孝義市柱濮鎮(zhèn)崩塌和地裂縫成因分析

蘇光建（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，太原 030024；2.孝義市發(fā)展和改革局，山西孝義 032300）

孝義市柱濮鎮(zhèn)崩塌和地裂縫成因分析

蘇光建1，2
（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，太原 030024；2.孝義市發(fā)展和改革局，山西孝義 032300）

隨著山西礦山開采進(jìn)程的不斷發(fā)展，礦山采空區(qū)成為一個比較嚴(yán)峻的問題，尤其是采空區(qū)對于地面的破壞性非常嚴(yán)重。通過對采空區(qū)造成的地裂縫和崩塌進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，了解它們的特征，分析造成崩塌和地裂縫的原因。

采空區(qū)；崩塌；地裂縫

近年來隨著我國能源發(fā)展的不斷加快，礦產(chǎn)資源的開采也不斷增強，隨之而來的地質(zhì)災(zāi)害也不斷給人類的活動造成威脅，崩塌和地裂縫是其中較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害[1]。

孝義柱濮鎮(zhèn)采空區(qū)造成的崩塌和滑坡，共造成地裂縫40條，崩塌嚴(yán)重區(qū)域2個，給周圍居民的生活和安全造成了嚴(yán)重災(zāi)害，必須根據(jù)實際情況提出合理的治理措施。

1　工程地質(zhì)條件

1）地形地貌。其中區(qū)域?qū)儆邳S土丘陵區(qū)，大部分有植被覆蓋。在最高點處地形較平緩，山體溝谷發(fā)育，呈樹枝狀排列，地形切割強烈。

2）地層巖性。據(jù)以往地質(zhì)資料以及現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，區(qū)地層主要包括奧陶系、石炭系、二疊系、第三系、第四系等。中奧陶統(tǒng)由灰色石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖、石膏質(zhì)灰?guī)r、夾石膏層組成。中石炭統(tǒng)為灰色鋁土礦、鋁土質(zhì)泥巖、薄層石灰?guī)r、泥石集成。上石炭統(tǒng)太原組，由灰色砂巖、石灰?guī)r、灰黑色粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層8-9層組成。下二疊統(tǒng)山西組由灰色粉砂巖、石英長石砂巖及黑色泥巖夾炭質(zhì)泥巖、煤層組成。二疊系下統(tǒng)下石盒子組上部以灰綠、黃綠色中粗砂巖為主，夾砂質(zhì)泥巖及泥巖，頂部有一層桃花色鋁質(zhì)泥巖（俗稱“桃花泥巖”）；下部以深灰色、灰色細(xì)砂巖及黑灰色泥巖，粉砂巖為主。上二疊統(tǒng)上石盒子組區(qū)內(nèi)僅見下部地層由灰色、黃色、紫色粉砂巖與白色砂巖和中粗粒石英長石組成。第三系上新統(tǒng)，主要為半膠結(jié)之砂礫層，棕黃、淺棕紅色亞粘土、土黃色亞粘土、鈣質(zhì)土等組成。第四系中、下更新統(tǒng)以深紅、淺紅色亞粘土為主，深紅色砂土及粉砂土次之，與下伏地層為不整合接觸，厚度不一，厚6 m~55 m。在亞粘土中夾幾層暗紅色和紅色條帶及不穩(wěn)定之鈣質(zhì)結(jié)核層。

3）地質(zhì)構(gòu)造。受華夏系及新華夏構(gòu)造體系的影響，斷層走向大部分為北東及北北東向。

2　崩塌及地裂縫基本形態(tài)特征

2.1地裂縫

根據(jù)工程地質(zhì)測繪，該區(qū)共發(fā)育40條裂縫，長度一般為9.5 m~163.9 m，寬度0.1 m~1.4 m，深度0.5 m~2.1 m，地裂縫相連，形成大面積地面塌陷，裂縫危害對象為耕地及鄉(xiāng)間公路，見圖1-圖4。

圖1　研究區(qū)地裂縫破壞核桃林　

圖2　研究區(qū)地裂縫破壞核桃林

圖3　研究區(qū)地裂縫

圖4　研究區(qū)地裂縫破壞的公路

2.2塌陷密集區(qū)

根據(jù)實際情況研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有2處塌陷密集區(qū)，現(xiàn)分述如下：

