廣西某礦山地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害特征研究

池 江

（中化地質(zhì)礦山總局廣西地質(zhì)勘查院，廣西 南寧 530001 ）

1 塌陷地質(zhì)災(zāi)害概況

廣西地區(qū)境內(nèi)多分布強(qiáng)溶性礦層，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，加之礦產(chǎn)資源長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的開采和水文地質(zhì)排水強(qiáng)力疏干，導(dǎo)致礦山地質(zhì)發(fā)育區(qū)地面發(fā)生大面積塌陷，導(dǎo)致塌陷礦區(qū)地質(zhì)變形，部分礦區(qū)水文地質(zhì)資源難以恢復(fù)，礦山周圍生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)[1]。根據(jù)礦山現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，因塌陷引起周圍地表開裂，塌陷中心外圍裂縫發(fā)育，塌陷范圍基本清晰，未來(lái)仍有進(jìn)一步發(fā)生塌陷的可能[2]。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境條件概述

2.1 地質(zhì)地形地貌

礦山地質(zhì)勘查區(qū)位于賓陽(yáng)縣城北部，處在易溶蝕堆積礦區(qū)，形成殘丘平原地形，地面海拔標(biāo)高100～150m，相對(duì)高程一般5～20m，坡丘低矮，地形平坦開闊。水文地質(zhì)發(fā)育切割淺，未切割到基礦層，由南西往北流[3]。

2.2 氣象、水文

（1）氣象。礦山地質(zhì)勘查區(qū)所在的賓陽(yáng)縣地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，根據(jù)礦山地質(zhì)氣象站資料，該礦區(qū)多年平均降雨量1598.2mm、多年平均蒸發(fā)量1569mm。勘查區(qū)位于中等雨量區(qū)，年降雨量1550～1650mm[4]。

（2）水文。礦山地質(zhì)塌陷地區(qū)多分布在低洼或水文地質(zhì)天然排放區(qū)域。覆蓋型礦體含水層分布區(qū)的低洼地一帶，難以排放地帶，地下礦體發(fā)育強(qiáng)烈，地下水位埋藏淺[5]。礦山地質(zhì)塌陷區(qū)域多為水文地質(zhì)交匯處，小溪寬10m～18m，平均水深約0.5m，水流方向約38.5°，礦山塌陷發(fā)生后當(dāng)?shù)卣褜⑿∠?jié)流，上游段暫無(wú)來(lái)水，地面塌陷處平均水深約1.5m，平均水深0.5m，水流方向約122°。

2.3 水文地質(zhì)條件

勘查礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)類型特征。

（1）松散礦體類孔隙水?？辈閰^(qū)第四系厚度變化大（一般1～50m），主要為砂礫礦層，且該礦層的連續(xù)性較好，富水性好，水量中等單個(gè)礦井涌水量200～800m3/d。主要靠大氣降水、地表水、地質(zhì)裂隙水下滲補(bǔ)給及相鄰礦區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給。塌陷發(fā)生初期塌陷區(qū)域水位先降低后逐步升高紙質(zhì)穩(wěn)定后塌陷坑逐漸被水充滿。

（2）地質(zhì)裂隙。礦山地質(zhì)勘查區(qū)地質(zhì)裂隙水文地質(zhì)主要為覆蓋型地下水，上覆第四系含水的砂礫礦層厚0～50m，覆蓋型水文地質(zhì)主要賦存于破碎地質(zhì)裂隙當(dāng)中，其是主要靠大氣降水、地表水、地質(zhì)層裂隙水下滲補(bǔ)給及相鄰礦區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給，再通過(guò)礦山地質(zhì)裂隙以地下逕流方式排泄，或在礦山廢水排泄區(qū)以泉、在開采礦區(qū)以開采井抽水的方式排泄。

