采煤塌陷区塌陷面积的预测方法与分析

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煤炭开采中地表塌陷的环境影响预测与评价_薛红梅

２００８ＮＯ．０９ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ工　业　技　术煤碳开采后在地下形成的采空区可能造成地表塌陷，产生一定的生态环境影响和社会环境影响，是煤矿建设项目环评和生态环境保护与治理的重点。

笔者依据多年的实践，从采煤地表塌陷环境影响评价的内容、程序、预测方法、环境影响、环境综合治理技术等方面进行初步探讨。

１　采煤地表塌陷环境影响评价内容１．１确定环境影响要素根据煤碳开采的工程分析、环境现状调查，识别采煤塌陷环境影响因素，确定应重点进行评价的要素因子。

１．２确定塌陷范围根据煤田地质情况及采后塌陷影响角的大小，确定首采区及全井田的地表塌陷范围。

１．３确定塌陷深度采用概率积分法预测充分采动时地表最大下沉量、最大倾斜值、最大曲率值、最大水平移动值、最大水平变形值。

１．４动态预测输入开采时间、空间的有关参数，预测煤碳生产在任一时刻引起地表移动和变形的情况，根据需要提出煤碳开采地表塌陷的一些动态的指标。

１．５环境影响分析根据预测结果对确定的采煤塌陷环境影响因素进行分析，得出科学的环境影响评价结论。

１．６提出防治对策根据不同情况的采煤塌陷区及其对环境影响要素的不同，有针对性地提出科学合理的综合整治措施和环境管理规划。

２　采煤地表塌陷环境影响评价程序２．１准备阶段收集采煤塌陷环境影响评价的相关资料，进行初步的项目分析和环境影响因素识别；确定评价范围、选择评价方法，建立采煤塌陷环境影响预测模型。

２．２评价实施阶段运用已选定的评价方法在相应的评价范围内对识别出的环境影响因素进行定性或定量评价，对照评价标准给出评价结论，提出有针对性的对策、措施及建议，必要时进行现场调查和监测。

２．３公众参与阶段邀请地质、采煤、土地管理、环境等专家对采煤塌陷环境影响评价结论及对策、建议、措施进行技术经济论证。

２．４报告的编制完善阶段汇总各种资料、数据、环境影响预测结论和专家认证结果，确定环境影响评价的总体结构、编写环境影响评价文件。

采煤引发地面塌陷的预测及绘制地表下沉等值线的方法例

采煤引发地面塌陷的预测及绘制地表下沉等值线的方法例作者：高艳玲来源：《中华建设科技》2013年第04期【摘要】地面塌陷是煤矿开采中常见的人为诱发的地质灾害，煤层采动后，由于大量采空区的形成，引起上覆岩层的扰动，在采空区上部形成冒落带、裂隙带、弯曲带，并最终形成地面塌陷。

利用定性与定量相结合的方法对地面塌陷地质灾害进行预测，对有效地采取防灾减灾综合防治措施具有指导意义。

【关键词】煤矿；开采；地面塌陷；预测；地表下沉；等值线1. 矿山概况山西石泉煤业有限责任公司位于襄垣县城西20Km处的夏店镇柴家岭村至下湾村一带，矿区面积12.2251Km2，批采3～15号煤层，开采标高699.97～27.97m，批准生产规模120万t/a。

开采方式为地下开采，矿井服务年限为35.4年。

自2004年建矿以来，一直未投产，目前正在基建。

2. 地质环境背景2.1矿区位于太行山西麓、长治盆地的北部边缘。

地貌类型为断块剥蚀中低山区，区内黄土梁、冲沟分布广泛，总体地势为南北高、中间低。

（2）8-2号煤层位于太原组上段中部，上距3号煤层40m左右。

顶板岩性为泥岩、砂质泥岩。

底板岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。

煤层厚度为0～1.20m，平均0.59m，埋深570～710m。

（5）山西组厚58.60m，共含煤4层，自上而下编号为1、2、3、4号，其中3号煤层为稳定可采煤层，其余1、2、4号煤层为不可采煤层，煤层总厚6.85m，含煤系数为11.69%。

（6）3号煤层位于山西组下部，上距K8砂岩32m左右。

顶板岩性为砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩。

底板岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。

含0～3层黑色泥岩夹矸。

结构简单～复杂。

3号煤厚5.05～7.20m，埋深530～670m，平均厚6.14m，为稳定可采煤层。

（7）硬质岩石为砂岩，软质岩石为泥岩、页岩。

砂岩、粉砂岩呈中厚层状，比较坚硬，泥岩、页岩较软弱，遇水易泥化，抗风化能力低，工程性质差，岩性较为复杂，岩层层理发育，层间结合力较差，软硬相间的岩层导致工程地质性质差异较大（表1），所夹的煤层采空后，易产生地面塌陷地质灾害。

