某煤矿建设工程地质灾害评估研究

某煤矿建设工程地质灾害评估研究

摘要:以新疆天业(集团)有限公司呼图壁县东沟煤矿为研究对象,通过多种手段对其进行地质灾害现状评估,在预测评估的基础上,进行了综合分区评估,将评估区划分为地质灾害危险性中等区和地质灾害危险性小区两个区,该研究结果可为研究区建设用地规划和地质灾害防治提供科学依据。

关键词:地质灾害危险性评估综合评估

1 矿区概况

新疆天业(集团)有限公司呼图壁县东沟煤矿位于呼图壁县城西南方向70km,南北倾斜宽2.32km,东西走向长1.93km,面积4.3162km2。矿区位于天山北麓的中低山区,总体地势南高北低,东高西低。受矿区单斜构造的影响,总体形态为一向北倾的缓倾斜单斜构造。岩层倾向10°～30°,倾角10°～12°左右。岩层倾向变化不大,地层稳定。矿区内没有发现断距大于20米的断层,属简单构造。出露地层有中侏罗统西山窑组和第四系冲积层、坡积层,煤层顶底板岩性为粗砂岩、细砂岩、粉砂岩,主要以粗砂岩为主,次为细砂岩、粉砂岩。地下水类型由第四系全新统冲积层孔隙潜水与中侏罗统西山窑组孔隙、裂隙水组成。

2 评估区滑坡危险性评估

评估区现状滑坡分布于工业场地西侧,滑坡体纵长约170m,平均

宽度约150m,滑坡体平均厚度约9m,滑坡面积约25500m2,滑坡体积约220000m3,主滑方向NE38°,属中型滑坡,滑坡面形态中上部陡,下部缓,总体呈圈椅状形态。滑坡后缘为后缘张裂缝上的第一山脊线为界,前端剪出口基本为滑坡临空面即工业广场位置,滑坡两侧边界为滑坡体与自然山体的错动边界。滑坡壁呈圈椅状,壁面倾向NE38°,倾角50～60°,后缘壁最大坎高约1.8m,表层10～20cm为耕植土,下部为碎石土,局部基岩出露。滑床为侏罗系中统砂岩,基岩表层有风化,深部较完整,岩层倾向与自然坡向顺向,岩层倾角为10°～14°。滑坡体的主要大的裂缝有三条,1号裂缝即为滑坡的后缘拉张裂缝,裂缝的最小宽度0.5m,深度大于50cm,长度约120m。2号裂缝为滑坡体前部土体应力释放,后部土体挤压形成挤压裂缝,裂缝宽度5～90cm,下游反翘台坎高度80cm,延展长度约92m。3号裂缝为滑坡体与自然坡体间形成的错动裂缝,裂缝最下宽度5cm,深度大于20cm,延展长度约65m。各条裂缝均呈扩大趋势。滑坡体见图1。

根据滑坡勘察报告,发生滑坡的人工边坡地质情况较为复杂,上覆第四系地层分布不均,且厚度变化较大,越靠山脊越薄,越靠剪出口位置越厚。滑坡堆积体组分较为复杂,分选性和均匀性极差,岩土体疏松。滑坡地带自然地形坡度较陡,滑坡面(带)坡度也较陡,其展布方向与主滑方向一致。根据勘探资料剖面显示,滑坡面(带)较为清晰,滑坡体已具规模,滑坡要素齐全,坡体已经失稳下滑。现状评估滑坡灾害较发育,危害程度中等,危险性中等。

矿山达产后,地面建设及采矿活动将造成该处滑坡继续滑移,将对工业场地内建筑物、人员、机械设备等造成危害,工程建设将遭受滑坡灾害危害,危害程度中等,危险性中等。

3 评估区地面塌陷危险性评估

评估区内有一处小煤窑,主要开采矿区B3煤层1654～1627m的煤炭资源。已形成面积为0.01km2的采空区,分布于评估区中西部。B3煤层全层厚及可采厚3.36～4.95m,平均4.13m,煤层倾角10～14°。根据计算得导水裂隙带最大高度为75m。结合地形地质及井上下对照图,1654m水平开采时距离地表最大高度为186m,最小为116m,大于导水裂隙带最大高度75m,因此,采空区不易引发地面塌陷。现场调查也未发现地面塌陷迹象。现状评估地面塌陷灾害不发育,危害程度小,危险性小。

矿山达产后,采用主、副平硐开拓方案,地下开采,主要开采B1、B2、B3、B4、B5、B6煤层,煤层倾角10°～14°左右,属缓倾斜煤层。根据计算,矿山达产后,最终将形成面积为2.6358km2的采空区,仅B6煤层采空区顶板埋深小于其导水裂隙带最大高度,最终将引发地面塌陷。根据《可行性研究报告》中计算煤层顶底板岩石移动角计算方法,顶底板移动角均取70°,经计算和量测,地面塌陷面积0.071km2,分布于评估区中东部。工程建设将遭受地面塌陷危害,危害程度中等,危险性

中等。

4 综合分区评估

综合评估是在现状评估和预测评估的基础上,采用定性、半定量的方法评估地质灾害的危害程度,确定地质灾害的危险性级别。依据现状评估和预测评估结果,将评估区划分为地质灾害危险性中等区(Ⅱ)和地质灾害危险性小区(Ⅲ)两个区。

4.1 地质灾害危险性中等区(Ⅱ)

为地质灾害中等发育的区域,其中滑坡灾害危险性中等区分布于评估区北部(工业场地及西侧);地面塌陷灾害危险性中等区分布于评估区中东部。滑坡、地面塌陷灾害危害对象为矿山从业人员、机械设备、车辆、矿山道路、牧民、牲畜等,同时地面塌陷使得裂隙与地表沟通,对井下作业人员及设备造成危害,危害程度中等,危险性中等。综合评估将上述区域划定为地质灾害危险性中等区,滑坡灾害危险性中等区面积0.0921km2,地面塌陷危险性中等区面积0.071km2,面积合计0.1631km2,占评估区面积的3%。

4.2 地质灾害危险性小区(Ⅲ)

评估区其他地段,现状评估崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降灾害不发育,预测评估崩塌、滑坡、泥石流、地面塌

陷、地裂缝、地面沉降灾害不发育,危害程度小,危险性小,面积4.9589km2,占评估区面积的97%。

5 结语

根据现状评估和预测评估结果:危险性小的区域内,因部分采空区顶板埋深大于导水裂隙带最大高度,虽不易引发地面塌陷,但不适宜修建建筑物、构筑物、场区道路及铺设管线,该区域土地适宜性为基本适宜;其他地段矿山建设遭受崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等地质灾害危害的可能性小,工程建设场地适宜性为适宜。危险性中等区段内,引发或加剧滑坡、地面塌陷灾害的可能性中等,矿山建设遭受滑坡、地面塌陷灾害的可能性中等,但可采取措施对滑坡、地面塌陷灾害予以治理、预防,工程建设场地适宜性为基本适宜。对于地面塌陷危险性中等区不适宜修建建筑物、构筑物、场区道路及铺设管线。

综上所述,评估区内土地适宜性为基本适宜－适宜,但可采取措施予以治理、预防,矿山建设工程是可行的。