黃杰杰
(湖南省湘南地質(zhì)勘察院,湖南 郴州 423000)
本次補充調(diào)查共完成調(diào)查面積1.89km2,調(diào)查區(qū)范圍北至大溪村;東至楊梅灣一線;南至李家田;西至礦層露頭線。根據(jù)調(diào)查類別及調(diào)查精度,共完成各類調(diào)查點226處,其中重點Ⅰ、Ⅱ區(qū)調(diào)查比例尺為1:2000,面積為0.27km2,調(diào)查點數(shù)達103個,一般區(qū)面積為1.62km2,調(diào)查比例尺為1:5000,各類調(diào)查點數(shù)為123個;完成物探勘查工作共4條高密度測線,根據(jù)實際需要測線布置方向完全不一致,實測物探勘探點共285個,剖面長度為4.845km;完成鉆探工程共計1個鉆孔,進尺為124.4m,并進行了相應的鉆探編錄、原位測試工作;完成1:2000實測剖面1.27km。
調(diào)查區(qū)地處宜章縣258°方向,直距19km,行政隸屬梅田鎮(zhèn)管轄。地理坐標為:東經(jīng)112°49′37″~112°51′01″,北緯25°21′52″~25°22′51″。礦山交通以公路為主,有4km公路與省道S324相連,交通便利。調(diào)查區(qū)行政區(qū)域?qū)倜诽镦?zhèn)龍村管轄,位于宜章縣258°方向,直距19km,區(qū)內(nèi)交通以公路為主,有4km公路與省道S324相連,交通便利。工作區(qū)確定原則,西以礦層露頭線為邊界,東、北以移動邊界兼顧人口居住區(qū)綜合確定,南部考慮移動邊界兼顧人口居住區(qū)和地形特點綜合確定。
在礦山開采工作過程中,地質(zhì)災害和地質(zhì)環(huán)境發(fā)展背景情況有著直接的關(guān)聯(lián),地質(zhì)環(huán)境是形成和引發(fā)地質(zhì)災害的重要基礎,根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計工作分析,可以得出采礦區(qū)域,地面地形地質(zhì)災害問題,主要的影響因素包含地形地貌條件、地層巖性條件、巖土結(jié)構(gòu)過渡形式、地質(zhì)構(gòu)造條件、降水和地下水以及采礦活動等幾大環(huán)節(jié),其中采礦活動由于地面變形問題所產(chǎn)生的影響最為明顯,因此需要針對采空區(qū)域地面變形影響因素進行分析[1]。
研究區(qū)礦井保有資源儲量分布于±0m~+350m 標高,垂高僅350m,礦山現(xiàn)在已形成+150m水平,已開采了多年。+150~±0m 還有150m 垂高,故將本礦井劃分為2個水平開采,水平標高分別為+150m、±0m。回風水平Ⅰ-1、Ⅱ-1 采區(qū)為+200m;Ⅰ-3 采區(qū)為+350m。礦山保有資源儲量分布連續(xù)平均走向長度僅 1600m左右,其他儲量分布零星,根據(jù)情況采區(qū)走向長為800~1000m,邊角儲量由礦山自行布置巷道進行回采,如圖1:
圖1 穩(wěn)定性分區(qū)圖
通過分析紅泥畔南側(cè)區(qū)與群集市塌坑結(jié)構(gòu),主要是因為老窯采空區(qū)前部地層結(jié)構(gòu)所造成。但是由于這些區(qū)域的地質(zhì)條件影響對象,主要是以林地荒地為主,對土地資源會產(chǎn)生直接性影響,但是該水平方向以上開采區(qū)域時間相對較長,造成采空區(qū)域基本處于相對比較穩(wěn)定的工作狀態(tài)[2]。采深采厚比影響效果,主要體現(xiàn)在工作區(qū)局部采深采厚比影響效果,主要影響地下水,造成地下水位下降,采空區(qū)頂板應力失衡,產(chǎn)生地面變形如表1。
表1 工作區(qū)局部采深采厚比
10號礦層結(jié)構(gòu)頂板區(qū)域主要是以細砂巖為主,整體呈淺灰色和灰色,層狀比較薄,呈塊狀結(jié)構(gòu),礦層厚度大小為7.5m。11號礦層頂板結(jié)構(gòu)為泥巖結(jié)構(gòu),整體為深灰色薄層狀,平均厚度大小為3.1m,11礦層底板位置為砂巖,主要是灰色、薄至厚層細中顆粒砂巖條件為主,厚度大小為7.5m。12-1頂板泥巖:深灰色,薄層狀,平均厚2.1 m。12-1底板細砂巖:含較多灰色粉砂巖,局部夾泥巖或粉砂質(zhì)泥巖、砂巖為薄層狀,平均厚8.8m。12-2頂板泥巖:深灰色,薄層狀,含植物化石碎片。平均厚10.1m。12-2底板粉砂巖:深灰色,薄層狀粉砂巖,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),間夾細砂巖平均厚8.5m[3]。
