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摘要：拟于本溪县建设米高枫叶公寓建设项目本溪小市煤矿采空区上，为确保该工程的安全性、稳定性，有效地防治地质灾害，按照《国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》（国土资发[2004]69号文件）、辽宁省国土资源厅《关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》（辽国土资发2004]198号文件）及辽宁省国土资源厅《关于印发辽宁省建设项目地质灾害危险性评估管理办法的通知》辽国土资发[2007]42号文件等精神，对拟建项目场地进行地质灾害危险性评估。
關键词：地质灾害；评估；活化
评估区所在区域位于原本溪县小市煤矿区域，该煤矿原为本溪县国有煤矿，煤矿开采历史较长，2003年闭矿停采，停采前处于回采、采残煤阶段。建有主付斜井一对。依据“三带”理论计算采空区及巷道对地表的影响，对在附加荷载作用下采空区活化做出评价。
1.工程及场地概况
评估区地貌单元为本溪县丘陵地区，地貌属剥蚀低丘地貌单元，地势高程变化较大，自然地面坡度6～8°，地面高差相对在37.80米。地貌条件中等，地形条件中等，地层构造条件简单，水文地质条件简单，地质环境条件复杂程度属复杂类别，评估级别确定为二级，评估区地形条件中等，地貌类型中等。地层岩性主要为二迭系为下统山西组（P11）和下石河组（P12）。所属大地构造单元为中朝准地台（Ⅰ）—胶辽台隆（Ⅰ1）—太子河～浑江台陷（Ⅰ12）—辽阳～本溪凹陷（Ⅰ12-1）。地下水主要分布于基岩的风化裂隙及构造裂隙中，根据钻探结果，地下水位埋深8～10m，基岩整体较为完整，局部裂隙较为发育，富水性较差，评估区内水文地质条件简单。
小市煤矿煤矿原为本溪县国有煤矿，2003年闭矿停采，停采前处于回采、采残煤阶段。主井井口位于马皮匠沟南山北侧，井口标高为229.56m，井筒方位210°，倾角23～25度，开拓巷道650m。付井井口位于马皮匠沟南山西侧，井口标高为200.79m，井筒方位90°转140°，倾角23～25度，开拓巷道600m。主付井多处贯通，分10个水平回采残煤，在标高100米以上全部回采，从10道-140至4道100m间，尚余残存量不多。
2.公寓建设引发地质灾害评估
根据收集的煤矿矿区开采资料以及实地调查钻孔取芯结果，综合分析各种已有资料，可以确定评估区内15～18号住宅楼地段处于煤矿开采范围之内，在标高为130～140m位置存在一近南北方向的平巷，采煤位置也处于这一深度处，煤层倾向139°左右，倾角45°，单煤层厚度不足1m，根据收集的煤矿资料分析，巷道在评估区内距地表深度90m左右。
2.1采空区地基的空间稳定性分析
（1）巷道稳定性验算
式中：P0——建筑物基底单位压力（kN/m2），拟建建筑物平面尺寸按50m×12m、建筑物最大荷重60000 kN计算，取100kN/ m2；
B——巷道宽度（m），取值2.0；
——岩层的重度（kN/m3），取值26；
——岩层的内摩擦角（°），取值51.7。
由计算结果分析，临界深度H0=16.21m，安全深度为24.30m，巷道顶板的埋藏深度H为90m，H>1.5 H0，地基稳定。
（2）采空区活化影响分析
在采空区上兴建建筑物，建筑物所带来的附加应力使地基土中原有的应力状态发生变化，从而引起采空区“活化”。的安全开采深度H应满足下列要求：
>
式中： ——采空区冒落带最大高度；
?——采空区导水裂隙带高度；
——建筑物荷载影响深度。
a、覆岩破坏高度计算。
依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，选取计算公式如下：
式中：∑M——每个煤层的累计采厚，m。
