煤礦塌陷區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題及開發(fā)利用
——以徐賈工業(yè)走廊建設(shè)規(guī)劃區(qū)為例

何寶林，陳英東，劉春香

（徐州中國礦大巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公司，江蘇徐州221008）

煤礦塌陷區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題及開發(fā)利用
——以徐賈工業(yè)走廊建設(shè)規(guī)劃區(qū)為例

何寶林*，陳英東，劉春香

（徐州中國礦大巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公司，江蘇徐州221008）

煤礦塌陷區(qū)開發(fā)利用是許多老工業(yè)城市發(fā)展的一種新方向，塌陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題對工程建設(shè)有一定的制約。以徐賈工業(yè)走廊建設(shè)規(guī)劃區(qū)為例，提出規(guī)劃區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題為煤礦采空地面塌陷，對規(guī)劃區(qū)進行了專門性采空地面塌陷分析評價，結(jié)合將采空區(qū)塌陷的特征及現(xiàn)狀條件，將環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀分為5個區(qū)；對未來采空地面塌陷進行了預(yù)測分析，綜合考慮了采空區(qū)終采時間、地面變形特征等，對規(guī)劃區(qū)采空地面塌陷穩(wěn)定性、適宜性進行評價、分區(qū)，提出防治措施，對規(guī)劃區(qū)未來功能分區(qū)提供了指導(dǎo)性的建議。

環(huán)境地質(zhì)；采空地面塌陷；穩(wěn)定性分析；適宜性分區(qū)

1 概況

實踐表明，充分重視并查明塌陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題，評價塌陷區(qū)場地穩(wěn)定性和場地工程建設(shè)的適宜性，因地制宜，合理規(guī)劃，并進行針對性的防治工程措施，塌陷區(qū)具有普遍良好的開發(fā)利用前景。

徐賈工業(yè)走廊建設(shè)規(guī)劃區(qū)位于徐州市賈汪復(fù)式向斜中的潘家庵含煤盆地中，煤炭開采已有百年歷史，是徐州市賈汪區(qū)未來規(guī)劃開發(fā)利用區(qū)，面積約54.1km2。

2 環(huán)境地質(zhì)條件

2.1 地形與地貌

規(guī)劃區(qū)在地貌上位于魯南丘陵的南緣，規(guī)劃區(qū)為松散堆積平原區(qū)，標高在+30～+35.0m，地勢平坦，從西北向東南方向略有傾斜，坡降不大于5‰。

2.2 地層巖性

規(guī)劃區(qū)內(nèi)地層屬華北地層區(qū)魯西分區(qū)徐宿地層小區(qū)。基底為太古界變質(zhì)巖系，上元古界僅見青白口系、震旦系（不全），為一套碎屑巖沉積；古生界寒武系—奧陶系中統(tǒng)以碳酸鹽巖為主，下部夾碎屑巖；缺失奧陶系上統(tǒng)—石炭系下統(tǒng)；石炭系中—上統(tǒng)為碎屑巖、煤層及灰?guī)r互層；二疊系為碎屑巖夾煤層沉積。

全新統(tǒng)（Q34-Q14）巖性為粉砂、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土，部分地段有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。中上更新統(tǒng)（Q2+3）為灰黃—褐黃色粘土、粉質(zhì)粘土。

規(guī)劃區(qū)位于潘家庵含煤盆地中北部和東南部，煤系地層為石炭—二疊系地層，主要地層有二疊系的上、下石盒子組地層，石炭系的太原組地層，含有約21層煤。規(guī)劃區(qū)主要開采煤層為1、3、7、9、17、20、21煤。

2.3 水文地質(zhì)條件

（1）地表水。規(guī)劃區(qū)附近地表水系較發(fā)育，主要河流有京杭大運河、不牢河、屯頭河、排洪道（僅極少部分段）、大寨河等。

（2）地下水。規(guī)劃區(qū)地下水類型及含水層組按含水介質(zhì)劃分，可分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水3大類。

