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摘要：貴州省清鎮市流長鄉有著豐富的煤礦資源，煤礦產業也成為當地的主要經濟支撐，為地方經濟發展做出了較大貢獻。但是煤礦開采引起的環境惡化、生態破壞以及居民居住安全受到威脅等影響亦隨之而來。以流長鄉十字村茶園五組民房開裂、水源干涸等地災現象為例，分析其具體成因，為地方政府及煤礦生產企業解決和改善村民居住環境提供技術參考。

關鍵詞：地災；房屋開裂；煤礦；成因分析

2015年以來，貴州省清鎮市流長鄉十字村茶園五組地表出現裂縫，部分村民房屋出現墻體開裂，對當地村民生命財產安全構成一定的威脅和影響。雨季將至，為查清地災成因，以便加快受損房屋修繕進度，當地政府于2016年年初委托技術單位對十字村茶園五組范圍內開展實地調查工作，并對路面及房屋開裂、水源干涸等現象是否與煤礦開采企業采煤活動有關進行分析論證。

1目的及任務

本次工作目的是分析論證清鎮市流長鄉十字村茶園五組部分房屋陸續出現墻體開裂及地裂縫等現象與清鎮市流長鄉新橋煤礦采煤工程活動的關系，明確責任主體，為政府調解處置地質災害糾紛提供技術依據。主要任務是首先要查明調查區內地質災害的類型、規模、分布特征及危害對象，查明調查區房屋開裂特征，并分析論證清鎮市流長鄉十字村茶園五組陸續出現房屋墻體開裂、地裂縫等現象與清鎮市流長鄉新橋煤礦采煤工程活動的關系，最終提出結論，明確責任并提出應對地質災害措施的建議。

2編制技術標準及依據

本次地質災害成因論證編制技術標準主要有《地質災害防治條例》（國務院394號令，2003）、《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》（煤炭工業出版社，2000）（以下簡稱“三下采煤規程”）、《爆破安全規程》（GB6722-2014）、《地質災害危險性評估規范》（DZ/T0286-2015）、《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）以及《貴州省地質災害責任認定辦法》（黔國土資發[2009]144號）。編制依據方面，主要有清鎮市流長鄉人民政府出具的委托書、技術單位測繪編制的井上井下對照圖以及礦山提交到國土部門的最新一次礦山儲量年報。

3工作區概況

3.1調查區位置及交通。調查區隸屬貴州省貴陽市清鎮市流長鄉十字村管轄，位于清鎮市北西約34km，距流長鄉約8km。調查區有公路S307省道經過，經站街鎮可進入321國道，距站街鎮約30km，交通較方便。3.2地質環境條件。調查區出露地層由老到新有：二疊系上統龍潭組（P3l）、長興及大隆組（P3c+d），三疊系下統夜郎組（T1y）和第四系（Q）。二疊系上統龍潭組為調查區含煤地層，主要巖性為細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖，灰巖、燧石灰巖、泥質灰巖。含煤12~18層，其中組內可采煤層5層，位于龍潭組中部及下部，該組平均厚274.8m。長興及大隆組巖性主要為燧石灰巖、粉砂巖，平均厚50m。三疊系下統夜郎組由泥巖、粉砂巖、泥質粉砂巖及灰巖、泥質灰巖等組成。第四系主要分布于調查區南部，主要為粉質土、砂質土、礫石等，厚約0~10m。調查區內構造復雜程度類型屬簡單類型。巖溶主要分布在長興至大隆組灰巖中，發育程度不高，規模小。根據《中國地震裂度參數區劃圖》（GB18306－2001），本調查區地震動峰值加速度為0.05g，地震基本裂度為Ⅵ級，區域穩定性較好。調查區內新橋煤礦煤礦床大部分位于最低侵蝕基準面以下，直接充水水源主要為龍潭組裂隙水、小煤礦和老窯采空區積水、部分沖溝水，屬以裂隙充水為主，水文地質條件為中等復雜類型，水文地質類型屬三類一型。只是在斷層交錯地帶、老窯密集地帶、煤層低于最低侵蝕基準面地帶，水文地質條件復雜程度偏大。調查區內工程地質巖組包括堅硬巖組、半堅硬巖組、軟弱巖組及松散巖組4類，上覆地層和下伏地層巖石工程地質條件較好，含煤地層局部地段存在粉砂質泥巖、泥巖、炭質泥巖、煤、小型斷層破碎帶等軟弱層，工程地質條件較差，可采煤層的頂、底板穩定性不甚好，會出現頂板垮塌、片幫、底鼓、支架下陷等問題，調查區工程地質條件復雜程度為中等。工作區未發生滑坡、泥石流等自然地質災害，地表水及大氣主要污染來自礦山。當位于煤層淺埋區或斷層破碎帶附近采煤時，地面沉降、開裂、塌陷，將引起滑坡、崩塌的發生，還會造成井、泉流量減小甚至疏干。調查區環境地質條件復雜程度為中等。3.3礦山開采概況。調查區內新橋煤礦始建于1996年，開采方式為地下開采，采用平硐、斜井開拓，走向長壁后退式采煤法，金屬接頂支護、全部陷落法管理頂板，采煤工作面用爆破開采。2001~2002年新橋煤礦進行技改，生產規模為3×104t/a，主采7、8號煤層。2009年1月該煤礦進行了擴界擴能，獲得新采礦許可證，擴能為9×104t/a，2013年12月擴能至15.0×104t/a。2011~2013年礦山未開采，2014~2015年末礦山開采7號煤層共產出原煤2.1×104t。3.4地質災害現狀。經實地調查，發現地裂縫8處，形成的時間為2015年雨季，后期規模逐漸加大；調查泉點2處，分別為SW2及SW3，其中泉點SW2水量減小，泉點SW3干枯；房屋受損方面，茶園五組村民共52戶的民房，均出現不同程度的浸水、漏水，墻體及地面不同程度的開裂現象。