开采平均厚度按2.0m，代入公式计算得Hm =4.8～9.2m，Hli=23.8～35.0m。由计算结果可知，裂隙带的最高发育高度位于上煤层之上44.2m，即裂隙带位于地表45.8m之下。根据现场钻探勘察，场地在50～60m深度内，未发现采空区上部岩层导水裂隙带，岩层总体较为稳定。
b、建（构）筑物荷载影响深度计算
地基中自重应力用下式计算：
σc=γ1h1+γ2h2+…+γnhn
式中：γ1、γ2、…、γn—为地基中自上而下各层土或岩石的容重，kN/m3；
h1、h2、…、hn—为地基中自上而下各层土或岩石的厚度，m。
第四系表土层厚取1.5m，表土层计算容重取20kN /m3，以下岩层计算容重取26kN /m3。
地基附加应力按下式计算：
σz=k·P0
式中：
k—各种荷载（矩形、方形、条形荷载等）下的竖向附加应力系数（计算时按建筑物中心点下部附加应力，k值为4倍角点下竖向附加应力系数）；
P0—作用于基础底面平均附加压力，kN/m2；
P0= P - γ0D
P——建（构）筑物基础底面处竖向均布荷载，拟建建筑物平面尺寸按50m×12m、建筑物最大荷重60000 kN计算，取100kN/ m2；
γ0——基础底面标高以上天然土层的容重，γ0=20kN/m3；
D——基础埋深，取1.5m。
按上述方法计算，建筑物荷载影响深度为22m。
通过上面计算得出：地下采空区的安全开采深度H=Hm + Hli + H影 =50.6～66.2m，评估区内采空区煤层深度在90m左右，建筑物附加应力的影响深度不足以达到导水裂隙带岩层。通过上述分析，可以认为：在无其他因素的影响下，上部建筑物地基是稳定的，目前工程设计的建筑荷载不会使采空区“活化”。 2.2采空区地表移动时间效应分析
根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的规定，当无矿区实测资料时，采空区地表移动的延续时间（T）可按下式进行计算：
T=2.5H（d）
试中H——工作面平均采深（m）。
评估区内采空区H≈90m，故T≈225天。故按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》计算出的地表移动延续时间不超过一年，而评估区内实际采煤停止时间已达8年以上，因此，评估区内受采空影响的地表移动期已经结束。
本次评估过程中，在拟建场地布置了7个地表移动变形监测点，经过30天的对比监测，未发现有明显的沉降变形。
综合上述分析，目前的工程设计荷载对地基的稳定性影响较小，场地内巷道上部地基稳定，工程设计的建筑荷载也不会使采空区“活化”。因而认为在评估区内的采空区范围内存在建设工程可能引发采空区地面塌陷的可能性，其发生的可能性小，危险性中等。
2.3建筑物地基不均匀沉降
建筑场地地处山坡部位，自然地面坡度6～8°，地面相对高差在37.80米。场地地表为人工填土或坡积形成的粉质粘土及粉土，第四系厚度变化较大，为0.5～13.5m，岩土层均匀性较差，建筑物基础采用浅基础形式，以夯实后的人工填土及粉质粘土作为基础持力层，因而工程建设存在引发建筑物地基不均匀沉降的可能性，可能性中等，危险性中等。
3.综合结论分析
本溪小市煤矿采空区工程建设可能引发、加剧的地质灾害有：采空区地面塌陷，其发生的可能性小，危险性中等；人工边坡滑塌，其可能性中等，地质灾害危险性中等；建筑物地基不均匀沉降，可能性中等，危险性中等。
参考文献
[1]何国清，杨伦，凌赓娣，贾凤彩，洪镀.矿山开采沉陷学.
[2]GB50007-2002建筑地基基礎设计规范[ s ].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[3]建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，2000.5
[4] 李本军，陈峰，刘海新.老采空区上建设项目地质灾害危险性评.河北工 程大学学报（自然科学版），2007.3.