浅析煤矿采空区地面塌陷的防治措施

浅析煤矿采空区地面塌陷的防治措施赵法锁，李明（长安大学地测学院陕西西安 710054）摘要：地面塌陷对国民经济建设和人民生命财产造成的危害日益严重，应当提倡以防为主，防治结合的原则，本文详细介绍了煤矿采空区地面塌陷的预防、治理措施，并以陕西神府煤矿为例，治理灾害的同时，保护了生态环境，收到了良好的效果。

关键词：地面塌陷预防措施治理措施地面塌陷是地质灾害的一种，具有发生突然、地点隐蔽的特点。

多发育在人口相对较多、经济较发达的城镇或工矿区，对国民经济建设和人民生命财产造成的危害严重。

根据地面塌陷的形成机理我国一般将其分为岩溶塌陷、采空塌陷、黄土湿陷三种。

它们的形成除自然因素外，往往与人类的生产活动有着密切的关系[1]。

采空塌陷治理的目的，是为了减轻人为灾害，改善矿区生态环境，安全文明生产。

以往多是在塌陷区形成以后，已经造成了危害，才着手进行治理，这种“滞后”的治理行为，常常事倍功半，今后应当提倡以防为主，防治结合的原则。

在塌陷区形成之前，就采取“超前”防治措施，即在制定开采设计时就考虑预防措施，并在开采过程中认真实施，包括在采矿过程中所使用的各种“减塌技术和措施”等，如充填采矿法，条带采矿法，多煤层、多工作面协调采矿法以及井下支护和岩层加固措施等，采取这些措施能够大大减少矿区塌陷的范围、塌陷幅度，减缓塌陷的时间进程，减轻塌陷的危害程度。

1.煤矿采空区地面塌陷的预防措施[2]根据煤炭部关于“建筑物保护煤柱留设与压煤开采”第17条规定，地面塌陷区圈定也考虑该项颁布的各项技术指标，即倾斜3/i m m m =±，曲率30.210/k m -=±⨯，水平变形2/m m m ε=+。

开采矩形工作面时的地表移动和变形预计1)坐标系统的建立和变换 ①坐标系统的建立如图1所示，坐标系的建立，是在井上、下对照图1以工作面水平投影的左边界和下边界的交点作为坐标原点O '、X '、Y '轴分别平行于煤层走向和倾向，建立O X Y '''直角坐标系。

采煤塌陷区标准

采煤塌陷区标准一、引言采煤塌陷区是由于煤矿开采过程中，地下煤层被采空，导致地表下沉形成的区域。

随着煤炭开采的持续进行，塌陷区的面积和深度不断扩大，对自然环境和社会经济产生了严重影响。

因此，制定采煤塌陷区的治理标准，对于保护生态环境、促进社会经济发展具有重要意义。

二、塌陷区的形成1.煤矿开采方法煤矿开采方法包括露天开采和井下开采两种。

露天开采是将煤层表面的土壤和岩石剥离，直接暴露出煤层进行开采。

井下开采则是通过钻孔、巷道等方式进入煤层内部进行开采。

无论哪种开采方式，都会导致地下煤层被采空，进而引发地表下沉。

2.地表移动规律煤矿开采过程中，地表下沉是不可避免的现象。

根据地质条件、开采深度、煤层厚度等因素，地表下沉的规律和范围也会有所不同。

一般来说，地表下沉的范围会随着开采深度的增加而扩大，同时下沉的速度也会逐渐减缓。

3.塌陷面积和深度塌陷区的面积和深度取决于多个因素，包括煤层的厚度、地质条件、开采方式等。

一般来说，露天开采形成的塌陷区面积较大，而井下开采形成的塌陷区面积较小。

同时，随着煤矿开采的进行，塌陷区的深度也会逐渐增加。

三、塌陷区的分类1.按塌陷程度分类根据地表下沉的程度，可以将塌陷区分为轻度塌陷区、中度塌陷区和重度塌陷区。

轻度塌陷区地表下沉较小，对生态环境和社会经济影响较小；中度塌陷区地表下沉较大，对生态环境和社会经济有一定影响；重度塌陷区地表下沉很大，对生态环境和社会经济影响较大。

