摘 要：對已發(fā)生的某礦山地面塌陷的影響因素及其致災(zāi)機(jī)理進(jìn)行了綜合分析與研究，指出其礦山地面塌陷具有的多種因素致災(zāi)的特點(diǎn)，是人類采礦活動、不良地質(zhì)環(huán)境條件及不良?xì)夂蚬餐饔玫慕Y(jié)果。針對塌陷區(qū)現(xiàn)狀進(jìn)行塌陷成因分析、穩(wěn)定性分析，并提出相應(yīng)的防治措施及建議。

關(guān)鍵詞：礦山；地面塌陷；成因分析；穩(wěn)定性分析；防治措施及建議

前言

2009年10月4日上午，云南省某鎮(zhèn)錫礦5-9號坑勞務(wù)人員臨時居住的一間簡易房屋地段發(fā)生地面塌陷，地面塌陷使地表形成面積約20m2，塌陷深度約8m的隋圓形的塌陷坑，塌陷量約為200m2，塌陷造成人員傷亡事故。塌陷災(zāi)害發(fā)生后，經(jīng)市政府及時組織、開展的應(yīng)急聯(lián)動救援工作結(jié)果，最終確認(rèn)塌陷災(zāi)害致4人死亡。后由于及時對塌陷坑進(jìn)行了回填處理，并采取壓力注漿加固的方法封堵了塌方潰水點(diǎn)，避免了災(zāi)害的進(jìn)一步擴(kuò)大。

1 塌陷區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

塌陷區(qū)處于紅河與南盤江水系地表分水嶺地帶，區(qū)域巖溶發(fā)育，沖溝溯源侵蝕強(qiáng)烈，河谷深切，谷坡陡峻、狹窄，多呈“V”型谷。區(qū)域地貌類型屬構(gòu)造侵蝕、溶蝕中山地形地貌。

1.2 地層巖性

1.2.1 區(qū)域地層。地面塌陷區(qū)段區(qū)域上主要出露分布的地層中三疊統(tǒng)個舊組（T2g）碳酸鹽類巖，層厚1442～4200m；中三疊統(tǒng)法郎組（T2f）砂頁（板）巖層；以及上三疊統(tǒng)的鳥格組（T3n）、火把沖組（T3h）砂、頁（泥）巖類碎屑巖，伴隨有燕山期侵入的花崗巖體。

1.2.2 地面塌陷點(diǎn)地段地層巖性。地面塌陷點(diǎn)地段地層巖性主要是：第四系全新統(tǒng)人工堆積（Q4ml）形成的松散碎石土、塊石和沖洪積粘土夾碎石（Q4al+pl）層，以及中三疊統(tǒng)個舊組（T2g13）灰色、深灰色厚層狀白云巖。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)地面塌陷災(zāi)害相鄰采礦權(quán)礦區(qū)范圍設(shè)置及坑道綜合平面圖資料顯示，地面塌陷點(diǎn)地段主要發(fā)育近東西向及北東向兩組斷裂，斷裂構(gòu)造及其特征簡述如下。

1.3.1 北東向組斷裂。該組斷裂主要由三條斷裂組成，分布于地面塌陷點(diǎn)北側(cè)，總體產(chǎn)狀：走向N25°～30°E，傾向SE，傾角65°～75°，走向長大于50m，斷裂性質(zhì)均屬壓扭性斷層，三條斷裂大致呈平行展布，斷裂規(guī)模較較小，三條斷裂兩側(cè)地層巖性均為個舊組（T2g13）灰色、深灰色厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾白云巖。

1.3.2 近東西向組斷裂（新山斷裂）。位于地面塌陷點(diǎn)南側(cè)約20m，斷裂產(chǎn)狀：走向近N65°～75°W向，傾向N，傾角80°，長大于600余米，寬4～8m，斷裂發(fā)育于T2g強(qiáng)巖溶化層狀石灰?guī)r、白云巖地層中，斷裂帶主要由斷裂面及角礫巖組成，膠結(jié)較緊密，具張、扭特征。

1.4 水文地質(zhì)條件

地面塌陷區(qū)段位于紅河與南盤江水系分水嶺南側(cè)，區(qū)內(nèi)無大的地表河流水系，僅分布有一條溪流，即卡房大溝溪流，分布于卡房盆地南側(cè)，呈南北向展布，橫斷面呈“V”字型，屬紅河左岸渾水河上游的二級支流。本區(qū)是地下水的補(bǔ)給區(qū)，地下水主要靠大氣降雨補(bǔ)給，在碳酸鹽類巖層分布地段，往往發(fā)育以垂直為主的巖溶漏斗、落水洞及沖溝為主的地形地貌，地下水以垂直滲透為主，向南部平距約20km的紅河峽谷排泄。

2 塌陷區(qū)的成因分析

2.1 工程采礦活動產(chǎn)生地面塌陷的原因分析

據(jù)現(xiàn)場走訪調(diào)查，該地段從古至今不間斷從事著規(guī)模不等的采礦工程活動，由于采礦工程活動，致使地段范圍內(nèi)地形地貌有不同程度的改變，造成基巖裸露，植被覆蓋率低，水土流失嚴(yán)重，破壞性較大，現(xiàn)狀地面塌陷點(diǎn)，在2006年以前為沖溝，后由采礦工程產(chǎn)生的排渣廢土填埋堆積形成，堆積物厚近30m，排渣廢土結(jié)構(gòu)總體呈松散狀態(tài)，松散堆渣在地表水下滲及堆渣堆載荷載的共同作用下，有誘發(fā)產(chǎn)生地面塌陷可能性，可能性屬小。另外，由于存在歷史采礦問題，發(fā)生地面塌陷地段是否分布有民采私洞。