[5] 郝玉昭.煤矿废弃采空区开发建设的建筑场地稳定性分析，西部探矿工程，2010.7.
[6]吕凡参，刘俊平.采空区建筑地基稳定性评价，岩±工程界，2007.1
（作者单位：辽宁省第一水文地质工程地质大队）
關键词：地质灾害；评估；活化
评估区所在区域位于原本溪县小市煤矿区域，该煤矿原为本溪县国有煤矿，煤矿开采历史较长，2003年闭矿停采，停采前处于回采、采残煤阶段。建有主付斜井一对。依据“三带”理论计算采空区及巷道对地表的影响，对在附加荷载作用下采空区活化做出评价。
1.工程及场地概况
评估区地貌单元为本溪县丘陵地区，地貌属剥蚀低丘地貌单元，地势高程变化较大，自然地面坡度6～8°，地面高差相对在37.80米。地貌条件中等，地形条件中等，地层构造条件简单，水文地质条件简单，地质环境条件复杂程度属复杂类别，评估级别确定为二级，评估区地形条件中等，地貌类型中等。地层岩性主要为二迭系为下统山西组（P11）和下石河组（P12）。所属大地构造单元为中朝准地台（Ⅰ）—胶辽台隆（Ⅰ1）—太子河～浑江台陷（Ⅰ12）—辽阳～本溪凹陷（Ⅰ12-1）。地下水主要分布于基岩的风化裂隙及构造裂隙中，根据钻探结果，地下水位埋深8～10m，基岩整体较为完整，局部裂隙较为发育，富水性较差，评估区内水文地质条件简单。
小市煤矿煤矿原为本溪县国有煤矿，2003年闭矿停采，停采前处于回采、采残煤阶段。主井井口位于马皮匠沟南山北侧，井口标高为229.56m，井筒方位210°，倾角23～25度，开拓巷道650m。付井井口位于马皮匠沟南山西侧，井口标高为200.79m，井筒方位90°转140°，倾角23～25度，开拓巷道600m。主付井多处贯通，分10个水平回采残煤，在标高100米以上全部回采，从10道-140至4道100m间，尚余残存量不多。
2.公寓建设引发地质灾害评估
根据收集的煤矿矿区开采资料以及实地调查钻孔取芯结果，综合分析各种已有资料，可以确定评估区内15～18号住宅楼地段处于煤矿开采范围之内，在标高为130～140m位置存在一近南北方向的平巷，采煤位置也处于这一深度处，煤层倾向139°左右，倾角45°，单煤层厚度不足1m，根据收集的煤矿资料分析，巷道在评估区内距地表深度90m左右。
2.1采空区地基的空间稳定性分析
（1）巷道稳定性验算
式中：P0——建筑物基底单位压力（kN/m2），拟建建筑物平面尺寸按50m×12m、建筑物最大荷重60000 kN计算，取100kN/ m2；
B——巷道宽度（m），取值2.0；
——岩层的重度（kN/m3），取值26；
——岩层的内摩擦角（°），取值51.7。
由计算结果分析，临界深度H0=16.21m，安全深度为24.30m，巷道顶板的埋藏深度H为90m，H>1.5 H0，地基稳定。
（2）采空区活化影响分析
在采空区上兴建建筑物，建筑物所带来的附加应力使地基土中原有的应力状态发生变化，从而引起采空区“活化”。的安全开采深度H应满足下列要求：
>
式中： ——采空区冒落带最大高度；
?——采空区导水裂隙带高度；
——建筑物荷载影响深度。
a、覆岩破坏高度计算。
依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，选取计算公式如下：
式中：∑M——每个煤层的累计采厚，m。
开采平均厚度按2.0m，代入公式计算得Hm =4.8～9.2m，Hli=23.8～35.0m。由计算结果可知，裂隙带的最高发育高度位于上煤层之上44.2m，即裂隙带位于地表45.8m之下。根据现场钻探勘察，场地在50～60m深度内，未发现采空区上部岩层导水裂隙带，岩层总体较为稳定。
b、建（构）筑物荷载影响深度计算
地基中自重应力用下式计算：
σc=γ1h1+γ2h2+…+γnhn