4煤礦采煤工程活動影響范圍確定

本次地災成因論證采用收集到2015年第一至第四季度煤礦井上井下對照圖進行疊加，結合實地調查，以所有的巷道和采場邊界圈定采空區。4.1開采煤層上覆巖體安全開采深度的計算與評價。調查區地層為單斜構造，總體傾向北西，平均傾角20°，礦山自2004年以來僅開采7號煤層，該煤層平均厚度1.54m，煤層采高不足2.20m的，按巷道高度2.20m計。調查區在計算煤層頂板安全開采深度時根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》（煤炭工業出版社，2000），因礦區內分布有村寨，因此地面建筑物保護級別屬Ⅲ級。地面建筑物和主要井巷的安全系數為k=150。煤層上覆巖體安全深度Hδ=M（煤層采高或綜合作用厚度）•k（安全系數）。經計算，煤層上覆巖體安全深度Hδ=Mk=2.20×150=330（m），調查區7號煤層采區上覆巖體厚度為0~106m，均小于安全深度Hδ。故開采煤層上覆巖層不穩定，采空區地面建筑物不安全。因此，采煤形成采空崩頂后，采空塌陷將導致地表發生地裂縫和地面塌陷等地質災害，屬高易發區，其危險性大，危害程度大。4.2采空區變形影響范圍的圈定。參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》中垂直投影法的圖解法，適用山區地表移動與變形值的預計和參數的求取方法，結合《地方煤礦實用手冊》進行地表移動變形、安全深度和下陷影響評價，采用邊界角圈定采空區移動影響范圍（見表1）。本次調查的流長鄉新橋煤礦區范圍內出露的巖性多為上二疊統長興、大隆組石灰巖，為中等硬度，故取值如下：松散層移動角φ=45°；走向邊界角δ0=55°~60°，本區走向邊界角（δ0）取55°；下山邊界角γ0=55°~60°，受調查區地形坡度影響，本區下山邊界角（γ0）取55°；上山邊界角β0=走向邊界角δ0-0.7×地層傾角α=55°-0.7×17°=43°。根據流長鄉新橋煤礦開采技術條件和相對穩定的地形條件，分別繪制采空區地表影響范圍剖面圖。在剖面圖上，由采空區邊界按走向、上山、下山邊界角δ0、γ0、β0做移動邊界線，分別得采空區走向、上山方向和下山方向的地表變形邊界點，以影響邊界點作為礦山采煤對地表影響的邊界點。將剖面上地表影響的邊界點投影到成因論證圖上用弧線連接圈定出變形影響范圍（即為移動塌陷盆地范圍）。采空變形影響范圍確定如圖1所示。4.3爆破震動影響范圍分析。根據《爆破安全規程》（GB6722-2003），爆破振動安全允許距離計算公式為：R＝（K/V）1/α×Q1/3式中：R——爆破震動安全距離，m；Q——炸藥量，kg，據流長鄉新橋煤礦出具的《新橋煤礦2015年度7~8月份炸藥出庫清單》：新橋煤礦炮采7號煤層一次最大使用炸藥量Q=12kg。全巖巷道掘進按照一次最大使用炸藥量Q=30kg；V——安全振動速度，按一般磚房，非抗震大型砌塊建筑物，取V＝0.5cm/s；K、α——與爆破點地形、地質等條件有關的系數和衰減系數，按表2取值。因村民房屋座落于中硬巖層上，故K取值200，α取值1.5進行計算：流長鄉新橋煤礦7號煤層開采爆破一次最大用藥量為12kg，爆破震動安全距離R1＝（200/0.5）1/1.5×121/3＝124.29（m）。流長鄉新橋煤礦回風下山及運輸巷爆破一次最大用藥量為30kg，爆破震動安全距離R2＝（200/0.5）1/1.5×301/3＝168.69（m）。爆破震動影響范圍確定如圖1所示。4.4礦井疏排水對地表的影響范圍的確定。流長鄉新橋煤礦采煤的同時，也進行了疏排地下水活動。根據礦山提供的《清鎮市流長鄉新橋煤礦礦井涌水量臺賬》及《儲量核實報告》，新橋煤礦目前礦井涌水量為：正常涌水量20.56m3/d，最大涌水量29.50m3/d。疏排地下水形成的降落漏斗會影響到地表，致使房屋受損。根據地表井泉的枯竭情況等水文地質特征，經井下實測數據和地面調查情況綜合分析計算，經實際調查，礦區開采煤層以上含水層主要為上二疊統龍潭組（弱含水層）及長興組（含水層），7號煤層水倉標高1207.98m。含水層（P3l-P3c）最高標高為1364.2m，含水層厚度（H）為1364.2-1207.98=156.22（m）。礦區內受影響泉點SW2水井水位標高1299.01m，7號煤層水倉標高1207.98m，水位降深取值為干枯水位標高-水倉高程（1299.01-1207.98）=91.03m，結合當地巖土體特征，含水層滲透系數取值為0.013m/d，根據“大井法”公式：R=2S×（HK）/2=2×91.03×（156.22×0.013）/2=184.87（m）式中：R——疏排水影響半徑，m；S——地下水位降深，m；H——含水層厚度，m；K——含水層滲透系數，m/d。礦井疏排水影響范圍確定如圖1所示。

