永新縣高溪鄉(xiāng)上井村龍家組地區(qū)地面塌陷成因分析

周文亮

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊，江西 吉安 343000）

國務(wù)院安委會辦公室于2016年下發(fā)了《金屬非金屬地下礦山采空區(qū)事故隱患治理工作方案》，擬加強對全國28個省市區(qū)地下礦山的治理工作，防范透水、坍塌、冒頂?shù)鹊刭|(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。對此需明確掌握地下開采礦山中常見地質(zhì)災(zāi)害的特征及發(fā)生規(guī)律，并采取有效措施進(jìn)行預(yù)防處理，提升礦山開采作業(yè)的安全性。

1 地質(zhì)災(zāi)害的成因分析

1.1 研究區(qū)基本情況

研究區(qū)位于江西省永新縣縣城以西約40km處，具體位置為永新縣高溪鄉(xiāng)龍家村一帶。塌陷坑地理位置坐標(biāo)為：東經(jīng)113°58′09.93″，北緯26°57′33.11″，為烏石山鐵礦區(qū)（見圖1），礦區(qū)面積2.978km2，開采標(biāo)高由300m～-100m標(biāo)高。年產(chǎn)原礦65萬t，其中露天35萬t，平硐15萬t，豎井15萬t。

礦區(qū)范圍內(nèi)出露地層巖性主要有泥盆系中統(tǒng)棋子橋組灰?guī)r，上統(tǒng)佘田橋組石英砂巖、錫礦山組灰?guī)r，石炭系下統(tǒng)大節(jié)湖組白云巖，白堊系上統(tǒng)南雄組以及第四系，礦區(qū)南部第四系沖積層覆蓋區(qū)，礦床開采時，河水可能通過第四系沖積層補給大節(jié)湖含水層。

1.2 塌陷成因分析

場地發(fā)生地面塌陷、地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的原因較多，主要原因是場地為自然成因的巖溶發(fā)育區(qū)及軟弱土層分布區(qū)，建筑地基選用及基礎(chǔ)選型布置不合理、建筑結(jié)構(gòu)不均為重要因素。其次為礦山開采揭穿導(dǎo)水構(gòu)造及采空區(qū)裂隙帶抵達(dá)巖溶含水層，礦山抽排地下水為誘發(fā)因素：

（1）龍家組地段屬覆蓋型巖溶發(fā)育區(qū)，地表覆蓋層厚度6.2m～14.2m，下伏為石炭系灰質(zhì)白云巖為可溶巖，厚度36m～85m，屬巖溶地質(zhì)災(zāi)害較易發(fā)區(qū)；灰質(zhì)白云巖，巖溶發(fā)育，鉆孔見巖溶率8/10=80%，埋深8.8m～27.4m，洞高0.5m～2.3m，淺層溶洞基巖頂板較破碎厚度0.5m～2.3m，穩(wěn)定性差。

圖1 塌陷點交通位置圖

（2）龍家組塌陷坑地處復(fù)式背斜軸部，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖體破碎，張性裂隙發(fā)育，為地下水提供了活動空間；礦山開采對場地地下水破壞嚴(yán)重，導(dǎo)水構(gòu)造切穿白云巖，在井巷揭露至斷裂，巖溶含水層地下水沿導(dǎo)水構(gòu)造及采空區(qū)裂隙帶，向井巷排泄，真空抽吸作用地下水?dāng)y帶軟弱土流失，上覆土體及破碎巖體抗力降低失穩(wěn)，引發(fā)巖溶塌陷。根據(jù)工程測量及鉆孔揭露，龍家組北側(cè)180井口120中段沿東西向布置，采空巷道已分布到灰?guī)r地層下部，鉆孔可感知采空巷道通風(fēng)從鉆孔排出（圖2）。

圖2 巷道通風(fēng)從鉆孔ZK1排出吹動塑料帶

（3）灰質(zhì)白云巖覆蓋層下部為軟塑狀粉質(zhì)粘土、底部為流塑狀的白云巖全風(fēng)化粘性土，工程力學(xué)性質(zhì)極差，失水狀態(tài)將壓縮固結(jié)沉降，產(chǎn)生不均勻沉降，房屋墻體遭受破壞發(fā)生開裂。

龍山180洞120中段巷道揭穿導(dǎo)水構(gòu)造及巷道垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育，致使灰質(zhì)白云巖巖溶水及第四系孔隙水向巷道排泄，形成降落漏斗，降落漏斗中心位于ZK1附近，在龍山背斜南翼微水文地質(zhì)單元內(nèi)，下降區(qū)向南部發(fā)展，水位下降20m等值線面積1970m2，水位下降10m等值線面積4130m2，水位下降3m等值線面積11530m2，水位下降1m等值線面積31070m2。而本次塌陷及地面不均勻沉降均分別在降落漏斗范圍內(nèi)。

（4）烏石山礦山開采爆破施工對勘查場地穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為，沖擊能一方面破壞了巖體的工程穩(wěn)定性，另一方面加速了失水狀態(tài)的軟弱土的壓縮固結(jié)沉降速度，加劇了區(qū)域不均勻沉降。

（5）建筑地基選用及基礎(chǔ)選型布置不合理、不均勻時，在存在軟弱地基時，因不均勻沉降，墻體易產(chǎn)生裂縫。

2 結(jié)論

礦產(chǎn)資源需求量的持續(xù)擴(kuò)大推動了礦山開采鏈條的延伸，如何實現(xiàn)資源開采量與安全保障的兼顧成為當(dāng)下亟待解決的問題。對此還需加強不同礦山所在區(qū)域的工程地質(zhì)特性的調(diào)查，做好不同地質(zhì)災(zāi)害的綜合評估與分析預(yù)測，并采取有效防治處理措施，更好地保障實現(xiàn)礦山開采與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)相統(tǒng)一。