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摘要：山西霍州早期就發(fā)生了嚴(yán)重的地裂縫地質(zhì)災(zāi)害，損壞了很多耕地和房屋，直接影響了地下水資源分布，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展造成了很大影響。目前還不能清楚掌握當(dāng)?shù)氐亓芽p的原因，很難制定有效的防范措施。文章主要從水文地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和工程地質(zhì)等方面分析了霍州西部地裂縫形成原因及造成的地質(zhì)災(zāi)害，并提出了治理措施，以期給相關(guān)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：霍州西部；地裂縫；地質(zhì)災(zāi)害；成因分析

霍州煤炭資源豐富，給大家提供了大量的煤炭資源。但是隨著人們開(kāi)采力度的增加，產(chǎn)生了地裂縫和地面塌陷等災(zāi)害。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，地裂縫對(duì)當(dāng)?shù)馗睾娃r(nóng)田種植造成了大量破壞，影響了當(dāng)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，地裂縫成因還不清楚，不能及時(shí)制定相關(guān)防范措施。所以必須加強(qiáng)地裂縫研究，結(jié)合實(shí)際狀況，提出應(yīng)對(duì)措施，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展。

1概述

1.1地質(zhì)狀況

霍州位于山西中部，地勢(shì)呈東高西低走向，山勢(shì)險(xiǎn)峻，其中老爺頂為太岳山最高山峰，是境內(nèi)最高點(diǎn)。地形總體變化為東北向西南。地裂縫產(chǎn)發(fā)于霍州中部與西部地區(qū)，長(zhǎng)發(fā)作于山勢(shì)平滑、被黃土地層覆蓋地區(qū)，為主要產(chǎn)煤區(qū)域。

1.2煤礦開(kāi)采情況

霍州煤礦資源較豐富，分布于霍山隆起西側(cè)，主要由山西號(hào)1,2號(hào)煤與太原組4，5，6，9，10，11號(hào)煤礦組成。其中可采集煤礦的主要是1，2，9，10，11,號(hào)煤層，煤礦總厚度維持在10米左右。霍州煤礦歷史悠久，數(shù)量較多，煤礦采煤差異大，絕大多數(shù)煤礦為豎井開(kāi)采。

2地裂縫發(fā)育特點(diǎn)分析

2.1空間分布

霍州地裂縫集中在中西部采空區(qū)和外圍地帶為第四系的黃體地層，方向平行于巷道，無(wú)規(guī)律。從形態(tài)分布來(lái)看，大多數(shù)地裂縫均為直線，少數(shù)為折線，裂縫長(zhǎng)度維持在200~2000米不等，寬度小于0.1~1.5米。剖面上下呈楔形，具有上下拉張下錯(cuò)的特點(diǎn)，深度在5~15米。裂縫常見(jiàn)形式為排列組合，主要由5條左右單縫組成，其中非陶唐裕南程村裂縫群可達(dá)18條。

2.2時(shí)間演變特征

霍州地裂縫絕大多數(shù)均呈現(xiàn)空間塌陷變形演變，與礦井采煤活動(dòng)密切相關(guān)，形成表現(xiàn)滯后于煤礦開(kāi)采時(shí)間。同時(shí)地裂縫容易受到將與因素影響，擴(kuò)大了原有規(guī)模，導(dǎo)致農(nóng)民日常耕種無(wú)法進(jìn)行。即使農(nóng)民采用一些方法清理了地裂縫，但受來(lái)年雨季再次沖刷，依舊會(huì)形成地裂縫，且規(guī)模不斷擴(kuò)大。

3地裂縫形成原因分析

3.1地面采空塌陷

從野外分析數(shù)據(jù)來(lái)看，地裂縫的形成與煤礦活動(dòng)具有很大聯(lián)系。一般形成采空區(qū)之后，就會(huì)導(dǎo)致煤層頂部和頁(yè)巖等巖層架空，受周圍應(yīng)力作用，損壞了平衡狀況，受自身重力和上層覆蓋巖石等因素的影響，導(dǎo)致巖層向下彎曲并發(fā)生一定。一旦頂板巖層內(nèi)部拉力應(yīng)力超過(guò)巖層抗拉極限后，就會(huì)發(fā)生頂板脫落，上覆巖層移動(dòng)、彎曲等問(wèn)題，進(jìn)而形成地裂縫。隨著采集范圍的擴(kuò)大，地裂縫會(huì)不斷向地表延伸。此外，在采空區(qū)不斷擴(kuò)建的、人為原因等因素的影響下產(chǎn)生變形，就會(huì)重新分配上覆蓋地層營(yíng)地，進(jìn)而產(chǎn)生上覆蓋地層不均勻沉降，形成地裂縫。地裂縫形成簡(jiǎn)圖如圖1所示。因此地裂縫形成原因與煤層采塌陷裂縫即下采空在上覆巖體中形成的裂隙帶及地表不均勻沉降即采空形成的上覆巖層不均勻塌陷均會(huì)導(dǎo)致地表土地發(fā)生破壞，進(jìn)而形成地裂縫。

