以導水裂隙法預測煤礦地表塌陷區范圍
——以貴州安順某煤礦為例

周呈艷，肖 鴻

（貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心，貴州貴陽550081）

在進行煤礦土地復墾的過程中，有許多預測地表塌陷區的方法，諸如概率積分法、導水裂隙法等，但許多學者指出概率積分法預測的塌陷區范圍較大，不太適用于南方中高山地區；而導水裂隙法預測塌陷范圍比概率積分法要小且更符合實際情況，更適用我國南方如云南和貴州等地的中高山地區[1-2]。本文以貴州安順某煤礦為實例，采用導水裂隙法對該礦的地表塌陷區范圍進行預測，為該礦土地復墾規劃提供依據。

1 項目概況

項目區位于普定縣北東方向貓洞鄉，屬貓洞鄉所轄。

項目區范圍內及周邊出露的地層有上二疊統峨眉山玄武巖組（P3β）、龍潭組（P3l）、長興組（P3c）、下三疊統大冶組（T1d）、永寧鎮組（T1yn）及第四系（Q）。上二疊統龍潭組為井田含煤地層，含可采煤層3層（0、8、9號煤層），可采煤層平均總厚3.60m。

項目區總面積459.2400hm2，項目區土地利用類型為水田、旱地、果園、有林地、灌木林地、其它林地、其它草地、坑塘水面、村莊、采礦用地、風景名勝區及特殊用地等。

經現場踏勘及資料分析，區內已損毀土地主要是工業廣場的基礎設施建設過程中對土地的壓占損毀，擬損毀的土地主要是新建的輔助工業場地和煤矸石臨時堆放場對土地造成的壓占損毀，還有生產過程中可能引發的地表裂縫、塌陷對土地造成的塌陷損毀。

2 導水裂隙法預測塌陷區范圍

2.1 導水裂隙法的原理

通過導水裂隙計算公式，求取導水裂隙帶最大高度,結合礦區上下山移動角參數以及地質剖面確定塌陷影響范圍，扣除禁采區范圍，最后得出預測塌陷范圍。

導水裂隙帶高度根據《礦區水文地質規程及勘探規范》[3]（附錄F：冒落帶導水裂隙帶最大高度經驗公式）進行計算，見表1。

表1 冒落帶導水裂隙帶最大高度經驗公式預測表

2.2 實例分析

根據資料，該礦開采0、8、9號煤層。故本次根據開采這3層煤的情況下來預測塌陷區。

（1）移動角。井田內煤層平均傾角7°～15°。根據礦區地質特征及《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》[4]附錄五中附表5-3，參考附表5-1、附表5-2，走向移動角取75°，因此地表移動盆地移動角參數選取為走向移動角δ=75°，上山移動角γ=75°，下山移動角β=75°-0.6α=75°-0.6×23°≈61°。

井田為山區開采，且為3層煤疊層開采，根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》附錄五—四—6，移動角減小5°～10°，取5 °，確定本區地表移動盆地移動角參數選取為：走向移動角δ=70°，上山移動角γ=70°，下山移動角β=56°。

（2）綜合作用厚度。井田內3層煤疊層開采，其綜合作用厚度采用公式：

式中：Mn——第n層煤的綜合作用厚度，m（若煤層厚度不足2.2m則按2.2m取值）；

Mn-1——開采第n-1層煤的綜合作用厚度，m；

C——相鄰兩煤層間距n與兩煤層中靠下一煤層的可采厚度m之比的函數（查表可得）。

綜合作用厚度計算結果見表2。

表2 綜合作用計算結果表

（3）導水裂隙帶高度。礦區內煤層平均傾角為7°～15°，為緩傾斜礦層，上覆巖層主要為石灰巖、細砂巖等，根據礦層特性，本方案選取下列公式作為導水裂隙帶最大高度計算公式：

式中：H——導水裂隙最大高度，m；

M——可采礦層綜合作用厚度，m；

n——可采煤層層數。

根據上述綜合作用厚度計算結果，運用導水裂隙帶最大高度公式分別計算各層導水裂隙帶最大高度H，得H0煤層=60.09m、H8煤層=74.97m、H9煤層=82.17m。

（4）塌陷范圍的確定.運用剖面圖解法，將各層導水裂隙最大高度值標注于剖面圖上,并結合上下山移動角確定其影響范圍，將各煤層影響范圍疊加，取最大范圍作為該礦預測塌陷范圍（見圖1）。將預測塌陷范圍投影到礦區地形圖上，從而圈定該礦區地表塌陷范圍（見圖2）。

3 土地損毀情況分析

3.1 面積、地類及損毀方式預測結果

經過統計分析，預測塌陷面積為61.3679hm2，損毀地類為耕地、林地、草地，各類用地占地面積如表3所示，損毀方式為塌陷。

3.2 損毀程度分析

圖2 預測塌陷區范圍示意圖

根據本礦礦體賦存情況、開采技術條件及上覆巖層的結構特性，再參照省內相似礦區已塌陷情況及經驗結合實際情況對預測塌陷區域土地損毀程度進行分析，本礦預測塌陷損毀程度見表4。

表3 預測塌陷區損毀前土地利用類型及面積匯總表（單位：hm2）

表4 預測塌陷區損毀損毀程度統計表（單位：hm2）

4 結論

通過預測分析，該礦塌陷損毀的土地面積為61.3679hm2，損毀的土地類型為水田、旱地、有林地、灌木林地、其他林地以及草地，在后期的土地復墾過程中，應結合實際情況盡可能地將土地恢復成損毀之前的地類，使土地資源得到合理利用。

[1]張合兵，王世東，李春意.煤礦區土地復墾中土地損毀預測方法研究[J].金屬礦山,2013(9).

[2]冉啟洋，楊洪.礦山土地復墾方案中對開采塌陷區預測方法的探討[J].貴州地質，2010（27）.

[3]GB12719-91礦區水文地質工程地質勘探規范[S].國家技術監督局，1991.

[4]煤行管字[200]第81號文通知.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程[S].北京：煤炭工業出版社，2004.

[5]劉太琴，肖鴻，羅細梅，等.安順盤龍樹集團投資有限公司普定縣貓洞鄉銅鑫煤礦（預留）土地復墾方案報告書[R].