盤州市竹海鎮滑石板村一帶地質災害特征及成因分析

張洪 丁恒

摘要：調查區地處云貴高原向黔中高原向南傾斜的斜坡地帶，大地構造揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構造變形區。礦床屬裂隙充水礦床水文，調查區巖土體工程地質條件總體較差。區內發育4條地裂縫和1處潛在滑坡，位于煤礦礦區范圍內的三疊系下統飛仙關組地層和二疊系上統龍潭組地層，為巖、土層裂縫。安全采深、爆破震動、礦井疏排水和采空區覆巖移動變形等都影響房屋開裂。這些地質災害與云貴煤礦采煤活動有關，研究結果為地質災害治理提供可靠的數據。

關鍵詞：黔西南州；老山田村一帶；地質災害特征；成因分析

1.地質概況

調查區出露地層由老至新分別為：峨眉山玄武巖組、二疊系上統龍潭組、三疊系下統飛仙關組及第四系。區內煤系地層為上二疊統龍潭組，煤系地層厚度約260m，含煤20層～30層，一般25層，自上而下編號5號～28號，煤層總厚20m～36m，平均28m，含煤系數11.1%，可采煤層9層（5、9、12、17-1、17-2、19、24、26、28煤層），可采煤層總厚18.42m，可采煤層含煤系數為7.08%。調查區屬揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構造變形區。區域內多發育北東南西向褶曲。本區位于盤南背斜南東翼，整體呈一單斜構造，走向N30°～50°E，傾向S20°～40°E，傾角15°～22°，區內見斷層2條，F1位于中部，為斜交正斷層，斷距100m，F2位于北部，為走向正斷層，斷距50m。

2.水文地質特征

2.1礦區水文概況

調查區屬珠江流域南盤江水系，位于地表分水嶺地帶，屬平塘河支流上游補給區范圍。為侵蝕剝蝕低中山峰叢谷地，地勢陡峭，地形總體上呈南西北東向帶狀展布，南邊形成高陡斜坡，北邊成為河谷，坡度較大。

碎屑巖分布在礦區內大部分地區，碎屑巖主要為三疊系飛仙關組及二疊系龍潭組。碎屑巖靠近地表時風化作用較強烈，風化裂隙較發育，含風化裂隙水，深部發育構造裂隙地段以構造裂隙水為主，碎屑巖區地下水運動受地形、地貌、巖性、構造控制，富水性總體較弱，主要依靠大氣降水補給，受地勢影響，一般為近源補給、就近排泄。

2.2地下水的補給、徑流、排泄條件

根據地下水的循環特點，補給區主要分布于調查區南西至北東側高山補給區，水位埋深>50m。地下水主要靠大氣降水補給。

調查區受地質構造、地貌條件等因素影響，地下水總體流向為南西向北東徑流。由于受采礦、構造裂隙影響，自然狀態受到不同程度破壞，地下水在調查區有穿層運動的可能，有一定水力聯系。徑流特點為：大氣降水則通過基巖裂隙及孔隙形式補給地下水。以下降泉散狀溢流的方式集中排泄于地表。地下水多沿裂隙、孔隙呈脈狀流、網狀流及分散流的形式徑流。地下水具有：運移距離近、流量小、分散排泄等特點。

2.3水文地質類型

根據各含水層水文地質特征、區內地下水補給來源主要以大氣降水為主，調查區區內有2條斷層，斷距最大為F1斷層，落差100m，落差最小為F2斷層，落差50m，F2斷層導水性強。綜上所述，礦床屬裂隙充水礦床水文，地質條件中等，水文地質類型屬二類二型。

3.巖土工程地質特征

通過礦區工程地質調查，按地層巖性、厚度、物理力學性質將礦區工程地質巖組劃分為松散巖組、軟弱巖組和堅硬巖組，現分述如下：

3.1松散巖組

為第四系，巖性疏松，成分為粘土、砂、碎石土等。其工程地質條件極為復雜。因孔隙大，整體基本無膠結。雖富水性弱，但透水能力強。易于疏干，邊坡極不穩定。疏干過程中容易產生滑體、崩塌等。

3.2軟弱巖組

主要為強風化的三疊系下統飛仙關組（T1f）粉砂質粘土巖、二疊系上統龍潭組（P3l）強風化粉砂質粘土巖、粘土巖及煤層等。這類巖石質地軟弱，力學強度很低，工程穩定性差。

3.3堅硬巖組

主要為二疊統峨眉山玄武巖組（P3β）中的玄武巖，巖體力學強度高，抗風化能力強，工程穩定性好。

綜上所述，調查區巖土體工程地質條件總體較差。

4.調查區地質災害現狀及特征

根據實地調查和資料收集，目前調查區內出現的地質災害為地裂縫，根據本次實地核實，區內發育4條地裂縫和1處潛在滑坡。各特征如下：

4.1地裂縫（DL1）

根據實地調查，該地裂縫位于二道巖山頂，裂縫呈直線型展布，裂縫走向45°，傾向330°，寬10cm～15cm，長約95m，可視深1.5m，為基巖裂縫，據村民介紹，該地裂縫于2018年形成。

