第五章 矿山地质环境问题

矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
山丘区地面塌陷 山丘区地裂缝
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
崩塌数量较少，以小型崩塌为主。由
崩 矿山开采造成边坡失稳而形成崩塌。较为
中型的3处，小型的有20处。
典型的矿山开采引发的崩塌约 23 处，其中，
塌
矿产资源开发引发的地质环境问题
地 裂 缝
1 2 3 4 5 6 7 8
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
地 裂 缝
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
（一）盆地区矿山地面变形问题分布特征
主要指长治盆地区等地区，采矿地面塌陷主要表现为长条形地面塌陷或槽 形下沉移动盆地，地裂缝则多于下沉移动盆地边缘形成规模较大的拉张裂缝或 地堑式地裂缝。地面塌陷、地裂缝的分布形状与其形成机理密切相关。由煤矿 开采沉陷的观测和研究可知，当地下煤层开采到一定范围时，由于采场周围岩 层的原有应力平衡状态受到破坏，因而发生向采空区方向的移动和变形，在一 定的开采条件下，其上覆岩层的移动和变形可直达地表，在地表形成一个对应 的移动盆地或塌陷盆地，移动盆地范围内的地表发生不同程度的移动、变形或 塌陷。移动盆地和采空区的对应关系与开采煤层的倾角有关：如水平煤层开采， 移动盆地在采空区的正上方呈对称分布。如果开采煤层倾斜，则移动盆地向下 山方向偏移，此时煤层走向方向的移动盆地边界仍然保持与采空区对称，而倾 斜方向则偏向采空区的下山方向。
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山地质环境问题类型及其特 征
矿山地质环境问题主要包括：
矿山地质灾害：地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流 含水层破坏 地形地貌景观破坏
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
矿山环境问题由矿山开采诱发而形成，矿山 环境问题的分布与不同种类、不同开采方式的矿 区分布密切相关。山西省矿区基本以煤矿区为主， 其它类矿山基本与煤矿区相伴生。主要矿区由北 往南依次为大同矿区、平朔矿区、轩岗矿区、太 原东、西山矿区、阳泉矿区、霍西矿区、长治矿 区、晋城矿区等八大煤矿区。 现以八大煤矿区分述山西省主要矿山地质环 境问题。
地 裂 缝
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3.矿山环境问题类型及其特征
序号 重点地区 大同矿区 平朔矿区 太原东西山矿区 阳泉矿区 霍西矿区 潞安矿区 晋城矿区 合计
大型地裂缝 （>500m）
32 2 2 2 2 1 1 42
中型地裂缝 小型地裂缝 小计 （100-500m） （<100m）
43 20 31 27 34 11 21 187 10 27 14 72 43 15 11 192 85 49 47 101 79 27 33 421
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3.矿山环境问题类型及其特征
开采塌陷分布（个）
序 号 重点地区 大同矿区 平朔矿区 太原东西山矿区 阳泉矿区 霍西矿区 潞安矿区 晋城矿区 合 计 大型塌陷 中型塌陷 （>10 万 m2） (1-10 万 m2） 13 1 1 8 6 72 11 112 29 1 1 34 3 42 6 116 小型塌陷 (<1 万 m2) 15 16 4 24 12 3 14 88 合计 57 18 6 66 21 117 31 316
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3.矿山环境问题类型及其特征
滑
太原西山太古公路滑坡 太原西山滑坡
坡
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3.矿山环境问题类型及其特征
泥石流的发生一是有足够的降雨和汇流条件，二
泥 石 流
是有松散堆积物存在。山西省重点矿区由于矿产资源 的开采，尾砂、煤矸石、生活垃圾、粉煤灰、露采排 弃物随处可见，而且采矿区大多分布于具汇流条件的 山区，但由于山西气候干旱少雨，一般气候条件下不 一旦遇到暴雨就会形成泥石流地质灾害。
地 面 塌 陷
1 2 3 4 5 6 7 8
