江苏省邳州石膏矿区采空地面塌陷发育特征与防治对策研究

采空地面塌陷是江苏省邳州石膏矿区最主要的地质灾害类型,具有突发性、偶然性、隐蔽性等特点,矿区上方人口密集,耕地、河流分布广泛,对矿区内居民生命财产安全危害较大。在该区以往地质工作研究的基础上,通过对已发生的地面塌陷进行野外地质调查,综合分析了塌陷坑所处的基础地质条件、工程地质条件、水文地质条件、采空区形成历史、塌陷坑的形态、塌陷发展过程和人类工程活动等要素。结果表明: 邳州石膏矿老采空区主要分布于矿区中部及西部,其规格严重偏离房柱法开采规范要求,整体稳定性差,常形成面状地面变形和波状地面塌陷等; 近期采空区主要分布于中部及东部,常形成点状地面塌陷; 巷道开拓区,主要位于中东部新建矿井区,常形成点状地面塌陷及塌陷隐患点。根据国内对石膏矿区采空地面塌陷的治理经验,结合本区实际情况,提出了一系列防治措施,以便有效规避灾害风险。该研究对矿区下一步开展采空地面塌陷治理工作提供了技术支撑。     

有色金属矿山关闭后地质环境保护的思考

针对有色金属矿山在资源开发过程中所形成的地下采空区可能引起地面变形塌陷，露天采坑边坡及排土场可能会引起滑坡、泥石流、尾沙库溃坝等环境地质问题，提出在矿山关闭后如何采取预防滑坡、泥石流等地质灾害，开展“二次资源”综合利用，复垦绿化露天采坑、排土场及尾沙库的三项措施，从而达到保护矿区环境的目的。     

瞬变电磁法在采空塌陷灾害中的应用——以神东煤矿采空区调查为例

由人工采矿及天然作用形成的地下空洞是引起地面塌陷、地裂缝等多种环境地质灾害的根源之一。在煤矿开采区,地下空洞主要是煤矿采空区,采空区受水文地质条件和开采时间的影响,呈现积水和不积水状态。利用瞬变电磁法对神东矿区采空区进行了调查勘探,用最原始的归一化二次电位解释采空不积水区及采空积水区,并根据地下空洞发育的时间长短及积水程度的不同,会呈现高阻异常或低阻异常,在视电阻率断面图上呈现出十分显著的特征。给瞬变电磁法勘探应用于采空区及采空积水区的探测提供了实例,对预测和防治采空区引起的塌陷环境地质灾害具有重要意义。      

采空区上方斜坡地形塌陷灾害研究——以申家山采空塌陷为例

以梁家山坡(申家山)磷矿采空塌陷为例,分析了地下采矿所引起的斜坡体塌陷的形成原因,即采空区上覆岩体在重力作用下向坡体下方临空面发生变形、破裂和移动,其发育受地质因素与采矿因素共同作用的影响;并用不同经验式估算得出该区内受地下采空区影响的高程范围,证实申家山是由地下采矿引起的采空塌陷。然后将其与盐池河山崩相对比,对二者在外在表现、形成过程及形成原因方面的不同点展开了讨论,二者虽然同样受采空区的影响,但是由于地质条件的不同,导致最终的破坏型式不同。     

厚覆盖层矿山地下开采地表塌陷机制分析

随着矿山开采深度的不断增加,厚覆盖层成为部分深部地下矿山的主要特点。以物探调查、变形监测以及理论分析为手段,对某典型厚覆盖层金属矿山地下开采初期地表塌陷的成因与机制进行了分析。结果表明,厚覆盖层中存在的大面积采空区为地表塌陷变形提供了空间,采空区顶板厚度较小为地面塌陷的发展提供了条件,采空区的存在是地表塌陷的主要原因。地表出现塌陷以后,塌陷范围以塌坑为中心继续向外扩展,受覆盖层内采空区走向,断层和岩层分界面等地质缺陷影响,塌坑向西、向南与向北三个方向上的扩展较向东快得多。降雨会增大塌坑向外扩展的速度,因为地表水的下渗加快了塌坑周围岩土体向塌坑方向的移动和下沉。     

断裂（带）对采空塌陷及地裂缝地质灾害的影响——以山东新泰市河山子村为例

新泰市河山子村东部较大范围集中发生地面裂缝和房屋裂缝,裂缝点沿莲花山断层呈线状分布,所在地段远离采空区,基岩裸露,经调查分析,排除了岩溶塌陷、区域构造活动引发的可能,结合有关研究认为,断层带的存在使采空塌陷及地裂缝的影响范围扩大,就本区而言,较传统理论预测范围扩大了243m,相当于采空地面变形影响角减小为48°．     

