采礦活動(dòng)對(duì)村民房屋開(kāi)裂的影響

陳明勇

貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)，貴州 黔南 558000

在福泉市道坪鎮(zhèn)大荒田磷礦區(qū)附近，村民發(fā)現(xiàn)自己的房屋有墻面開(kāi)裂、院壩開(kāi)裂、墻體灰壁脫落、屋頂漏水等現(xiàn)象，疑為磷礦山采掘工程活動(dòng)所致。該事件引起各級(jí)人民政府和有關(guān)部門的高度重視，全面開(kāi)展礦區(qū)及周邊實(shí)物調(diào)查、測(cè)繪工作，調(diào)查地表建構(gòu)筑物現(xiàn)狀及損壞情況，并分析原因，以明確采礦活動(dòng)對(duì)村民房屋的影響。

1 村民房屋開(kāi)裂調(diào)查情況

福泉市道坪鎮(zhèn)大荒田磷礦區(qū)位于福泉市，直線距離為27.4km，行政區(qū)劃分屬于福泉市道坪鎮(zhèn)管轄。此次調(diào)查區(qū)屬于道坪鎮(zhèn)，主要涉及高坪司村大荒田組、革地土組，英坪村嘎拉坡組，共有居民254戶、1279人，無(wú)各級(jí)旅游景點(diǎn)和保護(hù)區(qū)，無(wú)重要工程設(shè)施。

根據(jù)對(duì)福泉市道坪鎮(zhèn)高坪司村大荒田組、革地土組，英坪村嘎拉坡組村民房屋的調(diào)查了解和房屋測(cè)量，可知該地區(qū)村民房屋類型主要為木質(zhì)、磚瓦、磚混等結(jié)構(gòu)。村民房屋開(kāi)裂主要表現(xiàn)為房屋墻面開(kāi)裂、房屋地面開(kāi)裂、房屋院壩、墻體開(kāi)裂、房屋傾斜下沉、屋頂漏水等。

（1）房屋墻體開(kāi)裂。大多數(shù)村民房屋墻體開(kāi)裂，裂縫寬1～5mm，少數(shù)村民房屋墻體開(kāi)裂達(dá)到50mm。大多數(shù)房屋開(kāi)裂時(shí)間大致在2009—2020年，房屋開(kāi)裂特征表現(xiàn)為墻面裂縫呈20°～70°斜交。開(kāi)裂房屋大多為磚混、磚瓦結(jié)構(gòu)。

（2）房屋地面開(kāi)裂。該區(qū)內(nèi)的房屋地面開(kāi)裂大多位于房屋邊緣與墻體接觸部位，地面裂縫大多為1～2mm。

（3）房屋傾斜下沉。該區(qū)內(nèi)的房屋大多數(shù)位于斜坡上，房屋傾斜下沉主要集中在高坪司村大荒田組和英坪村嘎拉坡組。

（4）院壩、墻開(kāi)裂。村民房屋院壩、墻開(kāi)裂較為嚴(yán)重，裂縫寬度為1～50mm。

（5）屋頂漏水。開(kāi)裂房屋均出現(xiàn)了不同程度的漏水現(xiàn)象。

（6）其他。在調(diào)查過(guò)程中，村民也反映磚混房屋有灰壁脫落、局部掉磚現(xiàn)象，木瓦、磚瓦房結(jié)構(gòu)有掉瓦等現(xiàn)象。

2 采礦活動(dòng)對(duì)村民房屋的影響情況

通過(guò)走訪調(diào)查了解，該區(qū)內(nèi)的房屋基本上均出現(xiàn)不同程度的房屋墻體和地面開(kāi)裂、房屋院壩、墻體開(kāi)裂、房屋傾斜下沉、屋頂漏水等現(xiàn)象。經(jīng)分析，該區(qū)域采礦活動(dòng)對(duì)村民房屋的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：爆破工程影響、巷道穩(wěn)定性影響、采空區(qū)移動(dòng)變形影響。

2.1 村民房屋開(kāi)裂與巷道穩(wěn)定性的關(guān)系

根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)》（第二版）巷道頂板穩(wěn)定性評(píng)價(jià)公式，當(dāng)巷道頂板的埋藏深度H達(dá)到某一深度時(shí)，巷道上方的巖層恰好能保持自然平衡而不塌陷。此時(shí)，Q=0（Q為采空區(qū)單位長(zhǎng)度頂板上所受壓力），臨界深度H0可表示為

