盤州市竹海鎮(zhèn)滑石板村一帶地質(zhì)災(zāi)害特征及成因分析

張洪 丁恒

摘要：調(diào)查區(qū)地處云貴高原向黔中高原向南傾斜的斜坡地帶，大地構(gòu)造揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構(gòu)造變形區(qū)。礦床屬裂隙充水礦床水文，調(diào)查區(qū)巖土體工程地質(zhì)條件總體較差。區(qū)內(nèi)發(fā)育4條地裂縫和1處潛在滑坡，位于煤礦礦區(qū)范圍內(nèi)的三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組地層和二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M地層，為巖、土層裂縫。安全采深、爆破震動、礦井疏排水和采空區(qū)覆巖移動變形等都影響房屋開裂。這些地質(zhì)災(zāi)害與云貴煤礦采煤活動有關(guān)，研究結(jié)果為地質(zhì)災(zāi)害治理提供可靠的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：黔西南州；老山田村一帶；地質(zhì)災(zāi)害特征；成因分析

1.地質(zhì)概況

調(diào)查區(qū)出露地層由老至新分別為：峨眉山玄武巖組、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組及第四系。區(qū)內(nèi)煤系地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，煤系地層厚度約260m，含煤20層～30層，一般25層，自上而下編號5號～28號，煤層總厚20m～36m，平均28m，含煤系數(shù)11.1%，可采煤層9層（5、9、12、17-1、17-2、19、24、26、28煤層），可采煤層總厚18.42m，可采煤層含煤系數(shù)為7.08%。調(diào)查區(qū)屬揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構(gòu)造變形區(qū)。區(qū)域內(nèi)多發(fā)育北東南西向褶曲。本區(qū)位于盤南背斜南東翼，整體呈一單斜構(gòu)造，走向N30°～50°E，傾向S20°～40°E，傾角15°～22°，區(qū)內(nèi)見斷層2條，F(xiàn)1位于中部，為斜交正斷層，斷距100m，F(xiàn)2位于北部，為走向正斷層，斷距50m。

2.水文地質(zhì)特征

2.1礦區(qū)水文概況

調(diào)查區(qū)屬珠江流域南盤江水系，位于地表分水嶺地帶，屬平塘河支流上游補給區(qū)范圍。為侵蝕剝蝕低中山峰叢谷地，地勢陡峭，地形總體上呈南西北東向帶狀展布，南邊形成高陡斜坡，北邊成為河谷，坡度較大。

碎屑巖分布在礦區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)，碎屑巖主要為三疊系飛仙關(guān)組及二疊系龍?zhí)督M。碎屑巖靠近地表時風化作用較強烈，風化裂隙較發(fā)育，含風化裂隙水，深部發(fā)育構(gòu)造裂隙地段以構(gòu)造裂隙水為主，碎屑巖區(qū)地下水運動受地形、地貌、巖性、構(gòu)造控制，富水性總體較弱，主要依靠大氣降水補給，受地勢影響，一般為近源補給、就近排泄。

2.2地下水的補給、徑流、排泄條件

根據(jù)地下水的循環(huán)特點，補給區(qū)主要分布于調(diào)查區(qū)南西至北東側(cè)高山補給區(qū)，水位埋深>50m。地下水主要靠大氣降水補給。

調(diào)查區(qū)受地質(zhì)構(gòu)造、地貌條件等因素影響，地下水總體流向為南西向北東徑流。由于受采礦、構(gòu)造裂隙影響，自然狀態(tài)受到不同程度破壞，地下水在調(diào)查區(qū)有穿層運動的可能，有一定水力聯(lián)系。徑流特點為：大氣降水則通過基巖裂隙及孔隙形式補給地下水。以下降泉散狀溢流的方式集中排泄于地表。地下水多沿裂隙、孔隙呈脈狀流、網(wǎng)狀流及分散流的形式徑流。地下水具有：運移距離近、流量小、分散排泄等特點。

2.3水文地質(zhì)類型

根據(jù)各含水層水文地質(zhì)特征、區(qū)內(nèi)地下水補給來源主要以大氣降水為主，調(diào)查區(qū)區(qū)內(nèi)有2條斷層，斷距最大為F1斷層，落差100m，落差最小為F2斷層，落差50m，F(xiàn)2斷層導(dǎo)水性強。綜上所述，礦床屬裂隙充水礦床水文，地質(zhì)條件中等，水文地質(zhì)類型屬二類二型。

3.巖土工程地質(zhì)特征

通過礦區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查，按地層巖性、厚度、物理力學性質(zhì)將礦區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分為松散巖組、軟弱巖組和堅硬巖組，現(xiàn)分述如下：

