研究煤礦采煤工程活動影響范圍的確定與評價

陸遠(yuǎn)瑋

摘 要：針對普安縣嘉龍煤礦采礦工程活動對樓下鎮(zhèn)構(gòu)筑物產(chǎn)生的影響，進(jìn)行全面分析，并加大監(jiān)測力度，能夠保證房屋等構(gòu)筑物的各項功能得到更好發(fā)揮，有效提升煤礦采礦工程的安全性，希望能夠為有關(guān)學(xué)者提供良好借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦采煤工程;活動影響范圍

最近幾年來，普安縣樓下鎮(zhèn)補者村一、二組和禹歇四組部分村民房屋墻體、地面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，懷疑是普安縣嘉龍煤礦采煤工程活動引發(fā)而成，已經(jīng)引起了當(dāng)?shù)厝嗣裾闹匾?，為了更好的處理地質(zhì)災(zāi)害糾紛，本文深入分析煤礦采煤工程活動影響范圍的確定和評價。

1 區(qū)域概況

普安縣嘉龍煤礦位于貴州省普安縣樓下鎮(zhèn)，行政區(qū)劃屬普安縣樓下鎮(zhèn)所轄。地質(zhì)災(zāi)害點位于普安縣樓下鎮(zhèn)補者村一、二組和禹歇四組三個村民組所在區(qū)域，補者村禹歇四組位于普安縣嘉龍煤礦礦界外西側(cè)，補者村一、二組位于普安縣嘉龍煤礦礦界內(nèi)東南側(cè)，工作區(qū)地理坐標(biāo)為;東經(jīng)：104°51′46″～104°52′00″，北緯：25°23′28″～25°23′47″。距普安縣城平距約48km，普安至興義縣級公路經(jīng)過樓下鎮(zhèn)，樓下至糯東鄉(xiāng)村公路經(jīng)過礦區(qū)，交通比較便利。

2 煤礦采煤工程活動影響范圍的確定與評價研究

2.1 井巷頂板穩(wěn)定性計算及評價

結(jié)合《工程地質(zhì)手冊》（第二版）井巷頂板穩(wěn)定性評價公式：

當(dāng)H達(dá)到某一深度時，井巷上方的巖層恰好能保持自然平衡而不塌陷。因為普安縣嘉龍煤礦采面掘進(jìn)井巷一般寬度在2m到3m之間，局部地段最寬達(dá)4m左右，故井巷頂板穩(wěn)定性計算時，取巷道寬度為4m進(jìn)行計算。

經(jīng)過詳細(xì)計算，嘉龍煤礦礦井井下若只有單一寬小于或等于4m的采巷時，如果頂板完整且厚度大于38.0m，是不會造成地表發(fā)生開裂、沉降等地面環(huán)境問題，當(dāng)井巷間形成寬度大于4m的采面，而且采空后未采取及時有效的支護(hù)，使其頂板圍巖應(yīng)力發(fā)生變化，造成頂板發(fā)生冒頂跨落后發(fā)生位移形變，直至破壞，隨著頂板冒落帶裂隙的逐漸延伸和擴(kuò)張，直至到達(dá)地表，從而引發(fā)地面開裂、塌陷下沉等地質(zhì)災(zāi)害。

根據(jù)具體的調(diào)查數(shù)據(jù)得知，嘉龍煤礦主井巷道、副井巷道及風(fēng)井巷道均支護(hù)，未發(fā)現(xiàn)垮塌冒頂現(xiàn)象，且該巷道距本次調(diào)查的村民居住地較遠(yuǎn)，故嘉龍煤礦主井巷道、副井巷道及風(fēng)井巷道施工對本次委托論證的村民建筑地基穩(wěn)定性未產(chǎn)生影響。

2.2 煤礦開采安全深度計算與評價

普安縣樓下鎮(zhèn)補者村禹歇四組位于普安縣嘉龍煤礦礦界外西側(cè)，補者村一、二組位于普安縣嘉龍煤礦礦界內(nèi)東南側(cè)，村民房屋多為磚混結(jié)構(gòu)，部分為木瓦、石木瓦結(jié)構(gòu)，且木瓦、石瓦結(jié)構(gòu)房屋修建時間較為久遠(yuǎn)，磚混結(jié)構(gòu)多為最近幾年來修建。

由于煤礦頂板管理方法采用全頂板垮落法，當(dāng)煤礦開采形成采空區(qū)后，支護(hù)措施回撤后，頂板失去支撐而發(fā)生脫離，上覆巖體發(fā)生位移、變形破壞，從而導(dǎo)致頂板跨落。所以，嘉龍煤礦開采形成采空區(qū)后頂板塌落導(dǎo)致上覆巖體變形、跨落，隨著裂隙的不斷擴(kuò)展和發(fā)展，引發(fā)地面塌陷、地裂縫、滑坡、崩塌、地面不均勻沉降等地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，危險性大。