式中：2α為巷道寬度，m；φ為巖體等效內(nèi)摩擦角，°。

臨界深度可用于評(píng)價(jià)頂板的穩(wěn)定性：當(dāng)H＜H0時(shí)，頂板不穩(wěn)定；當(dāng)H0＜H＜1.5H0時(shí)，頂板穩(wěn)定性差；當(dāng)H＞1.5H0時(shí)，頂板穩(wěn)定。

（1）大荒田1號(hào)主井。大荒田1號(hào)主井礦井巷寬度約為3.5m，故計(jì)算井巷上覆巖頂板穩(wěn)定性時(shí)，取巷道寬度3.5m進(jìn)行計(jì)算，即H0=3.5÷tg65tg2（45-70÷2）=40m，1.5H0=60m。

在巷道寬為3.5m的情況下，如第四系浮土厚10m，井巷頂板需達(dá)到70m以上才處于穩(wěn)定狀態(tài)。大荒田磷礦山1號(hào)主井入口標(biāo)高為1105.97m，離最近的調(diào)查區(qū)上覆巖層厚度接近70m，但是該主井是以236°方向掘進(jìn)，巷道沒(méi)有直接位于居民房屋下方，而且按這個(gè)方位掘進(jìn)，巷道內(nèi)的標(biāo)高越來(lái)越低，最低時(shí)標(biāo)高差＞100m；同時(shí)，該巷道是采用錨噴支護(hù)，穩(wěn)定性更好。由此可知，大荒田磷礦山井巷上覆巖頂板處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)對(duì)房屋造成影響。

（2）大荒田2號(hào)副井。取巷道寬度3.5m進(jìn)行計(jì)算，得H0=40m，1.5H0=60m。

在巷道寬為3.5m的情況下，該井從井口到目前開(kāi)采的位置巷道上覆巖層厚度均＜70m，因此該井巷上覆巖頂板較不穩(wěn)定，易發(fā)生坍塌，對(duì)周圍的房屋將造成一定的影響。

（3）大荒田2號(hào)風(fēng)井。2號(hào)風(fēng)井井巷寬度約為3m（根據(jù)礦方數(shù)據(jù)估計(jì)），故井巷上覆巖頂板穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，取巷道寬度3m進(jìn)行計(jì)算，即H0=3.5÷tg65tg2（45-70÷2）=35m，1.5H0=52.5m。

在巷道寬為3m的情況下，如第四系浮土厚度10m，井巷頂板需要達(dá)到63m以上才處于穩(wěn)定狀態(tài)。該井從井口到目前掘進(jìn)的位置巷道上覆巖層厚度均＜63m，因此該井巷上覆巖頂板較不穩(wěn)定，易發(fā)生坍塌，對(duì)周圍的房屋將造成一定的影響。

（4）大荒田北段主井。大荒田北段主井井巷寬度約為3.5m，故井巷上覆巖層頂板穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，取巷道寬度3.5m進(jìn)行計(jì)算，得H0=40m，1.5H0=60m。

在巷道寬為3.5m的情況下，該井從井口到目前掘進(jìn)的位置巷道上覆巖層厚度均＜70m，因此該井巷上覆巖頂板較不穩(wěn)定，易發(fā)生坍塌，但是目前掘進(jìn)的位置周圍沒(méi)有房屋，暫時(shí)不會(huì)對(duì)房屋造成影響。風(fēng)井井巷寬度約3m，故井巷上覆巖頂板穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，取巷道寬度3m進(jìn)行計(jì)算，得H0=35m，1.5H0=52.5m。

該井口較不穩(wěn)定，易發(fā)生坍塌，但是目前掘進(jìn)的位置周圍沒(méi)有房屋，暫時(shí)不會(huì)對(duì)房屋造成影響。

2.2 村民房屋開(kāi)裂與磷礦開(kāi)采爆破的關(guān)系

爆破工程只考慮爆破施工所產(chǎn)生的爆破振動(dòng)對(duì)調(diào)查區(qū)域附近村民房屋造成的損壞性影響。因?yàn)楸剖┕し經(jīng)]有記載每次爆破作業(yè)的位置，所以基于保護(hù)對(duì)象的角度，將爆破作業(yè)區(qū)域的邊緣線認(rèn)定為測(cè)量爆破施工造成有損壞性影響范圍的起始位置。

