安璐璐 金 超 李夢(mèng)霞

(河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000)

1 概述

針對(duì)某煤礦治理區(qū)范圍內(nèi)的地面塌陷治理，消除治理區(qū)內(nèi)塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題?；謴?fù)原有地類(lèi)功能，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全及正常生活生產(chǎn)的目的；修復(fù)活動(dòng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，才能保證礦區(qū)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的和諧發(fā)展[1]。

2 治理區(qū)基本概況

2.1 地形地貌

治理區(qū)屬溶蝕剝蝕中低山地貌。區(qū)內(nèi)地勢(shì)形態(tài)為南部中部相對(duì)較高，北部東部相對(duì)較低，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫多呈“V”字形發(fā)育，溝谷基本呈南北向，新生界的黃土主要分布在山梁垣上，基巖一般多出露在溝谷中，出露的地層以二疊系下統(tǒng)下石盒子組為主，縱觀(guān)全區(qū)其地貌特征陡峭的山坡多為林地和草地，相對(duì)平緩的山坡多被開(kāi)發(fā)為梯田。

2.2 區(qū)域工程地質(zhì)條件

治理區(qū)內(nèi)第四系由松散堆積物組成。二疊系上統(tǒng)上石盒子組及下統(tǒng)下石盒子組主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖地層組成。山西組為一套由泥巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖及煤層組成的煤系地層。石炭系太原組及本溪組為一套由泥巖、砂巖、灰?guī)r及煤層構(gòu)成的煤系地層組合。第四系地層易產(chǎn)生變形破壞，工程地質(zhì)性能差，淺部基巖風(fēng)化帶巖體破碎，易坍塌，深部砂巖、灰?guī)r一般完整性較好，裂隙不發(fā)育，工程地質(zhì)性能較好。泥巖、粉砂質(zhì)泥巖均為軟弱～半堅(jiān)硬巖石且常見(jiàn)閉合裂隙發(fā)育，易破碎，力學(xué)強(qiáng)度較低。

2.3 土地利用現(xiàn)狀

治理區(qū)土地利用類(lèi)型包括耕地、園地、林地、草地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、城鎮(zhèn)村及工礦用地。

3 治理區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題發(fā)育特征及工程地質(zhì)條件

3.1 地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害

地面塌陷是地下礦產(chǎn)采空區(qū)上覆巖層發(fā)生破壞,巖土體下陷或塌落在地下空洞中，并在地表形成不同形態(tài)的塌坑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為地面塌陷。礦山采空區(qū)落頂或巖溶塌陷等也會(huì)在地表產(chǎn)生地裂縫。

3.2 治理區(qū)地面塌陷基本特征

治理區(qū)內(nèi)的地裂縫和地面塌陷主要分為：

1)位于在種耕地內(nèi)治理后再次出現(xiàn)，規(guī)模較小，明年春季耕種再次被掩埋；

2)位于荒地或耕地內(nèi)治理后再次出現(xiàn)，規(guī)模較小，未填埋一直保留下來(lái)；

3)位于林地、荒地內(nèi)采空塌陷后，地裂縫和地面塌陷一直未處理。

3.3 治理區(qū)內(nèi)地面塌陷土地破壞現(xiàn)狀

根據(jù)土地利用現(xiàn)狀，治理區(qū)內(nèi)地面塌陷土地類(lèi)型為耕地、林地、草地，各類(lèi)土地面積為：旱地：占地面積為17.86 hm2。耕地類(lèi)型為旱地；有林地：占地面積為0.1 hm2；其他林地：占地面積為1.77 hm2；其他草地：占地面積為1.31 hm2。

4 工程治理設(shè)計(jì)

4.1 地面塌陷區(qū)治理設(shè)計(jì)

根據(jù)煤礦塌陷區(qū)的特征，對(duì)耕地分布的塌陷區(qū)，采取以地裂縫兩側(cè)0.5 m為單元?jiǎng)冸x表土、填埋夯實(shí)裂縫、表土回覆、土地平整的綜合治理措施，對(duì)草地、林地、村莊、采礦用地，主要采取直接填埋夯實(shí)裂縫的綜合治理措施。對(duì)復(fù)墾帶來(lái)的綜合效益及可墾性進(jìn)行全面考慮，確保其不超過(guò)國(guó)家及礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)承受能力，追求以最少?gòu)?fù)墾成本從待復(fù)墾土地中得到最大生態(tài)效益、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益[2]。

4.1.1表土剝離

對(duì)調(diào)查到的地裂縫進(jìn)行表土剝離，剝離寬度為裂縫兩側(cè)各0.5 m，剝離厚度約0.3 m，將剝離的表土就近堆放在裂縫兩側(cè)。

表土剝離工程量按式(1)計(jì)算：

V=L·D·H

(1)

