论文部分内容阅读
[摘 要]钟山区地质环境脆弱，煤矿采矿活动常引发地质灾害，导致村民房屋变形受损、破坏，为查明房屋受损原因，通常采用采空区地表变形影响方面进行分析，综合分析房屋受损原因和地质灾害的影响范围。
[关键词]钟山区；地质灾害；房屋受损；煤矿；采空区
中图分类号：P51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0368-02
1 引言
六盘水市钟山区地处贵州高原乌蒙山区，地理位置：东经105°35′～105°05′，北纬26°27′～26°52′。区内煤矿资源丰富，有“江南煤都”之称。区内地质环境脆弱，是地质灾害的易发区。三线建设以来，区内大量的开采煤炭资源，形成了大面积的采空区，引发了山体滑坡、崩塌、地面塌陷、地裂缝等地质灾害；采煤活动导致地表的变形破坏，引发地质灾害致使当地居民房屋受损。
区内民房大部分修建在第四系残坡积层、含煤砂岩、泥岩上，基础脆弱，房屋地基遭受轻微变形影响极易造成房屋开裂受损。
区内煤主要产于二叠系上统龙潭组（P3l）及二叠系上统宣威组（P3xn）地层，岩性主要为砂岩、粉砂岩、泥灰岩及4～60余层煤。下伏地层为二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3em），主要岩性为玄武岩，上覆地层为三叠系下统飞仙关组（T1f），主要岩性为页岩，三叠系下统永宁镇组（T1yn），主要岩性为灰岩、页岩、泥灰岩。
2 煤矿开采概况
钟山区除了贵州水城矿业（集团）有限责任公司有8对大中型煤矿外，其于全部为小型煤矿，煤矿在建设和开采过程中通常会引发地质灾害，导致当地村民房屋受损开裂，为此对煤矿开采引发地质灾害影响情况进行调查，主要查明房屋受损是否与采矿活动有关，分析采矿引发灾害的影响范围。
区内煤层倾角多小于45°，属缓倾斜煤层，煤矿采用井下开采方式，主要以斜井/平硐开拓，采煤方法：用掩护支架法，顶板管理方法：全落法。
通常可以从采空区地表影响范围方面考虑煤矿开采引发地质灾害的影响范围。
3 采空区引发地质灾害影响范围分析
2012年6月，六盘水市钟山区紫旭煤矿与六盘水市钟山区大河镇渡口社区村民发生纠纷，要求查明房屋开裂损坏与紫旭煤矿开采之间的关系，查清煤矿开采引发灾害的影响范围。
3.1 可采煤层特征
紫旭煤矿可采煤层位于二叠系上统龙潭组（P3l）的C605、C603、C601、C409、C407、C406d2、C406d1、C406c、C401、C101a煤层，主采C406c、C401煤层，各可采煤层的主要特征见表1
3.2 采空区分布情况
紫旭煤矿现主采C406c、C401煤层，C406c采空区主要分别在矿区北侧，采空区长约165.5m，宽约55.3m，采空区面积约7437.6m2；C401采空区主要分别在矿区南侧，采空区长约116.8m，宽约48.6m，采空区面积约5204.8m2。
3.3 矿区安全采深的确定
首先的先确定煤矿开采是否在安全采深以下开采，如果煤矿采深没有达到安全采深，则煤矿采空区变形、垮塌会导致地表的变形破坏，采用公式Hδ=M·k计算煤矿安全采深（Hδ：安全采深，m； M：煤层采高（综合作用厚度），m； k ：安全系数[1]）。
M按如下公式进行计算：
M605=m605（m605为最上部可采煤层）
M603=m605+C603M605
... ... ... ...
M401=m401+C401M406c
M101b=m1011b+C101bM401
其中C603为m603煤层和上一煤层（m605）的间距与m603煤层厚度之比的函数，由此函数值通过查表获得最后的C值[1]，M取计算结果中的最大值（表2）.
