廣西某礦山地面塌陷地質災害特征研究

池 江

（中化地質礦山總局廣西地質勘查院，廣西 南寧 530001 ）

1 塌陷地質災害概況

廣西地區境內多分布強溶性礦層，地質構造較為復雜，加之礦產資源長時間、大范圍的開采和水文地質排水強力疏干，導致礦山地質發育區地面發生大面積塌陷，導致塌陷礦區地質變形，部分礦區水文地質資源難以恢復，礦山周圍生態環境面臨嚴重挑戰[1]。根據礦山現場調查，因塌陷引起周圍地表開裂，塌陷中心外圍裂縫發育，塌陷范圍基本清晰，未來仍有進一步發生塌陷的可能[2]。

2 礦山地質環境條件概述

2.1 地質地形地貌

礦山地質勘查區位于賓陽縣城北部，處在易溶蝕堆積礦區，形成殘丘平原地形，地面海拔標高100～150m，相對高程一般5～20m，坡丘低矮，地形平坦開闊。水文地質發育切割淺，未切割到基礦層，由南西往北流[3]。

2.2 氣象、水文

（1）氣象。礦山地質勘查區所在的賓陽縣地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，根據礦山地質氣象站資料，該礦區多年平均降雨量1598.2mm、多年平均蒸發量1569mm。勘查區位于中等雨量區，年降雨量1550～1650mm[4]。

（2）水文。礦山地質塌陷地區多分布在低洼或水文地質天然排放區域。覆蓋型礦體含水層分布區的低洼地一帶，難以排放地帶，地下礦體發育強烈，地下水位埋藏淺[5]。礦山地質塌陷區域多為水文地質交匯處，小溪寬10m～18m，平均水深約0.5m，水流方向約38.5°，礦山塌陷發生后當地政府已將小溪節流，上游段暫無來水，地面塌陷處平均水深約1.5m，平均水深0.5m，水流方向約122°。

2.3 水文地質條件

勘查礦區內水文地質類型特征。

（1）松散礦體類孔隙水。勘查區第四系厚度變化大（一般1～50m），主要為砂礫礦層，且該礦層的連續性較好，富水性好，水量中等單個礦井涌水量200～800m3/d。主要靠大氣降水、地表水、地質裂隙水下滲補給及相鄰礦區地下水的側向補給。塌陷發生初期塌陷區域水位先降低后逐步升高紙質穩定后塌陷坑逐漸被水充滿。

（2）地質裂隙。礦山地質勘查區地質裂隙水文地質主要為覆蓋型地下水，上覆第四系含水的砂礫礦層厚0～50m，覆蓋型水文地質主要賦存于破碎地質裂隙當中，其是主要靠大氣降水、地表水、地質層裂隙水下滲補給及相鄰礦區地下水的側向補給，再通過礦山地質裂隙以地下逕流方式排泄，或在礦山廢水排泄區以泉、在開采礦區以開采井抽水的方式排泄。

3 礦山地質塌陷災害基本特征

3.1 塌陷地質災害周界、規模、形態特征

礦山開采過程不可避免會產生塌陷災害，礦山開采力度與日俱增，從而導致礦山地質塌陷情況也隨之增加，造成了嚴重的危害，影響礦山工程進度、周圍環境的污染以及人們的生命財產安全。因此，為了整治礦山地質塌陷，除了在礦山開采過程中采取一些減弱措施外，例如，注漿法、條帶開采法以及填充發等，對其所形成的塌陷區根據類型差異進行不同的政治方法和治理措施。礦山地質變化較大，對此主要采取工程措施，利用機械進行推高墊低法，修復礦山開采過后平整改進水文地質條件，恢復原有的地質生態條件未來仍有進一步發生塌陷的可能。

3.2 地面塌陷的危害對象、危害程度

礦山地面塌陷地質災害位廣西某地區北側灌溉渠與自西南側流向東北側小溪的交匯處。2018年1月30日出現塌陷跡象后，該礦山地質地面斷裂，逐漸失去水文地質特征；礦山地質兩側道路出現多處裂縫；塌陷西北側地區約2.3km地面出現多處裂縫。該地面塌陷已造成直接經濟損失約250萬元，威脅周邊村民10～99人，根據《地質災害危險性評估規程》（DB45/T 1625-2017）地質災害危害程度分級該地面塌陷危害程度中等，危險性中等。

3.3 地面塌陷發育特征

礦山地面塌陷地質災害位廣西某地區北側灌溉渠與自西南側流向東北側小溪的交匯處。在礦山地質塌陷區的外圍以塌陷坑為中心形成多處張拉裂縫，裂縫以西南側塌陷坑為中心呈圓弧狀，裂縫所圈定范圍近似呈圓形，直徑約100m，面積約7900m2，裂縫可見寬度最大可達15cm，可見深度最大約1.5m，西南側塌陷坑南側溪岸變形強烈，出現多處垮塌。根據礦山地質塌陷區及周邊的變形特征推測該塌陷已進入塌陷的調整階段。