式中：γ1、γ2、…、γn—为地基中自上而下各层土或岩石的容重，kN/m3；
h1、h2、…、hn—为地基中自上而下各层土或岩石的厚度，m。
第四系表土层厚取1.5m，表土层计算容重取20kN /m3，以下岩层计算容重取26kN /m3。
地基附加应力按下式计算：
σz=k·P0
式中：
k—各种荷载（矩形、方形、条形荷载等）下的竖向附加应力系数（计算时按建筑物中心点下部附加应力，k值为4倍角点下竖向附加应力系数）；
P0—作用于基础底面平均附加压力，kN/m2；
P0= P - γ0D
P——建（构）筑物基础底面处竖向均布荷载，拟建建筑物平面尺寸按50m×12m、建筑物最大荷重60000 kN计算，取100kN/ m2；
γ0——基础底面标高以上天然土层的容重，γ0=20kN/m3；
D——基础埋深，取1.5m。
按上述方法计算，建筑物荷载影响深度为22m。
通过上面计算得出：地下采空区的安全开采深度H=Hm + Hli + H影 =50.6～66.2m，评估区内采空区煤层深度在90m左右，建筑物附加应力的影响深度不足以达到导水裂隙带岩层。通过上述分析，可以认为：在无其他因素的影响下，上部建筑物地基是稳定的，目前工程设计的建筑荷载不会使采空区“活化”。 2.2采空区地表移动时间效应分析
根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的规定，当无矿区实测资料时，采空区地表移动的延续时间（T）可按下式进行计算：
T=2.5H（d）
试中H——工作面平均采深（m）。
评估区内采空区H≈90m，故T≈225天。故按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》计算出的地表移动延续时间不超过一年，而评估区内实际采煤停止时间已达8年以上，因此，评估区内受采空影响的地表移动期已经结束。
本次评估过程中，在拟建场地布置了7个地表移动变形监测点，经过30天的对比监测，未发现有明显的沉降变形。
综合上述分析，目前的工程设计荷载对地基的稳定性影响较小，场地内巷道上部地基稳定，工程设计的建筑荷载也不会使采空区“活化”。因而认为在评估区内的采空区范围内存在建设工程可能引发采空区地面塌陷的可能性，其发生的可能性小，危险性中等。
2.3建筑物地基不均匀沉降
建筑场地地处山坡部位，自然地面坡度6～8°，地面相对高差在37.80米。场地地表为人工填土或坡积形成的粉质粘土及粉土，第四系厚度变化较大，为0.5～13.5m，岩土层均匀性较差，建筑物基础采用浅基础形式，以夯实后的人工填土及粉质粘土作为基础持力层，因而工程建设存在引发建筑物地基不均匀沉降的可能性，可能性中等，危险性中等。
3.综合结论分析
本溪小市煤矿采空区工程建设可能引发、加剧的地质灾害有：采空区地面塌陷，其发生的可能性小，危险性中等；人工边坡滑塌，其可能性中等，地质灾害危险性中等；建筑物地基不均匀沉降，可能性中等，危险性中等。
参考文献
[1]何国清，杨伦，凌赓娣，贾凤彩，洪镀.矿山开采沉陷学.
[2]GB50007-2002建筑地基基礎设计规范[ s ].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[3]建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，2000.5
[4] 李本军，陈峰，刘海新.老采空区上建设项目地质灾害危险性评.河北工 程大学学报（自然科学版），2007.3.
[5] 郝玉昭.煤矿废弃采空区开发建设的建筑场地稳定性分析，西部探矿工程，2010.7.
[6]吕凡参，刘俊平.采空区建筑地基稳定性评价，岩±工程界，2007.1
（作者单位：辽宁省第一水文地质工程地质大队）