新疆米泉市一煤礦地質(zhì)災(zāi)害成因淺析

■劉寶柱

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

新疆米泉市一煤礦地質(zhì)災(zāi)害成因淺析

■劉寶柱

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

本文論述了新疆米泉市（現(xiàn)為烏魯木齊市米東區(qū)）一煤礦存在的采空區(qū)地面塌陷、地裂縫，清理浮煤產(chǎn)生的崩塌等主要礦山環(huán)境地質(zhì)問題，分析了產(chǎn)生這些環(huán)境地質(zhì)問題的原因和危害，提出了礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的建議對(duì)策措施。

礦山環(huán)境 地質(zhì)問題 治理 對(duì)策

1 區(qū)域地質(zhì)概況

該煤礦位于烏魯木齊市米東區(qū)鐵廠溝鎮(zhèn)，總體呈北東－南西向，位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣天山北麓的山前低山丘陵區(qū)，北與準(zhǔn)噶爾盆地相望。一煤礦地形總體西高東低，南高北低，地形起伏不大；礦區(qū)東側(cè)有鐵廠溝河，西臨大洪溝上游，且有一條東西向布滿串珠狀塌陷坑的采空陷落區(qū)，地面呈東西低中部高的洼地。礦區(qū)西鄰烏魯木齊礦務(wù)局大洪溝煤礦，東鄰鐵廠溝露天煤礦。

礦區(qū)地處準(zhǔn)南煤田的東南段，為天山緯向構(gòu)造體系二級(jí)構(gòu)造帶中的次級(jí)褶皺、斷裂帶之中。由于受燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈影響，致使本區(qū)褶皺斷裂發(fā)育。本區(qū)構(gòu)造應(yīng)力主要來源于南北向的擠壓應(yīng)力，因而形成了向西傾伏的八道灣向斜構(gòu)造。礦區(qū)地處八道灣向斜的南翼，總體為一單斜構(gòu)造。礦區(qū)原有地質(zhì)構(gòu)造條件較為簡單，但目前由于地下采空區(qū)的存在，使得礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等。

2 巖土工程特征

2.1 區(qū)域工程地質(zhì)概況

區(qū)域上主要地層為中生界侏羅系以及其上大面積覆蓋的第四系。侏羅系地層基本上是泥巖、粉砂巖、砂巖及砂質(zhì)泥巖組成，都是屬于半堅(jiān)硬的可塑性巖石，力學(xué)強(qiáng)度較低，靠近地表風(fēng)化作用強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，風(fēng)化深度一般在10—30m之間。特別是在地層產(chǎn)狀的轉(zhuǎn)折部位及煤系地層火燒層附近經(jīng)過煤層燃燒的烘烤，巖石更加破碎，裂隙更發(fā)育，有利于地表水的滲入，容易引起滑動(dòng)和坍塌，屬不穩(wěn)定的巖石。

2.2 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組

礦區(qū)內(nèi)地表第四系覆蓋廣泛，分布于礦區(qū)的山梁、山坡及溝谷中，上段為風(fēng)積土黃色粉砂質(zhì)粘土和粘土質(zhì)砂；下段為洪積灰色礫石層，由各種變質(zhì)巖、火成巖碎塊構(gòu)成。黃土在疏干的條件下，具有較好的穩(wěn)定性，柱狀節(jié)理發(fā)育，遇水易失陷，穩(wěn)固性較差。礫石下部的半膠結(jié)層穩(wěn)定性較差，膠結(jié)程度各處不一，硬度各處極不均一，穩(wěn)定性各處也不相同。

3 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害

由于礦山在過去的開采過程中對(duì)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境重視不夠，采掘不規(guī)范，再加之受到各方面的影響，給礦區(qū)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。經(jīng)對(duì)礦山勘查，其主要是由于以往地下采煤引起的地面塌陷、地裂縫，清理浮煤產(chǎn)生的崩塌點(diǎn)。

3.1 地面塌陷

該礦由于以往的采煤活動(dòng)，在礦區(qū)范圍沿煤層走向目前地表形成長300—1000m，寬40—120m近東西向的四條地面塌陷條帶。經(jīng)勘查共有25個(gè)塌陷坑，塌陷坑多呈橢圓形、近圓形，深度4-10m，直徑5-15m不等，最大直徑達(dá)30m，最大深度達(dá)20m，其塌陷體積82.95萬立方米。造成地面塌陷的影響因素主要由：

（1）煤層傾角大，近直立，開采后采空區(qū)頂板穩(wěn)定性差。

（2）產(chǎn)生的地面塌陷坑未及時(shí)回填，地下采空區(qū)與地表貫通，引發(fā)煤層自燃，使采空區(qū)面積增大、穩(wěn)定性差，巖石容易陷落、坍塌，引發(fā)地面塌陷。

（3）煤礦地表開挖清理已形成大塌陷坑，且地表煤層已火燒，使周圍巖石裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松，巖石力學(xué)強(qiáng)度降低，加之采空區(qū)靠近地表，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育。在地表水作用、地下開采放炮震動(dòng)下，易發(fā)生垮塌引發(fā)地面塌陷現(xiàn)象。

