孟 占 業(yè)

(大同市國土資源局，山西 大同 037006)

采礦塌陷地質(zhì)工程治理

孟 占 業(yè)

(大同市國土資源局，山西 大同 037006)

依據(jù)采礦塌陷災害的機理，對地面塌陷、泥石流、滑坡、水資源破壞、土地資源破壞等災害特征進行了介紹，并探討了采礦塌陷地質(zhì)工程的治理方式，提出了栽植經(jīng)濟林、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、修復河道等治理措施。

采礦，塌陷，災害，地質(zhì)

0 引言

煤炭是我國重要的礦產(chǎn)資源之一，對于我國的經(jīng)濟建設具有非常重要的意義。但是，在煤炭工作開展的過程中，環(huán)境問題一直是煤炭企業(yè)不容忽視的一項問題，通過采煤工作的開展，將不同程度的會誘發(fā)出地面塌陷等地質(zhì)災害，對于工作人員的生命安全以及企業(yè)發(fā)展具有嚴重的負面影響。根據(jù)此種情況，就需要我們能夠?qū)Σ傻V環(huán)境所出現(xiàn)塌陷問題的原因進行把握，并以針對性技術的應用對其做好治理。

1 采礦塌陷災害特征

1.1 災害機理

對于采礦區(qū)域出現(xiàn)的塌陷情況來說，其通常是由于在采礦作業(yè)開展的過程中使地下相關區(qū)域的地下水位出現(xiàn)了一定的變化，并在地下水位降低、使窿道頂板土體由于長期缺乏水分最終使頂板出現(xiàn)了數(shù)量較多的裂縫。而當這部分裂縫形成之后，則可能直接貫通到地表，以此使地下粘土出現(xiàn)透水性增大的情況，并在雨水環(huán)境下使該區(qū)域土質(zhì)所具有的強度降低，進而出現(xiàn)較大范圍的農(nóng)田開裂、土體沉陷等問題。

1.2 災害特征

1)地面塌陷。

在采礦地質(zhì)條件中，石灰?guī)r是數(shù)量較多的一種地質(zhì)類型。而在該類型地質(zhì)條件中，巖溶塌陷可以說是較為常見的一類地質(zhì)災害。在該種地質(zhì)災害中，地下水位變化是造成塌陷情況出現(xiàn)的一項最主要的原因，且塌陷情況規(guī)模、大小等都和巖溶、土洞、地質(zhì)構造、地下水徑流排泄以及地形地貌等存在著一定的關系。根據(jù)塌陷形成原因的不同，通常來說會具有三種類型，即環(huán)境下方具有土洞或者溶洞、地下存在動力水以及上部存在巖質(zhì)蓋層。其中，地下水可以說是使采礦區(qū)域出現(xiàn)塌陷的主要因素，其通過地下水位的變化以及巖土體自身所具有的重量而地面所具有的穩(wěn)定性非常脆弱。如果礦區(qū)下方開采程度較高，就會使水流所具有的流速以及坡度逐漸增大，以此使巖溶裂隙中的覆土層以及充填物在受到搬運、沖蝕之后使土洞所具有的大小地逐漸加大，并且同時受到真空吸蝕、降雨、地震等因素的影響最終導致塌陷問題的發(fā)生。

2)泥石流、滑坡。

對于該兩種災害類型來說，其為礦區(qū)塌陷之后所引發(fā)的次生災害。當?shù)V區(qū)出現(xiàn)塌陷問題之后，就會在該區(qū)域造成數(shù)量較多的、深度在2 m～10 m間的大坑，并因此形成了非常陡峭的凌空面。如果在該種地質(zhì)條件下伴隨著較大的降水情況，就非常容易因此引發(fā)滑坡以及崩塌等次生災害。

3)水資源破壞。

在巖溶類型礦區(qū)下方，其往往由于礦區(qū)煤礦開采工作的開展而對地下水進行一定的疏導，并且因此使原地區(qū)所具有的地下水得到了較大幅度的下降。同時，由于在企業(yè)對于開采所產(chǎn)生的尾礦渣石等等沒有進行良好的處理，就會因此對礦區(qū)周圍的水體造成較大的污染。同時，如果人員日常的生活用水沒有進行適當?shù)奶幚砭团欧诺街車w中，也會由于富營養(yǎng)化的出現(xiàn)而使地下水遭受到非常嚴重的破壞以及污染，并且這種問題非常地難以被治理。

4)土地資源破壞。

當?shù)V區(qū)出現(xiàn)塌陷問題之后，就會對周圍造成水土流失的情況，且很多土地可能因此受到較為嚴重的破壞。而當這部分土地經(jīng)過雨水的常年沖刷之后，則會使其涵養(yǎng)水源的能力得到較大的減弱，進而使土壤結構無論是水平方向還是垂直方向都會產(chǎn)生較大的變化，最終使土地出現(xiàn)貧瘠化以及保水保肥能力變差的情況。

2 采礦塌陷地質(zhì)工程治理方式

2.1 塌陷坑治理

為了能夠使塌陷坑治理這項工作具有更為針對性的特點，企業(yè)在對其進行治理時可以將其分為以下幾個類型：

1)對于2 m以下的塌陷坑來說，可以將其歸類為A級塌陷。對于該類型的塌陷坑來說，由于周圍土質(zhì)具有構造均勻、水文地質(zhì)較好且濕度適中的特點，我們在處理時可以不對其進行挖掘，而通過土方的使用直接對其進行回填。

