老采空区上建设项目地质灾害危险性评估_李本军

收稿日期:2006-09-25

作者简介:李本军(1979-),男,助理工程师,从事水文地质与灾害地质研究。

文章编号:1673-9469(2007)01-0080-03

老采空区上建设项目地质灾害危险性评估

李本军1,陈 峰1,刘海新2

(1.中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院,河北邯郸 056004;

2.河北工程大学资源学院,河北邯郸 056038)

摘要:老采空区地下采煤活动强烈,地质环境条件相对复杂,在附加荷载作用下存在/活化0的可能性。针对这些地质情况,以峰峰集团有限公司煤化工项目35kV 变电站工程地质灾害危险性评估为实例,介绍了该类建设项目的地质灾害危险性预测评估的基本思路和分析方法,并以建筑物荷载影响深度、采空区导水裂缝带发育高度是否相互重叠,作为评价老采空区的活化、地基稳定性及其对建筑物影响的主要依据,对项目用地的适宜性作出了定量评价。关键词:老采空区;地质灾害;危险性评估;活化中图分类号:P694 文献标识码:A

Risk evaluation of geological disaster of construction projects

based on old mining areas

LI Ben -jun 1

,C HE N Feng 1

,LI U Ha-i xin

2

(1.Hydrogeology,Engineering Geology and Environmental Geology Institue of China National Administrati on of Coal Geology,Handan 056004,China; 2.Natural Resource College,Hebei Universi ty of Engineering,Handan 056038,China)

Abstract:Old mining areas have some characteristics as follows:intensive exploitation of mine;relative complexity of geological enviroment;the possibility of activation based on load.Taking the risk evaluation of geological disaster of 35kV transformer substation of chemical industry based on coal of Fengfeng Group as an example,this paper introduces basic c onsideration evaluation ways of thinking and analysis methods,

and the influence depth of load and the height of fractured zone are taken to evaluate the possibility of act-i vation and the stability of groundsill and their .s influence on buildings.This paper has evaluated the bene -fit of land to project by figure.

Key w ords:old mining areas;geological disaster;risk evaluation;activation 基于老采空区上的建设项目地质灾害危险性评估难度大,任务重。目前该类建设项目预测评估还没有一套成熟的行之有效的方法,本文结合实例,提供了该类建设项目地质灾害危险性分析预测模式。其思路和方法适用于同类建设项目地质灾害危险性评估,且可以在此基础上,依据建筑物荷载影响深度、采空区导水裂缝带发育高度相互重叠与否进行地基稳定性分区,论证建设场地的适宜性。所得结论和制定的建议不仅具有很强的针对性,而且便于项目设计、施工和运行人员对地质灾害危险性评估成果的运用。

1工程概况

峰峰集团有限公司煤化工项目35kV 变电站

工程位于河北省邯郸市原峰峰矿务局四矿北东1300m 。拟建场地中心地理坐标:东经114b 06c 41.4d ,北纬36b 33c 12.6d ,征地面积16893m 2。

该项目主要工程包括三个主变压器、35kV 及10kV 配电楼、两个铁塔和值班宿舍,总投资1832万元,属小型变电站工程项目,为一般建设项目。1.1地质环境条件和评估级别

变电站工程场区位于原峰峰矿务局四矿井田

第24卷 第1期 河 北 工 程 大 学 学 报(自然科学版) Vol 124 No 112007年3月 Journal of Hebei University of Engineering (Natural Science Edition) Mar 12007

范围内,征地范围内为四矿老采空区;地貌类型相对单一,属鼓山西侧丘陵地貌,地形略有起伏,地面标高266.56m ~268.98m;场区全部被第四系地层覆盖,厚度一般为0.8m~ 1.0m,下伏二叠系、石炭系、奥陶系等地层;工程地质条件良好;破坏地质环境的人类工程活动(地下采煤)强烈,现状调查,采空塌陷及其伴生地裂缝地质灾害已基本稳定,破坏程度中等;地质构造复杂;开采下组煤(7#、8#、9#煤)的工程水文地质条件较差。综合评定,地质环境条件复杂。

拟建项目为一般建设项目,评估区地质环境条件复杂,评估级别确定为二级。

2人类工程活动对地质环境的影响

目前,评估区范围内大部分为荒地和耕地,地表人类活动微弱。拟建区位于四矿井田范围内,地下采煤活动强烈,共采煤层三层,即大煤(2#),野青(4#),山青(6#)(图1),各工作面终采时间

跨度较大。

四矿主井采用斜井,分水平中央石门开拓。大煤采用走向长壁倾斜分层,其它煤层均采用单一走向长壁采煤;采用全部垮落法管理顶板。拟建区下各煤层特征见表1。

经过长期的采煤活动,上覆岩层遭受严重破坏,地表发生了大面积塌陷,地表移动、变形强烈;疏干排水破坏了原始水文地质条件。所以,地下采煤对地质环境的影响强烈。

表1 主采煤层特征一览表

Tab.1 The character of main mining coal bed 开采煤层平均采厚(m)采 深(m)工作面最晚终采时间

大煤 4.5200~3201972野青 1.4270~3501980山青

1.6

290~420

1994

3工程建设引发地质灾害的预测

3.1地表移动时间的计算与论证

煤矿开采影响到地表而产生移动和变形的时间,主要与开采深度、松散层厚度、煤层上覆岩层的岩性、开采速度等因素有关。

采用峰峰集团有限公司经过几十年的观测、总结和研究得出的在松散层小于20m 时峰峰矿区地表移动延续时间经验公式和5建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程6(2000.5)的规定分别计算地表移动的延续时间(T)。经验公式:

地表移动初始期T 初=0.74H 0

地表移动活跃期T 活=0.74H 0-6.47

H 0

地表移动衰退期T 衰=0.74H 0-4.53H 0地表移动总移动期T 总=T 初+T 活+T 衰

式中H 0)工作面平均采深(m),5规程6规定T =2.5H 0(d)。

本次评估工作面平均采深取6#煤的平均采深,即H 0=355m 。

按经验公式T 初=263d,T 活=141d,T 衰=178d,T 总=1.6a

按规程公式T =2.5H 0=2.43a

计算结果表明,无论采用何种计算方法,地表移动延续时间均不超过3年。根据表1,对拟建区有影响的所采煤层的终采时间距今最短为12年,所以拟建区受老采空区影响的地表移动期已基本结束。另据相关资料及我国采空区对地表影响经验及河北省采煤实践,当采空区停采超过10年以上,在地基稳定性论证的基础上,采空区上方和采区影响范围内进行工程建设基本可行。

3.2采空区活化影响分析

拟建区位于峰峰矿务局四矿采空区,由于老采空区岩体破碎,岩体变形稳定较为缓慢,在老采空区内从事建设,可能引发老采空区的活化。

1)采动影响范围内/三带0计算。根据资料,拟建区下采煤工作面的上覆岩层为中硬岩层。根据5建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程6(2000.5),上覆岩为中硬岩层时,厚煤层分层开采的冒落带高度计算公式为

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