規(guī)劃區(qū)為高潛水位區(qū)，上部潛水位埋深1.0～3.0m，地表塌陷深度較大時導(dǎo)致上部潛水出露，形成塌陷水坑。

2.4 采空地面塌陷

規(guī)劃區(qū)已有100多年的開采歷史，目前已進入資源枯竭的階段。在規(guī)劃區(qū)內(nèi)及周邊已形成了大量的地面塌陷。規(guī)劃區(qū)內(nèi)2012年以前形成采空區(qū)面積30.64km2，采空區(qū)及采空塌陷影響區(qū)面積36.02km2。

規(guī)劃區(qū)下沉較深塌陷區(qū)往往長年積水或季節(jié)性積水，現(xiàn)積水區(qū)有4大塊，規(guī)劃區(qū)西南側(cè)，形成塌陷地塊后經(jīng)后期整理為漁塘，面積約1.25km2，平均積水深度3～3.5m，最深達7m。規(guī)劃區(qū)南側(cè)面積約0.14km2，平均積水深度3～3.5m，最深達7m。規(guī)劃區(qū)東北側(cè)總面積約1.18km2，平均積水深度3～3.5m，最深達7m。規(guī)劃區(qū)西北側(cè)面積約0.36km2，平均積水深度3～3.5m，最深達7m。在規(guī)劃區(qū)內(nèi)總積水面積為2.93km2。

3 專門性采空地面塌陷分析評價

3.1 塌陷區(qū)主要特點

（1）規(guī)劃區(qū)主要煤礦及分布。本規(guī)劃區(qū)地段位于賈汪煤田內(nèi)，北東方向長約26km，最寬14.8km，面積163.74km2。該區(qū)分布有國有中型煤礦6個，省屬煤礦6個及200多家小煤礦。目前中部地段一中型煤礦正在開采，其余煤礦在2001年底前關(guān)閉。

（2）采空地面塌陷現(xiàn)狀評價。分積水區(qū)、中間區(qū)、斜坡區(qū)及煤層露頭處小窯采空區(qū)等。分區(qū)見表1。

表1 規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀評價分區(qū)特征一覽表

3.2 采空地面塌陷預(yù)測

依據(jù)資料，對評價區(qū)的未來要開采的1、3、9煤2012年后擬開采工作面進行統(tǒng)計，利用概率積分法進行未來開采沉陷分析預(yù)測，這一時期未來開采區(qū)域內(nèi)地面最大下沉可達2.30m左右，受塌陷影響范圍15.82km2。

4 穩(wěn)定性評價分區(qū)

根據(jù)開采時間及采空塌陷等特征將規(guī)劃區(qū)劃分為穩(wěn)定性差區(qū)(Ⅰ)、基本穩(wěn)定性區(qū)(Ⅱ)及穩(wěn)定性區(qū)(Ⅲ)3個區(qū)。其穩(wěn)定性分區(qū)特征如表2所示。

5 適宜性評價分區(qū)

地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)不適宜區(qū)(Ⅰ)分3個亞區(qū)(Ⅰ-1區(qū)、Ⅰ-2區(qū)、Ⅰ-3區(qū))，基本適宜區(qū)（Ⅱ）分2個亞區(qū)（Ⅱ-1區(qū)、Ⅱ-2區(qū)），適宜區(qū)（Ⅲ）分一個區(qū)。

（1）地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)不適宜區(qū)(Ⅰ)：

①未來煤炭開采地段或未來開采沉陷影響區(qū)段（Ⅰ-1）；

②2011-2013年開采塌陷區(qū)（Ⅰ-2）；

③小窯開采區(qū)（Ⅰ-3）；

（2）地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)基本適宜區(qū)（Ⅱ）：

①地表移動已過活躍期采空塌陷區(qū)（Ⅱ-1）；

②地下無采空區(qū)分布，但受采空區(qū)波及影響區(qū)（Ⅱ-2）。

（3）地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)適宜區(qū)（Ⅲ）：

地下無采空區(qū)且不受采空區(qū)波及影響區(qū)（Ⅲ）。

地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)適宜性分區(qū)面積比例如圖1所示。規(guī)劃區(qū)適宜性分區(qū)如圖2所示。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

