某礦山地面塌陷成因分析

摘 要：對已發生的某礦山地面塌陷的影響因素及其致災機理進行了綜合分析與研究，指出其礦山地面塌陷具有的多種因素致災的特點，是人類采礦活動、不良地質環境條件及不良氣候共同作用的結果。針對塌陷區現狀進行塌陷成因分析、穩定性分析，并提出相應的防治措施及建議。

關鍵詞：礦山；地面塌陷；成因分析；穩定性分析；防治措施及建議

前言

2009年10月4日上午，云南省某鎮錫礦5-9號坑勞務人員臨時居住的一間簡易房屋地段發生地面塌陷，地面塌陷使地表形成面積約20m2，塌陷深度約8m的隋圓形的塌陷坑，塌陷量約為200m2，塌陷造成人員傷亡事故。塌陷災害發生后，經市政府及時組織、開展的應急聯動救援工作結果，最終確認塌陷災害致4人死亡。后由于及時對塌陷坑進行了回填處理，并采取壓力注漿加固的方法封堵了塌方潰水點，避免了災害的進一步擴大。

1 塌陷區環境地質條件

1.1 地形地貌

塌陷區處于紅河與南盤江水系地表分水嶺地帶，區域巖溶發育，沖溝溯源侵蝕強烈，河谷深切，谷坡陡峻、狹窄，多呈“V”型谷。區域地貌類型屬構造侵蝕、溶蝕中山地形地貌。

1.2 地層巖性

1.2.1 區域地層。地面塌陷區段區域上主要出露分布的地層中三疊統個舊組（T2g）碳酸鹽類巖，層厚1442～4200m；中三疊統法郎組（T2f）砂頁（板）巖層；以及上三疊統的鳥格組（T3n）、火把沖組（T3h）砂、頁（泥）巖類碎屑巖，伴隨有燕山期侵入的花崗巖體。

1.2.2 地面塌陷點地段地層巖性。地面塌陷點地段地層巖性主要是：第四系全新統人工堆積（Q4ml）形成的松散碎石土、塊石和沖洪積粘土夾碎石（Q4al+pl）層，以及中三疊統個舊組（T2g13）灰色、深灰色厚層狀白云巖。

1.3 地質構造

根據地面塌陷災害相鄰采礦權礦區范圍設置及坑道綜合平面圖資料顯示，地面塌陷點地段主要發育近東西向及北東向兩組斷裂，斷裂構造及其特征簡述如下。

1.3.1 北東向組斷裂。該組斷裂主要由三條斷裂組成，分布于地面塌陷點北側，總體產狀：走向N25°～30°E，傾向SE，傾角65°～75°，走向長大于50m，斷裂性質均屬壓扭性斷層，三條斷裂大致呈平行展布，斷裂規模較較小，三條斷裂兩側地層巖性均為個舊組（T2g13）灰色、深灰色厚層狀灰巖、泥質灰巖夾白云巖。

1.3.2 近東西向組斷裂（新山斷裂）。位于地面塌陷點南側約20m，斷裂產狀：走向近N65°～75°W向，傾向N，傾角80°，長大于600余米，寬4～8m，斷裂發育于T2g強巖溶化層狀石灰巖、白云巖地層中，斷裂帶主要由斷裂面及角礫巖組成，膠結較緊密，具張、扭特征。

1.4 水文地質條件

地面塌陷區段位于紅河與南盤江水系分水嶺南側，區內無大的地表河流水系，僅分布有一條溪流，即卡房大溝溪流，分布于卡房盆地南側，呈南北向展布，橫斷面呈“V”字型，屬紅河左岸渾水河上游的二級支流。本區是地下水的補給區，地下水主要靠大氣降雨補給，在碳酸鹽類巖層分布地段，往往發育以垂直為主的巖溶漏斗、落水洞及沖溝為主的地形地貌，地下水以垂直滲透為主，向南部平距約20km的紅河峽谷排泄。

2 塌陷區的成因分析

2.1 工程采礦活動產生地面塌陷的原因分析

據現場走訪調查，該地段從古至今不間斷從事著規模不等的采礦工程活動，由于采礦工程活動，致使地段范圍內地形地貌有不同程度的改變，造成基巖裸露，植被覆蓋率低，水土流失嚴重，破壞性較大，現狀地面塌陷點，在2006年以前為沖溝，后由采礦工程產生的排渣廢土填埋堆積形成，堆積物厚近30m，排渣廢土結構總體呈松散狀態，松散堆渣在地表水下滲及堆渣堆載荷載的共同作用下，有誘發產生地面塌陷可能性，可能性屬小。另外，由于存在歷史采礦問題，發生地面塌陷地段是否分布有民采私洞。