唐山南湖生态园地面塌陷影响因素及保护对策分析

南湖是唐山煤矿老采空区地面塌陷坑治理建成的AAAA级景区生态园,通过分析论证影响南湖生态园老采空区复活的各项因素及其塌陷形成机制,对该区采空塌陷及地裂缝发生的可能性、地质灾害的危险性和危害性作了进一步分析,并提出了地质灾害防治与生态保护的措施及建议。     

济南苏家庄铁矿矿区地面塌陷成因分析

在对济南苏家庄铁矿矿区地质环境条件、矿山开采现状调查基础上,基于地面塌陷 特征及成因分析,从矿山地球物理特征、井巷工程、地下水水位、矿体及围岩工程地质性质 等因素出发,论证了矿区塌陷的成因。调查研究表明,在200 m的瞬变电磁法探测深度范围 内视电阻率等值线水平变化相对平缓,采空区未见明显的采空区分布异常;采空区总体积仅约9 218 m3,远小于矿坑塌陷坑总体积58 665.8 m3;竖井与塌陷坑、塌陷坑与采空区水位高差巨大且稳定,达到了58.93～64.11 m;矿井巷道闪长岩、灰岩及大理岩围岩整体性好,力学强度高,因此由采空塌陷造成的地面塌陷可能性很小。在此基础上,结合矿区地形地貌、地层结构、松散盖层、动力条件及矿坑排水等因素综合分析,认为该矿区的地面塌陷是由矿山开采过程中长期排水所引起。      

采空塌陷区管道成灾机理分析及工程防治措施

由地下采空造成地面突然塌陷而构成对管道工程的危害是最严重的管道地质灾害之一。通过对地下采空产生的地表移动和变形对管道的影响和损害的讨论,分析了采空塌陷对管道的危害特征。在分析矿区地表移动与覆岩的破坏规律和采场采动影响下覆岩破坏规律的基础上,研究了采空塌陷区管道成灾机理及影响因素。然后提出了采空区输气管道安全保护措施,对采空塌陷区的油气管道完整性管理工作具有指导意义。     

高密度电阻率法煤田采空区勘察效果

为了探明地下采空区的分布范围和埋深,应用高密度电阻率法探测陡倾煤层采空区,根据视电阻率二维反演断面图,分析电阻率异常形态、高低阻分布等特征,推断出采空塌陷和第裂缝的位置,经钻探证实,推断结果与实际情况相吻合,高密度电阻率法是准确探测陡倾煤层采空区空间形态特征及其塌陷变形影响范围行之有效的方法。     

基于InSAR技术的缓倾煤层开采诱发顺层岩体地表变形模式研究

贵州贞丰县某煤矿开采煤层以向斜缓倾的三叠系上统火把冲组（T3h）为主,与贵州省大部分煤矿开采的背斜反倾煤层不同,其采矿活动诱发的地面沉降和滑坡风险亦表现出不同的变形破坏模式(背斜反倾煤层易诱发倾倒崩塌、顺层缓倾煤层易诱发地面塌陷与滑坡)。论文利用升、降轨观测的共15期3 m空间分辨率L波段PALSAR -2 SAR为数据源,开展了多期地表变形D -InSAR测量,确定出变形发生的位置、范围与滞后时间。经实地调查验证,InSAR解算结果较好地吻合了矿区开采范围和地表破坏情况,证实了InSAR在煤矿区识别时序性地表形变的准确性。进而分解计算了地表三维变形,并通过与地下开采范围和过程的相关性分析,深化了对该地区缓倾煤层地下开采诱发的顺层滑坡变形模式的认识:（1）InSAR可以识别计算出采矿区地表变形的范围与沉降量,矿区变形在干涉影像中表现为以采空区地表为中心向四周扩散的圆环状变形条纹;（2）地表变形区域覆盖地下采空区上方及附近地表区域,根据地表变形情况与地下采空区范围计算出该地区上山边界角约70°、下山边界角约58°;（3）地下采空与地表沉降变形存在约30 d的时间滞后;（4）顺层地下采空引发的地表水平移动方向受地层产状、地表坡向共同作用,水平向为沿层面的顺层滑移与向沉降中心汇聚的合成运动结果;（5）沿层面的顺层滑移与地表坡度因素叠加造成采空区地表上山侧岩石受拉产生拉裂缝,下山侧则易产生塌陷坑及裂缝。     

