平顶山天安煤业八矿地质灾害危险性评估

李元元

摘 要：平顶山天安煤业八矿采矿已历时50年，采矿对矿区及其周围地质环境造成了极大的破坏，也威胁着矿区及其附近的居民的生命生产安全。文章旨在对天安煤业八矿地质灾害进行危险性现状评估，并为接下来的治理方案提供依据。

关键词：平顶山；煤矿；地质环境；危险性评估

中图分类号：TD327 文献标识码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0048-02

Abstract： The mining of No. 8 Coal Mine of Tian'an Coal Mine in Pingdingshan has lasted for 50 years. The mining has caused great damage to the geological environment of the mining area and its surroundings， and also threatened the safety of life and production of the residents in the mining area and its vicinity. The purpose of this paper is to evaluate the present situation of geological hazard in No. 8 Coal Mine of Tian'an Coal Industry， and to provide basis for the following treatment scheme.

Keywords： Pingdingshan； coal mine； geological environment； risk assessment

引言

地质环境危险性评估是指对已经发生的或者潜在的地质环境灾害进行一个清楚地认知，并对其发育情况进行合理的预测[1]。此次的评估对象为平顶山天安煤业八矿（简称平煤八矿）。平煤八矿位于平顶山市卫东区东部，矿区范围内包括3个行政村，另有24个村庄的土地位于矿区内。经过数十年开采，已经对矿区内的人民群众的生产生活产生了较大影响，故对平煤八矿的危险性评估势在必行。

1 矿区概况

地形地貌。八矿东部和南部为开阔的冲积～洪积平原及岗地，冲积层的厚度约为300～400m，地面标高为+75～+80m；北西部为丘陵及山地，有五节山、马棚山、焦赞山等由紫红色石千峰砂岩和灰白色平顶山砂岩组成的山地，总体呈NW-SE向延伸，其标高为+200～+399.5m，相对高差为130～305m，山脊平缓，山坡北缓南陡，坡角最大达35～40°。矿区沟谷发育，地形复杂，自山麓向平原过渡，呈现西北高，东南低的地势。井田内虽地势平坦，但排水条件较差，低洼处雨季容易积水，形成暂时性内滞洼地。

2 地质灾害危险性评估

评估范围及评估级别：

（1）评估范围

评估范围的确定是评估工作的基础，直接影响评估工作的质量。此次评估工作根据八矿矿山相关资料和矿山地质环境的调查结果，仔细考究矿山地质环境问题的影响，紧密结合采矿工程平面布置及矿山地质环境问题影响（地面塌陷、含水层破坏的叠加影响）的范围，最终确定出适合的评估范围。

（2）评估级别的确定

矿山地质灾害危险性评估是根据评估区的重要程度、矿山生产的建设规模和地质环境条件复杂程度来决定的[2]。平煤八矿及其周边共有6个人口数量超过500的居民区，铺设有矿区运输铁路、孟宝铁路、许平南高速等重要交通工程，因由采矿活动破坏了耕地14.76km2、林地1.5亩。故将此次评估区的重要程度确定为重要。平煤八矿设计的矿山生产能力为300×104t/a，实际生产能力360×104t/a。现状条件下，地质灾害主要表现为地面塌陷、地裂缝；平煤八矿地貌以丘陵、岗地及平原为主，地势由西北至东南逐渐降低，前者部丘陵沟谷纵横，地形较复杂，后者为冲积平原，地势平坦。故平煤八矿地质灾害危险性级别评估为一级[3-4]。

3 地质災害危险性现状评估

平煤八矿主要地质灾害为地面塌陷及其伴生地裂缝。平煤八矿经过50多年的开采，造成了11.81km2的采空区，14.76km2的地面塌陷，达矿区面积的三分之一。采区内地面塌陷发育，多达10处，伴生地裂缝10条。八矿工业场地包括矿工业广场、东风井场地、西一风井场地、西二风井场地、新西二风井场地，各场地均预留保护煤柱，现状条件下，矿区地面塌陷及地裂缝未对工业场地造成破坏，在工业广场区对矿山地质环境影响程度较轻。八矿的煤矸石堆放场地共2处，矸石场长100～240m，宽50～150m，矸石山偶见小煤矸石块体滑落，未曾出现崩塌或滑坡地质灾害。另外，矸石堆放场地在八矿井田保护煤柱约束范围之内，地面塌陷及地裂缝不会影响到场地安全。因此，采矿活动形成地质灾害，对矸石堆放场地矿山地质环境影响程度较轻[5-7]。

4 矿山地质灾害危险性预测评估

在现状评估的基础上，根据八矿开发利用方案、开采规划及采矿地质环境条件特征，预测评估采矿活动可能引发或加剧、遭受地质灾害进行预测评估。而平煤八矿开采时间长，采空区面积比较大，有长系列的地质环境监测资料，且剩余未开采区域与已开采区地质环境条件和开采技术条件相近、延续原有采煤方法等。因此，首先采用定量方法进行预测评估，而后与已开采区进行工程类比以验证定量方法的正确性与合理性。