2.按塌陷影响范围分类根据塌陷区对周边环境的影响范围，可以将塌陷区分为局部塌陷区和区域性塌陷区。

局部塌陷区仅对周边一定范围内的环境产生影响；区域性塌陷区则对周边较大范围内的环境产生影响。

四、塌陷区的危害1.对自然环境的影响塌陷区会导致地表下沉、土壤疏松、水源污染等问题，进而影响植被的生长和动物的栖息。

同时，塌陷区还可能引发山体滑坡、泥石流等自然灾害。

2.对社会经济的影响塌陷区会破坏道路、桥梁等基础设施，影响交通运输和经济发展。

煤矿开采塌陷

煤的产生是在若干年以前，大量的植物毁灭之后，经过地壳长岁月的高温，高压，由植物变成煤的一个碳化过程的结果。煤的地下埋藏形式，一般以层状式出现（老百姓称之为，铺山煤）。贵州的大部份地区的煤都属于这一类。煤的开采，由于沉积环境，时间不同，其开采方式亦不同，我国的新疆、丙蒙等，由于煤埋藏浅，煤层厚，一般都采用露天开采，（就是用机械将表土剥离后，直接采煤，但是，国内大部份煤碳开采都采取峒采）。峒采的方式可分为：竖井开采，（如盘县的三脚树矿、金沙的林华煤矿等）。斜井开采，平峒开采等。在峒内采煤的手段主要有：人工挖采）（小煤窑），炮采（小型煤矿），机械化开采，（一般指大型煤矿，如盘县火铺矿、土城矿、响水矿、纳雍的踪岭矿等年产量百万吨以上的煤矿）。
（4）造成矿井报废和生命财产损失：塌陷的加剧会导致塌方和矿井进水，从而造成矿井报废，甚至发生人身灾难。我省的遵义、六盘水等地区都曾发生过。（5）造成山体开裂，引起崩塌。在陡峭临空的地形条件下，因山崖下采矿的管理不善和采矿设计不当，长期采掘会造成上覆山体开裂变形，最终产生倾倒滑崩等地质灾害。（如图片三、四）如94年4月30日上午11时45分，四川涪陵地区武隆县鸡冠岑发生巨大山崩，崩塌岩体总体积为397万立方米，崩塌堆积物分布总面积为17.85 万平方米，致使乌江断流达半小时，形成堰塞湖，上、下不位落差达10 米，崩塌摧毁年产6万吨煤矿一座，击沉不同规格的大、小船只4艘，死亡4个，12人下落不明。直接经济损失1089万元。事后调查，造成山崩的原因之一，就是人类采矿影响。山崩地段在解放前就开采煤矿的历史，近年又新建了兴隆煤矿，主井深达1100米，风井深达1300米。在崩塌发生前，94年2月就已发现兴隆煤矿的水池开裂漏水，94年3月又发现风井内拱圈井裂严重，并时有掉石塌方现象发生。说明采煤破坏了山体下部稳定。类似的崩塌灾害在2002年纳雍宗岑矿附近也曾发生过一个村寨被崩塌物掩埋，死亡9人的灾害事件。

基于空间时序的概率积分法开采沉陷预测分析

可持续发展 S u stainable D evelop m ent
文章编号院1674-9146渊圆园18冤12原园054原园3
基于空间时序的概率积分法开采沉陷预测分析
孙家庆
渊淮南矿业渊集团冤有限责任公司张集煤矿袁安徽淮南 232174冤
摘要院采空塌陷及伴生地裂缝是矿山开采的主要地质灾害袁为及时掌握矿山地质环境的变化趋势袁笔者根据张集煤矿 2018要2022 年的开采接续计划袁按照空间时序袁采用遥感解译尧地面观测尧概率积分法袁对每阶段损毁的范围和强度以及地表变形规律进行分析与预测袁为矿山地质环境保护和治理提供了基础资料遥关键词院矿山沉陷曰空间时序曰概率积分法曰遥感解译中图分类号院P642.26曰TD 163+.1 文献标志码院A D O I院10.3969/j.issn.1674-9146.2018.12.054
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采矿区塌陷及沉陷区治理方式探析

采矿区塌陷及沉陷区治理方式探析摘要：地表沉陷是由采矿采空区所引发的，随着大规模的煤炭从地下采出，采空区范围不断扩大和加深，必然会导致严重的地质环境问题的发生。

我国部分地区由采矿区引发的地质环境问题首当其冲，塌陷坑、地裂缝、沉陷区等所造成环境危害和修复难度也最大，通过加强采矿区塌陷及沉陷区治理方式的深入研究与探讨，对采空区地面沉陷区的形成与治理方式进行了初步探讨，为其综合治理提供了一些方法，对实现绿色矿山建设和可持续发展具有十分重要的意义。

关键词：采矿区；塌陷；沉陷区；治理方式引言在实际开展采矿沉陷区治理工作的过程中，相关人员应该有效结合采矿沉陷区所属类型和当地实际情况，选择适宜的综合治理模式，不但要有效地修复自然生态系统，还要为整个矿区可持续发展提供有效保障。

1采矿区塌陷及沉陷区的形成及危害沉陷区形成原因主要有两点：第一，大面积长时间的采矿开采，地下逐渐形成了采空区，采矿区内岩层稳定性变差，易导致岩层断裂、弯曲，地表水平及垂直移动等现象；第二，因开采矿区的水文地质条件影响比较复杂，受采空扰动的影响，巷道顶板塌落，形成采矿区。

由于沉陷区的形成改变了水文地质条件，地表水系受到破坏，周围水系受到严重影响，特别是对于平原矿区，地下水位较浅且降水集中，随着采矿区形成，地表会形成沉陷水域，进一步使沉陷区内可利用土地面积减少，自然景观被破坏，动植物栖息环境受影响，生物多样性锐减，因此对于沉陷区治理迫在眉睫。