基于无人机倾斜摄影三维建模技术的赤马山铜矿地质环境调查及评价

赤马山铜矿位于湖北省东南部长江南岸,因资源枯竭已闭坑。近年来赤马山铜矿区出现严重采空区塌陷、山体裂缝、危岩体等地质灾害问题。基于此,本文通过无人机倾斜摄影测量技术与三维实景建模,结合现场采空塌陷区的调查测绘、工程地质调查等方法,研究湖北省赤马山铜矿采空塌陷造成的一系列次生地质灾害,查明其现状及分布规律,探讨塌陷区-山体裂缝-危岩体与采空区之间的耦合关系。结果表明：地面塌陷由1#、2#、3#、4#四个塌陷坑组成,走向114°～127°;山体裂缝与塌陷长轴平行展布,裂缝宽0.2～3.0 m;塌陷区-山体裂缝-危岩体主要是采用崩落顶底柱及间柱方式处理采空区所导致。同时进行矿山地质环境的预测建模和预测评估,提出合理的采空塌陷区安全对策和治理建议,为矿区生态环境修复提供可靠依据。     

北京门头沟区戒台寺滑坡的变形机理与特点

文章介绍了北京门头沟区戒台寺的地理位置、历史、文物价值和滑坡变形的现状及治理情况。通过对戒台寺山梁的地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件和矿层分布的阐述分析,论述了戒台寺滑坡发生的地质基础、坡体条件、变形特点和变形范围。通过对煤矿采空范围和采空区塌陷变形机理的独特论述和判断,指出大规模采煤形成采空区是产生滑坡的主要诱发因素。进而阐明了滑坡变形的机理和特点。     

采空塌陷区地表建筑物变形特征分析及破坏机理研究

采空区建筑物的变形特性研究,一直是采空塌陷灾害的一个重要方向。本文以北京市房山区史家营乡大村涧村采空塌陷为背景,在充分分析采空区上方建筑物砖墙上裂缝形态及分布规律的基础上,从建筑物受力方面探讨了裂缝产生的原因,并采用数值模拟方法对采矿影响下建筑物的变形破坏机理进行浅析,研究结果不仅可为建筑物加固和维修提供依据,还可为采空塌陷区治理提供参考。     

湖北省当阳石膏矿1~#采空区塌陷机理及发展趋势预测

通过对当阳石膏矿基本情况调查,在收集资料的基础上,详细查明了当阳石膏矿的地质条件及采空塌陷所产生的环境地质问题,准确圈定了塌陷灾害的平面分布范围,探讨了当阳石膏矿1~#采空区塌陷特征、形成机理。根据现有的采空塌陷成因分析,预测了其发展趋势。     

煤矿采空塌陷导致土地破坏研究——以山西西山矿区为例

1前言采空塌陷是煤矿开采过程中,由采空区顶板岩层在超出其极限单向抗压强度时而发生断裂,其上部覆岩产生冒落、坍塌,延伸到地面形成塌陷坑和塌陷洼地,随着煤矿回采率的提高,采空面积的扩大,地面塌陷的规模和危害程度日趋严重。本文就采空塌陷在山地对土地造成的破坏程度选取部分案例进行分析。2西山矿区采空塌陷对山地的破坏状况采空塌陷对山地的破坏状况以山西省西山矿务局西山矿区为例。西山矿区总面积为982km2,其中生产矿井田总面积437·9km2,各矿目前普遍开采的主要煤层有山西组2#、3#煤层和太原组的8#、9#主煤层,开采方式主要为平硐配…     

厚黄土与煤炭采空区地质灾害易发性评价

陕西铜川市为厚黄土分布区,黄土被沟谷切割形成破碎残塬与沟壑,黄土滑坡与崩塌地质灾害极其发育;同时地处渭北煤田带,煤矿采空形成了大量地面开裂与塌陷地质灾害。二者的共同作用加剧了城市地质灾害的发生。通过铜川市幅1∶5万环境地质调查,基于信息量模型建立了影响厚黄土与煤炭采空分布区黄土滑坡、崩塌及采空区变形的评价指标体系。将复杂地区的地质灾害易发性评价指标总体分为地面指标、地下指标和环境因素指标,指标权重分别取0.3、0.3、0.4,经过GIS分析计算,尝试解决了地质灾害易发性评价中致灾因素复杂和不相容的问题。认为在厚黄土煤炭采空区,由于湿陷性黄土的存在,地表变形对开采深厚比参数指标敏感,规范变形特征取值明显偏小      