4.1 地表变形预测方法

为定量评估八矿已16.17、已15、戊9、丁6煤层充分采动后的地表变形特征，根据煤层赋存条件、采煤方法及工艺、参照国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（2000）中的经验公式，采用概率积分法中的最大值预测方法对煤层开采后的地表变形量预测[8]，据此预测采区及全区开采结束后地面塌陷。

4.2 地表变形预测结果

4.2.1 地表变形预测

八矿共开采14采区、12采区、21采区、13采区及13新采区等5个采区，主采已16.17、已15、戊9、丁6煤层，根据计算结果绘制的地面塌陷下沉等值线图，新增地面塌陷面积4.25km2，塌陷中心最大下沉值6590mm，最大倾斜值53.65mm，最大曲率1.369×10-3mm，最大水平移动值2108mm，最大水平变形值26.09mm/m，变形最大塌陷区集中在14采区，地表沉陷和变形量均较大。

4.2.2 全井田地表变形预测评估

全井田开采终了后，八矿地面塌陷面积最终将达到40.45km2，地面塌陷区中心最大下沉值5998mm，最大倾斜值17.67mm，最大曲率0.096×10-3mm，最大水平移动值2099mm，最大水平变形值9.40mm/m，地表沉陷和变形量均较大。

4.3 地表变形引发或加剧地质灾害危险性预测评估

4.3.1 地表变形引发或加剧地质灾害危险性预测评估

根据前述计算，上述5个采区地面塌陷最大下沉值6590mm，地表下沉将产生新的地面塌陷，新增塌陷面积4.25km2；地表下沉将造成浅层地下水位相对上升，矿区浅层地下水埋深4m左右，据此推算，结束后，14采区将出现长年积水区面积0.31km2；另外，开采后地表水平变形最大值将达到26.09mm/m，地表将产生地裂缝灾害。因此，预测矿山开采引发地面塌陷和地裂缝危险性为大。由地面塌陷等值线图与现状塌陷范围叠合，可以确定14采区、12采区、21采区、13采区均存在重复开采。因此，采矿活动加剧上述采区地面塌陷危险性为大。采矿活动将造成大范围地面塌陷并伴生地裂缝，并对地面塌陷区居民、房屋、耕地、河道及道路产生破坏性影响，地质灾害危险性大。

4.3.2 开采终了地表变形引发或加剧地质灾害危险性预测评估

根据前述计算，全矿区开采终了地面塌陷面积将达到40.45km2，地面塌陷中心地带最大下沉值5998mm，以浅层地下水埋深4m计算，地面塌陷区将出现长年积水区面积5.15km2；另外，开采后地表水平变形最大值将达到9.49mm/m，地表将产生地裂缝灾害。预测矿山开采引发地面塌陷和地裂缝危险性为大。对村镇的危害：开采终了，矿区新增受地面塌陷危害941户、2267人、4045间房屋。至开采终了，八矿采矿活动将造成地面塌陷33.01km2并伴生地裂缝，并对地面塌陷区居民、房屋、耕地、河道及道路产生破坏性影响，地质灾害危险性大。

5 结束语

八矿位于平顶山市卫东区，矿区面积41.4195km2，为生产矿山。井工开采煤矿资源，设计年产量300×104t，实际生产能力360×104t/a，矿山规模为大型矿山。评估区为重要区，八矿矿山地质环境条件复杂程度为复杂，该矿矿山地质灾害危险性评估级别为一级。平煤八矿主要地质灾害危险性现状评估，主要地质灾害为地面塌陷及其伴生地裂缝，14.76km2的地面塌陷，达矿区面积的三分之一。采区内地面塌陷发育，多达10处，伴生地裂缝10条。八矿的煤矸石堆放场地共2处，矸石场长100～240m，宽50～150m，矸石山偶见小煤矸石块体滑落，未曾出现崩塌或滑坡地质灾害。预测评估：预测和开采终了矿山采矿活动将产生地面塌陷和地裂缝。综合評估认为全评估区为地质灾害危险性大区。结合评估方案分期分批次进行矿山地质环境保护与综合治理；将矿山地质环境治理目标纳入年度考核指标，建立矿山地质环境治理年度考核制度。

参考文献：

[1]宗辉.德兴铜矿富家坞矿区地质灾害评估[D].中南大学，2005.

[2]刘福华.地质灾害危险性评估的思路与基本方法[J].西部资源，2017（05）：98-99.

[3]贺为民.地质灾害危险性评估分级因素的探讨[J].灾害学，2013，

28（03）：111-116.

[4]郑斌.关于矿山地质灾害危险性评估中几个主要技术问题的探讨[J].世界有色金属，2017（15）：198+200.

[5]罗清威，冯有利.平煤八矿地面塌陷与地裂缝发育特征及危险性评估[J].煤炭技术，2017，36（02）：107-109.

[6]冯有利，罗清威.基于Rough set的采空区地面塌陷危险性评价[J].河南理工大学学报（自然科学版），2016，35（6）：759-764.

[7]王有余.浅析铜矿山水工环地质灾害危险性评估策略[J].中国金属通报，2017（06）：125+124.

[8]佚名.《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》解读[J].安全与健康，2017（09）：36-37.