2.2 地下水條件造成地面塌陷原因分析

地面塌陷地段位于地表分水嶺巖溶緩坡地帶，地表巖溶化強(qiáng)烈，無地表水系。地下水主要靠大氣降雨補(bǔ)給，近年來雨季降雨較頻繁、集中、強(qiáng)度大，地表水集中在往地下滲透過程中，對破碎帶、節(jié)理、結(jié)構(gòu)面及土體具有浸潤軟化作用，地表水的下滲促使巖溶、裂隙擴(kuò)張、發(fā)育，對地面塌陷的產(chǎn)生，地下水有重要影響因素。

2.3 地質(zhì)環(huán)境條件造成地面塌陷綜合原因分析

地面塌陷點(diǎn)地段地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，地貌類型屬構(gòu)造侵蝕、溶蝕中山地形地貌，地處紅河與南盤江水系地表分水嶺斜坡地帶，斷裂構(gòu)造發(fā)育，地層為一套中三疊統(tǒng)個舊組碳酸鹽類巖層，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，在地表形成規(guī)模較大的溶蝕峰叢與洼地、漏斗組合，在地形較陡的斜坡地帶，以發(fā)育溶槽、沖溝為主。在地面塌陷點(diǎn)南側(cè)20m地段分布有近東西向新山斷裂，在斷裂的北側(cè)派生有北東西向的次級小斷裂，斷裂兩側(cè)巖石完整程度受斷裂控制明顯，具一定分帶性，靠近斷裂帶巖石破碎、巖體穩(wěn)固性差，遠(yuǎn)離斷裂帶，巖石完整，穩(wěn)固性好?，F(xiàn)狀地面塌陷點(diǎn)正好處于斷裂影響帶范圍內(nèi)，巖石破碎。區(qū)段范圍內(nèi)地形地貌+碳酸鹽類巖層+斷裂構(gòu)造，有機(jī)的結(jié)合形成區(qū)段復(fù)雜的巖溶構(gòu)造組合空間，巖溶依附構(gòu)造、巖性而發(fā)育，而構(gòu)造及一系列結(jié)構(gòu)面及可溶性巖層是導(dǎo)致巖石破碎、節(jié)理、裂隙、巖溶發(fā)育，具備產(chǎn)生裂隙、溶洞的基本條件。綜上所述，地貌+巖溶+構(gòu)造+可溶性巖層的組合特點(diǎn)是產(chǎn)生和形成地面塌陷的重要原因。

3 塌陷區(qū)現(xiàn)狀穩(wěn)定性分析

塌陷地段地層巖性組成為第四系人工堆積形成的松散碎石土、塊石（Q4ml），結(jié)構(gòu)總體松散。塌陷坑產(chǎn)生形成后在周圍地段未發(fā)現(xiàn)明顯的地面開裂變形、地裂縫、陷落等跡象，但從塌陷坑產(chǎn)生、形成到穩(wěn)定，巖（土）體變形總體有一個從應(yīng)力釋放到應(yīng)力調(diào)整的緩慢變形過程，因此，地面塌陷點(diǎn)現(xiàn)狀巖（土）體變形處于應(yīng)力調(diào)整階段，地面塌陷點(diǎn)及周圍地段巖（土）體均可能產(chǎn)生開裂變形、地裂縫、陷落等。綜上所述現(xiàn)狀地面塌陷點(diǎn)巖（土）體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有進(jìn)一步產(chǎn)生地面塌陷的可能。

4 塌陷區(qū)防治措施、建議

（1）對地面塌陷點(diǎn)地段所有礦區(qū)企業(yè)開展預(yù)防災(zāi)害隱患拉網(wǎng)式排查，并安排轄區(qū)范圍開展預(yù)防災(zāi)害隱患調(diào)查；建議對距地面塌陷點(diǎn)50m范圍內(nèi)工棚、設(shè)施作搬遷、撤除處理，遣散所有人員。（2）對在地面塌陷災(zāi)害點(diǎn)地段，建立危險性警示標(biāo)志（牌），采用鐵絲網(wǎng)或其它材料圍欄進(jìn)行隔擋，避免人、牲進(jìn)入造成傷害，在地面塌陷災(zāi)害點(diǎn)邊界地段建立幾處地裂變形監(jiān)測點(diǎn)，指定專人定期進(jìn)行監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄登記造冊。（3）對塌陷區(qū)地段內(nèi)的礦山企業(yè)管理的坑道作好進(jìn)一步變形監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄，并建立相應(yīng)的應(yīng)急處置方案，避免類似事故再次發(fā)生。（4）由于存在歷史采礦問題，發(fā)生地面塌陷地段是否有民采私洞分布，有待作進(jìn)一步調(diào)查。（5）對地面塌陷形成的塌陷坑，進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測工作結(jié)束后，作回填處理，并建立警示標(biāo)志。

5 結(jié)束語

礦山地面塌陷致災(zāi)的因素較多，人類采礦活動的影響、不良地質(zhì)環(huán)境條件及不良?xì)夂驐l件等共同作用的結(jié)果，巖溶、斷裂發(fā)育及覆蓋層厚度小是造成地面塌陷的內(nèi)因，地下水、地表水造成土體力學(xué)強(qiáng)度降低是地面塌陷的外因。礦山地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、危害大的特點(diǎn)，應(yīng)該對現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的環(huán)境地質(zhì)條件和致災(zāi)機(jī)理進(jìn)行認(rèn)真分析、總結(jié)，為防止同類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和采取有效的治理措施提供參考。

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作者簡介：伏小雙（1979-），男，工程師，主要從事巖土工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、防治工作。