叢嶺村周邊礦山開采引發地質災害特征分析與防治措施

王紹求，許金良，鄧名南

（湖南省有色地質勘查局二四七隊，湖南 長沙 410129）

1 導致礦區周邊出現塌陷災害的因素

礦區周邊塌陷地質災害的形成原因分為自然因素和人為因素，長期干旱使地下水位明顯下降，或者暴雨使地下水位迅速抬升，均可發生天然的塌陷災害。地下水位下降時，上覆載荷得不到足夠的支撐，引起地面塌； 開采地下水、采礦排水、基坑排水等人為活動，會引起淺層地下水位的降低，有時還伴隨著封閉氣體負壓吸引，觸發地質災害的發生[1]。

2 勘查區概述

為了能深入對該研究區的地質災害進行分析，本文通過實際案例叢嶺村地理環境、氣候水文、地形地貌、地質特征多方面的勘察，對發生塌陷區域狀況進一步了解。

工作區范圍主要包括新化縣石沖口鎮曉云村、叢嶺村和冷水江市冷園一組等行政村組。調查區南部有資江礦山，采礦活動強烈，礦山地下開采抽排地下水，導致地下水位下降，破壞了調查區內地下水補、徑、排及水力活動條件，同時調查區內可溶巖分布廣泛，地面塌陷數量眾多；調查區內塌陷災害威脅范圍主要為資江礦山采空區分布范圍。

本區屬亞熱帶季風氣候下丘陵山區，土地肥沃、物產豐富，地方經濟主要以農業和采礦業為主。本區農業主產水稻、紅薯、花生、玉米、茶葉等。勘查區范圍內富含豐富的礦資源，礦產資源開采為本區域的主導產業。

3 水文及地下水條件

調查區地表水系發育一般，多以小型的山塘、水庫及山間沖溝形式分布于全區；地表徑流水系為資江，位于調查區南緣。區內最大水體位于調查區中部叢嶺村，地勢低洼，最大蓄水面積約11280m2，呈半干枯狀態。其它地表水系均為季節性小溪，一般分布于山谷或低洼地帶，再通過溪溝向資江排泄。

工作區內因受礦山開采的影響，重點區內地下水露頭的泉井均已干涸，據野外調查可知，以往在區內低洼處有多個地下水露頭點，水量大小不一，涓涓不斷；其中，位于叢嶺村子后中間坡腳下，出露一泉水，供村莊生活飲用及灌溉用水。

調查區屬于丘陵緩坡地形，主要由石炭系中上統壺天群巖層構成侵蝕—剝蝕巖溶地貌，最高點標高392.9m，最低點標高約175m，相對高差217m。區內植被不甚發育，地形變化大，屬低山峰脊、壟脊谷地地形。山嶺整體呈北東向展布，調查區地勢總的趨勢是西邊、北邊及東邊地勢較高，中間形成北東向的凹地，向西南方向傾斜，匯入資江，地形坡度一般5°～30°，地表沖溝較為發育，自然排水條件較好。

4 工程地質特征

本區工程地質類型屬于沉積碳酸鹽巖建造，包括堅硬中～厚層狀灰巖、白云質灰巖、角礫狀灰巖巖組和堅硬～軟弱的石灰巖、泥質灰巖、鈣質泥巖巖組兩個巖性組。其基本特征如下：

4.1 堅硬厚層狀碳酸鹽巖類

分布范圍：地表出露廣泛，遍布調查區大部分地區。

地層巖性：石炭系中上統壺天群上部以淺灰～深灰色、中厚層狀、隱晶質或細晶質灰巖為主，夾白云巖；中部為厚層狀白云質灰巖，夾灰白色或淺灰色透鏡狀灰巖；下部為淺灰、灰白色或肉紅色中厚層狀石灰巖；底部為深灰～淺灰色角礫狀灰巖，礫石成分以暗灰色灰巖及泥質灰巖為主，大小不一，膠結物為淺灰色隱晶質灰巖。

工程地質特征：石灰巖、白云質灰巖，節理裂隙較發育。根據以往鉆探資料，揭露溶洞最大為5.36m。據礦石力學試驗成果，石灰巖新鮮巖石飽和單軸極限抗壓強度為17.00Mpa～70.60Mpa，礦石軟化系數為0.75～1.00。按GB12719-91劃分標準，礦體較完整，礦石質量等級屬Ⅱ級。主要工程地質問題表現為巖溶塌陷、地下河、滲濾等，工程地質條件較差。

4.2 較堅硬中厚層狀碳酸鹽巖類

分布范圍：主要分布于調查區南部，資江北岸一帶。

地層巖性：石炭系下統梓門橋組上部為灰～深灰色泥質灰巖，常含燧石條帶及團塊；下部為灰～深灰色、中厚層狀泥質灰巖，夾泥灰巖、灰巖，含微晶石膏層；底部常為黑灰色鈣質泥巖。