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3.矿山环境问题类型及其特征
开采塌陷破坏面积（万m2）
破坏面积 矿区名称 大型塌陷 733.25 130.00 25.00 500.05 331.00 4452.67 681.33 6853.30 中型塌陷 113.17 2.40 3.00 88.91 18.34 226.29 23.35 475.46 小型塌陷 4.01 3.13 0.41 4.43 1.08 0.68 2.29 16.03 合计 850.43 135.53 28.41 593.39 350.42 4679.64 706.97 7344.79
第五章 矿山地质环境问题
提
纲
一、矿产资源开发引发的地质环境问题 二、地质环境治理
提
纲
一、矿产资源开发引发的地质环境问题 二、地质环境治理
矿产资源开发引发的地质环境问题
1.山西省地质灾害情况
山西省地处黄土高原，总
面 积 15.67 万 平方公 里 ，山 区、丘陵面积占全省总面积 的 72%. 全省境内沟谷发育 ， 新构造运动等内外动力地质 作用强烈，自然地质环境脆 弱，特殊的地质条件和地理 环境，使山西省地质灾害点 多面广。
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1.山西省地质灾害情况
据不完全统计， 2004-2009 年，全省共发生地质
灾害202起，造成165人死亡、100多人受伤，经济
损失一亿多，其中采矿引发的地质灾害占相当大
的比重。
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1.山西省地质灾害情况
按地质灾害等级划分
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
崩
塌
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
滑
坡
采矿诱发的滑坡数量较少，且以中小型滑坡为主。滑坡 成因主要有两种，一种是由于地下矿层采空沉陷，形成地面 裂缝，切割山体斜坡，使其稳定性降低。加之暴雨、水流等 其它因素的作用而形成滑坡，大多数滑坡属于这种成因，如 孝义市于家村东北滑坡。另一种是露天采矿排土场排弃高度 超过基底承载力而诱发滑坡，这类滑坡一般发生在大型露天 采矿区的排土场，由于矿坑排弃物推进速度较快，平盘坡角 往往达不到设计要求，当排弃高度过大时，即产生滑坡。如 平朔安太堡露天煤矿南排土场1991年滑坡和1994年滑坡就属 于这种类型。据调查，山西较为典型的矿山开采引发的滑坡 约73处，其中，大型的3处，中型的10处，小型的有60处。
1.山西省地质灾害情况
按地质灾害种类划分
地质灾害灾种 滑坡灾害点 崩塌灾害点 泥石流灾害点 地面塌陷灾害点 地裂缝灾害点 地面沉降灾害点 合计
数量（处） 1089 1467 591 2680 246 7 10169
滑坡 崩塌 泥石流 地面塌陷 地裂缝 地面沉降 不稳定斜坡
潜在不稳定斜坡灾害隐患点 4089
地 面 塌 陷
大同矿区 平朔矿区 太原东西山矿区 阳泉矿区 霍西矿区 潞安矿区 晋城矿区 合 计
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
地 面 塌 陷
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
由于煤矿开采的规模大小各异，从而产生的采空区规模也就 各不相同，大型的煤矿采空区一般都是比较规则的，地表变形也 是逐渐变化的，三个区的特征很明显。在沉陷盆地的外边缘区产 生的拉张裂缝也是呈规律分布的，一般呈线型分布在采空区的边 界上，大致与工作面相互平行，而在工作面两端也可能产生拉张 地裂缝，裂缝方向大致与工作面方向垂直。由这种煤矿开采引起 的地裂缝规模常比较大，地面的延伸长，影响范围大，一般称为 巨型或大型地裂缝。而中小煤矿开采引起的地裂缝规模较小，在 地表分布的规模也并不很明显，特别是小型煤矿开采，任其顶板 自由垮落，在地表常出现串珠状小陷坑，从地面上看裂缝并没有 完全贯通，这主要是小型煤矿的不规则采煤的结果在地表破坏的 表现，这种地表裂缝一般为中小型地裂缝。
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3.矿山环境问题类型及其特征
地 面 塌 陷源自文库