2)對于2 m以上、處于河床外的塌陷坑歸類為B類塌陷。對于該類型的塌陷坑來說，可以通過放坡開挖的方式進行處理，且挖掘的高寬比也需要能夠根據(jù)挖方邊坡值進行制定。在實際施工過程中，無論坑底是否存在裸露基巖都應當對其開挖。具體實施方面，首先需要通過挖掘機的應用對坑內(nèi)部的軟弱土層進行清除，并通過水泥漿的方式對坑底進行灌注，以此起到對塌陷通道進行堵塞的作用，最后在其表面通過碎石以及粘土進行回填與夯實。

3)對于發(fā)生在河床內(nèi)部的塌陷坑來說，我們可以將其歸類為C類塌陷。在對該類塌陷情況進行處理時，需要先對塌陷坑邊緣位置所存在的軟弱土層進行清除，之后再通過水泥灌漿以及混凝土板的應用對其進行處理。

4)如果塌陷坑出現(xiàn)在河床內(nèi)部，其底部雖然出現(xiàn)了沉降問題但是還沒有形成塌陷坑，則需要將其歸類為D類塌陷。在對該類塌陷進行處理時，同樣需要通過挖掘機的應用對裂縫部位所具有的軟弱土層進行清除，并通過碎石以及混凝土的應用做好回填與澆筑。

2.2 排灌系統(tǒng)治理

1)河道修復。

在該項工作中，主要是對煤礦治理區(qū)范圍內(nèi)的河道進行清理，并對河道兩岸都開展適當?shù)姆罎B工作。防滲方式上，則通過砌體砂漿的應用對河道兩岸進行處理。

2)排水溝修筑。

排水溝是解決礦區(qū)塌陷滲水問題的一項重要措施，其主要針對礦區(qū)治理范圍內(nèi)的林地以及旱地所進行的。在修筑的時候，需要我們能夠根據(jù)以下的原則來開展工作：首先，要對礦區(qū)治理范圍內(nèi)由于降水所產(chǎn)生的地表水攔截到治理區(qū)內(nèi)；其次，對于截排水溝的渠底需要保證不沖不淤的管理理念，即將水速控制在一定的范圍內(nèi)使其不僅不會造成泥沙的淤積，還不會對溝渠結構造成影響。

3)河床治理。

在部分礦區(qū)老河床中，由于大量地表塌陷，就會使整個地塊由于高低不平而對治理區(qū)土地利用產(chǎn)生較為不利的影響。對于礦區(qū)老河床，應用機械挖運、推土機進行推土平整，即首先在塌陷坑底部回填片石，然后再回填碎石，最后回填粘土，使治理后的老河床地面標高與兩岸地面標高持平。

2.3 經(jīng)濟林栽植

對于礦區(qū)塌陷問題來說，生態(tài)治理可以說是整個治理工作的重要目的，是當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)建立的重要部分，其主要包括樹種的選擇以及撫育等等。樹種的選擇是非常關鍵的，對此，我們需要以生態(tài)恢復學作為樹種選擇的重要依據(jù)，并且在對當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分、水分條件以及物理條件等進行充分考慮與研究的基礎上開展選擇工作。而對于已經(jīng)受到污染的土壤來說，為了能夠使其中所具有的Cd，Cr，Mn以及Pb等重金屬能夠得到有效的降低，則應當通過石灰揮撒以及有機肥施加等方式在對其pH值提升的同時對原有土壤的有機質(zhì)進行改善，進而在降低有害元素數(shù)量以及活性的基礎上使土壤作物所具有的食用安全性以及經(jīng)濟效益得到提升。

2.4 養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展

對于長期積水、面積較大的塌陷盆地而言，在其積水區(qū)域內(nèi)可以根據(jù)地表塌陷量的分布情況在積水較深的區(qū)域建設養(yǎng)殖類水塘，以此在對原有地質(zhì)情況治理的同時獲得經(jīng)濟的發(fā)展。而對于積水較淺的區(qū)域，則可以種植水產(chǎn)經(jīng)濟作物。該方式尤為適合于降雨量較大、氣候較為濕潤的地區(qū)。

3 結語

近年來，我國的煤礦事業(yè)得到了較大程度的發(fā)展，而隨著煤礦開采量的不斷加大，對于礦井內(nèi)部的地質(zhì)情況、水位情況也會造成一定的影響，非常可能因此出現(xiàn)塌陷事故，并對工作人員的生命安全、企業(yè)的財產(chǎn)安全造成非常嚴重的威脅。在文中，我們對采礦塌陷地質(zhì)工程的原理、特點以及治理方式進行了一定的研究，指出今后需要我們在實際治理工作中以針對性治理技術的應用避免塌陷問題的出現(xiàn)。

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On engineering treatment of mining collapsible geology

Meng Zhanye

(DatongLandResourceBureau,Datong037006,China)

Referring to the mechanism of mining collapsible disasters, the paper introduces the disastrous features of the ground collapse, mudslide, landslide, water resource damages, and land resource damages, explores the treatment ways of the mining collapsible geological projects, and points out the measures for planting economic forests, developing breeding industry and maintaining river channels.

mining, collapse, disaster, geology

1009-6825(2015)07-0062-03

2014-12-22

孟占業(yè)(1977- )，男，工程師

TD824.7

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