某复杂采空区场地的地质灾害评价

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇某复杂采空区场地的地质灾害评价范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要 某拟建场区下存在煤矿采空区和耐火粘土矿采空区，通过高密度电法物探查明场区内采空区的三维分布情况，并采用钻孔进行了采空区的验证。分析表明：1）拟建工程建成后增加较大的地面荷载，有可能引发或加剧采空塌陷及伴生地裂缝地质灾害的危险性为大；2）工程设计建设时建筑结构基础宜以采空区下岩层作为持力层，并加强地质灾害和地质环境监测。

关键词 采空区；采空塌陷；地裂缝；物探；高密度电法

中图分类号：TU476 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）14-0133-02

1 工程概况

拟建的章丘市生活垃圾焚烧发电厂项目位于章丘市城区东北部，明水街道办事处侯家村东南，厂区分为主要生产区、辅助生产区及行政管理区。主要生产区由焚烧主厂房、烟囱、上料坡道等组成，辅助生产区由综合水泵房、冷却塔、油泵房、地下油罐、工业消防水池、生活水池、渗沥液处理站、地磅房等设施设备组成。行政管理区主要由办公楼、食堂、生活楼、门卫及相应生活设施组成。厂房柱基础采用钢筋混凝土独立基础，墙基为素混凝土带状基础（埋深小于等于3 m时）或钢筋混凝土墙梁（埋深大于3 m时）。

2 厂区工程地质、水文地质条件

2.1 工程地质条件

该地区地貌形态为山前倾斜平原，总体地势为东南高西北低，南部可见粘土矿露天矿坑，最低坑底标高53 m，矿坑北侧自然地坪高程82 m。该拟建厂区建设场地较平整，地面标高79.1 m～81.4 m。

场地内岩土体主要由第四系松散堆积土层和下伏石盒子组砂岩泥岩建造组成，工作区内第四系松散堆积土层主要由耕土、黄土、碎石土、残积土等组成，岩石地层隐伏第四系之下，主要为二叠纪石盒子组万山段的砂岩泥岩建造，受采矿影响，风化程度较高，采矿影响范围内岩层风化程度较高，绝大部分达到强风化标准，局部地段出现中等风化层段。矿层以下岩层主要由石炭二叠系地层中的泥岩、砂岩、页岩夹薄层灰岩组成，并夹有煤层和铝土层，岩石强风化～中风化，所采矿层往下深部新鲜岩石致密坚硬，整体性较好，抗压强度较高。

2.2 水文地质条件

该场地属小清河水系。调查区附近无地表水系，在项目用地东北约1 km处有自东南向西北径流的东巴漏河，东巴漏河上建有杏林水库，库容约1000×104 m3，西距项目用地约3 km。由于拟建厂区地处山前倾斜平原，排泄通畅，仅在雨季时有第四系水位。碎屑岩类孔隙水和碎屑岩夹层间灰岩岩溶裂隙水的地下水动态变化特征基本同岩溶水一致。本区岩溶水水位随季节变化明显，升降幅度较大，2003年7月5日为最低水位29.97 m，12月5日为最高水位63.05 m，最高水位与最低水位相差33.08 m。

3 场区采空区的灾害评估

3.1 采空区的分布

在资料搜集、野外调查访问的基础上，通过物探（高密度电测深和可控源音频大地电磁法）、钻探工作，查明了场区附近历史上建有明水镇一号煤矿和明水镇五号煤矿两个煤矿采空区和一个耐火粘土矿采空区，其中：

1）明水镇一号煤矿建于1973年，煤层底板标高-100 m～

-215 m，埋深约180 m～295 m，开采方式为地下开采，采煤方法为走向长壁式采煤法，爆破落煤，全部垮落法管理顶板，本工程场区用地西南部距离采空区最近约52 m，西北角距离采空区最近约40 m。

2）明水镇五号煤矿是明水镇一号煤矿的接续矿井，井口标高+92 m，井底标高-120 m。该拟建工程场区内大部分由于岩浆岩侵蚀作用和煤层较薄而不可采，仅在东南部有部分可采区，但煤层未开拓，开拓巷道距离项目用地约240 m。

3）耐火粘土矿采空区：位于济钢耐火材料厂矿区范围内，为地下开采，开拓方式为中央斜井式，场区附近分+52 m、+38 m、+26 m、+16 m、+5 m、-5 m、-15 m、-25 m、-36 m水平进行开拓，在中东部和西部分别是矿山的主巷道。由于王白庄矿区为2004年停采，推测评估区内除部分保护矿柱外，其余已经全部开拓采空。