工程地質特征：泥質灰巖、泥灰巖、灰巖，節理裂隙較發育，局部巖溶裂隙發育，據巖石力學試驗成果，泥質灰巖的新鮮巖石飽和單軸極限抗壓強度為大于36.50Mpa～54.50Mpa，巖石軟化系數為0.52～0.78。按GB12719-91劃分標準，巖體較完整，巖石質量等級屬Ⅲ級，巖體質量中等，屬較堅硬巖石。由于巖溶較發育，主要工程地質問題表現為巖溶塌陷、滲濾等，工程地質條件較差。

5 人類工程活動

5.1 區內礦山活動

工作區位于資江礦的礦權范圍內，礦始建于1956年，期間進行了多次技術改造，至1985年，該礦已是年產15萬噸的中型礦井。1986年后由資江區段和曉云井田合并開采，并對資江礦再次進行技術改造，設計生產能力由15萬噸擴建到30萬噸。2005年，因礦山發展的需要，資江礦進行招商改制。作區內礦山活動極為強烈，采礦巷道縱橫交錯，層層疊起，分布密集，形成了大范圍的采空區，以及礦山長期的大量抽排地下水，對本區的地質環境造成了嚴重的破壞，造成地面不斷發生變形破壞，并伴隨產生大量地裂縫和塌陷坑等地質災害。

5.2 基礎活動建設

隨著本區經濟的快速發展，基礎建設活動也在不斷擴大，主要表現為交通工程建設、村鎮建設等方面。區內村民改建擴建房屋已成普遍現象，是本區分布最廣，數量最大的人類工程活動。

6 勘查區塌陷地質災害特征

區內共發生塌陷坑15處，地裂縫密集，由多條裂縫組成，形成地裂縫帶。根據綜合分析，區內地質災害分布特征主要存在以下規律：

（1）工作區屬于低山丘陵地貌，地形坡度一般5°～30°，局部地段地形陡峭，地形坡度達40°以上；地質災害多分布于山坡緩坡或山腳緩坡地帶，該類地區為地表水、地下水強徑流區或為山前補給區，水動力條件強烈，有利于地質災害的形成。

（2）根據收集資料分析，區內地質災害均集中分布于資江礦采空區范圍之上；由于采空區范圍大，地面不斷發生變形破壞，地表整體形成了巖移盆地，造成了地表產生大量的地裂縫和陷坑；地裂縫走向與采礦巷道基本平行一致。

本次調查工作，共發現塌陷坑15處，按塌陷形成的原因及誘發因素，均為地面塌陷，本區單個塌陷坑規模均屬小～中型不等，整體規模屬于中型，詳見表1。

表1 礦山開采區塌陷規模劃分一覽表

工作區內地面塌陷的平面形態可為橢圓形、近圓形、近長方形，直徑0.50m～30.00m不等；其中平面形態呈橢圓形有7個，占總塌陷坑個數46.67%，呈近圓形、近長方形各有3個，分別占總塌陷坑個數20.0%，平面形態未知的有2個，占總塌陷坑個數13.33%。

工作區內地面塌陷的剖面形態呈錐狀、壇狀及圓柱狀，深一般一般小于5m，極個別大于5m以上，其中有2個深度不詳。其中剖面形態呈錐狀有5個，占總數的38.5%、剖面形態呈壇狀有7個，占總數的53.8%、剖面形態呈圓柱狀有1個，占總數的7.7%。

7 地質災害的防治措施

對處于地面塌陷地質災害危險大區內的受損民房應當盡快進行工程修復措施，房屋地基、主體進行加固處理，且在加固前對房屋地基進行工程勘察，以便有針對性地進行有效處理，并密切關注房屋的動態變化，如果發生突變需盡快將人員及財產撤離到安全地區[2]。

根據區內地質災害發育特征，若開展大量的工程治理工作，施工難度大，治理資金投量大，經濟效益差，區域內工程治理主要為工程修復、應急治理。工程修復：對房屋或其它建筑物損壞程度中等以下的進行工程修復，對開裂房屋進行加固處理。應急治理：對發現地裂縫或地面塌陷，及時填實，對小溪及水塘漏水處及時進行防滲處理，對區內地表水漏失嚴重的農田該種其它耐旱作物。

對采空區進行回填處理，能夠有效的解決本區由采空區帶來的各種安全隱患；用充填料（廢石，尾砂）充填采空區，用充填料支撐圍巖，可以減緩或阻止圍巖的變形，以保持其相對的穩定。

8 結語

由于研究礦區地質發育的差異性及復雜性，在進行地質災害勘查工作應在充分了解調查區域內氣象、水文、區域地質、地質災害等資料，并對區域地質構造、地下水條件、基巖的調查，從而了解叢嶺村塌陷特征，并提出合理的防治措施，為地質災害治理提供可靠地依據。