本區(qū)位于位于石子嶺向斜北西翼,黃狗尾窩背斜東南翼,區(qū)內(nèi)構(gòu)造線總體是一傾向南東的單斜,沿走向自南西向北東呈北東—近東西—北東方向延展,傾角30°~50°。向斜西部邊緣近黃狗尾窩背斜軸部,局部見地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)次級褶曲發(fā)育,斷層發(fā)育。由于斷層均為壓性或壓扭性逆斷層,破碎帶一般較窄,充填較好,斷層上下盤巖石致密,透水性差,故斷層帶含、導水性弱。但礦山資料認為斷層導水性弱,在破壞自然狀態(tài)情況下,會發(fā)生變化,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,破壞了巖層的完整性及連續(xù)性,局部富水性有所增強。調(diào)查區(qū)為二疊系龍?zhí)督M上段的含礦地層,資源開采破壞了地層原來的應力均衡狀態(tài),巖層在應力釋放過程中產(chǎn)生的塑性、彈性變形導致礦層頂板冒落、崩塌,巖層的不均衡狀態(tài)不斷擴大、擴寬,逐漸波及到地表,使地面產(chǎn)生變形[4]。
第一,礦柱影響:礦山為國有老礦山,礦山資料顯示有相對專業(yè)的井下開采布置隊伍,對保安礦柱的留設,基本上嚴格按照“三下采礦規(guī)程”布置,據(jù)礦山介紹,沒有對保安礦柱進行回采。
第二,地下水影響:區(qū)內(nèi)大規(guī)模民采開始與上世紀九十年代民采老窯,民采巷道錯綜復雜,毫無章法,一般見礦就挖,安全意識差,巷道內(nèi)缺少有效支護措施,民采巷道一般采礦深度較淺,距地表深度一般在60~80m,不超過100m,多位于基巖風化層內(nèi),巖石內(nèi)節(jié)理及風化裂隙發(fā)育,大氣降水補給和第四系松散孔隙水易通過基巖裂隙進入巷道內(nèi),對巷道頂板形成浸泡、軟化的作用,使力學強度進一步降低,巖石質(zhì)量變差,會發(fā)生崩落垮塌現(xiàn)象,造成地面變形,形成地面不均勻沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災害。
開采區(qū)域范圍內(nèi)采空地面變形問題,主要表現(xiàn)為地面塌陷、地表沉降,其中地面塌陷問題總共有一處,群集式塌陷坑T1分布在紅泥畔南側(cè)區(qū)域的農(nóng)田位置,地表沉降問題在變形區(qū)域范圍內(nèi)造成比較嚴重的房屋裂縫情況。通常房屋沉降受損區(qū)域除了房屋墻體產(chǎn)生開裂,建筑屋內(nèi)地板也產(chǎn)生比較細微的裂縫,從建筑體的損壞程度地表水和地下水的滲漏程度、地質(zhì)災害發(fā)育等三個方面,對采供區(qū)域的穩(wěn)定性情況進行分析和評價,如圖2。
圖2 地表變形危險性分區(qū)圖
通過將上述穩(wěn)定區(qū)域劃分工作的結(jié)果疊加進行綜合分析,結(jié)合調(diào)查工作過程中地面結(jié)構(gòu)的變形情況,礦山現(xiàn)生產(chǎn)工作的情況以及將地面變形問題影響區(qū)域,主要包含危險性大區(qū)、危險性中區(qū),危險性中區(qū)又劃分成2個相對穩(wěn)定區(qū)域和1個不穩(wěn)定性區(qū)域。
地表塌陷問題主要有一處集體是塌陷坑,T1產(chǎn)生于2001年的4月,分布在紅泥畔聚集區(qū)南側(cè)的農(nóng)田當中,群集是塌陷坑T1產(chǎn)生塌陷問題之后,對群集式塌陷坑進行了簡單的回填工作,并且現(xiàn)階段已經(jīng)正常開始種植水稻。
采供區(qū)域范圍內(nèi)地表沉降造成的房屋受損,主要分布在樹嶺、紅泥畔荒田畔區(qū)域造成房屋開裂情況。早些年間該區(qū)域的居民已經(jīng)進行了搬遷,其他區(qū)域的房屋受損比較輕,受損的房屋主要是通過水泥填充縫隙的方式進行比較簡單的制定,少數(shù)老舊的生土結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)生的影響比較嚴重,主要表現(xiàn)在墻體結(jié)構(gòu)開裂以及墻體變形傾倒。由于居民害怕房屋倒塌,通過使用木材將即將傾倒的墻體進行支撐,但是這種處理方式并不是非常安全[5]。
該區(qū)域范圍內(nèi)并沒有出現(xiàn)明顯的裂縫情況,存在一些細微的裂縫問題,通常和地表不均勻沉降所產(chǎn)生的影響有著直接關(guān)聯(lián)。具體出現(xiàn)在礦山采空區(qū)域周圍范圍或,少數(shù)細微裂縫問題被可使用砂漿直接進行修復。
綜上,通過本文對改礦山采空區(qū)域的地表變形特點及其相關(guān)影響因素進行分析和總結(jié),有效得出造成采空區(qū)域地表變形問題的影響因素包含采空區(qū)的尺寸大小、采空區(qū)的規(guī)模、地質(zhì)條件以及其他構(gòu)造影響等。通過提出采空區(qū)域的穩(wěn)定性評價和分析工作方法,最大限度上提高礦山采空區(qū)的變形控制,提高礦山開采工作的安全性。