礦山地質災害類型及發育特點

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摘要：文章采用路線穿越法與追蹤法，沿井田主要溝谷、交通干線、居民點進行詳細地質災害調查，調查顯示官地煤礦礦山地質災害類型有地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡及泥石流5類，以地裂縫（群縫）為主，其次為崩塌，主要分布于井田東北部煤層采動區域及小煤礦（窯）破壞區，礦山地質災害誘發與采煤活動、邊坡開挖等人類工程活動關系密切。

關鍵詞：地質災害；地裂縫；崩塌；人類工程活動

1礦山概況及地質環境背景

官地煤礦位于西山煤田東部邊緣呂梁山山脈中段東麓，地跨山西省太原市萬柏林區、晉源區、清徐縣及古交市。礦井始建于1960年，現核定生產能力420萬t/a，井田面積2104.4974km。本區屬黃河流域汾河水系，井田內無常年性河流，主要發育神底溝、官地溝、風峪溝等8條季節性河流。本區屬剝蝕侵蝕低中山區，地勢西南高東北低，地形切割劇烈，溝谷縱橫。受區域地質構造控制，井田總體上為單斜構造，地層走向北西—南東、傾向南西，屬緩傾斜地層。井田內出露地層由東向西依次有石炭系下統太原組、二疊系下統山西組、上統上石盒子組和石千峰組，廟前山一帶三疊系下統劉家溝組地層出露，山頂及溝谷緩坡地段大面積覆蓋第四系黃土。井田批采煤層為二疊系下統山西組2、3號煤層和石炭系上統太原組6、8、9號煤層，可采煤層平均總厚度17.87m，開采標高820-1170m。

2采空區分布特征

根據以往采掘資料，井田內曾有62座小煤礦、43座小煤窯進行采煤活動。建礦前采煤方法主要采用殘柱式、人工炮采落煤等；到20世紀60-70年代，礦井先后采用殘柱式、刀柱式、單一長臂式、分層式等采煤方法；2006年以后開始采用智能綜合機械化采煤方式，煤層自上而下分層開采，走向長壁后退式全部跨落管理頂板。井田內2、3、6、8、9號煤層均曾開采過，以往小煤礦2（窯）破壞和官地煤礦開采形成采空區總面積50.86km，占井田總面積的48.67%。其中，小煤礦（窯）煤層破壞區形成于2009年以前，分布于井田東北—東南部煤層淺埋處；官地煤礦煤層采空區形成于1957—2017年，主要分布于井田中部—東北部。

3地質災害類型及發育特征

3.1地質災害類型

采用路線穿越法與追蹤法，沿井田主要溝谷、交通干線、居民點進行詳細地質災害調查，調查顯示官地煤礦礦山地質災害類型有地面塌陷、地裂縫、崩塌（及其隱患）、滑坡及泥石流（及其隱患）5類，主要集中分布于調查區煤層采動區域及小煤礦（窯）破壞區，具一定規模和危害的地裂縫（群縫）125處、地面塌陷9處、崩塌53處、滑坡8處。

3.2地質災害發育特征

1）地裂縫、地面塌陷

地裂縫、地面塌陷規模均屬小型，主要分布于采煤沉陷區溝谷兩岸山體，以風峪溝北岸、神底溝山體發育最為密集，僅少部分地裂縫、地面塌陷采取治理措施，見圖1。其中，地裂縫發育最為普遍，占地質災害總數的64.1%，主要發育于二疊系砂巖、砂質泥巖地層中，多為拉張裂縫并多伴隨下錯性質，最大下錯深度3.5m；裂縫寬度從幾厘米至數十米不等，以0.1-4m居多，最寬達12m；裂縫長度從數米至數百米不等，以10-100m居多，最長達260m；地裂縫多以群縫形式出現，少者2-3條，多者達幾十條，群縫間距0-45m，可見深度0.1-5m。地裂縫發育程度隨煤層重復采動次數增多而加強，小窯破壞區地裂縫發育弱且分布稀疏，采動工作面地表地裂縫延伸方向多斜交或垂直于工作面回采方向，裂縫形態以折線型居多。地面塌陷多在井田山頂平臺、山體緩坡處與地裂縫伴生，占地質災害總數的4.6%，主要發育于第四系中、上更新統黃土與二疊系砂巖、砂質泥巖地層中，塌陷深度0.2-1.5m、長軸5-100m、短軸3-100m，坑口形狀多樣，塌陷區222最大面積1.5hm，最小面積0.006hm，總面積3.1192hm，占采煤沉陷區總面積的0.06%。

