采煤塌陷区工程建设的勘察及治理方法要点分析

李欣涛

摘要：我国国土辽阔，蕴含着大量的自然资源，煤炭矿产是我国自然资源较为丰富的资源组成部分。随着人们生活水平的提升和对生活质量的追求，对煤炭资源的需求逐渐增大，而煤矿开采后的地质条件会呈现多样化的动态变化，其中较为常见的是塌陷现象，国家与政府也采取了一些措施进行了塌陷区回填以及地质环境改善，但在进行工程建设时必须要进行地质结构和整体岩土的地质作用、范围等进行仔细的勘察，确保能够实现工程建设的承载。提高土地利用率，改善环境水平。

关键词：采煤塌陷区;勘察;治理;要点分析

近年来随着人口数量的不断增长和城市化建设规模的不断扩大，土地资源越发紧张，塌陷是煤矿开采后遗留的地质现象。常见于一些煤矿资源丰富的地区，多数处于城市周边地区和偏远地区，对于城市用地开发中塌陷区的处理需要特别关注，尤其是其地质条件和地下结构情况较为复杂，如果没有进行详细的地质调查和工程勘察而直接进行工程项目建设极易因一些影响因素而发生安全事故，为人们的生命财产安全带来威胁。本篇文章以唐山市规划建筑设计中城市建设工程项目唐山某公园项目开发设计为例，针对采煤塌陷区工程建设的勘察及治理要点进行分析。

一、唐山某公园建设项目工程概况

唐山某公园项目，拟建场地下方原属于唐山市某煤矿，大地震时形成采煤塌陷区，经过多年回填，现已成为建筑垃圾场。全场地内地形变化很大。本着科学规划，合理改造城市用地的原则，规划建设人工湖公园项目。唐山市地处燕山沉降带南部，山麓冲积平原中部，属于滦河早期和中期冲积扇。第四系地层厚度受地壳构造运动的显著影响，平原区内分布剥蚀残丘。研究区第四系冲积层厚度不定，一般0～30m，由土、砂、砂质粘土、粘土、砂及卵石、砾石组成，为第四纪沉积物。

基底地质构造较为发育，北东方向主要断裂有大八里庄断裂、陡河断裂、唐山断裂。而拟建场地为古滦河中-晚期冲积平原地貌，位于唐山市路北区东北部。地貌单元类型为陡河一级阶地。场地内所有钻孔高程为黄海高程，坐标系统为北京54坐标系。拟建场地为采煤塌陷区，全场地内地形变化很大。因此，针对此地形和地质情况开展工程勘察，以确保工程项目设计和施工可行性。主要勘察目标和项目内容如下：

查明场地内不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，并提出整治方案的建议;查明建筑范围内岩土层的成因、组成及分布规律，提供满足设计、施工所需的岩土技术参数;确定地基承载力，对地基的均匀性进行评价，并对地基和基础设计方案进行分析;查明地下水的成因、埋藏条件和动态规律，评价地下水对建筑物和施工的影响;确定拟建场地的地震设防烈度，划分建筑场地的类别，判定场地内饱和砂土在地震作用下的液化趋势;查明场地埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;判定场地水和土对建筑材料的腐蚀性;提供场地土的标准冻结深度;提供湖堤岸护坡所需的岩土参数，并对护坡方案进行分析和建议^[1]。

二、项目塌陷区地质调查及工程勘察难点和存在的问题

经勘察数据可见，拟建场地下方原属唐山市某煤矿，为采煤塌陷区，经过多年回填，现已成为建筑垃圾场。存在深厚杂填土，厚度、密实度不均匀，地基存在固结变形。新发现塌陷土洞两处和地裂缝多于七处，不稳定边坡有滑移坍塌、裂隙变形及漏水的隐患^[2]。试蓄水时，拟建场地内发现漏水点二百余处，全场地内地形变化很大。采空区地基稳定性评价报告中，对今后地表产生的残余沉陷变形进行了预计。评估区内地表残余最大下沉为1200mm;南北方向最大倾斜变形为6.0mm/m;东西方向最大倾斜变形6. Omm/m;南北方向最大水平拉伸变形为4.Omm/m，最大压缩变形为4.0mm/m;东西方向最大水平拉伸变形为4.Omm/m，最大压缩变形6.Omm/m，大于拟建建（构）筑物的临界变形值（倾斜I≤3.0mm/m、水平变形ε≤2.0mm/m、曲率变形K≤0.2×10-3/m）。拟建场地未来长期受采动区残余变形的影响。场地内存在竖井13个，其中蓄水区7个已经发现并进行封堵处理5个、另2个因自然掩埋位置不明处理效果不显明;其他6个竖井未在蓄水区内。竖井封堵处理都未考虑和蓄水工程之间的影响，未完成防水封井盖帽。场地内有不明位置竖井安全出口1～2处。

勘察结果表明，勘察场地为采煤塌陷区，存在深厚杂填土层，属不稳定场地。人工湖工程大部分场地地形平坦，湖岸工程地形起伏较大。拟建场地存在深厚杂填土，自重固结尚未全部完成，未经处理不宜作为人工湖工程的蓄水湖底及岸坡的天然地基^[3]。该场地土类别为软弱场地土，建筑的场地类别为III类。拟建蓄水湖预计不再开挖，湖底坐落于杂填土或素填土上。根据经验所得土层的渗透系数，场地内地下水位以上土层多为杂填土、素填土和细砂等中-强透水层，弱透水层较深。

三、塌陷区工程建设治理方法要点建议

（一）换填碾压法

将杂填土、素填土层挖除换填，换填深度以满足设计要求为宜。换填材料建议采用柔性较好的细粒土，施工时控制最优含水量，换填时分层碾压，换填压实系数不小于0.94。

（二）强夯法

对拟建场区可采用强夯法加固处理，强夯前应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工。场区北部距离50米左右有唐山陶瓷文化创意中心;东北部距离30米左右有居民区建筑，强夯施工时应采取相应隔震措施，防止对周围建筑物产生破坏^[4]。

（三）碎石挤密法

可采用振冲碎石桩，用振动方式在湖底中成孔后，再将碎石挤压入土孔中，形成大直径的碎石所构成的密实桩体。宜采用75kw振动器，桩径在800—1200mm之间，桩长不宜超过15.0m，桩端进入承载力较好的土层。

（四）蓄水湖分格节制连通蓄水法

蓄水湖平面分格;已发现渗漏点重点防渗处理;加强防渗层抗变形能力等技术措施，細化湖底、驳岸处、漏水处、塌陷土洞的防渗层搭接做法。地面变形监测及蓄水水位监测，并制定紧急处理预案^[5]。

四、结语

采煤塌陷区工程需要考虑众多地质因素和地质变化条件，并结合地下水文条件、地理位置进行详细的勘察，结合详细数据进行工况分析，采取相应措施进行地质条件改善，以使其达到工程施工建设标准，提高城市规划建设质量，确保工程顺利进行。

参考文献：

[1]郭巧玲，马志华，韩瑶瑶.焦作采煤塌陷区土壤水分特性研究[J].人民珠江，2018，39（11）：28-33.

[2]赵殿君.内蒙古自治区采煤塌陷区综合治理浅析[J].西部资源，2018（04）：68-69.

[3]秦晓亚. 基于“LID”的城区型采煤塌陷区水域景观设计研究[D].中国矿业大学，2018.

[4]毛旭阁.废弃矿山采煤塌陷区土地复垦综合治理模式研究[J].中国煤炭，2018，44（01）：132-136.

[5]倪杰. 济宁市采煤塌陷区动态监测与综合治理研究[D].山东师范大学，2017.

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