根據(jù)對(duì)爆破振動(dòng)的計(jì)算可知，井下采礦爆破施工產(chǎn)生的爆破振動(dòng)對(duì)附近村民房屋造成有損壞性影響的最大范圍如下：以爆破區(qū)域邊緣處為中心、爆破振動(dòng)對(duì)房屋的最大安全允許距離為半徑，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)房屋計(jì)算可得，最大安全允許距離分別為31m[磚混結(jié)構(gòu)（含木結(jié)構(gòu)）]、56m（土坯結(jié)構(gòu)）、60m（不同結(jié)構(gòu)房屋瓦屋面）。對(duì)于處在有損壞性影響范圍以外的村民房屋，由于爆破振動(dòng)的傳播作用，在房屋處會(huì)有振動(dòng)感（人有感覺(jué)），但是爆破振動(dòng)的衰減使得地面質(zhì)點(diǎn)的速度小于房屋的安全振速且作用時(shí)間短暫，因此對(duì)村民房屋的影響較小。

2.3 村民房屋開(kāi)裂與磷礦采空區(qū)的關(guān)系

礦方提供的資料顯示，在礦區(qū)南段有一采空區(qū)。參照《三下采煤規(guī)程》采用采空區(qū)移動(dòng)角確定地下采空區(qū)對(duì)地表影響范圍，該采空區(qū)位于大荒田背斜西翼，礦體傾角為17°～28°，頂板巖層中硬，按照山區(qū)中硬覆巖厚度分層采動(dòng)及地形坡度影響綜合確定采空區(qū)移動(dòng)角，按單層開(kāi)采地形坡度＞15°，移動(dòng)角減小5°～10°，取減小5°計(jì)，即走向、上山移動(dòng)角取65°，下山移動(dòng)角取47.4°。按邊界角在采空區(qū)傾向剖面與走向剖面上畫巖層移動(dòng)邊界至地表交點(diǎn)，然后在平面圖上圈定采空區(qū)的影響范圍，導(dǎo)致地面有2處塌陷，但是均距離村民房屋較遠(yuǎn)，不會(huì)對(duì)村民的房屋造成影響。

2.4 村民房屋開(kāi)裂與房屋地基的關(guān)系

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域村民分布在斜坡地帶，房屋基礎(chǔ)大多數(shù)置于土層和全風(fēng)化基巖中，且多數(shù)屬于“半挖半填”地基中，房屋基礎(chǔ)未進(jìn)行處理。該區(qū)域內(nèi)第四系土層厚度不均，土層厚度大時(shí)沉降變化大，土層厚度小時(shí)沉降變化小，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)村民房屋產(chǎn)生地基不均勻沉降，促使村民房屋結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性較差的房屋部分墻體發(fā)生開(kāi)裂變形。由此可知，村民房屋開(kāi)裂與自身房屋地基不均勻沉降有關(guān)。

3 結(jié)論

綜上所述，我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，隨著礦山不斷開(kāi)采，常伴隨不同程度的地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生，危險(xiǎn)性大，危害程度大。針對(duì)大荒田磷礦區(qū)村民房屋開(kāi)裂問(wèn)題，調(diào)查分析結(jié)論如下：

（1）革地土組、嘎拉坡組2個(gè)測(cè)區(qū)的地下空洞較多，裂隙較發(fā)育，巖石較破碎，長(zhǎng)時(shí)間被地表水侵入沖刷，在爆破振動(dòng)過(guò)程中，可能引起部分裂隙的破壞坍塌，從而產(chǎn)生地表塌陷或沉降，對(duì)地面建筑屋產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

（2）大荒田磷礦開(kāi)采爆破工程活動(dòng)與福泉市道坪鎮(zhèn)高坪司村大荒田組、革地土組，英坪村嘎拉坡組村民房屋開(kāi)裂之間有一定的關(guān)系，但是村民房屋開(kāi)裂與采空區(qū)無(wú)直接關(guān)系。

（3）福泉市道坪鎮(zhèn)高坪司村大荒田組、革地土組，英坪村嘎拉坡組村民房屋開(kāi)裂與自身房屋地基不均勻沉降有關(guān)。