（1）規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀條件下可分為穩(wěn)定區(qū)、基本穩(wěn)定區(qū)與非穩(wěn)定區(qū)；

表2 規(guī)劃區(qū)采空塌陷穩(wěn)定性分區(qū)特征一覽表

圖1 地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)適宜性分區(qū)面積比例圖

（2）本規(guī)劃區(qū)基巖構(gòu)造為穩(wěn)定或基本穩(wěn)定的工程地質(zhì)區(qū)，除需注意巖溶和地下水的不良工程地質(zhì)作用外，是區(qū)內(nèi)較好的中、高層或重要建筑（構(gòu)筑）物的地基或持力層；

（3）規(guī)劃區(qū)分為穩(wěn)定性差區(qū)（Ⅰ）、基本穩(wěn)定性區(qū)（Ⅱ）及穩(wěn)定性區(qū)（Ⅲ）。穩(wěn)定性差區(qū)分為3個亞區(qū)，基本穩(wěn)定區(qū)分為2個亞區(qū)；

（4）地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)適宜性劃分為適宜區(qū)、基本適宜區(qū)及適宜性差區(qū)，其中適宜性差區(qū)劃分為3個亞區(qū)，基本適宜區(qū)劃分為2個亞區(qū)，適宜區(qū)為1個區(qū)。

6.2 建議

適宜性差區(qū)，是未來工程建設(shè)中主要的危險地帶（段），特別是淺部開采區(qū)、小窯開采區(qū)、近期開采區(qū)，產(chǎn)生塌陷的可能性、危險性均極大，在規(guī)劃建設(shè)活動中，一是要進行工程地質(zhì)勘察、地質(zhì)災(zāi)害危險性評價及場地地基穩(wěn)定性評價，二是重要的建筑物、中高層建筑物不宜以上述地段作為規(guī)劃地段，三是進行必要的治理設(shè)計、防治工程。

圖2 規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)適宜性分區(qū)圖

[1]徐賈工業(yè)走廊地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價報告[R].徐州：徐州中國礦大巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公司，2013.

[2]徐州礦務(wù)集團有限公司旗山煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案[R].徐州：中國礦大巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公限，2012.

[3]地質(zhì)圖（徐州幅1∶200000）[E].江蘇省地質(zhì)局測隊清繪整理，1977.

[4]吳士良，等.江蘇省徐淮鹽地區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)綜合評價報告(1∶50萬)[R].徐州：江蘇省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，1985.

[5]林德昌，等.徐州幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報告(1∶20萬)[R].江蘇省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，1980.

[6]徐州潘家庵礦區(qū)中段地質(zhì)構(gòu)造分析圖[E].徐州礦務(wù)局旗山煤礦.

[7]李后堯，陸徐榮.江蘇省徐州市郊區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告[R].徐州：江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，2002.

[8]江蘇省徐州市區(qū)工程地質(zhì)勘察報告[R].徐州：江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，1989.

[9]江蘇省徐州礦務(wù)集團權(quán)臺煤礦礦井地質(zhì)報告[R].徐州：徐州礦務(wù)集團權(quán)臺煤礦，2000.

[10]江蘇省徐州煤田韓橋煤礦夏橋井礦井地質(zhì)報告[R].徐州：徐州礦務(wù)局韓橋煤礦，1991.

[11]江蘇省連云港市煤炭工業(yè)公司白集煤礦二水平3層煤采掘工程平面圖（1∶1000）[E].1990.

[12]江蘇省連云港市煤炭工業(yè)公司白集煤礦二水平3層煤底板等高線圖（1∶2000）[E].1990.

[13]徐州礦務(wù)局董莊煤礦礦井綜合水文地質(zhì)圖[E].（1∶5000），1997.

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1004-5716(2015)08-0153-04

2014-09-05

2014-09-10

何寶林（1968-），男（漢族），陜西寶雞人，高級工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)及地質(zhì)災(zāi)害防治等方面工作。