2采矿区形成过程采矿区是指在采矿作业过程中，将地下煤炭或煤岩石等开采完成后留下的空洞或空腔。

在采矿工程开采过程需要将地下煤炭资源开采运走，一般会在掘进过程中，采用类似道路上过山隧道方法，逐步打通地下煤炭所在位置到采矿井口间的隧道，一般会将开采过程中遇到的矿石、煤炭等运送到地面，以便形成合理的运送和开采作业面，随着煤炭和其他矿石的不断运出，地下形成了采矿区。

由于开采工艺和使用技术不同，采矿区略有差别，一般会以采矿井口为中心，向煤炭资源存储点形成采煤巷道，采煤巷道类似过山隧道的形状。

采煤区地面塌陷问题分析

开发研究采煤区地面塌陷问题分析张青云（贵州大学矿业学院，贵州贵阳550025）：近几年，中国的土地资源尤其是耕地资源方面遭受了极大的损失，人地之间的冲突日益凸显。

采煤塌陷土地是中国重要的预备土地资源，经过一系列开垦，使土地可持续发展，为中国的人地冲突提供缓冲地带。

采煤区一般主要从事农业生产，平原地带人口较多，煤炭开采会导致地面塌陷，构成一种特别的塌陷积水形式。

笔者经过研究，对此地面塌陷以及耕地损坏状况有一定了解，同时结合此地经济与技术需求给出一系列治理措施，希望能为土地塌陷积水问题防治提供借鉴。

：采煤区；地面塌陷；问题分析中国具有非常充裕的煤炭资源，煤炭总量、明确储存量和年开采量在世界上都名列前茅。

新中国成立至今，煤炭在中国能源生产以及消耗中始终占有最重要的位置，但绝大部分原煤都从地下开采，煤田地质条件非常特殊，同时由于在经济发展阶段经历了范围大、强度较高的开采，地球表面与岩石圈难以维持应有的平衡状态，地形日渐变化，环境隐患逐渐浮出水面。

1采煤区地面塌陷现状在很长一段时间内，中国的能源消费结构核心都是煤炭，这一能源消费结构在很大程度上容易造成酸雨、二氧化硫和烟尘等煤烟型空气污染，直接导致中国污染物排放量在国际上排名第二；除此之外，煤炭开采和生产过程中对土地资源进行了大范围的挖废、塌陷以及强占，阻碍耕地保护工作。

据调查显示，一直到年末，我国一共毁坏了万左右的土地，很大一部分土地毁坏都由采煤活动导致，采煤塌陷地每一年平均增长～万，煤矿区环境也遭受到大范围毁坏。

中国具备非常充裕的地下煤炭资源，多年来都没有停止开采，长时间的煤炭开采、加工、储存、运输以及燃烧导致许多环境问题，比如强占或毁坏土地资源、污染水资源和空气环境等。

以上种种环境问题之中最为严峻的就是煤炭开采导致的大范围土地塌陷，塌陷区土地资源遭受毁坏，人地冲突显著，矿区人民难以维持生产和生活，不利于社会稳定。

2采煤塌陷地问题的影响分析2.1对地表形态和土壤结构的破坏潘安村在开采沉陷之前，地势相对平缓，沉陷之后地势具体体现为下沉、积水以及坡地。

煤矿采空区地表塌陷的预测分析

112 地质环境 DIZHIHUANJING
煤矿采空区地表塌陷的预测分析
海如拉·热合曼
（新疆煤田灭火工程局，新疆乌鲁木齐 830063）
摘要：煤矿采空区地表塌陷危险预测具有综合性的特点，相关部门需根据煤层深度、覆盖变化、工程地
质条件等，搜集完备的数据，进行先期预测判断，多角度分析煤层开采对环境的影响程度，并提出相应的解
针对煤矿开采，施工部门必须准确分析采空区地表塌陷的原因，设计合理的解决方案，同时根据采空区结构与煤层分布，进行全面控制与精确预测，确保开采工作的有序进行，促进煤矿产业的平稳发展。实际调查发现，现在大多数的煤矿开发企业都没有重视施工预案的安排，没有考虑开采中可能出现的突发情况，如地表塌陷、煤层陷落等问题。从施工角度分析，造成采空区地表塌陷的因素有很多，施工人员操作不当、施工步骤环节分布错误、监督检测缺失、环境考察不到位等等。所以，不管在开采前还是开采后，都必须派施工队检测地质结构，整合信息数据，并结合煤矿开采的实际情况做好预报工作，提升整个施工的安全性。
降速率。同时，监管部门需定时观测搜集地表塌陷的程度，制作成表格，以便后期分析核对，完善施工计划。其中，最为关键的是采空塌陷区的矿坑信息调查，技术人员可以利用无线探测仪来勘测采空区矿坑的分布位置、构造破碎情况、蚀变带和节理裂隙，导入数据库形成三维动画图，技术部门便可以参照这些信息数据来预测判断地表塌陷情况，从而合理制定解决方案。 3.3 正确处理地表塌陷问题，确保煤矿资源有序开采
易出现地面凹陷。根据实地调研和资料分析，山西地带煤矿开采的深度大，形成“U”型凹陷形态，逐渐发育成冒落带。
2）如果进行多层开采，机械开采工具会造成岩土层松动，稳定性下降，采空区的空间位置也会越来越小，地面塌陷的系数也越来越高。根据各类数据来看，矿层一般分为6层，如果不断开采挖掘，则导致整个采空区内部沉陷，继而发生安全事故。