程潮铁矿西区地表塌陷成因分析

以程潮铁矿西区为例,结合矿区的地层岩性和地下采矿情况,系统分析了金属矿山地下开采引起的地下水位变化及地表突发性塌陷的原因。研究表明：地表塌陷主要受地下采矿的影响;在一定的地质水文条件下,地表塌陷时采空区高度与采矿深度呈线型关系;地表变形大小和扩展范围与地层岩性息息相关;连续降雨能诱发地表塌陷。地表塌陷可被分为4个阶段：间歇性向上崩落阶段、裂缝连通及扩展阶段、疏干塌陷阶段及地表塌坑群形成阶段。采空区上部岩体垮落是非充分的,岩体空隙随时间的积累和岩体崩落动态变化,崩落呈间歇性、跳跃性地向上发展。岩体崩落的高度与地层岩性有关,岩体强度越小,完整性越差,每次崩落高度越小,总崩落高度越大。随着矿体的开采,漏斗状水位降形成。地下水位降低不仅与采空区的相对位置有关,还受岩性构造所控制。岩体裂隙的产生及发展贯通为地下水向下流动提供了有利通道,可溶岩不断被侵蚀,黏土及岩屑被地下水容冲刷带走易在地下形成隐伏空区。硬石膏整体变形破坏会造成地下水的突涌,在地下隐伏空区内产生瞬时高负压,诱发地表塌陷。     

程潮铁矿西区地表塌陷成因分析

本文以程潮铁矿西区为例,结合矿区的地层岩性和地下采矿情况,系统分析了金属矿山地下开采引起的地下水位变化及地表突发性塌陷的原因。研究表明,地表塌陷主要受地下采矿的影响,在一定的地质水文条件下,地表塌陷时采空区高度与采矿深度呈线型关系;地表变形大小和扩展范围与地层岩性息息相关;连续降雨能诱发地表塌陷。地表塌陷可被分为4个阶段:间歇性向上崩落阶段、裂缝连通及扩展阶段、疏干塌陷阶段、地表塌坑群形成阶段。采空区上部岩体垮落是非充分的,岩体空隙随时间的积累和岩体崩落动态变化,崩落呈间歇性、跳跃性地向上发展。岩体崩落的高度与地层岩性有关,岩体强度越小,完整性越差,每次崩落高度越小,总崩落高度越大。随着矿体的开采,漏斗状水位降形成,地下水位降低不仅与采空区的相对位置有关,还受岩性构造所控制。岩体裂隙的产生及发展贯通为地下水向下流动提供了有利通道,可溶岩不断被侵蚀,粘土及岩屑被地下水容冲刷带走易在地下形成隐伏空区。硬石膏整体变形破坏会造成地下水的突涌,在地下隐伏空区内产生瞬时高负压,诱发地表塌陷。     

程潮铁矿西区地表塌陷成因分析

本文以程潮铁矿西区为例,结合矿区的地层岩性和地下采矿情况,系统分析了金属矿山地下开采引起的地下水位变化及地表突发性塌陷的原因。研究表明,地表塌陷主要受地下采矿的影响,在一定的地质水文条件下,地表塌陷时采空区高度与采矿深度呈线型关系;地表变形大小和扩展范围与地层岩性息息相关;连续降雨能诱发地表塌陷。地表塌陷可被分为4个阶段:间歇性向上崩落阶段、裂缝连通及扩展阶段、疏干塌陷阶段、地表塌坑群形成阶段。采空区上部岩体垮落是非充分的,岩体空隙随时间的积累和岩体崩落动态变化,崩落呈间歇性、跳跃性地向上发展。岩体崩落的高度与地层岩性有关,岩体强度越小,完整性越差,每次崩落高度越小,总崩落高度越大。随着矿体的开采,漏斗状水位降形成,地下水位降低不仅与采空区的相对位置有关,还受岩性构造所控制。岩体裂隙的产生及发展贯通为地下水向下流动提供了有利通道,可溶岩不断被侵蚀,粘土及岩屑被地下水容冲刷带走易在地下形成隐伏空区。硬石膏整体变形破坏会造成地下水的突涌,在地下隐伏空区内产生瞬时高负压,诱发地表塌陷。