4.2地裂縫（DL2）

根據實地調查，該地裂縫位于二道巖山體上部，裂縫順山體形狀搌布，呈明顯下錯趨勢，下錯方位為260°，下錯高度為1.5m～2.0m。裂縫長371m，裂寬約0.1m～0.2m，為巖層裂縫，巖石為紫紅色粉砂巖，巖層傾向120°，傾角22°。根據村民介紹，該地裂縫于2018年6月被發現。

4.3地裂縫（DL3）

根據實地調查，該地裂縫位于小魚塘東北部，煤礦采空區上部，裂縫走向40°方位，裂寬約0.1m，長約120m，可見深度0.5m，為巖層裂縫。根據村民介紹，該地裂縫于2018年6月被發現。

4.4地裂縫（DL4）

根據實地調查，該地裂縫位于調查區南部，呈半弧形搌布，裂縫走向80°方位，傾向170°，裂寬0.1m～0.5m，長約50m，沿170°方位下錯，下錯深度30cm～65cm，為巖質裂縫，裂縫連續分布。根據村民介紹，該地裂縫于2018年11月形成。

4.5潛在滑坡（HP01）

據調查，該潛在滑坡發育于盤州市竹海鎮滑石板居委會四、五組小魚塘北東側后山二道巖西側的斜坡地帶。屬構造侵蝕而成的低中山地貌，斜坡北西側為陡崖臨空面，坡向330°，地形坡度約45°，見大量崩落堆積物；南西側地形坡度則約30°，坡向為260°。從地層巖性上看，該區出露地層為三疊系下統飛仙關組灰綠色、紫色、紫紅色相間鈣質泥巖與細砂巖互層，夾薄至厚層狀細砂巖，局部見細砂巖透鏡體。區內風化強烈，風化后形成粘土、粉砂質粘土。粒徑大小為1mm～30mm，下部為二疊系上統龍潭組的由灰、深灰色粉砂巖、細砂巖、泥巖及煤組成，呈軟硬相間，該煤層的直接頂板以粉砂質泥巖、泥質粉砂巖為主，其次是細砂巖、粉砂巖以及泥巖。二道巖北西側為逆向坡，西側為切向坡。

位于斜坡上部出露的DL02沿山體搌布，呈明顯下錯趨勢，下錯高度為1.5m～2.0m。裂縫長度為371m，后緣部分裂縫呈閉合狀態，兩側裂縫寬0.05m～0.5m。此外，滑坡體上還發育有大小不等細小裂縫。位于小魚塘附近的村民房屋，部分地面均勻不同程度的鼓脹現象，從地形上看，小魚塘村民集中居住區位于斜坡中下部，前沿為一小型山頭，滑坡體向下推力在該區受到前沿山體阻擋。從地層巖性上看，該區位于三疊系下統飛仙關組底部與二疊系上統龍潭組煤系地層分界地帶，則推測該區域為滑坡體的前沿剪出口地段。

5.地質災害成因綜合分析

調查區內主要的地質災害為地裂縫地質災害，地裂縫4處和1處潛在滑坡，分別位于盤州市竹海鎮煤礦礦區范圍內的三疊系下統飛仙關組地層和二疊系上統龍潭組地層，裂縫走向30°～60°方位，裂寬約5cm～20cm，長約51m～ 370m，為巖、土層裂縫。

調查區內地裂縫與采空區走向平行，位于采空區覆巖移動影響范圍之內，由煤礦開采引起；由于采空區覆巖移動變形，使巖體產生次生節理裂隙，在陡坡位置處，由于節理裂隙發育使巖體力學強度降低，在山體下部由于擠壓形成地鼓現象。

在煤礦采礦權范圍內，本次調查房屋78棟，其中大部分房屋都有不同程度的開裂損壞。根據房屋分布位置，采空區發育情況，下面分別從安全深度、爆破震動、礦井疏排水和采空區覆巖移動變形影響范圍等方面分析與房屋開裂的關系。

5.1安全采深分析

煤礦采區范圍內開采煤層為28號煤層時，其煤層安全開采深度為759m，而28號煤層頂板覆巖厚度最大值為452m，即均小于煤層安全開采深度。因此，煤層開采形成采空區崩頂后，產生采空區覆巖移動變形將導致地表發生變形，即位于采空區上部的地表建筑物會受到一定程度的影響。

5.2采空區覆巖移動變形影響范圍與地下采煤活動關系分析

煤層采空區一旦發生頂板崩落垮塌，其采空區覆巖移動變形的影響范圍因垮塌和上覆巖層邊界角的上延而大于采空區范圍，且礦層愈厚，傾角越陡，其采空區覆巖移動變形影響范圍向下山方向偏移的距離越大。通過對盤州市老廠鎮煤礦采礦權范圍內地下采煤活動形成的采空區變形影響范圍的圈定：本次調查的78棟房屋有37棟民房在采空區覆巖移動變形地表影響范圍。

