采煤沉陷區(qū)新建光伏發(fā)電項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估

孟 會 芳

(山西金甌土地礦產(chǎn)咨詢服務(wù)有限公司，山西 太原 030009)

采煤沉陷區(qū)新建光伏發(fā)電項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估

孟 會 芳

(山西金甌土地礦產(chǎn)咨詢服務(wù)有限公司，山西 太原 030009)

介紹了采煤沉陷區(qū)內(nèi)新建光伏發(fā)電項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估報(bào)告的編寫方法，結(jié)合在采煤沉陷區(qū)內(nèi)新建光伏發(fā)電項(xiàng)目的特點(diǎn)，提出了采煤沉陷區(qū)內(nèi)光伏發(fā)電項(xiàng)目如何進(jìn)行危險(xiǎn)性的評估及其防治的措施。

采煤沉陷區(qū)，光伏發(fā)電，地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性評估

0 引言

為了節(jié)約煤炭和石油等不可再生能源，提供大量的綠色電能，改善山西省能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，英利能源(中國)有限公司計(jì)劃在大同市南郊區(qū)云岡鎮(zhèn)三道溝村一帶的采煤沉陷區(qū)上建設(shè)50 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目，該項(xiàng)目擬占地面積為1 292 864.821 m2(合1 938.328畝)。本次工作的目的是通過地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估工作，為建設(shè)單位在工程建設(shè)中引發(fā)和加劇的地質(zhì)災(zāi)害及建設(shè)工程本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害的防治提供技術(shù)依據(jù)，減少因不合理工程活動引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害給人民生命財(cái)產(chǎn)造成的損失，保障建設(shè)工程安全、正常建設(shè)和運(yùn)營。

1 工程概況

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為50 MW，以1.069 2 MW為1個(gè)子方陣。項(xiàng)目建設(shè)工期為1年，生產(chǎn)經(jīng)營期25 年。本項(xiàng)目光伏電站年均發(fā)電量為6 958.9萬kWh，年均利用小時(shí)1 381.4 h。光伏場區(qū)主要建(構(gòu))筑物為箱變基礎(chǔ)、光伏組件支架及基礎(chǔ)。本項(xiàng)目由47個(gè)1.069 2 MW光伏發(fā)電子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)以1個(gè)子方陣形式進(jìn)行布置。每個(gè)子方陣為固定式單晶硅電池單元陣列，1個(gè)升壓單元陣列 由若干排太陽能電池組件并聯(lián)而成，每個(gè)電池組件上安裝22塊光伏電池板，電池板按上、下2排，縱向11列布置。每3 個(gè)單元陣列構(gòu)成6 并組串，接入1 個(gè)40 kW 的組串式逆變器。本工程共配置1 363 臺40 kW 逆變器和47座箱變。

2 評估范圍

本光伏發(fā)電項(xiàng)目下伏有可采煤層，本次評估范圍以采煤塌陷影響作為其評估范圍。按照《三下采煤規(guī)程》對建設(shè)用地以二級保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，圈定圍護(hù)帶寬度為15.0 m；根據(jù)已有資料，建設(shè)用地下伏最底層可采煤層為石炭系太原組8號煤層，松散層平均厚度約為10.0 m，太原組8號煤層以上、松散層以下基巖厚度為324.5 m，通過公式L=Hctgα+hctgφ(H為松散層厚度，α取45°，h為煤層以上松散層以下巖層厚度，φ取72°)計(jì)算確定采煤塌陷影響范圍為182.5 m。由采煤塌陷影響范圍加上15 m的圍護(hù)帶，最終確定評估范圍(從地形上看，該范圍已包含建設(shè)用地周邊第一斜坡帶范圍)，即本次建設(shè)工程評估范圍為建設(shè)用地邊界外推197.5 m，確定評估區(qū)面積為3.71 km2。