3 礦山地質(zhì)塌陷災(zāi)害基本特征

3.1 塌陷地質(zhì)災(zāi)害周界、規(guī)模、形態(tài)特征

礦山開采過(guò)程不可避免會(huì)產(chǎn)生塌陷災(zāi)害，礦山開采力度與日俱增，從而導(dǎo)致礦山地質(zhì)塌陷情況也隨之增加，造成了嚴(yán)重的危害，影響礦山工程進(jìn)度、周圍環(huán)境的污染以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，為了整治礦山地質(zhì)塌陷，除了在礦山開采過(guò)程中采取一些減弱措施外，例如，注漿法、條帶開采法以及填充發(fā)等，對(duì)其所形成的塌陷區(qū)根據(jù)類型差異進(jìn)行不同的政治方法和治理措施。礦山地質(zhì)變化較大，對(duì)此主要采取工程措施，利用機(jī)械進(jìn)行推高墊低法，修復(fù)礦山開采過(guò)后平整改進(jìn)水文地質(zhì)條件，恢復(fù)原有的地質(zhì)生態(tài)條件未來(lái)仍有進(jìn)一步發(fā)生塌陷的可能。

3.2 地面塌陷的危害對(duì)象、危害程度

礦山地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害位廣西某地區(qū)北側(cè)灌溉渠與自西南側(cè)流向東北側(cè)小溪的交匯處。2018年1月30日出現(xiàn)塌陷跡象后，該礦山地質(zhì)地面斷裂，逐漸失去水文地質(zhì)特征；礦山地質(zhì)兩側(cè)道路出現(xiàn)多處裂縫；塌陷西北側(cè)地區(qū)約2.3km地面出現(xiàn)多處裂縫。該地面塌陷已造成直接經(jīng)濟(jì)損失約250萬(wàn)元，威脅周邊村民10～99人，根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)程》（DB45/T 1625-2017）地質(zhì)災(zāi)害危害程度分級(jí)該地面塌陷危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。

3.3 地面塌陷發(fā)育特征

礦山地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害位廣西某地區(qū)北側(cè)灌溉渠與自西南側(cè)流向東北側(cè)小溪的交匯處。在礦山地質(zhì)塌陷區(qū)的外圍以塌陷坑為中心形成多處張拉裂縫，裂縫以西南側(cè)塌陷坑為中心呈圓弧狀，裂縫所圈定范圍近似呈圓形，直徑約100m，面積約7900m2，裂縫可見寬度最大可達(dá)15cm，可見深度最大約1.5m，西南側(cè)塌陷坑南側(cè)溪岸變形強(qiáng)烈，出現(xiàn)多處垮塌。根據(jù)礦山地質(zhì)塌陷區(qū)及周邊的變形特征推測(cè)該塌陷已進(jìn)入塌陷的調(diào)整階段。

4 地面塌陷形成原因

礦山地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害位廣西某地區(qū)北側(cè)灌溉渠與自西南側(cè)流向東北側(cè)小溪的交匯處，與礦山地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件、人類工程活動(dòng)等因素有密切的聯(lián)系。

（1）礦層特征。由于礦山開采造成礦山塌陷，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境平衡受到很大影響，首先要對(duì)改地區(qū)礦層特征進(jìn)行分析，勘查區(qū)主要礦體自上而下為第四系全新統(tǒng)(Qh)，下伏泥盆系榴江組上統(tǒng)（D3l）灰?guī)r。地質(zhì)上覆第四系由多層狀砂礫礦層組成，均屬于沖積、洪積物，由多種不同時(shí)代，自上而下為砂質(zhì)礦層，厚度約0～50m。

（2）地質(zhì)構(gòu)造。礦山地面塌陷所在區(qū)域位于西大明山東西構(gòu)造帶東北側(cè)和廣西山字形構(gòu)造帶內(nèi)側(cè)，距武陵壓扭性斷裂約5km，該礦山一帶無(wú)明顯的階地，地下古覆蓋型礦產(chǎn)發(fā)育，第四系礦層沉積物厚30～50m，部分礦帶被充填，礦床淺并被淤積，為地質(zhì)的形成提供了構(gòu)造基礎(chǔ)。

（3）地形地貌。平原區(qū)第四系廣泛覆蓋，厚度約0～50m，自南向北變薄，局部基礦零星出露。覆蓋層上部為極薄礦脈，下部為砂礫礦層。河流為其切割淺，自南西流向北東方向。

