山西某矿区地面沉陷特征及风险性评价

发布时间：2020-06-14 20:05

【摘要】：本文以山西某大型矿山为研究对象,通过野外调查及数理统计方法研究了矿区地面沉陷特征、影响因素及形成机制,进而基于GIS平台完成了矿区地面沉陷风险性评价。取得以下主要认识:(1)矿区面积达83.6126km~2,矿山地质环境问题包括地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏及土地资源占用与破坏等,调查结果表明:矿山地质灾害以地裂缝为主,矿区东部含水层破坏严重,地形地貌景观及土地资源受煤矸石及地面沉陷影响严重。综合来看矿区东部地质环境问题严重。(2)矿区地面沉陷主要表现为地裂缝、塌陷坑及建筑损毁。从基本地质条件和开采工艺入手,分析地面沉陷的分布规律及其控制影响因素,结果表明:煤层开采诱发地面沉陷,地质条件及开采条件为地面沉陷控制因素,水文条件加剧地面沉陷。(3)矿区滑动型地裂缝分布广泛,重点分析其影响因素及形成机制研究,研究结果表明:矿区滑动型地裂缝规模较大且低侧下落明显,受坡体形态影响严重,采空区顶板冒落引起应力重分布及层间错动,山坡上部岩层向下滑移形成张性拉裂带,这种缓慢变形在经过较长时间及重复开采扰动后形成地裂缝。(4)矿区地面沉陷危险性评价结果表明:高危险区主要分布于矿区中部新采空区及东部埋深较浅的重复采动区域,中危险区主要分布于东部趋于稳定的老采空区,低危险区主要分布于埋深较大且无重复开采的采空区上方,极低危险区分布于未开采区。(5)矿区地面沉陷易损性评价结果表明:高易损区主要分布于国道附近工业用地,次高易损区主要分布于矿区东南角城镇,中易损区分散分布于各聚居村落,林地及未利用地分布较广,故低易损区面积较大。(6)矿区地面沉陷风险性评价结果表明:高风险区主要集中于矿区东南国道两侧,主要为工业用地集中区,地下煤层埋深较浅且重复开采较多,目前该区域地表趋于稳定,治理后应尽量避免地面荷载过大的人类活动,以免地面沉陷加剧。本文对矿区地面沉陷及风险性评价的研究为矿山的后续开发及恢复治理提供重要理论依据,而且对其它未开发或始开发的矿山预防采空沉陷事故及减少地面沉陷损失具有重要的借鉴意义。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.26;TD327
【图文】：

区域地质构造,新华夏系,灰岩,序次

家沟组 O2s 170-320斑状灰岩、生物碎屑灰岩及成。家沟组 O2x 194±上段白云质灰岩与泥岩互层色中厚层状泥晶灰岩云质灰岩。O185± 含燧石结核的亮晶白云岩及∈ 483-563含灰质白云岩与含泥质白云质灰岩，大涡卷灰岩。构造沁水盆地东北边缘、新华夏系第三隆起带中段以东。较低序次的娘子关帚状构造、寿阳局部处于研究区东西两侧。北抵一东西褶皱带，图 2-1）。新华夏系较低序次凹皱带呈北北东向

全貌,岩芯

性为砂岩、泥岩及少量煤层，地层情况见图 3-6。从钻孔揭露的地层岩性特征来看，采空区塌陷受到地层岩性组合影响较大，矿区主要为砂岩和泥岩，采空区塌陷导致上部岩体产生大量的破碎带，其中，砂岩主要表现为中陡倾的节理裂隙，岩芯风化后呈块状，而泥岩主要表现为碎裂带，岩芯风化后为碎块状。其中 ZK01主要反映了深层采空区的塌陷特征、岩体变形特征及含水层破坏特征等，ZK01揭露的地层岩性分析如下：该钻孔位于冲沟谷底（图 3-2），基岩出露，钻孔未涉及第四系地层。强风化带岩性为砂岩和泥岩，岩体破碎，节理裂隙发育，岩芯呈碎块状和短柱状。中风化带岩性主要为泥岩和长石石英砂岩，岩体较完整，岩性呈短柱状，岩层面清晰，倾角 8°。弱风化带岩性为砂岩，岩体完整，岩芯呈短柱状和长柱状（图 3-3）。砂岩和泥岩岩芯具有明显的区别，泥岩节理裂隙发育，多为破碎带（图 3-6），一组缓倾结构面较发育，倾角 35°，间距 5~10cm，裂隙无充填；岩芯呈块状，采取率较低；砂岩结构稳定，裂隙不发育，岩芯完整，呈短柱状和长柱状，岩层面清晰（图 3-5），少量泥岩夹层中可见明显的斜层理。

【参考文献】