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[摘要]淮北陈庄铁矿位于安徽省濉溪县四铺乡陈庄村北，因早期地下开采形成的采空区充填不到位或没有充填，导致地面三处塌陷并形成塌陷水面，使该区域耕种土地被完全破坏。本文详细介绍了在综合考虑经济、社会、环境、土地利用及规划建设等因素情况下，采用剥离、回填、覆土的方法对塌陷区进行治理，可恢复大量耕地，具有良好的社会和生态环境效益。
[关键词]铁矿山塌陷区 地质灾害 治理工程 淮北陈庄铁矿
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-354-1
1概述
陈庄铁矿矿山基建始于1973年，1978年5月试采，当年7月～12月因发生两次矿房坍塌事故后于1979年停产，2002年恢复开采，仍在继续开采老矿体，引发地面继续塌陷。2007年以后改变了采矿方法，基本控制了地表塌陷，但由于地下开采形成采空区未充填或充填不到位，经长期的地下水侵蚀，采空区顶部围岩剥落、塌落，致使地表地面出现三处凹陷和沉降，使耕地、庄稼植被资源受到损坏与破坏，导致地面三处塌陷，走向为东北西南向，塌陷总面积17830.4m2（26.75亩）。
2地质环境背景
矿区地处淮北平原，地势平坦，一般海拔高程28m。本区第四系松散层层厚67～95m，平均81m。岩性主要为粘土、砂质粘土、粉砂、细砂、砂砾以及粘土夹砾石。松散层含2个含水层，底部常有钙质半胶结。总厚33～50m，自北而南有加厚之势。由于地面塌陷，大部分塌陷地形成塌陷水面，使该区域耕种土地被完全破坏。
2.1地质构造
矿区位于中朝准地台鲁西隆起区南段皇藏峪复背斜南倾没端。北西～南东向三铺侵入岩体西部边缘相接触带附近。
2.2工程地质及水文地质条件
矿区内全为67～95m厚的第四系松散层所覆盖，岩性为河湖相沉积的粘土、亚粘土、亚砂土及砂砾层所组成。地表仅矿区北部3km的蔡山附近有奥陶系中、下统灰岩出露。据钻孔揭露，区内无完整的地层特征，多被岩浆岩所吞没。在浅部大理岩呈大小不等的捕掳体分布于闪长玢岩中。深部500m以下呈半岛式残留于闪长玢岩中，从所见岩性多为大理岩或白云质大理岩夹薄层泥质条带的特征分析，相当于奥陶系下统。深部见寒武系鲕状白云质大理岩。
矿区位于三铺地区水文地质单元西北部。根据矿区内岩性组合、埋藏条件、分布位置及富水性，划分为三个含水组和两个隔水层。
含水组情况如下：
2.2.1第四系全新统含水组
岩性以亚粘土、粘土、亚砂土为主，间夹粉、细砂层，厚30～46m。其间的砂性土厚10～20m，富水性强，最大单位涌水量为1.372L/s.m，平均渗透系数6.380m/d。水位埋深2.4m，上部为潜水，下部具承压水性质。
2.2.2第四系更新统含水组
岩性以细～中砂为主，间夹薄层亚粘土、粘土及亚砂土，砂层底部常有钙质半胶结。总厚33～50m，自北而南有加厚之势。砂层总厚21～44m，一般有3层，直接复盖于基岩和部分矿体之上，富水性极强，最大单位涌水量达2.316 L/s.m，平均渗透系数为4.934m/d。该组为承压水，水头标高25.85m。
2.2.3矿化接触变质带含水组
岩性为矿体及其顶、底板蚀变闪长玢岩、大理岩及矽卡岩类岩石。该组分布于孔深120～140m以上，其顶部20～30m为基岩风化带，岩石松软易碎，裂隙发育。
该组富水性在矿区内差异较大，北部岩石张开裂隙发育，富水性较强，最大单位涌水量0.149 L/s.m，平均渗透系数0.540m/d。承压水，水头标高25.23m。
南部除个别地段外，多闭合裂隙，富水性较弱，单位涌水量0.0023 L/s.m，渗透系数0.0023m/d。
3治理总体思路与设计方案
3.1治理总体思路
作为塌陷区土地复垦工程，按照本次设计依据、原则和任务，结合治理沉陷区及所处实地情况（塌陷深度），考虑到治理后的耕地即可直接耕种，对整个塌陷区主要采用剥离、回填覆土施工方法进行治理。
3.2治理设计方案