2.3 采空區(qū)移動邊界角的確定與計算

普安縣嘉龍煤礦開采C17和C19煤層時，上覆巖層為粘土巖、粉砂巖，為中硬覆巖類型，煤層平均傾角約10°。結(jié)合《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》中垂直投影法的圖解法，適用山區(qū)地表移動與變形值的預(yù)計和參數(shù)的求取方法，采用邊界角進(jìn)行礦山影響性判別，按覆巖性質(zhì)區(qū)分的地表移動一般參數(shù)見下表。

2.4 煤礦采空區(qū)影響范圍的確定

在具體的調(diào)查過程中，因為原豫貴和原鎮(zhèn)中煤礦開采時間過長，形成了大面積采空區(qū)，開采多層煤，調(diào)查結(jié)果表明，兩煤礦均閉井多年，無法進(jìn)入老采空區(qū)實測，劃定原鎮(zhèn)中煤礦和豫貴煤礦采空區(qū)邊界，并結(jié)合本次實測的11705采面和901采面資料和嘉龍煤礦提供的整合后開采的采面情況，劃定采空區(qū)范圍。

經(jīng)過詳細(xì)計算之后，嘉龍煤礦上覆巖層厚度均遠(yuǎn)小于煤礦的安全采深，當(dāng)煤礦開采形成一定面積的采空區(qū)后，頂板發(fā)生跨落，煤層采空區(qū)一旦發(fā)生頂板崩落冒頂，使上覆巖層應(yīng)力發(fā)生改變而變形位移，其地面變形影響范圍因崩頂和巖層移動角的擴(kuò)展、延伸而大于采空區(qū)范圍，且礦層采高越厚，傾角越陡，其采空區(qū)向下山方向偏移的距離越大。

2.5 爆破震動影響范圍的確定

因為原鎮(zhèn)中煤礦距本次調(diào)查村民房屋最近，再加上原鎮(zhèn)中煤礦開采時間為2001年～2006年期間，2007年閉井，采用放炮落煤方式進(jìn)行開采，在此次調(diào)查過程當(dāng)中，因為時間久遠(yuǎn)，煤礦整合和礦主變更，導(dǎo)致以往開采資料丟失，原鎮(zhèn)中煤礦開采時使用炸藥量臺賬無法收集和調(diào)查取證，神峰礦業(yè)集團(tuán)于2013年2月接手嘉龍煤礦，接手時驗收后已布置好但未開采的11701、11703、11705采面，然后對11701、11703、11705采面進(jìn)行開采，并掘進(jìn)901采面巷道并進(jìn)行開采，因此本次調(diào)查時采用煤礦提供的炸藥量為計算依據(jù)，炸藥量為神峰礦業(yè)集團(tuán)接受后采煤工程所用炸藥量。

2.6 礦井疏排水影響范圍

結(jié)合該地區(qū)地表井泉的枯竭情況等水文地質(zhì)特征，根據(jù)煤礦開采歷史，經(jīng)井下實測數(shù)據(jù)和地面調(diào)查情況綜合分析計算。泉點水位標(biāo)高1385.6m，調(diào)查時該泉點水流量減少，但未完全干涸，有水流出，泉水類型為基巖裂隙水，富水性中等-貧乏，主要靠大氣降水補給，泉點為該區(qū)域內(nèi)地下水的排泄泉點。

由于原鎮(zhèn)中煤礦開采期間在泉點下游進(jìn)行礦井大量的疏排水活動，導(dǎo)致該區(qū)域地下水水位降低且地下水滲流速度加快，從而致使采空區(qū)東側(cè)上方的S1泉點流量減少，這一點從煤礦開采歷史也能充分證明，由于原鎮(zhèn)中煤礦2007年前停止生產(chǎn)且閉井，礦井疏排水活動停止，導(dǎo)致礦坑和采空區(qū)大面積積水而未得到疏排而囤積，也間接地減小了地下水的疏排量，該區(qū)域內(nèi)地下水滲流速度減小，地下水水位逐漸上升且接近煤礦未開采前的地下水文，從泉點處溢出。

樓下鎮(zhèn)補者村禹歇四組4戶村民房屋所在位置位于嘉龍煤礦礦界外，采空區(qū)所在位置相對于該4戶村民房屋所在地為該區(qū)域地下水的流通區(qū)，且村民房屋所在標(biāo)高與煤礦開采采空區(qū)30m左右，距煤礦開采最近采空區(qū)約90～120m，且位于煤礦C17煤層底板之下，C19煤層頂板之上。因此，根據(jù)該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件特征、地下水徑流方向及相對位置關(guān)系，礦井疏排水破壞其流通區(qū)，該區(qū)域地層富水性中等-貧乏，地下水主要由大氣降水補給。因此，嘉龍煤礦礦井疏排水對該村寨4戶村民房屋所在區(qū)域地下水變化無影響。

3 結(jié)語

綜上，通過對普安縣嘉龍煤礦采煤工程活動范圍與影響進(jìn)行綜合評價，能夠有效減小房屋裂縫的擴(kuò)大。由于煤礦開采是一個動態(tài)的過程，而且引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有滯后特點，結(jié)合現(xiàn)階段形成的采空區(qū)影響范圍之內(nèi)的各項構(gòu)筑物，有關(guān)部門需要進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象，要及時搬遷，更好的保障居民生命財產(chǎn)安全。

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