楊 榮

（湖南省地質礦產勘查開發(fā)局四一七隊，湖南 衡陽 421000）

礦區(qū)地面塌陷是一種分布廣泛、危害性較大的地質災害，對礦區(qū)內的人員及財產安全有著較大的威脅。明確礦區(qū)地面塌陷的危害，分析其成因并采取合理措施進行治理十分重要。

1 礦區(qū)地面塌陷基本條件及發(fā)育規(guī)律

礦區(qū)地面塌陷形成的基本條件有三點，分別是存在礦區(qū)溶洞洞隙、覆蓋層的厚度、結構、性質適當、地下水動力容易改變。在上述條件滿足的情況下，當出現降雨、洪水、干旱等自然現象或抽水、蓄水等人為活動時，就容易引發(fā)礦區(qū)地面塌陷，而人類活動導致的礦區(qū)地面塌陷的規(guī)模更大、危害更嚴重。

從形態(tài)上看，礦區(qū)地面塌陷的平面形態(tài)因下伏溶洞洞隙開口形狀及上覆巖性質分布情況不同，可能呈現圓形、長條形或不規(guī)則形狀。

在發(fā)生礦區(qū)地面塌陷前，往往會先形成土洞，土洞致塌的原因主要有以下幾點。

（1）潛蝕作用.地下水在流動過程中遇到坡度較大的區(qū)域時，不斷沖刷周圍巖體，帶走將巖體中的沙土、顆粒，這種現象就是潛蝕作用。

（2）真空吸蝕.當地下水水位急劇下降時，會對上方溶洞頂和覆蓋層產生吸附力。當吸附力的大小超過上方覆蓋層的承受能力時，地表就會向下塌陷，形成塌陷區(qū)。

（3）失托增荷.失托增荷效應發(fā)生在地下水水位下降至覆蓋層底部以下的瞬間。當地下水水位完全脫離覆蓋層底部時，地下水不再為覆蓋層提供浮力，若覆蓋層承重能力不足，就會導致地面塌陷。

2 礦區(qū)地面塌陷勘查的目的任務及工作手段

礦區(qū)地面塌陷勘察的目的是查明礦區(qū)內地面塌陷的分布情況及災情，并對發(fā)生塌陷的地區(qū)的地質條件、覆蓋層特性及地下水動力條件進行調查分析。勘探工作通常分一下幾個部分：

（1）收集資料.在資料收集階段應收集的資料包括塌陷區(qū)的水文地質、工程地質、環(huán)境地質、衛(wèi)星照片等基礎地質資料，其中環(huán)境地質資料重點為1:5萬地質災害詳細調查資料。

（2）水工環(huán)地質及災害調查.該階段的主要工作分為三部分：第一，應調查塌陷區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質構造等；第二，應對塌陷情況進行調查，重點關注塌陷的形態(tài)、塌陷剖面的巖性、塌陷發(fā)生時間、塌陷長短軸方向，對塌陷地點的分布特征進行記錄；第三，選擇地表水體進行斷面流量監(jiān)測以確定地表水與地下水的關系，并在合適地點進行鉆孔，觀測地下水位變化情況。

（3）針對大面積工作區(qū)開展物探工作.在進行物探工作時，常用的方法有高密度電法、地質雷達等，在應用中應結合工程實際選取合適的方法。

（4）鉆探及抽水試驗、室內試驗.這一階段的目的是驗證物探成果，查明當地的水文地質條件、覆蓋層的厚度、結構等特性。

3 礦區(qū)地面塌陷區(qū)內地質災害的治理

本文以某地區(qū)實際情況為例，分析礦區(qū)地面塌陷區(qū)的災害成因及治理措施。

3.1 工程概況

該礦區(qū)面積為332.98km2。經勘察，該區(qū)域年降水量為963.9mm～2001.7mm，多年平均降水量1418.3mm，每年降水集中在3-8月份。該地區(qū)地形以丘陵為主，整體地形為西北高、東南低。經研究，該地區(qū)形成礦區(qū)塌陷的成因主要有：第四系覆蓋層特性、礦區(qū)排水、降雨量分布不均、水利設施建設等。

3.2 礦區(qū)地面塌陷情況

（1）礦區(qū)發(fā)育特征。據調查，該地區(qū)可溶巖地層分布廣泛，占勘查區(qū)總面積的98.7%，可溶巖埋藏情況為：按礦區(qū)開采程度進行分區(qū)，強礦區(qū)共5個，面積共92.97km2,占總面積的27.9%;中等礦區(qū)4個，面積共151.33km2,占總面積的45.4%;弱礦區(qū)4個，面積共84.33km2,占總面積的25.3%。

（2）礦區(qū)地面塌陷形態(tài)特征。該地區(qū)礦區(qū)地面塌陷的平面形態(tài)及剖面形態(tài)特征較為復雜，具體情況如表1所示。

表1 礦區(qū)地面塌陷特征

（3）礦區(qū)地面塌陷時間特征。根據歷史數據，2000年前為礦區(qū)地面塌陷初發(fā)期，2000年～2006年為平穩(wěn)期，2007年～2012年為高發(fā)期。每年的4-7月是礦區(qū)地面塌陷發(fā)生次數最多的月份，占總地面塌陷數量的60%。

3.3 礦區(qū)地貌塌陷分布規(guī)律

從地層來看，百花亭組（Keb)、棲霞組（Pq)及茅口組（Pm）三組地層發(fā)育地面塌陷數占總塌數的93%。

3.4 地面塌陷成因及影響因素分析

根據勘探結果進行分析，可以得出以下結論：

從內部因素來看，礦區(qū)過度開采極易引發(fā)地面塌陷，沖洪積土比殘坡積土中更容易產生塌陷，雙層結構土體最易發(fā)生滲透破壞形成土洞而產生塌陷，第四系覆蓋層厚度≤20m容易產生地面塌陷。

從外部誘發(fā)因素來看，煤炭壩礦區(qū)疏干排水對礦區(qū)地面塌陷的影響表現在三個方面：一是形成巨大的降落漏斗改變地下水流向，加強了地下水垂直入滲和水平徑流；二是礦井不斷突水（泥）產生負壓，加強了潛蝕作用和增加了致塌力。

3.5 礦區(qū)地面塌陷的防治

對礦區(qū)地面塌陷的治理因遵循“以人為本，礦區(qū)治理與監(jiān)測預防為主、搬遷避讓為輔”的總體防治原則，可采取的措施一般有搬遷避讓、建立地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)、采用充填和架橋方法或固結法進行工程治理等

4 結語

礦區(qū)地面塌陷區(qū)地質災害對人們的生產生活有很大影響，應加大對地面塌陷成因的分析研究，并根據實際情況采取相應措施治理災害，減少經濟損失和人員傷亡。