（1）治理Ⅰ区塌陷发生在2006年11月7日，沉陷呈似圆形，沉陷范围最大长宽均约80m，面积约5160m2（7.74亩），沉陷中心最大深度约0.65m，致使地表耕田变形，尚能耕种但雨季该区庄稼（小麦）受淹没。
该治理区通过开挖排水沟进行治理。根据地面实测情况，在治理区中部开挖一条近东西向上宽2m，下宽1m，深1m，总长90m的排水沟，排水沟与东部机耕路边排水沟相连，用开挖后的土方量回填该治理区塌陷0.5m以下的部位。
（2）治理Ⅱ区塌陷发生在2003年10月29日，塌陷范围呈似圆形，塌陷范围最大长宽均约70m，面积约5912.2m2（8.87亩），2004年矿山企业已采用废石对其进行部分回填，塌陷最大深度6.5m左右，塌陷范围内耕地、农作物均遭破毁。由于该治理区地下矿体后期又进行开采，致使在该区北部又出现新的塌陷。由于治理Ⅱ区塌陷积水较深，且该处距村庄较近，会对附近村庄的居民带来安全隐患。该治理区采用回填方法进行治理，根据周围地面标高情况，设计治理后地面标高为28.00m。
（3）治理Ⅲ区塌陷发生在治理Ⅱ区塌陷之后，位于矿区南部，呈长椭圆形，南北最长约180m，东西最宽约80m，塌陷面积约6758.2m2（10.14亩），2004年矿山企业已采用废石对其进行部分回填，现塌陷中心深度1.05m左右（2004年以前为5m），地面耕地、农作物遭毁坏。具体治理措施是对前期回填不到位的塌陷区采用矿山工业广场内废土石料进行回填，推土机推平碾压，人工辅助整平，在土石料层上部上覆0.2m厚粘土隔离层用压路机进行碾压，上部0.5m采用细粒土回填，人工进行整平，整平后地面标高为28.20m。
（4）监测：2013年治理完毕的陈庄铁矿沉降区已用于农业种植，并将连续对其进行三年以上农产品安全性检测与评估，达不到要求的，禁止种植食用农产品或能进入食物链的农产品。
4结语
根据治理区地质环境特征、景观恢复、生态功能恢复和水土流失控制，本着宜耕则耕，宜林则林，宜草则草原则，合理有针对性地进行治理工程布局，恢复区域生态环境。本文实例经过矿山地质环境治理，使因矿山开采而被破坏的土地得到恢复，增加农村耕地面积，缓解矿山企业与当地村民的矛盾；同时可以消除安全隐患，改善周边生态环境，并为类似地质灾害治理工程提供了借鉴。
[关键词]铁矿山塌陷区 地质灾害 治理工程 淮北陈庄铁矿
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-354-1
1概述
陈庄铁矿矿山基建始于1973年，1978年5月试采，当年7月～12月因发生两次矿房坍塌事故后于1979年停产，2002年恢复开采，仍在继续开采老矿体，引发地面继续塌陷。2007年以后改变了采矿方法，基本控制了地表塌陷，但由于地下开采形成采空区未充填或充填不到位，经长期的地下水侵蚀，采空区顶部围岩剥落、塌落，致使地表地面出现三处凹陷和沉降，使耕地、庄稼植被资源受到损坏与破坏，导致地面三处塌陷，走向为东北西南向，塌陷总面积17830.4m2（26.75亩）。
2地质环境背景
矿区地处淮北平原，地势平坦，一般海拔高程28m。本区第四系松散层层厚67～95m，平均81m。岩性主要为粘土、砂质粘土、粉砂、细砂、砂砾以及粘土夹砾石。松散层含2个含水层，底部常有钙质半胶结。总厚33～50m，自北而南有加厚之势。由于地面塌陷，大部分塌陷地形成塌陷水面，使该区域耕种土地被完全破坏。
2.1地质构造
矿区位于中朝准地台鲁西隆起区南段皇藏峪复背斜南倾没端。北西～南东向三铺侵入岩体西部边缘相接触带附近。
2.2工程地质及水文地质条件
矿区内全为67～95m厚的第四系松散层所覆盖，岩性为河湖相沉积的粘土、亚粘土、亚砂土及砂砾层所组成。地表仅矿区北部3km的蔡山附近有奥陶系中、下统灰岩出露。据钻孔揭露，区内无完整的地层特征，多被岩浆岩所吞没。在浅部大理岩呈大小不等的捕掳体分布于闪长玢岩中。深部500m以下呈半岛式残留于闪长玢岩中，从所见岩性多为大理岩或白云质大理岩夹薄层泥质条带的特征分析，相当于奥陶系下统。深部见寒武系鲕状白云质大理岩。