3 地質(zhì)環(huán)境條件

評估區(qū)位于侵蝕堆積黃土丘陵區(qū)，整體地勢表現(xiàn)為南高北低、西高東低，地面標(biāo)高介于1 145.0 m～1 294.1 m之間，最大相對高差149.1 m，地形起伏較大；評估區(qū)內(nèi)發(fā)育有多條小斷層，地質(zhì)構(gòu)造條件較復(fù)雜；評估區(qū)內(nèi)主要出露第四系上更新統(tǒng)的黃土、三疊系中統(tǒng)云崗組的砂巖、砂礫巖；評估區(qū)內(nèi)主要地下水類型為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水、碎屑巖夾碳酸鹽巖類巖溶裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，水文地質(zhì)條件良好；場地具有Ⅱ級非自重濕陷性，基巖風(fēng)化程度嚴(yán)重，巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較差；評估區(qū)及周邊破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動較強(qiáng)烈。評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為“中等”類型。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估

通過對本項(xiàng)目評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，評估區(qū)范圍內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。評估區(qū)分布有多層煤層采空區(qū)，總投影范圍覆蓋整個(gè)評估區(qū)，西南部發(fā)育有地面塌陷，伴生有地裂縫、塌陷坑，目前已填充，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性??；評估區(qū)仍有采空區(qū)處于懸空狀態(tài)，存在地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害隱患。

評估區(qū)地貌類型為侵蝕堆積黃土丘陵區(qū)，整體地勢為南高北低、西高東低。區(qū)內(nèi)峁頂寬緩渾源，山梁整體由南向北或由西向東緩傾，地面坡度2°～5°。工程依地形而建，加之箱變房占地面積很小，因此，工程挖填方量很小，工程建設(shè)不會形成大的挖填方邊坡。預(yù)測工程建設(shè)過程中挖、填方引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，發(fā)育程度弱，危險(xiǎn)性小。

評估區(qū)大部分區(qū)域位于大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司云岡煤礦礦界內(nèi)，東部區(qū)域位于大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司晉華宮煤礦礦界內(nèi)。云岡煤礦和晉華宮煤礦具有多年開采歷史，礦區(qū)內(nèi)形成大面積的多煤層采空區(qū)。本項(xiàng)目評估區(qū)總面積為3.71 km2，從采空區(qū)分布范圍來看，采空區(qū)總投影范圍覆蓋了整個(gè)評估區(qū)。通過實(shí)地踏勘和調(diào)查訪問，區(qū)內(nèi)已出現(xiàn)過采空塌陷，并伴生有地裂縫，但沒有形成明顯的塌陷盆地，由于開采時(shí)間較早，老塌陷區(qū)基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。但由于各煤層采空區(qū)交錯(cuò)縱橫，加之采空條件不同，不排除尚有地下采空區(qū)仍處于懸空狀態(tài)。隨著云岡礦和晉華宮礦對下部煤層的繼續(xù)開采，地質(zhì)環(huán)境將受到更大的破壞，煤礦抽排礦坑水、煤柱風(fēng)氧化與采空面積的進(jìn)一步加大都會對現(xiàn)有采空區(qū)的穩(wěn)定性造成不良影響。在采礦活動的擾動、采空區(qū)上部地表加載過大等因素的影響下，已有采空區(qū)可能失穩(wěn)，引發(fā)地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害。此外，多層煤的重復(fù)開采，地面產(chǎn)生的塌陷和地裂縫也會重復(fù)發(fā)生或疊加發(fā)生。由于采空區(qū)面積分布相當(dāng)大，采空塌陷將影響整個(gè)評估區(qū)，對擬建工程產(chǎn)生一定的破壞力，可能造成的經(jīng)濟(jì)損失大于500萬元。預(yù)測建設(shè)工程遭受現(xiàn)有多層煤層采空區(qū)失穩(wěn)引發(fā)地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，發(fā)育程度強(qiáng)，危險(xiǎn)性大。遭受下部煤層繼續(xù)開采引發(fā)地裂縫、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，發(fā)育程度強(qiáng)，危險(xiǎn)性大。