5.3巷道掘進爆破振動影響關系分析

煤礦提供12804運輸巷、12804回風巷掘進作業時炸藥使用量資料，根據前述第七章第三節盤州市煤礦12804掘進爆破振動影響范圍計算結果表明：盤州市煤礦主井巷道掘進爆破振動安全允許距離為40.08m，不會對地表建筑物造成損壞。

5.4滑坡影響關系分析

據調查，HP01位于二道巖附近，出露地層為三疊系下統飛仙關組細砂巖、砂巖、泥質粉砂巖，屬于巖質邊坡，上部陡，下部緩。主要分布有DL02，在平面上呈半弧型，地形北東高南西低，DL02位于陡崖斜坡地帶，后壁近于陡立，前緣坡度30°。根據變形體后緣發育的主要下錯裂縫及兩側微地貌，按照角平分線法求得該變形體主要破壞方向260°，裂縫深度10cm～40cm。在煤層開采擾動的過程中，由于采空區在煤層開采初期一般設有臨時支撐，頂板變形較小，對斜坡巖體穩定性影響不大；坡體內裂隙的產生主要受煤層在采動過程中的影響，多在采空區頂板處形成裂縫，延伸長度一般較小。煤層開采一定時間后，采空區中的臨時支撐失去維護，而逐漸破壞，導致頂板巖體彎曲下沉，并迅速擴展到頂板以上巖體，導致坡體內部一定范圍內巖體節理裂隙發育，上部巖體向著采空方向彎曲變形，后緣拉應力集中，隨著變形的日益加劇，最終在坡體后緣形成拉裂縫。因此，位于二道巖南西部的潛在滑坡HP01，根據剖面10、11、12得出其影響范圍內村民房屋為22棟82戶。

5.5煤礦開采綜合影響范圍劃定

綜合以上因素的分析，在煤礦采礦權范圍內，本次調查的78棟房屋，有59棟房屋在煤礦地下開采影響范圍之內，19棟房屋不在煤礦地下開采影響范圍之內。煤礦地下開采影響范圍內的67棟房屋，其中：有37棟房屋在煤礦采空區覆巖移動變形影響范圍；有22棟房屋在滑坡影響范圍之內。

5.6未在煤礦開采影響范圍內房屋開裂情況及開裂成因分析

本次調查的78棟房屋，不在采煤影響范圍之內有19棟房屋，這19棟23戶，新修房屋占絕大多數。房屋開裂受損程度輕微至輕度損壞7棟，未見明顯開裂房屋11棟，嚴重破壞1棟。未在煤礦開采影響范圍內房屋開裂成因分析：

（1）地形地貌，經實地調查及測量，未在煤礦開采影響范圍內的19棟房屋皆分布位于丫口上組距離煤礦采空區距離較遠，所處地貌為山脊及斜坡，地形坡度較大（15°～30°）。

（2）地層巖性，房屋所處地層為：①第四系（Q）：巖性為殘坡積物和沖積物，紅粘土、粉質粘土、亞粘土、礫石塊、人工堆積物等。厚度0～15m；②上二疊統龍潭組（P3l）：巖性為細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、粘土巖及煤層組成。

（3）房屋基礎及結構，房屋基礎座落于第四系松散堆積物、二疊系上統龍潭組地層，房屋基礎多置于斜坡、緩坡臺地土層和基巖風化層上，地基土層結構松散，其巖土工程地質性質較差，基礎脆弱，房屋自身砌筑結構較差。

（4）房屋開裂成因分析，由于該地段位于斜坡地帶，地基多為厚度不等的第四系粘土等軟弱層，其力學強度低，由于地基的不均勻沉降導致房屋開裂受損，由自然原因造成。

（5）朱恩相房屋開裂成因分析，在本次地質災害成因分析論證且不在煤礦影響范圍中的19棟房子中，朱恩相房屋受損最為嚴重。經現場核實，該房屋位于山體鞍部地段，所處地層為三疊系飛仙關組泥巖、粉砂質泥巖地層。房屋后緣靠山一側為挖方，但未設置截排水溝，在雨季地表山水沿坡面匯集于該處，且長時間浸泡。泥巖或粉砂質泥巖遇水易軟化，其力學強度變低，從而使得地基的不均勻沉降導致房屋開裂受損，故系自然原因造成。

6.結論

地質災害與云貴煤礦采煤活動有關，隨著地下采煤活動的不斷深入或雨水沿地裂縫的不斷滲入，今后可能會加劇或引發新的地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷，故應在各現狀地質災害分布點建立觀測標志，進行觀察、監測，特別是在雨季、大暴雨更要注意監測，一旦出現險情及時采取避讓等有效的防治措施，保證人民生命財產安全。對地裂縫采取充填或回填處理，避免地表水流入巖土體中，使巖土體含水量過于飽和，加劇地面塌陷、地裂縫的發生。房屋損壞嚴重的建議搬遷至礦區外圍無地質災害地段居住。對滑坡影響范圍內的居民，建議搬遷至安全地帶。

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