矿山地质灾害类型及发育特点

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摘要：文章采用路线穿越法与追踪法，沿井田主要沟谷、交通干线、居民点进行详细地质灾害调查，调查显示官地煤矿矿山地质灾害类型有地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡及泥石流5类，以地裂缝（群缝）为主，其次为崩塌，主要分布于井田东北部煤层采动区域及小煤矿（窑）破坏区，矿山地质灾害诱发与采煤活动、边坡开挖等人类工程活动关系密切。

关键词：地质灾害；地裂缝；崩塌；人类工程活动

1矿山概况及地质环境背景

官地煤矿位于西山煤田东部边缘吕梁山山脉中段东麓，地跨山西省太原市万柏林区、晋源区、清徐县及古交市。矿井始建于1960年，现核定生产能力420万t/a，井田面积2104.4974km。本区属黄河流域汾河水系，井田内无常年性河流，主要发育神底沟、官地沟、风峪沟等8条季节性河流。本区属剥蚀侵蚀低中山区，地势西南高东北低，地形切割剧烈，沟谷纵横。受区域地质构造控制，井田总体上为单斜构造，地层走向北西—南东、倾向南西，属缓倾斜地层。井田内出露地层由东向西依次有石炭系下统太原组、二叠系下统山西组、上统上石盒子组和石千峰组，庙前山一带三叠系下统刘家沟组地层出露，山顶及沟谷缓坡地段大面积覆盖第四系黄土。井田批采煤层为二叠系下统山西组2、3号煤层和石炭系上统太原组6、8、9号煤层，可采煤层平均总厚度17.87m，开采标高820-1170m。

2采空区分布特征

根据以往采掘资料，井田内曾有62座小煤矿、43座小煤窑进行采煤活动。建矿前采煤方法主要采用残柱式、人工炮采落煤等；到20世纪60-70年代，矿井先后采用残柱式、刀柱式、单一长臂式、分层式等采煤方法；2006年以后开始采用智能综合机械化采煤方式，煤层自上而下分层开采，走向长壁后退式全部跨落管理顶板。井田内2、3、6、8、9号煤层均曾开采过，以往小煤矿2（窑）破坏和官地煤矿开采形成采空区总面积50.86km，占井田总面积的48.67%。其中，小煤矿（窑）煤层破坏区形成于2009年以前，分布于井田东北—东南部煤层浅埋处；官地煤矿煤层采空区形成于1957—2017年，主要分布于井田中部—东北部。

3地质灾害类型及发育特征

3.1地质灾害类型

采用路线穿越法与追踪法，沿井田主要沟谷、交通干线、居民点进行详细地质灾害调查，调查显示官地煤矿矿山地质灾害类型有地面塌陷、地裂缝、崩塌（及其隐患）、滑坡及泥石流（及其隐患）5类，主要集中分布于调查区煤层采动区域及小煤矿（窑）破坏区，具一定规模和危害的地裂缝（群缝）125处、地面塌陷9处、崩塌53处、滑坡8处。

3.2地质灾害发育特征

1）地裂缝、地面塌陷

地裂缝、地面塌陷规模均属小型，主要分布于采煤沉陷区沟谷两岸山体，以风峪沟北岸、神底沟山体发育最为密集，仅少部分地裂缝、地面塌陷采取治理措施，见图1。其中，地裂缝发育最为普遍，占地质灾害总数的64.1%，主要发育于二叠系砂岩、砂质泥岩地层中，多为拉张裂缝并多伴随下错性质，最大下错深度3.5m；裂缝宽度从几厘米至数十米不等，以0.1-4m居多，最宽达12m；裂缝长度从数米至数百米不等，以10-100m居多，最长达260m；地裂缝多以群缝形式出现，少者2-3条，多者达几十条，群缝间距0-45m，可见深度0.1-5m。地裂缝发育程度随煤层重复采动次数增多而加强，小窑破坏区地裂缝发育弱且分布稀疏，采动工作面地表地裂缝延伸方向多斜交或垂直于工作面回采方向，裂缝形态以折线型居多。地面塌陷多在井田山顶平台、山体缓坡处与地裂缝伴生，占地质灾害总数的4.6%，主要发育于第四系中、上更新统黄土与二叠系砂岩、砂质泥岩地层中，塌陷深度0.2-1.5m、长轴5-100m、短轴3-100m，坑口形状多样，塌陷区222最大面积1.5hm，最小面积0.006hm，总面积3.1192hm，占采煤沉陷区总面积的0.06%。