2.2 地下水條件造成地面塌陷原因分析

地面塌陷地段位于地表分水嶺巖溶緩坡地帶，地表巖溶化強烈，無地表水系。地下水主要靠大氣降雨補給，近年來雨季降雨較頻繁、集中、強度大，地表水集中在往地下滲透過程中，對破碎帶、節理、結構面及土體具有浸潤軟化作用，地表水的下滲促使巖溶、裂隙擴張、發育，對地面塌陷的產生，地下水有重要影響因素。

2.3 地質環境條件造成地面塌陷綜合原因分析

地面塌陷點地段地質環境條件復雜，地貌類型屬構造侵蝕、溶蝕中山地形地貌，地處紅河與南盤江水系地表分水嶺斜坡地帶，斷裂構造發育，地層為一套中三疊統個舊組碳酸鹽類巖層，巖溶強烈發育，在地表形成規模較大的溶蝕峰叢與洼地、漏斗組合，在地形較陡的斜坡地帶，以發育溶槽、沖溝為主。在地面塌陷點南側20m地段分布有近東西向新山斷裂，在斷裂的北側派生有北東西向的次級小斷裂，斷裂兩側巖石完整程度受斷裂控制明顯，具一定分帶性，靠近斷裂帶巖石破碎、巖體穩固性差，遠離斷裂帶，巖石完整，穩固性好。現狀地面塌陷點正好處于斷裂影響帶范圍內，巖石破碎。區段范圍內地形地貌+碳酸鹽類巖層+斷裂構造，有機的結合形成區段復雜的巖溶構造組合空間，巖溶依附構造、巖性而發育，而構造及一系列結構面及可溶性巖層是導致巖石破碎、節理、裂隙、巖溶發育，具備產生裂隙、溶洞的基本條件。綜上所述，地貌+巖溶+構造+可溶性巖層的組合特點是產生和形成地面塌陷的重要原因。

3 塌陷區現狀穩定性分析

塌陷地段地層巖性組成為第四系人工堆積形成的松散碎石土、塊石（Q4ml），結構總體松散。塌陷坑產生形成后在周圍地段未發現明顯的地面開裂變形、地裂縫、陷落等跡象，但從塌陷坑產生、形成到穩定，巖（土）體變形總體有一個從應力釋放到應力調整的緩慢變形過程，因此，地面塌陷點現狀巖（土）體變形處于應力調整階段，地面塌陷點及周圍地段巖（土）體均可能產生開裂變形、地裂縫、陷落等。綜上所述現狀地面塌陷點巖（土）體處于不穩定狀態，有進一步產生地面塌陷的可能。

4 塌陷區防治措施、建議

（1）對地面塌陷點地段所有礦區企業開展預防災害隱患拉網式排查，并安排轄區范圍開展預防災害隱患調查；建議對距地面塌陷點50m范圍內工棚、設施作搬遷、撤除處理，遣散所有人員。（2）對在地面塌陷災害點地段，建立危險性警示標志（牌），采用鐵絲網或其它材料圍欄進行隔擋，避免人、牲進入造成傷害，在地面塌陷災害點邊界地段建立幾處地裂變形監測點，指定專人定期進行監測，將監測數據記錄登記造冊。（3）對塌陷區地段內的礦山企業管理的坑道作好進一步變形監測數據記錄，并建立相應的應急處置方案，避免類似事故再次發生。（4）由于存在歷史采礦問題，發生地面塌陷地段是否有民采私洞分布，有待作進一步調查。（5）對地面塌陷形成的塌陷坑，進行調查、監測工作結束后，作回填處理，并建立警示標志。

5 結束語

礦山地面塌陷致災的因素較多，人類采礦活動的影響、不良地質環境條件及不良氣候條件等共同作用的結果，巖溶、斷裂發育及覆蓋層厚度小是造成地面塌陷的內因，地下水、地表水造成土體力學強度降低是地面塌陷的外因。礦山地質災害具有突發性強、危害大的特點，應該對現有地質災害發生的環境地質條件和致災機理進行認真分析、總結，為防止同類地質災害的發生和采取有效的治理措施提供參考。

參考文獻

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[2]紀萬斌.工程塌陷與治理[M].北京：地震出版社，1998.

[3]云南省地質災害的發育特征及防治對策與建議[J].中國煤田地質，2003，6：48.

作者簡介：伏小雙（1979-），男，工程師，主要從事巖土工程地質、水文地質和地質災害預測、防治工作。