矿区地质灾害成因及治理分析

杨 荣

（湖南省地质矿产勘查开发局四一七队，湖南 衡阳 421000）

矿区地面塌陷是一种分布广泛、危害性较大的地质灾害，对矿区内的人员及财产安全有着较大的威胁。明确矿区地面塌陷的危害，分析其成因并采取合理措施进行治理十分重要。

1 矿区地面塌陷基本条件及发育规律

矿区地面塌陷形成的基本条件有三点，分别是存在矿区溶洞洞隙、覆盖层的厚度、结构、性质适当、地下水动力容易改变。在上述条件满足的情况下，当出现降雨、洪水、干旱等自然现象或抽水、蓄水等人为活动时，就容易引发矿区地面塌陷，而人类活动导致的矿区地面塌陷的规模更大、危害更严重。

从形态上看，矿区地面塌陷的平面形态因下伏溶洞洞隙开口形状及上覆岩性质分布情况不同，可能呈现圆形、长条形或不规则形状。

在发生矿区地面塌陷前，往往会先形成土洞，土洞致塌的原因主要有以下几点。

（1）潜蚀作用.地下水在流动过程中遇到坡度较大的区域时，不断冲刷周围岩体，带走将岩体中的沙土、颗粒，这种现象就是潜蚀作用。

（2）真空吸蚀.当地下水水位急剧下降时，会对上方溶洞顶和覆盖层产生吸附力。当吸附力的大小超过上方覆盖层的承受能力时，地表就会向下塌陷，形成塌陷区。

（3）失托增荷.失托增荷效应发生在地下水水位下降至覆盖层底部以下的瞬间。当地下水水位完全脱离覆盖层底部时，地下水不再为覆盖层提供浮力，若覆盖层承重能力不足，就会导致地面塌陷。

2 矿区地面塌陷勘查的目的任务及工作手段

矿区地面塌陷勘察的目的是查明矿区内地面塌陷的分布情况及灾情，并对发生塌陷的地区的地质条件、覆盖层特性及地下水动力条件进行调查分析。勘探工作通常分一下几个部分：

（1）收集资料.在资料收集阶段应收集的资料包括塌陷区的水文地质、工程地质、环境地质、卫星照片等基础地质资料，其中环境地质资料重点为1:5万地质灾害详细调查资料。

（2）水工环地质及灾害调查.该阶段的主要工作分为三部分：第一，应调查塌陷区的地形地貌、地层岩性、地质构造等；第二，应对塌陷情况进行调查，重点关注塌陷的形态、塌陷剖面的岩性、塌陷发生时间、塌陷长短轴方向，对塌陷地点的分布特征进行记录；第三，选择地表水体进行断面流量监测以确定地表水与地下水的关系，并在合适地点进行钻孔，观测地下水位变化情况。

（3）针对大面积工作区开展物探工作.在进行物探工作时，常用的方法有高密度电法、地质雷达等，在应用中应结合工程实际选取合适的方法。

（4）钻探及抽水试验、室内试验.这一阶段的目的是验证物探成果，查明当地的水文地质条件、覆盖层的厚度、结构等特性。

3 矿区地面塌陷区内地质灾害的治理

本文以某地区实际情况为例，分析矿区地面塌陷区的灾害成因及治理措施。

3.1 工程概况

该矿区面积为332.98km²。经勘察，该区域年降水量为963.9mm～2001.7mm，多年平均降水量1418.3mm，每年降水集中在3-8月份。该地区地形以丘陵为主，整体地形为西北高、东南低。经研究，该地区形成矿区塌陷的成因主要有：第四系覆盖层特性、矿区排水、降雨量分布不均、水利设施建设等。

3.2 矿区地面塌陷情况

（1）矿区发育特征。据调查，该地区可溶岩地层分布广泛，占勘查区总面积的98.7%，可溶岩埋藏情况为：按矿区开采程度进行分区，强矿区共5个，面积共92.97km2,占总面积的27.9%;中等矿区4个，面积共151.33km2,占总面积的45.4%;弱矿区4个，面积共84.33km2,占总面积的25.3%。

（2）矿区地面塌陷形态特征。该地区矿区地面塌陷的平面形态及剖面形态特征较为复杂，具体情况如表1所示。

表1 矿区地面塌陷特征

（3）矿区地面塌陷时间特征。根据历史数据，2000年前为矿区地面塌陷初发期，2000年～2006年为平稳期，2007年～2012年为高发期。每年的4-7月是矿区地面塌陷发生次数最多的月份，占总地面塌陷数量的60%。

3.3 矿区地貌塌陷分布规律

从地层来看，百花亭组（Keb)、栖霞组（Pq)及茅口组（Pm）三组地层发育地面塌陷数占总塌数的93%。

3.4 地面塌陷成因及影响因素分析

根据勘探结果进行分析，可以得出以下结论：

从内部因素来看，矿区过度开采极易引发地面塌陷，冲洪积土比残坡积土中更容易产生塌陷，双层结构土体最易发生渗透破坏形成土洞而产生塌陷，第四系覆盖层厚度≤20m容易产生地面塌陷。

从外部诱发因素来看，煤炭坝矿区疏干排水对矿区地面塌陷的影响表现在三个方面：一是形成巨大的降落漏斗改变地下水流向，加强了地下水垂直入渗和水平径流；二是矿井不断突水（泥）产生负压，加强了潜蚀作用和增加了致塌力。

3.5 矿区地面塌陷的防治

对矿区地面塌陷的治理因遵循“以人为本，矿区治理与监测预防为主、搬迁避让为辅”的总体防治原则，可采取的措施一般有搬迁避让、建立地质灾害监测预警系统、采用充填和架桥方法或固结法进行工程治理等

4 结语

矿区地面塌陷区地质灾害对人们的生产生活有很大影响，应加大对地面塌陷成因的分析研究，并根据实际情况采取相应措施治理灾害，减少经济损失和人员伤亡。