2）崩塌

崩塌主要发生在采煤沉陷区公路两旁、工业场地及建设景区周边沟谷两侧等开挖形成的人工边坡，较稳定31处，不稳定22处。采煤沉陷区工业场地、景区及公路不稳定边坡下方大多进行了治理，太古公路坡体下方砌石挡墙部分因采煤沉陷坡体失稳被掩埋、损毁或破坏。崩塌以小中型倾倒式或倾倒滑移式岩质崩塌为主，在井田北部太古公路沿线一带崩塌分布相对密集。崩塌坡体岩性以二叠系砂岩、泥岩地层为主，岩体节理裂隙发育，风化剥蚀严重；坡体类型多为块状、厚层状的坚硬脆性岩石或有软弱结构面存在的陡峻边坡，坡度以70-85°居多，局部地段近乎直立；坡长以15-45m居多，坡宽20-160m不等，坡高一般15-40m，最高达150m；坡脚堆积物零乱、不规则，大部分呈线状锥形堆积，少部分崩塌堵塞河道或排水渠，公路两旁边坡少量块石滚落于公路中间。

3）滑坡

滑坡主要分布在井田东北部较大沟谷两侧、公路两旁的煤层采动破坏区及工业场地等区域，大多处于破坏阶段或初始蠕变阶段，有2处滑坡进行了专业治理，其余6处公路旁滑坡在修建公路时对坡体采取了排水渠、砌石挡墙等简单治理措施。443滑坡规模0.065×10-190.4×10m，小型滑坡6处、中型1处、大型1处。滑坡发育在第四系、二叠系地层中，滑体主要由碎块石、砂岩、泥岩、砂质泥岩等组成，滑床主要由二叠系砂岩、泥岩或砂质泥岩组成，控滑结构面有层内错动带、老滑面、覆盖层与基岩接触面等，坡面形态大部分呈凸形，滑坡体坡顶多出现拉张裂缝，中下部多出现剥、坠落，坡面、坡下树木出现歪斜等现象。

4）泥石流及其隐患

泥石流及其隐患沟谷主要分布在井田中部至北部受煤层采动影响的黄冶沟、风峪沟、官地沟、神底沟这4条沟谷，其中黄冶沟、风峪沟存在泥石流隐患，官地沟、神底沟为泥石流沟谷，现状仍存在泥石流隐患。

4结论

1）矿山地质灾害诱发与采煤活动、边坡开挖等人类工程活动关系密切，在特殊的地形地貌和岩土体工程条件下，决定了本区地质灾害类型及其变形破坏模式。

2）矿山地质灾害类型有地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡及泥石流5类，主要集中分布于井田东北部煤层采动区域及小煤矿（窑）破坏区，以地裂缝（群缝）为主，其次为崩塌。

3）小型地裂缝发育最为普遍，主要发育于二叠系地层中，多以群缝形式出现，在相邻工作面交界处或重复采动工作面交界地段地裂缝发育程度加强。崩塌主要发育于采煤沉陷区公路两旁、工业场地及沟谷两侧等开挖形成的岩质边坡，以小中型倾倒式或倾倒滑移式岩质崩塌为主。

参考文献：

[1]中国地质调查局.DD2014-05,矿山地质环境调查评价规范[S].

[2](原)山西省国土资源厅.山西省采煤沉陷区重要矿区矿山地质环境专项调查技术要求[S].2016,12.

[3]向茂西,仵拨云,等.榆林地方煤矿开采区地面塌陷及形成机理[J].煤炭技术,2017,36(5):120-122.

[4]范立民,马雄德,等.西部高强度采煤区矿山地质灾害现状与防控技术[J].煤炭学报,2017,42(2):276-285.

作者： 廖华爱  单位：山西省煤炭地质水文勘查研究院