3.2 采空区的灾害评估

1）物探法解译采空区的分布：采用高密度电法查明深度150 m内的异常反应区域。共施测8条测线，所有测线起点自工作区西边界向西延伸100 m，每条测线长度均为590 m，测线终点自工作区东边界向东132 m～140 m（工作区东西宽度不一致）。测线编号自南向北增加，线距40 m，3、4、5、6线因布置有主要建筑物，线距加密为20 m。根据工作区的异常特征，推断出工作区明显异常区多在40 m～100 m之间推断为采空区或破碎岩体，且范围较大较连续，在大范围异常区中间存在小范围的异常较小的推断为巷道或破碎岩体。

2）钻孔验证采空区：为验证采空区分布情况，施工验证钻孔22个，目标层位为粘土矿采空区，有5个钻孔钻遇耐火粘土采空区，其余钻孔推测钻遇矿柱。由于采空区上覆岩层已经发生沉陷，出现垮落、孔洞并产生孔隙和裂隙，形成冒落带、裂隙带，导致钻进过程中孔内冲洗液消耗量骤增直至完全漏失出现干孔、掉钻、钻孔抽风现象，岩芯破碎，钻遇孔洞0.20 m～2.0 m，见耐火粘土碎块和铁质粘土夹层碎块，有的钻孔铁质粘土夹层岩芯较完整。从钻孔资料可以看出，项目用地范围内已经开采，开采层位为一矿层和二矿层，局部地区铁质粘土夹层也一起开采，在巷道两侧矿柱和房柱法开采留设的矿柱部分，受开采影响，上覆岩石也出现形变，矿层岩芯较破碎。

在对前述采空区有关情况搜集整理相关资料的基础上，分析认为：

1）该场地用地范围内仅存在粘土矿采空区，项目用地范围内地下存在不可采的煤层资源，但在本项目建设用地内不存在煤矿采空区。

2）项目建设用地范围内的粘土矿采空区所采矿层为B层粘土，共分为两个矿层，矿层累计厚度4.86 m（平均值），含中间铁质粘土夹层总厚度7.63 m，项目用地范围内的粘土矿两个矿层全部被采形成粘土矿采空区。

3）采空导致地表塌陷，现状高程与采前高程相比，项目用地范围内下沉幅度大约1 m左右，与预测地面沉降值相比尚有差距，未达到稳定标准，对拟建项目的地基稳定性具有不利影响。

4 结论和建议

1）拟建工程为生活垃圾焚烧发电厂工程，工程建设过程中和建成后，不涉及采矿、抽汲地下水，尽管场区附近耐火粘土开采多年，地面已经下沉变形且基本沉稳，但由于工程规模较大，建成后增加较大的地面荷载，有可能使覆岩破坏形成的微小空间（垮落岩石碎胀、岩块间隙、离层间隙等）压密实从而下沉，引起采空区覆岩和地表重新移动变形，加剧采空塌陷及伴生地裂缝地质灾害，使地基失稳，危害工程安全，因此综合分析预测工程建设引发或加剧采空塌陷及伴生地裂缝地质灾害的危险性为大。

2）在工程规划设计建设时根据有关勘察评价结果科学规划、合理布局，采用相应的建筑结构基础，宜以采空区下岩层作为持力层，强化地基稳固性，提高建筑物整体稳固性和抗不均匀沉降能力，确保工程安全，并加强地质灾害和地质环境监测。项目建设过程中要定期对所建建筑进行沉降监测，运行后沉降监测3～5年，密切观测沉降变化并及时处理。

参考文献

[1]国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京：煤炭工业出版社，2000.

[2]孙文华.北京：三下采煤新技术应用与煤柱留设及压煤开采规程实用手册[M].2005.

[3]刘传正.地质灾害勘查指南[M].北京：地质出版社，2000.

[4]工程地质手册编委会.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[5]刘衡秋，，何维彬.地质灾害危险性评估工作发展现状及若干技术问题探讨[J].中国地质灾害与防治学报，2008，19（4）：132-134.

作者简介

张勇（1973-），男，山东巨野人，高级工程师，1996年毕业于西安地质学院地质专业，分配在山东地矿局从事大地质工作，目前从事地质勘查研究工作和地质灾害应用性评价等工程实践工作。