经计算，综合作用厚度Mmax=23.12m，根据矿区内地层特征，查表得k值为150[2]，故最小安全采深为：
Hδ=Mmax×k
=23.12×150=3468m。
通过调查、实测，紫旭煤矿开采深度80～170m，远小于安全采深厚度3468m，因此，煤矿采空区变形垮塌会导致地表变形。
3.4 采空区变形影响范围的圈定
根据《三下采煤规程》 附表5—3《按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表（α<50）》，按覆岩性质区分的地表移动参数求取地表变形范围，采空区地表变形范围即为影响范围。
3.4.1 参数的选取
该区岩性主要为二叠系上统龙潭组 （P3l）中的泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩，根据《三下采煤规程》[3]附表4—2《分层岩性评价系数》的有关参数，该区属中硬覆岩类型。该区煤层平均倾角25，属倾斜煤层，紫旭煤矿开采深度小于安全采深，采空区的变形破坏会影响到地表，地表影响范围以最大范围进行圈定。因此，根据《三下采煤规程》附表5—3《按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表（α<50）》中的覆岩要素第二类（中硬岩类）来选取量角参数，即：
松散层移动角（φ）=45；
走向边界角（δ0）= 55～60，本区走向边界角（δ0）取55；
上山边界角（γ0）=55～60，本区上山边界角（γ0）取55；
下山边界角（β0）=走向边界角（δ0）-0.6×煤层倾角（α）=55？-0.6×25°=40。
3.4.2 变形影响范围的圈定
根据该区煤矿开采技术条件和相对稳定的地形条件，选用1：2000的比例尺分别绘制采空区地表影响范围剖面图。
分别在剖面图上，由采空区边界按走向、上山、下山边界角δ0、γ0、β0及松散层边界角φ作移动边界线，分别得采空区走向、上山方向和下山方向的地表变形边界点，再按边界角外推到影响边界，以影响边界点作为矿山采煤对地表影响的边界点。根据剖面图所得结果，将其投影到平面图上，弧线连接，即为采空区地表影响范围。
5 结论
5.1 煤矿开采活动对地表的影响范围的正确合理圈定对平息纠纷、安定人心、促进煤炭企业正常生产等均具有重大意义。
5.2 在分析评价过程中，还应充分井巷开拓的影响，地质灾害的影响，对危险性较大的灾害，先采取避让措施，然后在分析评价。
5.3 煤矿在建设和生产过程中，要充分考虑工程对周边环境的影响，加强灾害的预防，减少灾害的危害程度及危害范围，建造美好和谐的环境。
5.4在分析原因是重点是在考虑煤矿的采煤活动是否会影响到村民房屋，所以仅从采空区影响范围方面考虑，没有分析村民的房屋结构、基础等受力及承受情況。
5.5 在分析评价中可采取一种或两种评价方式综合评价，选取最大范围为灾害影响范围，即在其范围内发生的灾害均可能与其采煤活动有关。
参考文献
[1] 《地方煤矿实用手则》（表6-34）.
[2] 《地方煤矿实用手则》（表2-23）.
[3] 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中华人民共和国煤炭工业局（2000年）制定.
[4] 鲍大忠 游桂芝，关于煤矿开采对地面影响范围确定的几点认知，新疆，西部探矿工程，2007.9.
[关键词]钟山区；地质灾害；房屋受损；煤矿；采空区
中图分类号：P51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0368-02
1 引言
六盘水市钟山区地处贵州高原乌蒙山区，地理位置：东经105°35′～105°05′，北纬26°27′～26°52′。区内煤矿资源丰富，有“江南煤都”之称。区内地质环境脆弱，是地质灾害的易发区。三线建设以来，区内大量的开采煤炭资源，形成了大面积的采空区，引发了山体滑坡、崩塌、地面塌陷、地裂缝等地质灾害；采煤活动导致地表的变形破坏，引发地质灾害致使当地居民房屋受损。
区内民房大部分修建在第四系残坡积层、含煤砂岩、泥岩上，基础脆弱，房屋地基遭受轻微变形影响极易造成房屋开裂受损。
区内煤主要产于二叠系上统龙潭组（P3l）及二叠系上统宣威组（P3xn）地层，岩性主要为砂岩、粉砂岩、泥灰岩及4～60余层煤。下伏地层为二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3em），主要岩性为玄武岩，上覆地层为三叠系下统飞仙关组（T1f），主要岩性为页岩，三叠系下统永宁镇组（T1yn），主要岩性为灰岩、页岩、泥灰岩。
2 煤矿开采概况
钟山区除了贵州水城矿业（集团）有限责任公司有8对大中型煤矿外，其于全部为小型煤矿，煤矿在建设和开采过程中通常会引发地质灾害，导致当地村民房屋受损开裂，为此对煤矿开采引发地质灾害影响情况进行调查，主要查明房屋受损是否与采矿活动有关，分析采矿引发灾害的影响范围。
区内煤层倾角多小于45°，属缓倾斜煤层，煤矿采用井下开采方式，主要以斜井/平硐开拓，采煤方法：用掩护支架法，顶板管理方法：全落法。
通常可以从采空区地表影响范围方面考虑煤矿开采引发地质灾害的影响范围。
3 采空区引发地质灾害影响范围分析
2012年6月，六盘水市钟山区紫旭煤矿与六盘水市钟山区大河镇渡口社区村民发生纠纷，要求查明房屋开裂损坏与紫旭煤矿开采之间的关系，查清煤矿开采引发灾害的影响范围。
3.1 可采煤层特征
紫旭煤矿可采煤层位于二叠系上统龙潭组（P3l）的C605、C603、C601、C409、C407、C406d2、C406d1、C406c、C401、C101a煤层，主采C406c、C401煤层，各可采煤层的主要特征见表1
3.2 采空区分布情况
紫旭煤矿现主采C406c、C401煤层，C406c采空区主要分别在矿区北侧，采空区长约165.5m，宽约55.3m，采空区面积约7437.6m2；C401采空区主要分别在矿区南侧，采空区长约116.8m，宽约48.6m，采空区面积约5204.8m2。
3.3 矿区安全采深的确定
首先的先确定煤矿开采是否在安全采深以下开采，如果煤矿采深没有达到安全采深，则煤矿采空区变形、垮塌会导致地表的变形破坏，采用公式Hδ=M·k计算煤矿安全采深（Hδ：安全采深，m； M：煤层采高（综合作用厚度），m； k ：安全系数[1]）。
M按如下公式进行计算：
M605=m605（m605为最上部可采煤层）
M603=m605+C603M605
... ... ... ...
