新疆阜康市新世紀煤礦地質(zhì)災害危險性預測評估研究

崔德廣

(新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊，烏魯木齊 830009)

新疆阜康市新世紀煤礦地質(zhì)災害危險性預測評估研究

崔德廣

(新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊，烏魯木齊 830009)

預測評估是指對工程建設場地可能危及工程建設安全,對鄰近地區(qū)可能引發(fā)和加劇工程設施遭受地質(zhì)災害的危險性做出評估。依據(jù)工程項目類型、規(guī)模，預測工程項目在建設過程中和建設后，對地質(zhì)環(huán)境的改變及影響，評價是否會引發(fā)或加劇對本工程建設有危害的地質(zhì)災害。

崩塌；滑坡；泥石流；地面塌陷；地裂縫

1 工程建設引發(fā)或加劇地質(zhì)災害危險性的預測

1.1 崩塌

評估區(qū)開采方式為地下開采，在地面不會形成高陡邊坡。

新建工業(yè)廣場、生活區(qū)等所處地段地勢較為平緩，施工時基本沒有大規(guī)模開挖坡角和填方工程，不易形成高陡邊坡。評估區(qū)堆放場自然坡度3°～5°，矸石擬堆放坡度約30°，堆高盡量控制在3 m以內(nèi)，廢矸石邊坡穩(wěn)定性較好，不易引發(fā)崩塌災害。綜上所述，預測評估工程建設引發(fā)崩塌的可能性小，危害性小，危險性小。

1.2 滑坡

評估區(qū)開采方式為地下開采，在地面不會形成高陡邊坡。新建工業(yè)廣場、生活區(qū)等所處地段地勢相對平緩，施工時不存在大規(guī)模開挖坡角和填方工程，不易形成高陡邊坡。評估區(qū)矸石堆放場自然坡度3°～5°，擬堆放坡度約30°，高度控制在3 m以內(nèi)，底部由基巖組成，無軟弱巖層，矸石堆體穩(wěn)定性均較好，故規(guī)劃矸石堆放場不易引發(fā)滑坡災害，危害程度小，預測評估危險性小。綜上所述，預測評估工程建設引發(fā)滑坡的可能性小，危害性小，危險性小。

1.3 泥石流

評估區(qū)內(nèi)雖然具有工程建設引發(fā)泥石流的物源煤矸石，但礦區(qū)矸石、爐渣永久堆放點位于礦區(qū)北東、溝谷北部，場地形平緩，不易積水，自然坡度3°～5°，其上植被覆蓋較好，場地周圍無水流沖刷的痕跡，不易堵塞溝道成為泥石流災害的物源條件，預測工程建設不易引發(fā)或加劇泥石流災害，危害程度小，危險性小。

1.4 地面塌陷

據(jù)《可行性研究報告》，本礦改擴建后可采煤層8層。煤層頂?shù)装鍐屋S飽和抗壓強度2～29.1 MPa, 產(chǎn)狀160°∠37°～47°，屬軟弱巖層?，F(xiàn)狀下，礦區(qū)已形成采空區(qū)0.020 6 km2，預計最終形成的新老采空區(qū)2.822 5 km2。

下面用冒落帶、導水裂隙帶法(簡稱冒裂帶法)對礦區(qū)老、新采空區(qū)產(chǎn)生地面塌陷的可能性大小、規(guī)模、危害性和危險性做出預測評估。

冒落帶、導水裂隙帶計算公式采用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》(煤炭工業(yè)出版社2000年6月第一版第232頁)和《煤礦(井工、露天)建設工程安全設施設計審查標準》(國家煤礦安全監(jiān)察局編制)推薦的緩傾斜煤層計算公式。

冒落帶最大高度：

計算公式：HC=(3-4)M

式中,HC為冒落帶最大高度(m)。

導水裂隙帶最大高度(包括冒落帶高度)：

式中,Hf為導水裂隙帶最大高度(m)(各煤層冒落帶和導水裂隙帶高度計算結(jié)果見表1；上山下部的煤層根據(jù)煤層走向頂?shù)装逡苿咏?5°，塌陷范圍包括移動角影響范圍)；M取各煤層最大厚度。

表1 冒落帶和導水裂隙帶計算結(jié)果

由預測剖面圖圈定地面塌陷依據(jù)為：剖面圖上采空區(qū)上部導水裂隙帶最大高度標高大于在垂直投影方向上相應點地面標高的區(qū)域發(fā)生地面塌陷的可能性較大, 圈定后為可能引發(fā)地面塌陷區(qū)域中的一部分(圖1、 2)。

另外，沿煤層露頭線的火燒區(qū)，燒變深度達300 m，燒變后增加了巖體裂隙的發(fā)育程度，而與火燒區(qū)相接的為采空區(qū)，采空區(qū)導水裂隙帶與燒變巖體裂隙相溝通的可能性較大，發(fā)生地面塌陷的可能性較大，為防患于未然將火燒區(qū)也劃在可能發(fā)生地面塌陷的區(qū)域中。

圈定方法：塌陷預測選定的2條剖面(勘探剖面)在平面上的相應位置。利用剖面圖預測的地面塌陷危險性中等區(qū)界線、剖面圖中的采空區(qū)界線在平面上(剖面線上)有對應的界線；在平面圖中(圖3)將2條剖面線上地面塌陷中等區(qū)界線逐個連結(jié)所形成的范圍為可能發(fā)生地面塌陷的區(qū)域，將采空區(qū)界線逐個連結(jié)所形成的范圍為采空區(qū)在平面上的投影。