1 矿产资源开采引发的地面塌陷

1 矿产资源开采引发的地面塌陷大规模的矿产资源的开采，会造成大面积的采矿地面塌陷及伴随而发生的地表水、浅层地下水的漏失现象，对农业生态系统造成严重危害和影响。

社会发展客观需要对采矿塌陷地进行研究，为地方政府科学合理地治理和恢复生态环境提供参考，为矿山企业优化生产布局、避免和减少塌陷灾害的发生提供依据，从而促进区域的可持续发展。

下面以商都县卯都乡团结村萤石矿矿山开采为例，简要说明矿产资源开采引发的地面塌陷及生态环境问题。

内蒙古自治区商都县卯都乡团结村萤石矿为内蒙古自治区乌兰察布市商都县卯都乡所辖。

矿山设计生产规模为年采矿石2 000t，开采方式为地下开采，属小型矿山。

主要可能引发的地质灾害为地面塌陷。

结合矿区地质环境条件、矿体赋存特征及矿体开采后形成采空区的最大地表影响半径，经计算，地面塌陷(沉陷)影响范围为0.0034km2。

1.1 地面塌陷范围预测采空区形成地面塌陷的范围大小与围岩的岩性、力学强度、风化程度、节理裂隙发育程度、软弱结构面的发育程度、地下水条件、岩层产状以及矿体的产状、矿体开采方式、顶底板处理方法等多种因素有关。

目前控制的矿体长度约129m，矿体厚度1m~2m,矿体平均厚度1.6m，走向北西323°，倾向53°，倾角75°左右，属倾斜矿体。

根据矿体的赋存条件和开采条件，随着矿层全面开采，会形成采空区，从而产生地面塌陷。

根据公式H=Am，选取矿体采深采厚比A等于30(为地面塌陷临界值)、矿体厚度(m)取最大厚度 2m，以此确定引发地面塌陷的矿体开采深度H为60m。

而实际矿体的最大开采深度为20m。

由此确定矿层全面开采后引发的地质灾害为地面塌陷。

据《岩土工程勘察设计手册》(第三版)“地表移动和变形的预测方法”对矿区内采空区形成的塌陷及影响范围进行预测，评价采用以下公式：采空区最大地表影响半径(塌陷半径)r=H/tgβ式中：H-开采深度(m)；β-移动角(倾角)，硬岩一般为65°(75°)。

煤矿开采地表沉陷关键因素及防治措施分析

区域治理环境治理与发展经济发展带来了煤矿资源开采规模的不断扩大，但是同时也造成了采煤区大面积的出现塌陷，这对农业生产、社会生活都造成了严重的破坏。

相关部门应该清醒地认识到采煤塌陷区域治理工程存在的问题，根据煤矿采煤塌陷区域特点，对治理方式进行完善，实现经济效益与社会影响和谐发展，推动煤矿采煤塌陷区域利用的可持续发展。

一、采煤塌陷区概述地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。

采煤塌陷是指由于井下开采煤炭，引起煤炭上覆岩层和地表的下沉，导致大量土地沉陷的现象。

这种现象一旦发生会对生态环境和人身安全造成无法想象的破坏和影响。

塌陷区的形成也跟自然因素有关，如下伏岩层多为砂岩、泥质岩等的情况下，当遇到构造断裂时，容易造成地层塌陷。

除此之外，人为活动的因素也非常重要，高强度的开采加剧了塌陷区的形成，同时人类工程的活动在采煤疏排地下水时，破坏水系统的平衡，也会导致塌陷。

按照稳定程度来分，采煤塌陷区主要分为稳沉塌陷区、未稳沉塌陷区、待塌陷区。

其中，稳沉塌陷区包括积水稳定塌陷区、季节性积水稳定塌陷区和无积水稳定塌陷区。

未稳沉塌陷区包括积水不稳定塌陷区、季节性积水不稳定塌陷区和无积水不稳定塌陷区。

待塌陷区是指在煤田范围内将塌陷而未塌陷的土地。

二、采煤区塌陷现象的主要成因1自然因素地质运动对矿床结构产生强烈的作用力，破坏采煤区地质岩层构造，进而引发了区域性的塌陷现象。

水文灾害是自然界中最为常见的危害现象，其是由地质层构造异常运动引起的，并且随着地下水运动流向而形成不同的破坏区域最近几年国内水文病害的发生率持续上升，洪涝、水灾等，这些都有可能造成地质塌陷。