其中，L為單個(gè)地裂縫的長(zhǎng)，m；D為剝離寬度，m；H為表土剝離厚度，m；V為表土剝離方量，m3。

4.1.2裂縫和塌陷坑填埋

表土剝離后進(jìn)行裂縫填埋，裂縫填料采用附近滑坡削坡后的土方，并用木樁每填埋0.3 m搗實(shí)一次，要求填埋下部密實(shí)度不低于90%。

地裂縫填埋工程量按式(2)計(jì)算：

(2)

其中，a為裂縫長(zhǎng)度，m；b為裂縫寬度，m；H為裂縫深度，m；V為裂縫填埋方量，m3；

塌陷坑填埋工程量按圓臺(tái)計(jì)算：

(3)

其中，R為塌陷坑上底半徑，m；r為塌陷坑下底半徑，m；h為塌陷坑深度，m；V為塌陷坑填埋方量，m3。

裂縫填埋后，將剝離后就近堆放的表土進(jìn)行回覆，表土回覆厚度為0.3 m。

4.1.3土地平整

對(duì)地裂縫區(qū)域涉及到的耕地部分，回覆后表土進(jìn)行土地平整，平整深度為0.2 m?？紤]地面坡度、田坎的穩(wěn)定性、土地利用率等方面的因素，同時(shí)減少土方量投資，盡量維持原來(lái)田塊的格局，據(jù)此規(guī)劃各個(gè)治理區(qū)均為非標(biāo)準(zhǔn)田塊，長(zhǎng)度、寬度不等，保證塌陷區(qū)內(nèi)平整后各個(gè)田塊內(nèi)地面坡度小于6°。

4.1.4恢復(fù)原有地類(lèi)

耕地恢復(fù)：表土回覆后對(duì)土地進(jìn)行翻耕，并人工施有機(jī)肥，翻耕深度0.3 m，施肥選用精制有機(jī)肥；草地恢復(fù)：對(duì)破壞的草地撒播草籽，草籽撒播密度為50 kg/hm2；林地恢復(fù)：?jiǎn)棠狙a(bǔ)栽樹(shù)種為油松，補(bǔ)栽密度為3 m×3 m。

治理工程量見(jiàn)表1。

表1 治理區(qū)地面塌陷地裂縫治理工程量表 m3

4.2 恢復(fù)地類(lèi)

對(duì)塌陷影響區(qū)的土地，根據(jù)地類(lèi)統(tǒng)計(jì)，旱地約17.86 hm2進(jìn)行翻耕，并人工施有機(jī)肥，翻耕深度0.3 m，施肥選用商用有機(jī)肥。其他草地約1.31 hm2撒播草籽，草籽撒播密度為50 kg/hm2。有林地0.1 hm2和其他林地1.77 hm2對(duì)死亡喬木進(jìn)行補(bǔ)栽，補(bǔ)栽樹(shù)種為油松，補(bǔ)栽密度為3 m×3 m，林地取比例30%補(bǔ)栽恢復(fù)(見(jiàn)表2)。

表2 治理區(qū)地面塌陷地裂縫地類(lèi)恢復(fù)工程量表 m2

5 預(yù)期效益

5.1 社會(huì)效益

礦區(qū)區(qū)域提高了土地利用率，使礦區(qū)土地利用變?yōu)槎喾绞?，農(nóng)用地，工業(yè)用地，養(yǎng)殖用地等等，緩解礦區(qū)人口的生活壓力。

5.2 環(huán)境效益

礦區(qū)的塌陷土地治理最大可能地保護(hù)并恢復(fù)地表植被和生態(tài)環(huán)境。所帶來(lái)的環(huán)境效益體現(xiàn)在三個(gè)層面，為采用合理的治理措施，很大程度增強(qiáng)了地質(zhì)災(zāi)害體的穩(wěn)定性，改善了地質(zhì)災(zāi)害體惡劣的工程地質(zhì)條件，降低了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，預(yù)防了伴隨地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所帶來(lái)的環(huán)境破壞。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益

礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程是防災(zāi)工程，防止和減輕正在或可能發(fā)生的各種災(zāi)害。防災(zāi)工程的經(jīng)濟(jì)效益主要由減災(zāi)效益和增值效益兩部分組成，并以減災(zāi)效益為主，增值效益為輔。

6 結(jié)語(yǔ)

地面塌陷區(qū)治理，對(duì)耕地和草地分布的塌陷區(qū)，采取以分布區(qū)為單元，剝離表土、填埋夯實(shí)裂縫、表土回覆、土地平整的綜合治理措施，對(duì)林地、村莊、采礦用地，采取直接填埋夯實(shí)裂縫的綜合治理措施，最后整平后恢復(fù)原有地類(lèi)。