5地質災害與采煤工程活動關系分析

流長鄉新橋煤礦煤層安全開采深度Hδ為330m，煤礦7號煤層采區上覆巖體厚度為0~106m，均小于安全深度Hδ。故煤礦開采煤層的上覆巖層不穩定，當該區域內采煤形成采空區后，上覆巖層的穩定性將受到影響，將引發采動影響范圍內地面塌陷、地面沉降、地裂縫、崩塌等新的地質災害，危險性大。根據上述成因分析，地災與采煤工程活動有關，關系分析如下。5.1泉點干枯與采煤工程活動的關系。本次在調查區內共調查了2個泉點（SW2、SW3水井），在調查時，SW3號水井已干枯，SW2號水井未干枯，但無水流出，但蓄水位及流量均有所減小。泉點均位于二疊系上統龍潭組（P3l）灰巖地層，新橋煤礦開采7號煤層形成大面積采空區后，使其上覆巖層發生位移變形，形成變形盆地，與上覆巖體裂隙管道貫通，致使地下水沿基巖裂隙向下滲透，并向較低處的采空區匯集，為保證礦山正常開采，煤礦將礦井涌水抽出，礦區含水層遭到破壞，改變其原有地下水動力條件，導致上覆含水層地下水位迅速下降，采空裂隙破壞泉點原有的補給區和流通區，及地表原有井泉流量減少乃至干枯。經煤礦疏排水分析，兩水井均位于新橋煤礦礦井疏排水影響范圍內。因此，SW2、SW3水井干枯（水量減小）與新橋煤礦開采有關。5.2地表開裂與采煤工程活動的關系分析。此次共調查共發現8條地裂縫，據村民口述，8條地裂縫出現時間均為2015年。經采空移動范圍分析劃定、爆破影響范圍分析劃定及疏排水范圍分析劃定，區內的8條地裂縫均位于影響范圍之內。因此，地裂縫的形成與新橋煤礦開采有關。5.3房屋開裂及蓄水池漏水與采煤工程活動的關系分析。截止調查日，礦區已形成大面積地下采空區，經計算煤礦開采安全深度最大值為330m，其上覆巖體厚度均小于煤礦安全采深。經采空移動范圍分析劃定、爆破影響范圍分析劃定及疏排水范圍分析劃定，調查區內墻體開裂房屋及漏水（滲水）蓄水池均位于礦山開采影響范圍內。因此，村民房屋開裂受損、蓄水池漏水（滲水）情況與新橋煤礦開采有關。

6工作建議

（1）開展地質災害受損情況調查前應充分協調好行政主管部門、地方政府、涉事礦山及當地群眾，調查時應由各方派出代表組成調查組，并做好調查記錄，調查結束后督促各方代表簽字確認，以保障調查工作公開公正。（2）地質災害成因論證過程中，須遵守“以人為本”原則，切忌偏袒維護任何一方利益。（3）提交的成因論證報告如有礦山企業及地災受損群眾質疑，需集中多方召開現場會議進行答疑，不可回避。（4）由于雨季即將到來，為防止其墻體開裂現象進一步加劇，危及人民生命財產安全，建議根據房屋受損程度采取搬遷、維修等措施，以防止地災受損進一步加劇。

作者:丁丁 王春海 單位:貴州省有色金屬和核工業地質勘查