（4）隨著開拓采礦巷道及采礦工程的進(jìn)展，地下采空區(qū)將會(huì)不斷加大，隨著時(shí)間的推移，礦柱系統(tǒng)及采空區(qū)頂?shù)装褰?jīng)長期風(fēng)化剝蝕，存在潛在的地面塌陷隱患，具有破壞地表原生環(huán)境的可能。

3.2 地裂縫

礦區(qū)屬地殼次穩(wěn)定區(qū)，雖有一定的地震活動(dòng)，但在礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)構(gòu)造地裂縫，非構(gòu)造地裂縫為地面塌陷引起的拉張地裂縫，位于礦區(qū)地面塌陷區(qū)、火燒區(qū)附近的塌陷坑周圍，延伸方向近東西，與煤層延伸方向基本一致，屬伴生地裂縫。

礦區(qū)局部地段有地裂縫，但不發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。經(jīng)實(shí)地調(diào)查規(guī)模較大的伴生地裂縫共有2條，多呈直線形，長20—150m，寬0.1—5m，深度0.1—2m，其分布面積3010m2（如表1）。地裂縫的主要因素主要由：

表1 礦區(qū)地裂縫特征一覽表

（1）地下采空區(qū)的存在，采空區(qū)煤層頂?shù)装寮绊斆好奥?，引發(fā)地面塌陷、地面沉降，產(chǎn)生伴生地裂縫。

（2）地面塌陷坑未及時(shí)回填，臨空面一側(cè)地層在自重的作用下，使邊坡不穩(wěn)定，局部滑動(dòng)，導(dǎo)致地表土層破裂形成地裂縫。

3.3 崩塌

根據(jù)對(duì)礦區(qū)實(shí)地調(diào)查結(jié)果，崩塌災(zāi)害點(diǎn)主要發(fā)生在礦區(qū)南部、沿塌陷坑南側(cè)道路一側(cè)分布。礦區(qū)其它區(qū)域未發(fā)現(xiàn)有崩塌點(diǎn)。

崩塌點(diǎn)均位于不穩(wěn)定斜坡上，其下為礦區(qū)道路。崩塌體長10—80m，高5—10m，坡度較陡，一般在80°左右。堆積體多為黃土，個(gè)別地段為巖體。

礦區(qū)內(nèi)的崩塌災(zāi)害點(diǎn)主要是人為造成的，清理浮煤進(jìn)行了大規(guī)模開挖活動(dòng)，由于邊坡較陡，使得原有丘陵地貌出現(xiàn)陡崖、陡坎。該區(qū)地表主要為第四系黃土覆蓋，結(jié)構(gòu)松散，當(dāng)臨空面在自然重力，雨、雪水浸泡侵蝕以及地下采煤震動(dòng)等作用下，易跨落，向坑底滑塌；第四系覆蓋較薄的地段，為侏羅系砂巖出露地表。由于臨空面近乎直立，巖石在火燒、風(fēng)化及放炮震動(dòng)的作用下，易沿節(jié)理裂隙發(fā)生崩落。

崩塌點(diǎn)主要分布在礦區(qū)南部邊坡，其下為礦區(qū)道路。一方面崩塌體對(duì)礦山機(jī)械和人員構(gòu)成威脅。另一方面，危及過往行人，尤其是途經(jīng)此路去上學(xué)的小學(xué)生。調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)西部洪溝煤礦的生活區(qū)有二十幾名小學(xué)生經(jīng)這條道路穿越礦區(qū)去上學(xué)，對(duì)過往行人危害較大。

表2 礦區(qū)崩塌點(diǎn)特征一覽表

4 治理對(duì)策及建議

依據(jù)該煤礦礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案布置的礦山建設(shè)工程設(shè)施，結(jié)合本次對(duì)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專項(xiàng)勘查，從以下方面開展礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程及地質(zhì)災(zāi)害防治措施。

（1）加強(qiáng)采空區(qū)管理，設(shè)置鐵絲圍欄和警示牌，嚴(yán)禁無關(guān)人員、車輛進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域活動(dòng)。

（2）建立塌陷坑、地裂縫穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，穩(wěn)定后及時(shí)進(jìn)行回填，防止煤層自燃、雨水倒灌。

（3）清除危巖體，消除崩塌隱患。

（4）加強(qiáng)對(duì)鐵廠溝河礦區(qū)段的防滲措施，防止河水側(cè)向滲漏灌入采空區(qū)。

[1]茍新華，鄭玉潔，張玲.新疆地質(zhì)環(huán)境主要問題 [J].新疆地質(zhì)，2003(3):344-345.

[2]趙杰.新疆礦山地區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題探討 [J].地質(zhì)找礦論叢，2002(14):278-279.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-436-1

劉寶柱（1983～），男，畢業(yè)于新疆大學(xué)，本科，工程師，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害。