依上述方法圈定的可能發(fā)生地面塌陷的區(qū)域分布在采空區(qū)北部沿煤層露頭線，該區(qū)導水裂隙帶最大高度標高大于在垂直投影方向上相應點地面標高，與采空區(qū)相接壤的為火燒區(qū)巖體裂隙發(fā)育，二者總面積為0.44 km2， 可能會發(fā)生地面塌陷，塌陷的主要危害對象為過往行人和地下采煤活動，預測評估危害程度中等，危險性中等。

圖1 71剖面的地面塌陷范圍預測計算圖

圖2 75剖面的地面塌陷范圍預測計算圖

圖3 新疆新世紀礦業(yè)有限公司新世紀煤礦改擴建工程地質(zhì)災害分布及危險性綜合分區(qū)評估圖

1.5 地裂縫

根據(jù)《縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實施細則(修訂稿)》所指地裂縫為區(qū)域構(gòu)造性地裂縫，內(nèi)營力作用引起，地震、火山活動和構(gòu)造蠕動是其主要成因。評估區(qū)主要進行地下采礦活動，不會引發(fā)構(gòu)造地裂縫。地裂縫災害不發(fā)育，預測評估危害性小，危險性小。

1.6 地面沉降

地面沉降是由地下抽取大量液體、氣體引發(fā)的，評估區(qū)地下工程建設為采礦活動，不會引發(fā)地面沉降。預測地面沉降災害不發(fā)育，預測評估危害性小，危險性小。

2 工程建設遭受地質(zhì)災害危險性的預測

工程建設遭受地質(zhì)災害危險性的預測是指工程建設可能遭受地質(zhì)災害危害的可能性、危險性和危害程度做出預測評估。

2.1 地面工程建設遭受地質(zhì)災害危險性預測評估

(1) 崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂縫

現(xiàn)狀條件下評估區(qū)崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂縫地質(zhì)災害不發(fā)育，危害性小，危險性小；預測評估工程建設引發(fā)或加劇崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂縫地質(zhì)災害危害性小，危險性?。坏孛婀こ探ㄔO遭受上述地質(zhì)災害的危害性小，危險性小。

(2) 地面塌陷

根據(jù)預測評估結(jié)果，礦井改擴建后擬采空區(qū)和已有采空區(qū)將引發(fā)地面塌陷，地面塌陷面積0.44 km2，危害對象為礦區(qū)從業(yè)人員、車輛、途經(jīng)此地放牧的牧民和牲畜及井下作業(yè)人員、設備的安全，危害程度中等，危險性中等。

礦井改擴建后，地下煤層采空后將形成面積為2.822 5 km2的采空區(qū)，根據(jù)預測評估結(jié)果，部分采空區(qū)不易引發(fā)地面塌陷，但考慮防患于未然，此區(qū)域?qū)Φ缆?、管線、電力線等工程建設有潛在威脅。

2.2 井下工程建設遭受地質(zhì)災害危險性預測

井下工程建設包括巷道開拓及采區(qū)工作面布置。根據(jù)《可行性研究報告》，井筒均有保留煤柱保護，不易遭受采空區(qū)頂板冒落影響；火燒區(qū)中含有大量的水，為保證礦井的安全，設計中留設了較多的安全煤柱，但煤層頂板導水裂隙帶延伸至火燒區(qū)中，火燒區(qū)中水體順裂隙潰入井下，對井下作業(yè)人員和設備造成危害，危害程度中等，危險性中等。

地面塌陷使得采空區(qū)與地表水體通過裂隙溝通，降雨季節(jié)地表水體潰入井下將對井下作業(yè)人員及設備造成危害，井下工程建設遭受地質(zhì)災害的危害程度中等，危險性中等。

3 結(jié)論及建議

應加強評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境管理，嚴格規(guī)劃、規(guī)范人類工程活動。把地質(zhì)災害的防治與評估區(qū)發(fā)展建設協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，使資源開發(fā)、地質(zhì)環(huán)境保護及人類工程活動三者達到動態(tài)平衡，促進評估區(qū)生態(tài)環(huán)境向良性轉(zhuǎn)化。

[1] 新疆新世紀煤礦改擴建工程地質(zhì)災害危險性評估報告[R].北京巖土工程勘察院，2009.

[2] 地質(zhì)災害防治條例(國務院令第394號)[S]：2003.

[3] 國土資源部.縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實施細則(修訂稿)[S].2006.

[4] 國土資源部.地質(zhì)災害危險性評估技術(shù)要求(試行)[S].2004.

[5] 新疆煤田地質(zhì)局一五六隊.新疆阜康市新世紀煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報告[R].2005.

STUDY ON THE PREDICTION AND EVALUATION OF THE GEOLOGICAL HAZARD IN XINJIANG FUKANG NEW CENTURY COAL MINE

CUI De-guang

(No.156 Coalfield Geological Exploration Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau , Wulumuqi 830009,China)

Prediction and assessment means that the construction site may endanger the safety of the project construction, and may cause and intensify the risk of the geological hazard of the engineering facilities in the adjacent areas. According to the type and scale of the project, it can predict whether the project will cause or exacerbate the geological hazard which is harmful to the construction of the project during the course of construction and the change and influence of the geological environment.

Collapse； Landslide； Debris flow； Ground collapse； Ground fissure

余會明(1982- )，男，漢族，湖北赤壁人，工程師，碩士研究生，目前主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)相關(guān)的研究工作。 E-mail：yuhm1192@126.com

1006-4362(2017)01-0025-05

2016-12-16 改回日期： 2017-01-09

TD167

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