2人为因素随着社会经济的快速发展，人们改造自然的活动越来越多，人为因素也是造成采煤区塌陷的主要原因。

例如，地下排水管、污水管破裂、邻近建筑施工等改造行为，引起的地下水位急剧变化等都可能引起地面塌陷。

也有部分是生产作业造成，大面积生产均会带来不同程度的塌陷。

塌陷地的治理方法探讨与分析

塌陷地的治理方法探讨与分析塌陷地是采煤产生的主要矿山地质环境问题，塌陷地的治理关系国计民生，由于前期对煤炭的开发利用管理不当，塌陷地已成为煤矿周围的主要问题，探讨与分析合理治理塌陷地的方法，因地制宜地解决土地危机，合理开发利用塌陷地资源，已成为当务之急。

标签：塌陷地；采煤；污水处理；开源节流1 概述煤炭是人类世界使用的主要能源之一，被人们誉为黑色的金子，是工业发展的食粮。

目前由于煤炭的开采，出现了以下几个问题：首先，使土地原有的面貌和生态环境遭到了严重破坏，多个地方出现地面沉降，严重地区，积水达到5-8m；其次，使耕地迅速减少，矿区群众的生产生活受到了严重的威胁；最后，塌陷地的形成，致使多处村庄及单位搬迁，使人们失去了赖以生存的土地，引发了多种社会矛盾。

因此，为保证经济的可持续发展，塌陷地的治理问题已迫在眉睫。

2 塌陷地的主要治理措施不同塌陷程度的土地采取不同的工程措施进行治理。

轻度塌陷区以及部分中度塌陷区的土地，塌陷程度较小，对农业生产影响较小，通过土地平整措施、表土剥离、堆放与回覆以及相应的配套措施进行治理。

中度塌陷区的土地，塌陷程度较重，对农业生产影响较大，通过矸石充填、表土剥离、堆放与回覆以及相应的配套措施进行治理。

重度塌陷区的土地，塌陷程度较重，有季节性积水和永久性积水的情况，通过挖深垫浅的方式进行治理。

2.1 土壤结构重构措施2.1.1 土地平整措施对于轻度塌陷区，塌陷程度较小，对农业生产影响较小，主要采用土地平整的措施。

土地平整的目的是通过推高填低、平整土地，使农田达到满足灌溉和耕作的基本要求。

通过土地平整措施，改善农田灌溉的条件，达到提高土地利用质量，建设高产、稳产农田的基本目的。

土地平整应根据矿区地形特点、土地利用规划、农田耕作、灌溉以及防治水土流失等要求，进行土地平整工程设计。

根据实际地形，将多个田块划分为一个平整单元进行平整，在每一平整单元内，依照项目区实测高程点，用散点法计算土方量。

煤矿区土地复垦中塌陷预测分析

矿为例，用概率积分法进行了塌陷预测。结果表明，采小屯矿扩大区拟塌陷破坏土地面积为５０９ｍ，６．５ｈ为矿区土地复垦确定了
复垦责任范围。关键词：矿区，地复垦，陷预测煤土塌
中图分类号：ｕ３Ｔ４４煤矿区地下煤层开采时，下将出现大面积的采空区，井破坏了围岩原有的应力平衡状态，发生了指向采空区的移动和变形。
第３８卷第２期１２０１２年７月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＴＣＲＥＨＩＥＴＵ
Ｖｏ．８Ｎｏ２１１３．
Ｊ１２２ｕ．０１
－２２・７
文章编号：０９６２（０２２ —２７０１０－８５２１）１０２ —３
煤矿区土地复垦中塌陷预测分析
赵存维刘吉磊
（．１邯郸市广凯土地规划设计有限公司，河北邯郸０６０５００；２邱县国土资源局，．河北邱县０７５）５４０
摘
要：首先分析了煤矿区地表塌陷原理，然后对煤矿区塌陷预测模型与方法进行了研究，以河北省峰峰集团有限公司小屯煤并
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最大水平移动值：
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收稿日期：０２０ —２２１ — ４１
作者简介：存维（９２，，理工程师赵１８－）男助
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８卷２８・第０１第２２２３７月２年１期
山西建筑