M401=m401+C401M406c
M101b=m1011b+C101bM401
其中C603为m603煤层和上一煤层（m605）的间距与m603煤层厚度之比的函数，由此函数值通过查表获得最后的C值[1]，M取计算结果中的最大值（表2）.
经计算，综合作用厚度Mmax=23.12m，根据矿区内地层特征，查表得k值为150[2]，故最小安全采深为：
Hδ=Mmax×k
=23.12×150=3468m。
通过调查、实测，紫旭煤矿开采深度80～170m，远小于安全采深厚度3468m，因此，煤矿采空区变形垮塌会导致地表变形。
3.4 采空区变形影响范围的圈定
根据《三下采煤规程》 附表5—3《按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表（α<50）》，按覆岩性质区分的地表移动参数求取地表变形范围，采空区地表变形范围即为影响范围。
3.4.1 参数的选取
该区岩性主要为二叠系上统龙潭组 （P3l）中的泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩，根据《三下采煤规程》[3]附表4—2《分层岩性评价系数》的有关参数，该区属中硬覆岩类型。该区煤层平均倾角25，属倾斜煤层，紫旭煤矿开采深度小于安全采深，采空区的变形破坏会影响到地表，地表影响范围以最大范围进行圈定。因此，根据《三下采煤规程》附表5—3《按覆岩性质区分的地表移动一般参数综合表（α<50）》中的覆岩要素第二类（中硬岩类）来选取量角参数，即：
松散层移动角（φ）=45；
走向边界角（δ0）= 55～60，本区走向边界角（δ0）取55；
上山边界角（γ0）=55～60，本区上山边界角（γ0）取55；
下山边界角（β0）=走向边界角（δ0）-0.6×煤层倾角（α）=55？-0.6×25°=40。
3.4.2 变形影响范围的圈定
根据该区煤矿开采技术条件和相对稳定的地形条件，选用1：2000的比例尺分别绘制采空区地表影响范围剖面图。
分别在剖面图上，由采空区边界按走向、上山、下山边界角δ0、γ0、β0及松散层边界角φ作移动边界线，分别得采空区走向、上山方向和下山方向的地表变形边界点，再按边界角外推到影响边界，以影响边界点作为矿山采煤对地表影响的边界点。根据剖面图所得结果，将其投影到平面图上，弧线连接，即为采空区地表影响范围。
5 结论
5.1 煤矿开采活动对地表的影响范围的正确合理圈定对平息纠纷、安定人心、促进煤炭企业正常生产等均具有重大意义。
5.2 在分析评价过程中，还应充分井巷开拓的影响，地质灾害的影响，对危险性较大的灾害，先采取避让措施，然后在分析评价。
5.3 煤矿在建设和生产过程中，要充分考虑工程对周边环境的影响，加强灾害的预防，减少灾害的危害程度及危害范围，建造美好和谐的环境。
5.4在分析原因是重点是在考虑煤矿的采煤活动是否会影响到村民房屋，所以仅从采空区影响范围方面考虑，没有分析村民的房屋结构、基础等受力及承受情況。
5.5 在分析评价中可采取一种或两种评价方式综合评价，选取最大范围为灾害影响范围，即在其范围内发生的灾害均可能与其采煤活动有关。
参考文献
[1] 《地方煤矿实用手则》（表6-34）.
[2] 《地方煤矿实用手则》（表2-23）.
[3] 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中华人民共和国煤炭工业局（2000年）制定.
[4] 鲍大忠 游桂芝，关于煤矿开采对地面影响范围确定的几点认知，新疆，西部探矿工程，2007.9.