采礦塌陷地質工程治理

孟 占 業

(大同市國土資源局，山西 大同 037006)

采礦塌陷地質工程治理

孟 占 業

(大同市國土資源局，山西 大同 037006)

依據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工程的治理方式，提出了栽植經濟林、發展養殖業、修復河道等治理措施。

采礦，塌陷，災害，地質

0 引言

煤炭是我國重要的礦產資源之一，對于我國的經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，環境問題一直是煤炭企業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出地面塌陷等地質災害，對于工作人員的生命安全以及企業發展具有嚴重的負面影響。根據此種情況，就需要我們能夠對采礦環境所出現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

對于采礦區域出現的塌陷情況來說，其通常是由于在采礦作業開展的過程中使地下相關區域的地下水位出現了一定的變化，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了數量較多的裂縫。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透水性增大的情況，并在雨水環境下使該區域土質所具有的強度降低，進而出現較大范圍的農田開裂、土體沉陷等問題。

1.2 災害特征

1)地面塌陷。

在采礦地質條件中，石灰巖是數量較多的一種地質類型。而在該類型地質條件中，巖溶塌陷可以說是較為常見的一類地質災害。在該種地質災害中，地下水位變化是造成塌陷情況出現的一項最主要的原因，且塌陷情況規模、大小等都和巖溶、土洞、地質構造、地下水徑流排泄以及地形地貌等存在著一定的關系。根據塌陷形成原因的不同，通常來說會具有三種類型，即環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蓋層。其中，地下水可以說是使采礦區域出現塌陷的主要因素，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定性非常脆弱。如果礦區下方開采程度較高，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生。

2)泥石流、滑坡。

對于該兩種災害類型來說，其為礦區塌陷之后所引發的次生災害。當礦區出現塌陷問題之后，就會在該區域造成數量較多的、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。如果在該種地質條件下伴隨著較大的降水情況，就非常容易因此引發滑坡以及崩塌等次生災害。

3)水資源破壞。

在巖溶類型礦區下方，其往往由于礦區煤礦開采工作的開展而對地下水進行一定的疏導，并且因此使原地區所具有的地下水得到了較大幅度的下降。同時，由于在企業對于開采所產生的尾礦渣石等等沒有進行良好的處理，就會因此對礦區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的處理就排放到周圍水體中，也會由于富營養化的出現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。

當礦區出現塌陷問題之后，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。而當這部分土地經過雨水的常年沖刷之后，則會使其涵養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生較大的變化，最終使土地出現貧瘠化以及保水保肥能力變差的情況。

2 采礦塌陷地質工程治理方式

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，由于周圍土質具有構造均勻、水文地質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)對于發生在河床內部的塌陷坑來說，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)如果塌陷坑出現在河床內部，其底部雖然出現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 排灌系統治理

1)河道修復。

在該項工作中，主要是對煤礦治理區范圍內的河道進行清理，并對河道兩岸都開展適當的防滲工作。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。

排水溝是解決礦區塌陷滲水問題的一項重要措施，其主要針對礦區治理范圍內的林地以及旱地所進行的。在修筑的時候，需要我們能夠根據以下的原則來開展工作：首先，要對礦區治理范圍內由于降水所產生的地表水攔截到治理區內；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土地利用產生較為不利的影響。對于礦區老河床，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 經濟林栽植

對于礦區塌陷問題來說，生態治理可以說是整個治理工作的重要目的，是當地生態系統建立的重要部分，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，我們需要以生態恢復學作為樹種選擇的重要依據，并且在對當地土壤養分、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進行改善，進而在降低有害元素數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濟效益得到提升。

2.4 養殖業發展

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

3 結語

近年來，我國的煤礦事業得到了較大程度的發展，而隨著煤礦開采量的不斷加大，對于礦井內部的地質情況、水位情況也會造成一定的影響，非常可能因此出現塌陷事故，并對工作人員的生命安全、企業的財產安全造成非常嚴重的威脅。在文中，我們對采礦塌陷地質工程的原理、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。

[1] 郭維君,崔曉艷,肖桂元,等.礦山地質災害主要類型及防治對策研究[J].金屬礦山，2010(8):88-91.

[2] 郭維君,崔曉艷,陳學軍.泗頂鉛鋅礦區巖溶塌陷成因及治理對策分析[J].金屬礦山，2009(12):76-78.

[3] 胡 煒,魏本寧,趙江濤.國外礦山環境治理管理制度研究及對我國的啟示[J].中國礦業，2011(S1):103-105.

[4] 許 妮,許 軍.陜西煤炭礦山環境治理恢復保證金制度研究[J].西北農林科技大學學報(社會科學版)，2010(4):11-14.

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(1977- )，男，工程師

TD824.7

A