老采空区建设工程采空塌陷地质灾害危险性评估浅析

老采空区建设工程采空塌陷地质灾害危险性评估浅析

文章以滁州市某小区建设工程为例，阐明评估区地质环境条件，对老采空区分布的采空塌陷地质灾害的危险性进行了现状评估；根据地质环境条件和地质灾害发育现状，结合建设项目特点，对工程建设可能遭受采空塌陷地质灾害的危险性进行了预测评估。

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1引言

近年来，随着城市建设步伐的加快，城市周边的老采空区纳入了城市规划范围。

老采空区由于采矿活动强烈，地质环境条件相对复杂，涉及此类区域的建设项目，地质灾害评估工作难度大，任务重。采空塌陷是地质灾害评估的一个主要灾种，目前该类建设项目评估还没有一套成熟的行之有效的方法。

本文以安徽省滁州市的某个小区建设工程为例，仅对采空塌陷地质灾害危险性评估进行浅析，以期为类似工程评估工作提供借鉴。

小区建设工程位于安徽省滁州市城西，琅琊山风景名胜区以东，建设场地南部为琅琊山铜矿46#矿体采空区。小区征地面积8.412公顷，总建筑面积23.75万m2，其中地上建筑面积20.44万m2，地下室建筑面积3.31万m2。小区整体规划23幢住宅，包括17幢高层（编号为2#～13#、15#、22#～25#），6幢多层（编号为16#～21#），内部配套商业、幼儿园、社区物管等。项目估算总投资6.4亿元。根据“技术要求”[1]，建设项目属重要建设项目。

2地质环境条件

评估区属北亚热带季风气候区，长江流域滁河水系，场地内无大的地表水系，仅有一条水沟自西向东流经南部。本区位于沿江丘陵平原区，地貌可划分为高丘、岗地及河间平地等。评估区地貌为岗地，标高23.1～28.7m。

地层划分属扬子地层区下扬子地层分区滁县地层小区[2]，评估区地表为第四系上更新统戚咀组（Q3q）粘性土所覆盖，下伏基岩南部为寒武系上统琅琊山组（∈3ln）碳酸盐岩，中东部为白垩系上统赤山组（K2c）碎屑岩。

岩浆岩为燕山早期侵入岩—滁县岩体。岩体呈枝状及脉状侵入围岩，其东、西与围岩的接触带形成了矽卡岩型铜矿床。根据琅琊山铜矿勘查资料，闪长玢岩体在矿区内广泛分布，矿区中东部岩体隐伏于第四系松散岩类及白垩系碎屑岩之下，顶板埋深在评估区内一般为13.0～24.0m。建设场地南部为琅琊山铜矿46#矿体老采空区。

构造上本区位于扬子准地台下扬子台坳滁河陷褶断带滁州穹褶断束与来安断陷盆地的交接地带。评估区南部位于大丰山向斜南东翼，由寒武系上统琅琊山组（∈3ln）灰岩组成，其间有燕山早期侵入岩呈枝状及脉状侵入。根据勘察资料，评估区内无断层通过。

3采空塌陷危险性现状评估

本区铜矿开采历史悠久，最早可上溯至明清代。根据调查访问评估区未发生过因“老窿”引起的塌陷事件。勘察钻孔中亦未见“老窿”。地面为第四系松散层覆盖，评估区浅部无“老窿”分布。

评估区位于琅琊山铜矿东侧，最近处距采矿权边界约500m。琅琊山铜矿床为典型的矽卡岩型富铜矿床，矿体在接触带上成群分布，矿体多但规模小，大小矿体达225个。矿区范围地表为城市建成区，有大量工业民用建筑群，地表不允许塌陷。矿山开采规模为30万吨/年，主要采用上向分层尾砂充填采矿法，采矿活动对地表影响小。采矿活动位于现矿区范围内，对评估区地质环境不构成影响。