1）塌陷密集一區(qū)。系采煤沉陷造成，塌陷區(qū)地裂縫密集發(fā)育，呈臺階狀，可見深度0.5 m~3.0 m，寬度0.2 m~3.0 m，主要延伸方向133°，塌陷區(qū)整體塌陷形成塌陷階地，和周圍地面形成1.0 m~2.5 m落差。該塌陷密集區(qū)危害對象為林地及其它草地，危害程度嚴(yán)重，見圖5。

2）塌陷密集二區(qū)。系采煤沉陷造成，塌陷區(qū)地裂縫密集發(fā)育，可見深度1.0 m~2.5 m，寬度0.4 m~ 3.5 m，裂縫延伸方向縱橫交錯，塌陷區(qū)整體塌陷形成塌陷階地，和周圍地面形成1.5 m~3.0 m落差。該塌陷密集區(qū)破壞對象為耕地及其它草地，危害程度嚴(yán)重，見圖6。

圖5　塌陷密集一區(qū)　

圖6　塌陷密集二區(qū)

3　崩塌及地裂縫成因分析

地下煤層開采達(dá)到一定范圍后，采空區(qū)上方的直接頂和老頂巖層發(fā)生離層、裂隙、松動以至于破碎垮落，形成垮落帶；垮落向上發(fā)展到一定高度后，停止垮落，出現(xiàn)交錯的豎向、斜向或離層裂縫，形成導(dǎo)水裂縫帶；導(dǎo)水裂縫向上發(fā)展到一定高度后逐漸消失，其上覆巖層不再發(fā)生斷裂或離層，僅產(chǎn)生指向采空區(qū)的整體彎曲變形，形成彎曲帶；彎曲帶向上發(fā)展到地表，在采空區(qū)上方地表形成一個比采空區(qū)面積大得多的沉陷區(qū)域，這種地表沉陷區(qū)域稱為地表移動盆地[2]。在地表移動盆地形成的過程中，地表原有的形態(tài)發(fā)生改變，引起了高低、坡度和水平位置的變化。因此，對位于盆地內(nèi)部的地形地貌、道路、建筑物等都帶來不同程度的影響[3]。隨著采煤的延續(xù)，采空面積的不斷擴大，可能會引起地裂縫和地面塌陷以及山體開裂，在重力、降雨等因素作用下容易誘發(fā)崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[4]。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查資料分析，區(qū)內(nèi)地裂縫與地面塌陷災(zāi)害具有分布范圍廣的特征，既出現(xiàn)在農(nóng)田中，還橫貫于交通道路表面。裂陷的垂直位移大，裂陷呈寬條帶狀弧形分布之特點。在塌陷密集發(fā)育帶，形成不同規(guī)模的塌陷。

4　結(jié)束語

本文對山西孝義柱濮崩塌及地裂縫進(jìn)行調(diào)查，查清了崩塌和地裂縫周圍的地質(zhì)情況，收集了它們的特征，清楚了由于采空而造成的崩塌和地裂縫可能帶來的危害。

[1]文曄，徐愛功，楊帆，等.礦區(qū)三維地質(zhì)建模與地裂縫成因分析[J].測繪科學(xué)，2013，38（4）:43-45.

[2]郭沖.邊坡崩塌成因及修復(fù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（16）:235.

[3]王凱，王龍.住宅小區(qū)后山崩塌成因機制及穩(wěn)定性評價[J].長春工程學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，13（2）：84-86.

[4]胥良，李云貴，劉艷梅，等.川西108國道高位崩塌成因與運動特征[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2008，35（2）：29-31.

（編輯：楊鵬）

Cause Analysis on Collapse and Ground Fissure in Zhupuzhen，Xiaoyi

SU Guangjian1，2
（1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China；2.Xiaoyi Development and Reform Bureau，Xiaoyi 032300，China）

With the development of mining in Shanxi province，goaf has become a serious destructive threat to the surface ground.The paper analyzes features and reasons of ground fissure and collapse caused by gob on the field exploration.

goaf；collapse；ground fissure

P694

A

1672-5050（2016）02-0068-02

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.02.021

2015-11-31

蘇光建（1972-），男，山西孝義人，在讀工程碩士，從事地質(zhì)災(zāi)害研究。