3.1松散巖組

為第四系，巖性疏松，成分為粘土、砂、碎石土等。其工程地質(zhì)條件極為復(fù)雜。因孔隙大，整體基本無膠結(jié)。雖富水性弱，但透水能力強。易于疏干，邊坡極不穩(wěn)定。疏干過程中容易產(chǎn)生滑體、崩塌等。

3.2軟弱巖組

主要為強風化的三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）粉砂質(zhì)粘土巖、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）強風化粉砂質(zhì)粘土巖、粘土巖及煤層等。這類巖石質(zhì)地軟弱，力學強度很低，工程穩(wěn)定性差。

3.3堅硬巖組

主要為二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組（P3β）中的玄武巖，巖體力學強度高，抗風化能力強，工程穩(wěn)定性好。

綜上所述，調(diào)查區(qū)巖土體工程地質(zhì)條件總體較差。

4.調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及特征

根據(jù)實地調(diào)查和資料收集，目前調(diào)查區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害為地裂縫，根據(jù)本次實地核實，區(qū)內(nèi)發(fā)育4條地裂縫和1處潛在滑坡。各特征如下：

4.1地裂縫（DL1）

根據(jù)實地調(diào)查，該地裂縫位于二道巖山頂，裂縫呈直線型展布，裂縫走向45°，傾向330°，寬10cm～15cm，長約95m，可視深1.5m，為基巖裂縫，據(jù)村民介紹，該地裂縫于2018年形成。

4.2地裂縫（DL2）

根據(jù)實地調(diào)查，該地裂縫位于二道巖山體上部，裂縫順山體形狀搌布，呈明顯下錯趨勢，下錯方位為260°，下錯高度為1.5m～2.0m。裂縫長371m，裂寬約0.1m～0.2m，為巖層裂縫，巖石為紫紅色粉砂巖，巖層傾向120°，傾角22°。根據(jù)村民介紹，該地裂縫于2018年6月被發(fā)現(xiàn)。

4.3地裂縫（DL3）

根據(jù)實地調(diào)查，該地裂縫位于小魚塘東北部，煤礦采空區(qū)上部，裂縫走向40°方位，裂寬約0.1m，長約120m，可見深度0.5m，為巖層裂縫。根據(jù)村民介紹，該地裂縫于2018年6月被發(fā)現(xiàn)。

4.4地裂縫（DL4）

根據(jù)實地調(diào)查，該地裂縫位于調(diào)查區(qū)南部，呈半弧形搌布，裂縫走向80°方位，傾向170°，裂寬0.1m～0.5m，長約50m，沿170°方位下錯，下錯深度30cm～65cm，為巖質(zhì)裂縫，裂縫連續(xù)分布。根據(jù)村民介紹，該地裂縫于2018年11月形成。

4.5潛在滑坡（HP01）

據(jù)調(diào)查，該潛在滑坡發(fā)育于盤州市竹海鎮(zhèn)滑石板居委會四、五組小魚塘北東側(cè)后山二道巖西側(cè)的斜坡地帶。屬構(gòu)造侵蝕而成的低中山地貌，斜坡北西側(cè)為陡崖臨空面，坡向330°，地形坡度約45°，見大量崩落堆積物；南西側(cè)地形坡度則約30°，坡向為260°。從地層巖性上看，該區(qū)出露地層為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組灰綠色、紫色、紫紅色相間鈣質(zhì)泥巖與細砂巖互層，夾薄至厚層狀細砂巖，局部見細砂巖透鏡體。區(qū)內(nèi)風化強烈，風化后形成粘土、粉砂質(zhì)粘土。粒徑大小為1mm～30mm，下部為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M的由灰、深灰色粉砂巖、細砂巖、泥巖及煤組成，呈軟硬相間，該煤層的直接頂板以粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，其次是細砂巖、粉砂巖以及泥巖。二道巖北西側(cè)為逆向坡，西側(cè)為切向坡。

位于斜坡上部出露的DL02沿山體搌布，呈明顯下錯趨勢，下錯高度為1.5m～2.0m。裂縫長度為371m，后緣部分裂縫呈閉合狀態(tài)，兩側(cè)裂縫寬0.05m～0.5m。此外，滑坡體上還發(fā)育有大小不等細小裂縫。位于小魚塘附近的村民房屋，部分地面均勻不同程度的鼓脹現(xiàn)象，從地形上看，小魚塘村民集中居住區(qū)位于斜坡中下部，前沿為一小型山頭，滑坡體向下推力在該區(qū)受到前沿山體阻擋。從地層巖性上看，該區(qū)位于三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組底部與二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M煤系地層分界地帶，則推測該區(qū)域為滑坡體的前沿剪出口地段。