3.1 采空塌陷分布、特征及规模

评估区南部位于琅琊山铜矿46#矿体采空区，该矿体在现矿区范围外侧，经搜集资料和调查访问，46#-1矿体曾发生采空塌陷地质灾害。46#矿体采矿方法为平底式浅孔留矿法嗣后一次充填，1987年10月由-65m中段开始回采，至1988年11月23日，46#-1矿体采至-31m水平，最高点为-27m。1989年1月28日晚8时许，46#-1矿体采空区顶板突然塌落，在地表形成一个近圆形的塌陷坑，面积约160m2，深约7m，容积1120m3，规模为小型。

3.2 采空塌陷危险性及治理情况

该采空塌陷发生在一处空地，未造成人员伤亡，塌陷坑周边建筑物未见变形、开裂等现象。但由于地处市区，周边工业民用建筑物密集，过往行人频繁，危害大，危险性大。

采空区顶板为闪长玢岩，该采空塌陷形成的原因可能主要由顶板风化破碎后失稳造成。1989年2-3月矿方对塌陷坑采取回填土的办法将其填平，并通过在地面施工4个钻孔，打通采场顶板，对采空区进行了尾砂充填。经充填后，46#采空区得到了处理，充填效果较好。地表陷落和影响范围得到了控制，至今地表无明显变形迹象。

4采空塌陷危险性预测评估

4.1 采空塌陷地质灾害主要影响因素

采空塌陷地质灾害主要受包括矿体赋存条件、开采开拓方式、围岩工程地质

条件、地质构造、地下水等因素的影响。

（1）矿体赋存条件

根据琅琊山铜矿勘查资料，46#矿体产出于52～54线之间的侵入岩与灰岩接触带，形成5个不连续的小矿体，其中以46#-1、46#-4较大。矿体平面上呈透镜状，平均厚度5m。走向北东，走向长-65m平面为25m左右；倾向南东，倾角55°～65°。矿体从南西向北东侧伏，侧伏角60°，产出标高10～-80m，埋藏深度15～110m。46#矿体于1980年开始开拓并探矿，1985年探矿基本结束。矿体埋深较浅，根据矿山其他矿体开采经验，采空区地表稳定性较差，矿体开采对地表可能产生一定的影响。

（2）开采开拓方式

46#矿体采矿方法为平底式浅孔留矿嗣后一次充填，开采顺序为自下而上开采。矿体于1987年10月由-65m中段开始回采，至1988年11月23日，采矿基本结束，其中46#-1矿体采至-31m水平，最高点为-27m。矿体采深采厚比为10～29。截至1989年1月28日发生采空塌陷时，46#矿体共采矿32640吨，出矿21815吨，出废石877吨，采场存窿余10825吨。（3）围岩工程地质条件

本矿系接触交代矽卡岩型铜矿床，矿体围岩主要为闪长玢岩和灰岩、大理岩，其中闪长玢岩为矿体顶板，部分为矿体顶底板，灰岩、大理岩为矿体底板，岩体完整，属坚硬岩石，岩体质量良好，强度高。其中中风化闪长玢岩饱和抗压强度9.56～66.8MPa，平均抗压强度为41.12MPa，有利于采空区稳定。岩体工程地质条件较好。

（4）地质构造因素

矿体赋存于侵入岩与灰岩接触带，岩闪长玢岩体较完整，裂隙不发育，且结构面延展性差。白云质灰岩主要发育Ⅳ、Ⅴ级结构面，以节理裂隙为主，但延伸短。整体状态下稳定性好，利于采空区稳定。

（5）地下水活动的影响

矿区地下水主要来源为碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组，预测涌水量为400～600m3/d。由于矿区附近侵入岩的切割、穿插，矿区地下水与矿区外的评估区地下水联系微弱，矿山疏干排水对评估区地下水位影响一般。但大气降水下渗，使围岩稳定性降低，且会加速变形，对采空区稳定不利。

（6）采空区充填情况

46#矿体发生采空塌陷后，为防止地表再次塌陷，1990年5月，矿方在采空区上方地表施工4个Φ100mm钻孔，直接打通采场顶板，对52～54线之间的采空区进行尾砂充填处理。充填结束时，据测量验收报表，共充填尾砂7500m3。