地面塌陷地质灾害的特征、成因机制和防治措施

知识点21：地面塌陷地质灾害的特征、成因机制和防治措施

[P1]同学们，今天，我们讲述地面变形地质灾害的主要类型之一，地面塌陷。

[P2]下面从三个方面对地面塌陷地质灾害进行介绍，一是我国地面塌陷地质灾害的分布特点，二是地面塌陷地质灾害的形成机制，三地面塌陷地质灾害的防治措施。

[P3]先讲第一个问题：我国地面塌陷地质灾害的分布特点

[P4]地面塌陷是指天然洞穴或人工洞室、巷道上覆岩土体失稳突然陷落，导致地面快速下沉、开裂的现象和过程。主要分为岩溶地面塌陷和采空区地面塌陷。

[P5]1、岩溶地面塌陷分布特点

我国长江以南地区现代岩溶地面塌陷比较发育，长江以北地区岩溶发育程度不高，除古代的岩溶洞穴系统有部分残留外，现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主。据1993年的不完全统计，南方岩溶地面塌陷点已发现34072个，占全国总数的96.5%。其中湖南省有14152个，居全国之首，其次为广东省和广西壮族自治区，分别为8751个、8735个，再其次为贵州、云南、四川。

矿山排水、开采地下水、水库蓄水等人为干扰岩溶水流场的活动，是诱发岩溶地面塌陷的主导力量。

[P6]矿山采空区地面塌陷的分布

目前我国采矿业造成的地面塌陷主要分布在全国20个省区市，塌陷点总数达17138个，占全国各种类型地面塌陷总点数

44.4%，其中湖南省为12549个，再其次为内蒙古自治区2800个，再其次分别为山西、黑龙江、安徽、河南等省。

[P7]下面讲第二个问题：地面塌陷地质灾害的形成机制

[P8]1、地面塌陷的形成条件：可以从岩土体内、外部条件进行探讨。

（1）岩土体的内部条件：主要包括两个方面：一是地下存在空洞（先决条件）；二是洞穴围岩状况，是否发生塌陷取决于顶板能够形成稳定的支撑拱。一般而论，当洞穴埋藏深度与洞穴高度之比小于25：1时，洞顶上部就会形成三个变形特点不同的带，即冒落带、裂隙带和弯曲带。

（2）岩土体的外部条件：主要包括自然影响因素（如大气降水、河、湖近岸地带的侧向倒灌作用、地震）和人为活动的影响。

[P9]2、地面塌陷的发生机理

（1）岩溶地面塌陷的机理

岩溶塌陷的原因有潜蚀、真空吸蚀、振动、土体软化、建筑荷载等。因条件不同，产生塌陷的原因而不同，也可能是以一种原因为主导，多种因素综合作用的结果。

[P10]（2）矿山采空区地面塌陷的机理

第一阶段为掘进和回采的初期，存在冒落带、裂隙带和弯曲带；第二阶段为地裂缝发展阶段，仅存在冒落带和裂隙带；第三阶段为地面塌陷阶段，仅存在冒落带。

[P11]最后再讲讲第三个问题：地面塌陷地质灾害的防治措施

[P12]地面塌陷地质灾害防治贯彻“以防为主、及时治理”的方针。

[P13]（一）岩溶地面塌陷的防治

1、岩溶地面塌陷灾害预防：要及时查明洞穴分布，对已出现地面变形，但尚未塌陷的地点，要圈围出警戒区，及时撤离人员；拟建的以岩溶水为开采对象的供水源地布设地点，场地选择时，应事先进行致塌危险性的充分论证，并尽可能远离村镇和人口密集区；对分散开采的农村井机，应强调小流量小降深逐渐过渡到预定开采量的操作方法，以避免洞穴负压的形成；在可能出现塌陷的地段，要防止地表水的进入，对严重漏水的河溪、库塘进行铺底防漏或人工改道；加强对岩溶水位，尤其是地面变形的监测，要注意宣传，加强群测群报的工作。

[P14]2、岩溶地面塌陷的治理主要方法：

（1）清除填堵法：常用于相对较浅的塌坑或埋藏浅的土洞。

（2）跨越法：用于较深大的塌陷坑或土洞。

（3）强夯法：在土体厚度较小、地形平坦的情况下，采用强夯砸实覆盖层的方法消除土洞，提高土层的强度。

（4）钻孔充气法：设置各种岩溶管道的通气调压装置，破坏真空腔的岩溶封闭条件，平衡其水、气压力，减少发生冲爆塌陷的机会。

（5）灌注填充法：在溶洞埋藏较深时，通过钻孔灌注水泥砂浆，填充岩溶孔洞或缝隙、隔断地下水流通道，达到加固建筑物地基的目的。

（6）深基础法：使用于一些深度较大，跨越结构无能为力的土洞、塌陷。

（7）旋喷加固法：在浅部用旋喷桩形成一“硬壳层”，在其上再设置筏板基础。一般10 ～20 m 即可。

[P15]（二）矿山采空区地面塌陷的防治

1、采空区地面塌陷危害的预防

（1）矿山开采前应结合开采方式、开采进度，运用采动理论估算不同开采期，地面变形的范围和程度，做出风险评估。

（2）要明确禁采区和限采区，对地表重要建筑物、水库和城镇所在地要结合采深采厚和地质条件分析，拿出危害后果最小的开采方案。

（3）开采过程中要对不同区块的地面变形进行监测预报，及时撤离人员。

（4）矿坑排水设计必须考虑地面塌陷的可能地点、规模，避免单纯追求疏干工期的做法。

（5）改进井巷顶板管理方法，在条件允许的情况下，尽可能采用充填法。在一般情况下，为减少地面变形造成的损失，应留有足够数量的保安矿柱，而且禁止对矿柱的回采。

[P16]2、采空区地面塌陷的治理

（1）对破坏的土地应进行整理、平复，以防滑坡、崩塌的出现。

（2）危房改造必须到位，严重损毁的房屋必须拆除。

（3）对进入充分采动阶段（冒落带发育到地表）的地段，土地整理工作至少应在塌陷后两年进行，由于残余变形将持续很长时间，这些地段短期内一般不宜建造永久性建筑物。对仍处于非充分采动阶段的地段，不宜开展正规的土地整理，以免前功尽弃，或采用钻孔灌注法，填充地下空腔，使之达到稳定状态。

同学们，地面塌陷与我们的生活息息相关，平时的工作和学习中我们要多注意这方面的信息，为今后参与这方面的救援打下基础。好的，今天就讲到这里。