4 地面塌陷形成原因

礦山地面塌陷地質災害位廣西某地區北側灌溉渠與自西南側流向東北側小溪的交匯處，與礦山地質、地質構造、地形地貌、水文地質條件、人類工程活動等因素有密切的聯系。

（1）礦層特征。由于礦山開采造成礦山塌陷，對自然生態環境平衡受到很大影響，首先要對改地區礦層特征進行分析，勘查區主要礦體自上而下為第四系全新統(Qh)，下伏泥盆系榴江組上統（D3l）灰巖。地質上覆第四系由多層狀砂礫礦層組成，均屬于沖積、洪積物，由多種不同時代，自上而下為砂質礦層，厚度約0～50m。

（2）地質構造。礦山地面塌陷所在區域位于西大明山東西構造帶東北側和廣西山字形構造帶內側，距武陵壓扭性斷裂約5km，該礦山一帶無明顯的階地，地下古覆蓋型礦產發育，第四系礦層沉積物厚30～50m，部分礦帶被充填，礦床淺并被淤積，為地質的形成提供了構造基礎。

（3）地形地貌。平原區第四系廣泛覆蓋，厚度約0～50m，自南向北變薄，局部基礦零星出露。覆蓋層上部為極薄礦脈，下部為砂礫礦層。河流為其切割淺，自南西流向北東方向。

塌陷區西南側3.5km為波丘平原地形，南西側高北東側低；再往西南側延伸為低山丘陵地形，溝谷切割較深，坡度30°～50°，南西側高北東側低。南西側高北東側低為殘丘平面的淤積及廢棄礦物被沖積物覆蓋提供了有利的地形條件。

（4）水文地質條件。勘查區有一條自南西流向北東方向的小溪和自北西側流向南東側的水渠。塌陷區位于小溪中心，根據鉆探揭露土洞位于地面下約23m處，土洞深約5.5m，土洞頂部粉質礦層厚4.9～14.3m，粉質礦層為相對隔水層。根據勘查區礦層性質及地形地貌和水文地質條件推測在遠古時期，礦山地質水文經多次沉積形成多層含腹水礦層，同時隨著河水的掏蝕及地下水動力條件的改變河岸局部被掏空形成空洞，隨著沖刷的加劇，地質礦層被沖刷范圍逐漸擴大，當地質礦層不能完全支撐住上部覆土而發生塌落，塌落礦層的體積不足以填滿掏蝕而形成地質坍塌。

（5）人類工程活動。根據現場勘查及走訪調查，在塌陷點南側330m處有一個田糧村的飲用水抽水井，水井深約80m，水井長期抽取地下水改變了地下水的水位，為礦山地質塌陷的發生提供了可能。在勘查過程中鉆探鉆穿了地質表面上覆層破壞了地質結構礦層的完整性，同時鉆探時的機械振動誘發了地面塌陷的形成。綜上所述，廣西地區礦山地質地面塌陷的產生和發展主要受礦體結構、構造運動、地形地貌、水文地質條件等因素控制；而人類工程活動為主要的誘發因素。

5 塌陷發展趨勢預測

（1）礦山地質塌陷區目前總體上處于基本穩定，塌陷區在經歷數周的變形以后，塌陷范圍未進一步擴大，塌陷區地質周邊無新增裂縫，原有裂縫無擴大跡象。塌陷坑已被水充滿，水位已基本保持穩定，已進入塌陷的調整階段。但礦山地質塌陷區內新的充填物較新，結構很疏松，被水長期浸泡含水量高，礦體結構變得松軟，若不及時進行治理可能進一步塌陷。未來再次發生塌陷的可能性大。

（2）塌陷區位于小溪和灌溉渠交匯處，因塌陷造成橫穿小溪的干渠反虹管斷裂，小溪上水渠的渠墩因塌陷而沉陷，小溪及水渠上的小橋成為危橋，該地面塌陷地質災害暫未進行有效的治理，該塌陷未來可能進一步擴大，對周圍人們的生命財產安全構成嚴重威脅。根據《地質災害危險性評估規程》（DB45/T 1625-2017）表D.8地質表面塌陷發育程度（可能性）分級表中現狀地質塌陷發育程度和判別指標，例如：塌坑或周邊地面和地表礦山建（構）筑物有下沉、開裂跡象；塌坑堆積物或坑壁土呈軟～流塑狀）判定該地面塌陷現狀發育強烈。