矿山采空区地表塌陷范围预测探讨

区逐步向上发展，到地表塌陷。在从下向上冒落直过程中，冒落散体堆积于冒落空区内，其松散系数随散体堆积高度而减小，根据工程类比法，当散体堆积高度为１０１０ｒ０～５ｎ时，冒落散体的平均松散系数为１１～１１。冒透地表时，陷坑边壁常常内倾．５．２塌５～７（。。即倾向塌陷坑中心）。此后进入第二阶段，地表塌陷坑边壁沿断裂线片落。片落岩体堆积于坑
２剖面几何法地表塌陷预测方法
２１假定条件．
在保证相对准确和可靠的前提下，了便于研为究，确定如下假定条件：（）充分采动后，１围岩片落充填采空区（际采实矿作业时，了生产安全需要及时处理采空区，为围岩不能自然冒落的需要人工崩落）；（）岩体按一定的陷落角冒落到地表，陷落角２可根据岩性用类比确定；（）由于冒落岩石在围岩碎涨积压后存在一定３的承载能力，体陷落不可能从空区最底部开始。岩岩体冒落移动是从应力最集中的点（位）部开始，并随着开采的加深该点不断下移；（）地表陷落体积由矿石开采体积、区体积４空和充填体松散系数来确定；（）为简化计算，定矿体上下盘岩性一致。５假２２测算公式．图１地表出露矿体开采形成地表陷落图。是根据空区围岩片落规律，表塌陷坑一定是采地空区围岩片落充填后形成的，因此在垂直剖面上地表塌陷坑面积应满足下述公式：

塌陷预测

4、塌陷（1）塌陷、裂缝预测依据因煤炭资源开采形成的采空区有可能引起地表形成塌陷和地裂缝，对土地资源造成破坏，依据有：a.资源赋存情况及矿山开采工艺；b.煤层采深及开采方式；c.煤层倾角及主要影响角正切；d.煤层顶板岩性及顶板管理方式。

（2）预测方法1）预测塌陷区破坏面积预测：塌陷区多集中在煤层露头附近煤层埋深较浅的地段，可能产生的塌陷区范围根据《矿区水文地质规程及勘探规范》（GB12719-91）附录F：冒落、裂隙带最大高度经验公式预测。

在计算得出具体的导水裂隙带最大高度后根据《贵州省晴隆县兴鑫煤矿地质灾害危险性评估说明书》中地形地质剖面图、地质地形图和矿体走向进行相应的投影计算，初步确定预测塌陷区的范围，结合塌陷区一般产生在地形较平缓的地段，扣除其中的煤柱保护区域和风氧化带后最终确定预测塌陷区的具体面积。

2）破坏土地的利用类型预测方法：根据晴隆县国土资源局1:10000土地利用现状图将预测破坏范围勾绘在图上，并进行分析统计的方法。

3）土地拟破坏程度预测：参照同类地质条件及产量的煤矿矿山已发生的塌陷区破坏情况进行分析。

（3）预测塌陷区面积、破坏地类项目区为中山地貌，塌陷区多集中在煤层露头附近煤层埋深较浅的地段，可能产生的塌陷范围与煤层的上覆围岩岩性、岩石抗压强度、煤层的倾角、矿山开采方法、顶板管理方式等关系密切。

1）塌陷区范围预测塌陷区多集中在煤层露头附近煤层埋深较浅、地面较缓的地段，可能产生的塌陷范围根据《项目区水文地质规程及勘探规范》（附录F：冒落带导水裂隙带最大高度经验公式预测。

见表3－3。

表3-3冒落带导水裂隙带最大高度经验公式预测项目区内可采煤层特征见表3-4将表3-4中可采煤层特征与表3-3进行对比，本次选择公式①：Ht＝11.2+(100×M)/(2.4×n+3.1)计算出项目区可采煤层的导水裂隙带最大高度值为54.19m（M=5.46m，n=4）。

根据《贵州省晴隆县青利煤矿矿山地质灾害危险性评估说明书》，青利煤矿矿山综合评估剖面图确定矿体走向移动角、上山移动角取δ=γ＝60°，下山方向移动角取β=54°，将导水裂隙带最大高度值54.19m 投影在地形地质剖面图上，结合上山移动角，可量得采空塌陷影响地表范围是86.53m，再将86.53m反投在地形地质图上，在地质地形图投影计算后圈出预测塌陷区影响范围127.67hm2。

地下采矿引发地面塌陷范围预测研究

地下采矿引发地面塌陷范围预测研究摘要：地下采矿形成采空区，部分采空区未造成地表变形，对环境影响小，部分采空区则形成面塌陷灾害，造成恶劣后果，所以如何准确预测地表移动盆地范围，对周边地质环境、建筑及人员的安全有着十分重要的意义，本文根据新疆某煤矿做为实例，对采空区引发地面塌陷预测范围进行研究。

关键词：地质灾害地面塌陷计算模型预测分析一、前言地下矿层开采后，其上部岩层失去支撑，造成地面塌陷，形成凹地，随着采空区不断扩大，凹地不断发展形成凹陷盆地，即地表移动盆地，移动盆地范围要比采空区面积大得多，其位置形状与矿层倾角大小、地层岩性、采空位置有关，本文根据新疆某煤矿做为实例，对采空区引发地面塌陷预测范围进行研究。

二、矿山概况该煤矿主采大槽煤与正槽煤两层煤，煤层平均厚度分别为10.12m、2.64m。

受倒转向斜构造影响，向倾两侧煤层倾角有较大变化（见图1），原煤矿主要对向斜两翼的大槽煤及正槽煤进行开采，南翼开采深度100m-150m；向斜北翼开采深度为60-100m。