5 綜合評估

根據(jù)綜合分區(qū)原則，再結(jié)合本項(xiàng)目擬建場地地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、人類工程活動情況及建設(shè)工程的重要性，綜合考慮工程建設(shè)可能引發(fā)、加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性，建設(shè)工程本身可能遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性，綜合確定本項(xiàng)目評估區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)。建設(shè)場地適宜性為“適宜性差”。

6 防治措施

首先對評估區(qū)內(nèi)采空區(qū)進(jìn)行勘探，查明采空區(qū)準(zhǔn)確位置和分布范圍；對出現(xiàn)的地裂縫和塌陷坑及時(shí)回填，必要時(shí)可對采空區(qū)進(jìn)行注漿治理；項(xiàng)目單位應(yīng)與云岡煤礦和晉華宮煤礦簽訂壓覆礦產(chǎn)資源協(xié)議，聘請相關(guān)資質(zhì)單位編制本項(xiàng)目壓覆礦產(chǎn)報(bào)告，評審并備案；未來礦山開采過程中，應(yīng)根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》劃定擬建工程建設(shè)用地保護(hù)范圍線，嚴(yán)禁進(jìn)入保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行煤炭開采活動，以避免煤層采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害對建設(shè)工程造成破壞。

7 結(jié)論及建議

1)該項(xiàng)目占地面積為1 292 864.821 m2(合1 938.328畝)，評估面積3.71 km2，工作地質(zhì)環(huán)境調(diào)查面積約為4.0 km2。

2)評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為“中等”類型，建設(shè)項(xiàng)目為“較重要建設(shè)項(xiàng)目”，確定本建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估級別為“二級”。

3)現(xiàn)狀條件下，評估區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。評估區(qū)西南部發(fā)育的地裂縫、塌陷坑已填充，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。但存在地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害隱患；預(yù)測評估工程建設(shè)引發(fā)或加劇崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，發(fā)育程度弱，危險(xiǎn)性?。唤ㄔO(shè)工程遭受現(xiàn)有多層采空區(qū)引發(fā)地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害可能性大，危害程度大，發(fā)育程度強(qiáng)，危險(xiǎn)性大；建設(shè)工程遭受下部煤層繼續(xù)開采引發(fā)的地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害可能性大，危害程度大，發(fā)育程度強(qiáng)，危險(xiǎn)性大。

4)綜合評估確定評估區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)，建設(shè)用地適宜性為“適宜性差”。

5)地質(zhì)災(zāi)害防治措施：對評估區(qū)內(nèi)采空區(qū)進(jìn)行勘探，查明采空區(qū)準(zhǔn)確位置和分布范圍；對出現(xiàn)的地裂縫和塌陷坑及時(shí)回填，必要時(shí)可對采空區(qū)進(jìn)行注漿治理；根據(jù)《三下采煤規(guī)程》劃定擬建工程建設(shè)用地保護(hù)范圍線，嚴(yán)禁進(jìn)入保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行煤炭開采活動，以避免煤層采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害對建設(shè)工程造成破壞。

6)建議：建設(shè)用地地基土為Ⅱ級非自重濕陷性黃土場地，濕陷量大，應(yīng)按巖土工程勘察規(guī)范做好地基處理工作。

[1] DZ/T 0286—2015，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估規(guī)范[S].

[2] GB 50330—2012，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 國家安全監(jiān)管總局,建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范[Z].

Geologicaldisasterriskassessmentofnewphotovoltaicpowergenerationprojectincoal-miningsubsidence

MengHuifang

(ShanxiJin’ouLandandMineralResourcesConsultingCo.,Ltd,Taiyuan030009,China)

The paper introduces the methods of compiling geological disaster risk assessment report of new photovoltaic power generation project in coal-mining subsidence. Combining with new photovoltaic power generation project properties in coal-mining subsidence, it puts forward risk assessment and preventing measures of photovoltaic power generation project in coal-mining subsidence.

coal-mining subsidence, photovoltaic, geological disaster, risk assessment

2017-10-06

孟會芳(1979- )，女，工程師

1009-6825(2017)35-0081-02

P694

A