塌陷區(qū)西南側(cè)3.5km為波丘平原地形，南西側(cè)高北東側(cè)低；再往西南側(cè)延伸為低山丘陵地形，溝谷切割較深，坡度30°～50°，南西側(cè)高北東側(cè)低。南西側(cè)高北東側(cè)低為殘丘平面的淤積及廢棄礦物被沖積物覆蓋提供了有利的地形條件。

（4）水文地質(zhì)條件。勘查區(qū)有一條自南西流向北東方向的小溪和自北西側(cè)流向南東側(cè)的水渠。塌陷區(qū)位于小溪中心，根據(jù)鉆探揭露土洞位于地面下約23m處，土洞深約5.5m，土洞頂部粉質(zhì)礦層厚4.9～14.3m，粉質(zhì)礦層為相對(duì)隔水層。根據(jù)勘查區(qū)礦層性質(zhì)及地形地貌和水文地質(zhì)條件推測(cè)在遠(yuǎn)古時(shí)期，礦山地質(zhì)水文經(jīng)多次沉積形成多層含腹水礦層，同時(shí)隨著河水的掏蝕及地下水動(dòng)力條件的改變河岸局部被掏空形成空洞，隨著沖刷的加劇，地質(zhì)礦層被沖刷范圍逐漸擴(kuò)大，當(dāng)?shù)刭|(zhì)礦層不能完全支撐住上部覆土而發(fā)生塌落，塌落礦層的體積不足以填滿掏蝕而形成地質(zhì)坍塌。

（5）人類工程活動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查及走訪調(diào)查，在塌陷點(diǎn)南側(cè)330m處有一個(gè)田糧村的飲用水抽水井，水井深約80m，水井長(zhǎng)期抽取地下水改變了地下水的水位，為礦山地質(zhì)塌陷的發(fā)生提供了可能。在勘查過(guò)程中鉆探鉆穿了地質(zhì)表面上覆層破壞了地質(zhì)結(jié)構(gòu)礦層的完整性，同時(shí)鉆探時(shí)的機(jī)械振動(dòng)誘發(fā)了地面塌陷的形成。綜上所述，廣西地區(qū)礦山地質(zhì)地面塌陷的產(chǎn)生和發(fā)展主要受礦體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地形地貌、水文地質(zhì)條件等因素控制；而人類工程活動(dòng)為主要的誘發(fā)因素。

5 塌陷發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

（1）礦山地質(zhì)塌陷區(qū)目前總體上處于基本穩(wěn)定，塌陷區(qū)在經(jīng)歷數(shù)周的變形以后，塌陷范圍未進(jìn)一步擴(kuò)大，塌陷區(qū)地質(zhì)周邊無(wú)新增裂縫，原有裂縫無(wú)擴(kuò)大跡象。塌陷坑已被水充滿，水位已基本保持穩(wěn)定，已進(jìn)入塌陷的調(diào)整階段。但礦山地質(zhì)塌陷區(qū)內(nèi)新的充填物較新，結(jié)構(gòu)很疏松，被水長(zhǎng)期浸泡含水量高，礦體結(jié)構(gòu)變得松軟，若不及時(shí)進(jìn)行治理可能進(jìn)一步塌陷。未來(lái)再次發(fā)生塌陷的可能性大。

（2）塌陷區(qū)位于小溪和灌溉渠交匯處，因塌陷造成橫穿小溪的干渠反虹管斷裂，小溪上水渠的渠墩因塌陷而沉陷，小溪及水渠上的小橋成為危橋，該地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害暫未進(jìn)行有效的治理，該塌陷未來(lái)可能進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)周圍人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)程》（DB45/T 1625-2017）表D.8地質(zhì)表面塌陷發(fā)育程度（可能性）分級(jí)表中現(xiàn)狀地質(zhì)塌陷發(fā)育程度和判別指標(biāo)，例如：塌坑或周邊地面和地表礦山建（構(gòu)）筑物有下沉、開裂跡象；塌坑堆積物或坑壁土呈軟～流塑狀）判定該地面塌陷現(xiàn)狀發(fā)育強(qiáng)烈。