矿区位于三铺地区水文地质单元西北部。根据矿区内岩性组合、埋藏条件、分布位置及富水性，划分为三个含水组和两个隔水层。
含水组情况如下：
2.2.1第四系全新统含水组
岩性以亚粘土、粘土、亚砂土为主，间夹粉、细砂层，厚30～46m。其间的砂性土厚10～20m，富水性强，最大单位涌水量为1.372L/s.m，平均渗透系数6.380m/d。水位埋深2.4m，上部为潜水，下部具承压水性质。
2.2.2第四系更新统含水组
岩性以细～中砂为主，间夹薄层亚粘土、粘土及亚砂土，砂层底部常有钙质半胶结。总厚33～50m，自北而南有加厚之势。砂层总厚21～44m，一般有3层，直接复盖于基岩和部分矿体之上，富水性极强，最大单位涌水量达2.316 L/s.m，平均渗透系数为4.934m/d。该组为承压水，水头标高25.85m。
2.2.3矿化接触变质带含水组
岩性为矿体及其顶、底板蚀变闪长玢岩、大理岩及矽卡岩类岩石。该组分布于孔深120～140m以上，其顶部20～30m为基岩风化带，岩石松软易碎，裂隙发育。
该组富水性在矿区内差异较大，北部岩石张开裂隙发育，富水性较强，最大单位涌水量0.149 L/s.m，平均渗透系数0.540m/d。承压水，水头标高25.23m。
南部除个别地段外，多闭合裂隙，富水性较弱，单位涌水量0.0023 L/s.m，渗透系数0.0023m/d。
3治理总体思路与设计方案
3.1治理总体思路
作为塌陷区土地复垦工程，按照本次设计依据、原则和任务，结合治理沉陷区及所处实地情况（塌陷深度），考虑到治理后的耕地即可直接耕种，对整个塌陷区主要采用剥离、回填覆土施工方法进行治理。
3.2治理设计方案
（1）治理Ⅰ区塌陷发生在2006年11月7日，沉陷呈似圆形，沉陷范围最大长宽均约80m，面积约5160m2（7.74亩），沉陷中心最大深度约0.65m，致使地表耕田变形，尚能耕种但雨季该区庄稼（小麦）受淹没。
该治理区通过开挖排水沟进行治理。根据地面实测情况，在治理区中部开挖一条近东西向上宽2m，下宽1m，深1m，总长90m的排水沟，排水沟与东部机耕路边排水沟相连，用开挖后的土方量回填该治理区塌陷0.5m以下的部位。
（2）治理Ⅱ区塌陷发生在2003年10月29日，塌陷范围呈似圆形，塌陷范围最大长宽均约70m，面积约5912.2m2（8.87亩），2004年矿山企业已采用废石对其进行部分回填，塌陷最大深度6.5m左右，塌陷范围内耕地、农作物均遭破毁。由于该治理区地下矿体后期又进行开采，致使在该区北部又出现新的塌陷。由于治理Ⅱ区塌陷积水较深，且该处距村庄较近，会对附近村庄的居民带来安全隐患。该治理区采用回填方法进行治理，根据周围地面标高情况，设计治理后地面标高为28.00m。
（3）治理Ⅲ区塌陷发生在治理Ⅱ区塌陷之后，位于矿区南部，呈长椭圆形，南北最长约180m，东西最宽约80m，塌陷面积约6758.2m2（10.14亩），2004年矿山企业已采用废石对其进行部分回填，现塌陷中心深度1.05m左右（2004年以前为5m），地面耕地、农作物遭毁坏。具体治理措施是对前期回填不到位的塌陷区采用矿山工业广场内废土石料进行回填，推土机推平碾压，人工辅助整平，在土石料层上部上覆0.2m厚粘土隔离层用压路机进行碾压，上部0.5m采用细粒土回填，人工进行整平，整平后地面标高为28.20m。
（4）监测：2013年治理完毕的陈庄铁矿沉降区已用于农业种植，并将连续对其进行三年以上农产品安全性检测与评估，达不到要求的，禁止种植食用农产品或能进入食物链的农产品。
4结语
根据治理区地质环境特征、景观恢复、生态功能恢复和水土流失控制，本着宜耕则耕，宜林则林，宜草则草原则，合理有针对性地进行治理工程布局，恢复区域生态环境。本文实例经过矿山地质环境治理，使因矿山开采而被破坏的土地得到恢复，增加农村耕地面积，缓解矿山企业与当地村民的矛盾；同时可以消除安全隐患，改善周边生态环境，并为类似地质灾害治理工程提供了借鉴。