5.地質(zhì)災(zāi)害成因綜合分析

調(diào)查區(qū)內(nèi)主要的地質(zhì)災(zāi)害為地裂縫地質(zhì)災(zāi)害，地裂縫4處和1處潛在滑坡，分別位于盤州市竹海鎮(zhèn)煤礦礦區(qū)范圍內(nèi)的三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組地層和二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M地層，裂縫走向30°～60°方位，裂寬約5cm～20cm，長約51m～ 370m，為巖、土層裂縫。

調(diào)查區(qū)內(nèi)地裂縫與采空區(qū)走向平行，位于采空區(qū)覆巖移動影響范圍之內(nèi)，由煤礦開采引起；由于采空區(qū)覆巖移動變形，使巖體產(chǎn)生次生節(jié)理裂隙，在陡坡位置處，由于節(jié)理裂隙發(fā)育使巖體力學強度降低，在山體下部由于擠壓形成地鼓現(xiàn)象。

在煤礦采礦權(quán)范圍內(nèi)，本次調(diào)查房屋78棟，其中大部分房屋都有不同程度的開裂損壞。根據(jù)房屋分布位置，采空區(qū)發(fā)育情況，下面分別從安全深度、爆破震動、礦井疏排水和采空區(qū)覆巖移動變形影響范圍等方面分析與房屋開裂的關(guān)系。

5.1安全采深分析

煤礦采區(qū)范圍內(nèi)開采煤層為28號煤層時，其煤層安全開采深度為759m，而28號煤層頂板覆巖厚度最大值為452m，即均小于煤層安全開采深度。因此，煤層開采形成采空區(qū)崩頂后，產(chǎn)生采空區(qū)覆巖移動變形將導(dǎo)致地表發(fā)生變形，即位于采空區(qū)上部的地表建筑物會受到一定程度的影響。

5.2采空區(qū)覆巖移動變形影響范圍與地下采煤活動關(guān)系分析

煤層采空區(qū)一旦發(fā)生頂板崩落垮塌，其采空區(qū)覆巖移動變形的影響范圍因垮塌和上覆巖層邊界角的上延而大于采空區(qū)范圍，且礦層愈厚，傾角越陡，其采空區(qū)覆巖移動變形影響范圍向下山方向偏移的距離越大。通過對盤州市老廠鎮(zhèn)煤礦采礦權(quán)范圍內(nèi)地下采煤活動形成的采空區(qū)變形影響范圍的圈定：本次調(diào)查的78棟房屋有37棟民房在采空區(qū)覆巖移動變形地表影響范圍。

5.3巷道掘進爆破振動影響關(guān)系分析

煤礦提供12804運輸巷、12804回風巷掘進作業(yè)時炸藥使用量資料，根據(jù)前述第七章第三節(jié)盤州市煤礦12804掘進爆破振動影響范圍計算結(jié)果表明：盤州市煤礦主井巷道掘進爆破振動安全允許距離為40.08m，不會對地表建筑物造成損壞。

5.4滑坡影響關(guān)系分析

據(jù)調(diào)查，HP01位于二道巖附近，出露地層為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組細砂巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，屬于巖質(zhì)邊坡，上部陡，下部緩。主要分布有DL02，在平面上呈半弧型，地形北東高南西低，DL02位于陡崖斜坡地帶，后壁近于陡立，前緣坡度30°。根據(jù)變形體后緣發(fā)育的主要下錯裂縫及兩側(cè)微地貌，按照角平分線法求得該變形體主要破壞方向260°，裂縫深度10cm～40cm。在煤層開采擾動的過程中，由于采空區(qū)在煤層開采初期一般設(shè)有臨時支撐，頂板變形較小，對斜坡巖體穩(wěn)定性影響不大；坡體內(nèi)裂隙的產(chǎn)生主要受煤層在采動過程中的影響，多在采空區(qū)頂板處形成裂縫，延伸長度一般較小。煤層開采一定時間后，采空區(qū)中的臨時支撐失去維護，而逐漸破壞，導(dǎo)致頂板巖體彎曲下沉，并迅速擴展到頂板以上巖體，導(dǎo)致坡體內(nèi)部一定范圍內(nèi)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，上部巖體向著采空方向彎曲變形，后緣拉應(yīng)力集中，隨著變形的日益加劇，最終在坡體后緣形成拉裂縫。因此，位于二道巖南西部的潛在滑坡HP01，根據(jù)剖面10、11、12得出其影響范圍內(nèi)村民房屋為22棟82戶。

