m。

在巷道宽为3m的情况下，如第四系浮土厚度10m，井巷顶板需要达到63m以上才处于稳定状态。该井从井口到目前掘进的位置巷道上覆岩层厚度均＜63m，因此该井巷上覆岩顶板较不稳定，易发生坍塌，对周围的房屋将造成一定的影响。

（4）大荒田北段主井。大荒田北段主井井巷宽度约为3.5m，故井巷上覆岩层顶板稳定性计算时，取巷道宽度3.5m进行计算，得H0=40m，1.5H0=60m。

在巷道宽为3.5m的情况下，该井从井口到目前掘进的位置巷道上覆岩层厚度均＜70m，因此该井巷上覆岩顶板较不稳定，易发生坍塌，但是目前掘进的位置周围没有房屋，暂时不会对房屋造成影响。风井井巷宽度约3m，故井巷上覆岩顶板稳定性计算时，取巷道宽度3m进行计算，得H0=35m，1.5H0=52.5m。

该井口较不稳定，易发生坍塌，但是目前掘进的位置周围没有房屋，暂时不会对房屋造成影响。

2.2 村民房屋开裂与磷矿开采爆破的关系

爆破工程只考虑爆破施工所产生的爆破振动对调查区域附近村民房屋造成的损坏性影响。因为爆破施工方没有记载每次爆破作业的位置，所以基于保护对象的角度，将爆破作业区域的边缘线认定为测量爆破施工造成有损坏性影响范围的起始位置。

根据对爆破振动的计算可知，井下采矿爆破施工产生的爆破振动对附近村民房屋造成有损坏性影响的最大范围如下：以爆破区域边缘处为中心、爆破振动对房屋的最大安全允许距离为半径，根据不同结构房屋计算可得，最大安全允许距离分别为31m[砖混结构（含木结构）]、56m（土坯结构）、60m（不同结构房屋瓦屋面）。对于处在有损坏性影响范围以外的村民房屋，由于爆破振动的传播作用，在房屋处会有振动感（人有感觉），但是爆破振动的衰减使得地面质点的速度小于房屋的安全振速且作用时间短暂，因此对村民房屋的影响较小。

2.3 村民房屋开裂与磷矿采空区的关系

矿方提供的资料显示，在矿区南段有一采空区。参照《三下采煤规程》采用采空区移动角确定地下采空区对地表影响范围，该采空区位于大荒田背斜西翼，矿体倾角为17°～28°，顶板岩层中硬，按照山区中硬覆岩厚度分层采动及地形坡度影响综合确定采空区移动角，按单层开采地形坡度＞15°，移动角减小5°～10°，取减小5°计，即走向、上山移动角取65°，下山移动角取47.4°。按边界角在采空区倾向剖面与走向剖面上画岩层移动边界至地表交点，然后在平面图上圈定采空区的影响范围，导致地面有2处塌陷，但是均距离村民房屋较远，不会对村民的房屋造成影响。

2.4 村民房屋开裂与房屋地基的关系

据调查发现，该区域村民分布在斜坡地带，房屋基础大多数置于土层和全风化基岩中，且多数属于“半挖半填”地基中，房屋基础未进行处理。该区域内第四系土层厚度不均，土层厚度大时沉降变化大，土层厚度小时沉降变化小，导致该区域内村民房屋产生地基不均匀沉降，促使村民房屋结构和稳定性较差的房屋部分墙体发生开裂变形。由此可知，村民房屋开裂与自身房屋地基不均匀沉降有关。

3 结论

综上所述，我国矿产资源丰富，随着矿山不断开采，常伴随不同程度的地质灾害产生，危险性大，危害程度大。针对大荒田磷矿区村民房屋开裂问题，调查分析结论如下：

（1）革地土组、嘎拉坡组2个测区的地下空洞较多，裂隙较发育，岩石较破碎，长时间被地表水侵入冲刷，在爆破振动过程中，可能引起部分裂隙的破坏坍塌，从而产生地表塌陷或沉降，对地面建筑屋产生相应的影响。

（2）大荒田磷矿开采爆破工程活动与福泉市道坪镇高坪司村大荒田组、革地土组，英坪村嘎拉坡组村民房屋开裂之间有一定的关系，但是村民房屋开裂与采空区无直接关系。

（3）福泉市道坪镇高坪司村大荒田组、革地土组，英坪村嘎拉坡组村民房屋开裂与自身房屋地基不均匀沉降有关。