3.2地下水位下降

采煤排水導(dǎo)致地面不均勻沉降也是霍州地裂縫形成的重要原因。霍州產(chǎn)煤量較大，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)采，很多煤礦煤炭資源已經(jīng)枯竭。進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，由于排礦坑水主要為基巖裂隙水，排水量較小，影響了巖溶水；下層煤采集主要與郭莊泉奧陶系巖溶水密切相關(guān)。復(fù)雜的地理?xiàng)l件決定了霍州礦區(qū)采煤時(shí)必須抽取大量地下水，導(dǎo)致采煤區(qū)水位急速下降，直接影響了含水截止孔隙水壓力，增大了上覆地層壓力，導(dǎo)致松散土層差異加大，地表壓密沉降出較大部位拉張較集中，受土層拉張作用，產(chǎn)生開(kāi)裂變形。此外，地下水動(dòng)力條件也是地裂縫產(chǎn)生的主要原因，會(huì)形成隱伏地裂縫。

3.3其他因素

霍州采空區(qū)地表巖性為灰黃色粉沙土和粉土質(zhì)粘土，底部為棕紅色土壤。地質(zhì)較疏松，空隙較大，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水強(qiáng)度降低，濕陷性和壓縮性明顯。所以地裂縫形成后，受降雨影響，導(dǎo)致地裂縫發(fā)生潛蝕或沖蝕，加大了地裂縫變形，擴(kuò)張了其范圍。此外，采煤放炮等震動(dòng)和礦柱設(shè)計(jì)不合理也會(huì)影響地裂縫發(fā)展。據(jù)從上分析可知，沉積物是地裂縫產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，地下水位下降和煤礦踩空是地裂縫產(chǎn)生的動(dòng)力因素。所以霍州地裂縫主要受人類活動(dòng)影響。采空礦柱系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

4防治措施分析

從上述分析可知，霍州地裂縫的產(chǎn)生與大規(guī)模采煤形成的大面積采空區(qū)具有很大聯(lián)系，進(jìn)而誘發(fā)低下水位降低，因此，為了及時(shí)防止地裂縫擴(kuò)展，減少裂縫對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的影響，必須從以下幾方面做起：1）進(jìn)行礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)時(shí)，深入落實(shí)“在保護(hù)中開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)中保護(hù)”的策略，減少因煤礦資源隨意采集產(chǎn)生的濫挖現(xiàn)狀，防止地裂縫擴(kuò)展，維持霍州地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。2）及時(shí)處理采空區(qū)形成的裂縫、塌坑等問(wèn)題，主要采用填封，密集區(qū)可采取圍堤挖溝等措施處理，及時(shí)排除塌陷和裂縫區(qū)積水問(wèn)題，避免產(chǎn)生嚴(yán)重坍塌和沉降等問(wèn)題。3）采用矸石回填采煤法操作，即借助風(fēng)力作用充填到采空區(qū)，提高采空區(qū)圍巖的穩(wěn)定性，減少地裂縫產(chǎn)生。4）強(qiáng)化災(zāi)害區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)。結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)及地貌等特點(diǎn)，適當(dāng)?shù)夭捎眯藿ㄓ俚貕魏汪~(yú)鱗坑等水利工程操作，攔蓄小泉和紅石，減少地表徑流量，提高地下水補(bǔ)給量。同時(shí)還要結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展，開(kāi)展植樹(shù)造林活動(dòng)，及時(shí)退耕還林，涵養(yǎng)水土，提高大氣降水滲量。5）完成采煤排水處理后，結(jié)合實(shí)際發(fā)展需求，建立合適的地下水注入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)人工補(bǔ)償操作，增加空隙含水量，提高承載力。

5結(jié)束語(yǔ)

文章主要結(jié)合山西霍州西部地裂縫發(fā)育特點(diǎn)，分析了地裂縫形成的原因，然后針對(duì)性地提出了幾點(diǎn)防范措施。在實(shí)際操作中，還要加強(qiáng)地裂縫監(jiān)控和防御，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，減少對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的影響，促進(jìn)霍州西部地區(qū)的發(fā)展。

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作者：馬順 單位：山西省礦山調(diào)查測(cè)量隊(duì)