地下采煤时，回采过程中巷道及采空区的围岩支护是临时性的， 不能制止覆岩的变形发展，使得松动带的半径和塌陷拱的高度发展 很大，并在采空区上覆岩体中形成明显的三带即：冒落带、裂缝带 III 和弯曲带，它们都属于底下采掘所引起的上部覆岩的松动范围，称 它为采动区。当地下煤层被采出之后，采空区在自重及其上覆岩层 的压力下，产生向下弯曲和移动，当顶板岩层的拉张应力超过该层 岩层的抗拉强度时，直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落，接 着上覆岩层相继向下弯曲、移动，进而发生断裂。随着采矿工作面 II 向前推进，采动影响的岩层范围不断扩大。当煤层开采的范围扩大 到某一时刻，在地表就会形成一个比采空区大的多的盆地，从而危 I 及地表的建筑物和农田。
会形成泥石流。正因如此，人们疏于对泥石流的防患，
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3.矿山环境问题类型及其特征
泥 石 流
（一）平朔安太堡露天矿排土场坡面泥石流 由于排土场边坡较陡，岩土体结构松散，在未复垦之前若有 暴雨易发生坡面泥石流。据调查在 1995 年 8 月 31 日 —9 月 15 日，平 朔矿区降雨量达 217.66mm，约占当年总降水量的 50%。此期间安 太堡露天矿几个排土场产生了严重的坡面泥石流。此类泥石流较 特殊，其产生部位一般在地表黄土层下，因黄土层下是碾压后土 石混堆层，多日降雨使土层下的水流随地形汇集，至低洼处流出 产生了泥石流，在不盖土坡面下易产生泥石流。究其原因，在排 土场平盘面上，黄土表层和岩土混堆层间形成一过水层，当水流 汇集至较多时必然由空隙中流出，如坡面覆土，水积聚到一定程 度时会将土和砾石冲下，这就形成了泥石流，如坡面不覆土，水 可由松散岩土体空间隙逐渐排出，不易积水，因而不易产生坡面 泥石流。
矿产资源开发引发的地质环境问题
1.山西省地质灾害情况
近年来，由于矿山开发、工程
建设等人为活动频繁，不同程度 地引发了大量的地质灾害。崩塌、 滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂 缝及地面沉降等各类地质灾害在 我省普遍存在。全省各类采空区 面积约3500多平方公里，沉陷面 积近3000平方公里，分别占全省 国土面积的 2.23% 和 1.91% ，且 集中分布在太原、大同、阳泉、 长治、晋城、吕梁、临汾等大中 城市周边和重点矿区。
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
采矿地堑式地裂缝
采矿塌陷盆地
采矿塌陷地表积水
矿产资源开发引发的地质环境问题
3.矿山环境问题类型及其特征
（二）山丘区矿山地面变形问题分布特征
主要指太原西山矿区、阳泉矿区、霍西矿区、中条山铜矿区及其它矿区的山丘区。 矿山开采形成的地面塌陷、地裂缝的分布形状明显区别于盆地区。 ①地面塌陷表现为独立的塌陷坑，且数量较少，面积不象盆地那样形成大面积的 下沉盆地。山体下开采影响范围内的地表塌陷区与平地一样会出现下沉、倾斜和曲率 等垂直移动与变形，但山区地表塌陷区不会出现象平地那样大面积的塌陷盆地。产生 这种情况的原因主要是山区地形起伏和自然坡度远大于开采沉陷引起的地表下沉和垂 直变形。在局部地段由于开采层埋深变浅，可出现冒落带直达地表而形成的塌陷坑。 ②地面裂缝和滑动破坏比平地严重，矿区地表变形的观测和研究表明，倾斜地表 移动变形是采动影响和地表倾斜两种因素的综合影响。当开采在下坡方向进行时，下 沉盆地的盆地底部显得狭窄，盆地边缘部分显得宽浅；当开采在上坡方向进行时，下 沉盆地底部显得宽广，边缘部分显得狭深。凸形地貌、凹形地貌的下沉与水平移动正 是上述两种情况的叠加。凸形地貌拉伸变形明显，凹形地貌压缩变形明显。特别是当 凸形地貌位于开采边界附近时，地形附加滑动拉伸变形就可能与开采拉伸变形叠加， 从而出现更大的拉伸变形，使地表出现宽度很大的裂缝。因此，宽大的裂缝是山区采 矿灾害的最主要特征。 ③地表塌陷及地裂缝的主要危害之一是造成不同程度的水土流失，但不会出现积 水淹没，这与丘陵、山地的地形、气候和水文地质条件有关。
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2.山西省地质灾害造成的损失情况
市 太原 大同 阳泉 长治 晋城 朔州 忻州 吕梁 晋中 临汾 运城 合计 地质灾害 隐患点 837 424 173 1277 344 502 780 1654 1006 2084 1088 10169 威胁人数（人） 52323 77524 13786 20679 16885 37661 37714 74056 41776 106117 79366 557887 威胁资产 （万元） 101741 25729 2511 16409 8087 6515 16820 23075 91169 54947 41324 388327