2）崩塌

崩塌主要發生在采煤沉陷區公路兩旁、工業場地及建設景區周邊溝谷兩側等開挖形成的人工邊坡，較穩定31處，不穩定22處。采煤沉陷區工業場地、景區及公路不穩定邊坡下方大多進行了治理，太古公路坡體下方砌石擋墻部分因采煤沉陷坡體失穩被掩埋、損毀或破壞。崩塌以小中型傾倒式或傾倒滑移式巖質崩塌為主，在井田北部太古公路沿線一帶崩塌分布相對密集。崩塌坡體巖性以二疊系砂巖、泥巖地層為主，巖體節理裂隙發育，風化剝蝕嚴重；坡體類型多為塊狀、厚層狀的堅硬脆性巖石或有軟弱結構面存在的陡峻邊坡，坡度以70-85°居多，局部地段近乎直立；坡長以15-45m居多，坡寬20-160m不等，坡高一般15-40m，最高達150m；坡腳堆積物零亂、不規則，大部分呈線狀錐形堆積，少部分崩塌堵塞河道或排水渠，公路兩旁邊坡少量塊石滾落于公路中間。

3）滑坡

滑坡主要分布在井田東北部較大溝谷兩側、公路兩旁的煤層采動破壞區及工業場地等區域，大多處于破壞階段或初始蠕變階段，有2處滑坡進行了專業治理，其余6處公路旁滑坡在修建公路時對坡體采取了排水渠、砌石擋墻等簡單治理措施。443滑坡規模0.065×10-190.4×10m，小型滑坡6處、中型1處、大型1處?；掳l育在第四系、二疊系地層中，滑體主要由碎塊石、砂巖、泥巖、砂質泥巖等組成，滑床主要由二疊系砂巖、泥巖或砂質泥巖組成，控滑結構面有層內錯動帶、老滑面、覆蓋層與基巖接觸面等，坡面形態大部分呈凸形，滑坡體坡頂多出現拉張裂縫，中下部多出現剝、墜落，坡面、坡下樹木出現歪斜等現象。

4）泥石流及其隱患

泥石流及其隱患溝谷主要分布在井田中部至北部受煤層采動影響的黃冶溝、風峪溝、官地溝、神底溝這4條溝谷，其中黃冶溝、風峪溝存在泥石流隱患，官地溝、神底溝為泥石流溝谷，現狀仍存在泥石流隱患。

4結論

1）礦山地質災害誘發與采煤活動、邊坡開挖等人類工程活動關系密切，在特殊的地形地貌和巖土體工程條件下，決定了本區地質災害類型及其變形破壞模式。

2）礦山地質災害類型有地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡及泥石流5類，主要集中分布于井田東北部煤層采動區域及小煤礦（窯）破壞區，以地裂縫（群縫）為主，其次為崩塌。

3）小型地裂縫發育最為普遍，主要發育于二疊系地層中，多以群縫形式出現，在相鄰工作面交界處或重復采動工作面交界地段地裂縫發育程度加強。崩塌主要發育于采煤沉陷區公路兩旁、工業場地及溝谷兩側等開挖形成的巖質邊坡，以小中型傾倒式或傾倒滑移式巖質崩塌為主。

參考文獻：

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作者： 廖華愛  單位：山西省煤炭地質水文勘查研究院