开采水平的标高为+1020m、+1070m、+1120m，回风水平标高为+1070m，垂高为50m。

矿山勘查阶段在充分收集矿山相关资料基础上，采取瞬变电磁及高密度电法等物探手段，查明了矿区采空区三维空间分布情况。

三、导水裂隙带计算图1 1-1勘探线地质剖面图本次采空区对地面变形的影响预测分析的理论基础为《矿区水文地质工程地质勘探规范》及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》等关于地表移动盆地理论。

由于该煤矿的向斜两翼倾角不同，所以选计算公式时需根据实际情况有所区别:勘查区内的1－1’剖面南侧导水裂隙带的计算公式采用：式中：Hf—导水裂隙带最大高度（m）M—煤层厚度n—煤分层层数导水裂隙带计算结果勘查区内的1－1’剖面北侧及2－2’、 3－3’剖面导水裂隙带的计算公式采用：式中：Hf—导水裂隙带最大高度（m）M—累计采厚；h—采煤工作面小阶段垂高；导水裂隙带计算结果四、变形范围预测根据盆地移动理论，对地表变形范围不同地段采取以下公式进行计算：1、勘查区西侧南翼无土层覆盖采空区顶底板围岩变形宽度可以按以下公式计算：B=Hf×cosα+Hf×sinα×ctgβ2、勘查区中部南翼无土层覆盖采空区顶底板围岩变形宽度可以按以下公式计算：B=Hf×ctgα+Hf×ctgβ3、勘查区东部南翼土层覆盖采空区顶底板围岩变形宽度可以按以下公式计算：B=（Hf-h1）×ctgα+h1×ctgΦ+（Hf -h1）×ctgβ+h2×ctgΦ4、勘查区北翼采空区顶底板围岩变形宽度可以按以下公式计算：B=2×H3×ctgα+B1式中：B—采空区顶底板围岩变形地面投影宽度（m）Hf—导水裂隙带最大高度(m)α—采空区顶底板围岩移动角（本次取65°）β—采空区煤层倾角（°）h1、h2—上覆土层厚度（m）Φ—土层移动角（本次取45°）B1—采空区地面投影宽度（m）H3—北翼采空区最大采深（m）根据计算结果，预测向斜北翼可能发生地面变形区的宽度为100m-120m、长度为1500m，为稳定性较差的区域；向斜南翼可能发生地面变形区的宽度为180m-420m、长度为2400m，为稳定性较差的区域，见下图2。

塌陷地的治理方法探讨与分析

塌陷地的治理方法探讨与分析塌陷地是指由于自然因素或人类活动而导致地面下沉的区域，常见于煤矿开采、城市削山造地等工程中，严重影响了地表建筑、交通等设施的稳定性和安全性。

为了有效治理塌陷地，需要运用多种手段综合施策，本文将从防治塌陷的主要方法、技术和局限性三个方面进行探讨与分析。

一、防治塌陷的主要方法1. 自然地形调整法。

通过改变地形和土体结构，防止土体渗漏含水量下降以及塌陷发生。

常用的方法有挖土填山法、水库调节法和退耕还林法等。

2. 增强土体抗压强度法。

通过增加土体的抗压强度，使其不易发生塌陷。

常用的方法有水泥注浆法、钢筋混凝土法、土石结构法等。

3. 控制含水量法。

通过控制地下含水层水位至安全水位以下，减少土体渗漏几率，从而减小塌陷风险。

常用的方法有放干法、降水法和加固法等。

二、防治塌陷的技术1. 遥感技术。

利用卫星遥感技术对塌陷地进行遥感分析和监测，及时掌握地面沉降和塌陷变化情况。

通过遥感图像，可以发现地面裂缝、水体变化等现象，为塌陷地的预警提供依据。

2. 地质勘探技术。

通过地下水位监测、地面沉降观测、土壤含水量监测等地质勘探技术，及时发现塌陷迹象，实现对塌陷地的预警和预测。

3. 数值模拟技术。

通过计算机建模，模拟塌陷地运动特征和变化规律，为塌陷地治理提供科学依据。

三、防治塌陷的局限性1. 塌陷地治理成本高，需要大量资金投入，在实际应用中存在着很大的困难。

2. 治理塌陷地需要大量技术手段，技术门槛高，从专业人员到施工队伍都需要经过长时间的专业训练和学习。

3. 塌陷地治理的效果和结果与外在因素相关，如天气、地埋管道、地震等外在条件的干扰都会对治理效果产生不利影响。

综上所述，对于塌陷地，只有灵活掌握多种方法与手段，结合实际情况制定科学合理的治理方案，方能取得预期的治理效果。

在未来，可以通过加强技术研发，完善治理机制，发挥全社会力量，形成全方位三维化的治理模式，实现塌陷地治理的可持续发展。