5.5煤礦開采綜合影響范圍劃定

綜合以上因素的分析，在煤礦采礦權(quán)范圍內(nèi)，本次調(diào)查的78棟房屋，有59棟房屋在煤礦地下開采影響范圍之內(nèi)，19棟房屋不在煤礦地下開采影響范圍之內(nèi)。煤礦地下開采影響范圍內(nèi)的67棟房屋，其中：有37棟房屋在煤礦采空區(qū)覆巖移動變形影響范圍；有22棟房屋在滑坡影響范圍之內(nèi)。

5.6未在煤礦開采影響范圍內(nèi)房屋開裂情況及開裂成因分析

本次調(diào)查的78棟房屋，不在采煤影響范圍之內(nèi)有19棟房屋，這19棟23戶，新修房屋占絕大多數(shù)。房屋開裂受損程度輕微至輕度損壞7棟，未見明顯開裂房屋11棟，嚴重破壞1棟。未在煤礦開采影響范圍內(nèi)房屋開裂成因分析：

（1）地形地貌，經(jīng)實地調(diào)查及測量，未在煤礦開采影響范圍內(nèi)的19棟房屋皆分布位于丫口上組距離煤礦采空區(qū)距離較遠，所處地貌為山脊及斜坡，地形坡度較大（15°～30°）。

（2）地層巖性，房屋所處地層為：①第四系（Q）：巖性為殘坡積物和沖積物，紅粘土、粉質(zhì)粘土、亞粘土、礫石塊、人工堆積物等。厚度0～15m；②上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）：巖性為細砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、粘土巖及煤層組成。

（3）房屋基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)，房屋基礎(chǔ)座落于第四系松散堆積物、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M地層，房屋基礎(chǔ)多置于斜坡、緩坡臺地土層和基巖風化層上，地基土層結(jié)構(gòu)松散，其巖土工程地質(zhì)性質(zhì)較差，基礎(chǔ)脆弱，房屋自身砌筑結(jié)構(gòu)較差。

（4）房屋開裂成因分析，由于該地段位于斜坡地帶，地基多為厚度不等的第四系粘土等軟弱層，其力學強度低，由于地基的不均勻沉降導(dǎo)致房屋開裂受損，由自然原因造成。

（5）朱恩相房屋開裂成因分析，在本次地質(zhì)災(zāi)害成因分析論證且不在煤礦影響范圍中的19棟房子中，朱恩相房屋受損最為嚴重。經(jīng)現(xiàn)場核實，該房屋位于山體鞍部地段，所處地層為三疊系飛仙關(guān)組泥巖、粉砂質(zhì)泥巖地層。房屋后緣靠山一側(cè)為挖方，但未設(shè)置截排水溝，在雨季地表山水沿坡面匯集于該處，且長時間浸泡。泥巖或粉砂質(zhì)泥巖遇水易軟化，其力學強度變低，從而使得地基的不均勻沉降導(dǎo)致房屋開裂受損，故系自然原因造成。

6.結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害與云貴煤礦采煤活動有關(guān)，隨著地下采煤活動的不斷深入或雨水沿地裂縫的不斷滲入，今后可能會加劇或引發(fā)新的地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷，故應(yīng)在各現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害分布點建立觀測標志，進行觀察、監(jiān)測，特別是在雨季、大暴雨更要注意監(jiān)測，一旦出現(xiàn)險情及時采取避讓等有效的防治措施，保證人民生命財產(chǎn)安全。對地裂縫采取充填或回填處理，避免地表水流入巖土體中，使巖土體含水量過于飽和，加劇地面塌陷、地裂縫的發(fā)生。房屋損壞嚴重的建議搬遷至礦區(qū)外圍無地質(zhì)災(zāi)害地段居住。對滑坡影響范圍內(nèi)的居民，建議搬遷至安全地帶。

參考文獻：

[1]張洪信，羅陽喬，丁俊，等.貴州省安龍縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及成因分析[J].地球與環(huán)境， 2012， 40（03）： 430-437.

[2]宋元坤，劉松，宋書倫.貴州省晴隆縣某煤礦開采點地質(zhì)災(zāi)害誘因分析[J].西部探礦工程， 2016， 28（02）： 141-143+148.

[3]陽勇.貴州省雷山縣地質(zhì)災(zāi)害隱患發(fā)育特征淺析[J].西部資源， 2019（05）： 89-91.