浅部开采地面塌陷对井下危害及防治

全面调查了某矿浅部开采地面塌陷坑的形成条件及存在状态，采用模糊聚类分析方法对地面塌陷坑进行了科学的分类，分析了塌陷特征及其对井下危害程度，提出了消除塌陷坑对井下危害、恢复矿区生态环境的防治目标及具体原则，研制出地面塌陷坑治理的四种方案，即①排除积水，构筑隔水层；②煤矸石充填塌陷坑复垦土地；③利用塌陷坑发展养殖；④因地制宜，综合治理。通过方案的实施，彻底消除了塌陷坑对井下的危害，地面生态环境得以恢复，取得了理想的治理效果和经济社会效益。     

安徽省阜阳市刘庄煤矿地面塌陷稳定性评价

刘庄煤矿位于安徽省阜阳市颍上县北部,是国投新集能源股份有限公司在阜阳新建的特大型现代化矿井,设计生产能力为800×104 t/a,于2003年初开工建设,已于2006年10月16日建成试生产,因为煤矿开采引发了强烈的采空塌陷地质灾害,严重破坏了地质环境,制约了当地社会经济的持续发展。通过对刘庄煤矿地面塌陷发育特征的发育研究,评价刘庄煤矿地面塌陷的稳定性并进行稳定性分区,进而评价建设用地适宜性,对合理规划、探索创新对塌陷区的治理方法、发掘塌陷区的土地资源、加快塌陷区的综合治理,具有重大意义。     

安徽省淮南市大通煤矿地面塌陷稳定性评价

安徽省淮南市大通煤矿具有近百年开采历史,因为煤矿开采引发了强烈的采空塌陷地质灾害,同时大通矿区内岩溶塌陷发育,这些地面塌陷地质灾害严重破坏了地质环境,制约了当地社会经济的持续发展。通过对大通矿区地面塌陷发育特征的分析研究,评价大通矿区地面塌陷的稳定性并进行稳定性分区,进而评价建设用地适宜性,对合理规划、探索创新对塌陷区的治理方法、发掘塌陷区的土地资源、加快塌陷地的综合治理,具有重大意义,也可作为同类地面塌陷区评价的参考。     

煤矿采空区地面塌陷预测方法探讨

采空区地面塌陷危险性预测评估虽然具有局限性,但根据煤层埋深、覆岩厚度、工程地质条件等选取经验数据进行先期预测,可以定量地研究煤层开采对环境造成的影响,对合理进行灾害防治具有实际意义。本文以华能新庄、肃北县牛圈子四号煤矿为研究对象,分别运用地表移动和变形预计法与地表移动范围角量参数法,分别对缓倾煤层、倾斜煤层进行采空区地面塌陷的预测,通过对预测结果的综合分析,得出宜采用地表移动角量参数法预测缓倾煤层,采用地表移动和变形预计法预测倾斜煤层,为今后类似煤矿采空区地面塌陷预测提供科学依据。     

煤矿采空塌陷的危险性预测评估与防治措施——以华亭矿区大柳矿井为例

煤矿开采后引发地面塌陷的危险性预测评估是煤矿地质灾害危险性评估的核心内容。以华亭矿区大柳矿井地质灾害危险性评估为例,介绍了煤矿采空引发地面塌陷危险性预测评估的基本内容及评估深度,并提出了较全面的矿区采空塌陷的防治措施,可以为矿井开采后防治地面塌陷提供指导。     

无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用

为研究无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用,以宁东煤炭基地金凤煤矿011805综采工作面为例,探讨了利用无人机遥感技术进行地表裂缝解译、地面沉降量计算和地面塌陷规律研究的方法。结果表明：无人机飞行航高可根据需要识别的地表裂缝宽度确定,地形平坦地区识别2 cm地表裂缝的飞行航高一般应不超过143 m;地表裂缝宜于采用基于光谱、延长度和紧密度规则的面向对象的信息提取方法进行自动识别,在采用这种方法发现地表塌陷裂缝时宜采用基于边缘检测的图像分割模型和基于Full Lambda Schedule的图像融合模型;对无人机遥感地表高程值进行拟合校正可近似获得采煤工作面地表下沉量和下沉系数,说明无人机遥感技术可应用于采煤地面沉降量监测;综采工作面内地表裂缝数量多,总体垂直回采方向排列,切眼和顺槽附近地表裂缝数量少,总体平行顺槽和切眼展布。     

华北平原区煤矿采空塌陷精细化监测技术方法研究——以永城某煤矿山为例

目前塌陷区监测方法有多种,而单一监测方法无法满足多元化数据的需要,以华北平原区永城某矿山地面塌陷监测为例,结合该地区的地质环境条件,采用多种监测技术方法系统对某煤矿山进行精细化监测,即采用常规的水准测量方法监测重点地段(小区域),采用GPS连续运行参考站实时地监测重点采面,采用D-INSAR技术监测全区,从而获得矿区大范围、小区域、实时采面的多目标空间监测数据,为管理部门和矿山企业做好应对策略和风险管控提供了数据支撑,也为同类矿山开展地面塌陷监测工作提供了参考依据     

城市岩溶塌陷地质灾害风险评估--以贵州六盘水市为例

岩溶塌陷是我国岩溶区主要地质灾害.它和崩塌、滑坡、泥石流以及地面沉降、地裂缝等构成我国6大地质灾害类型.随着我国"地质灾害防治管理办法”的颁布和实施,不同灾种的风险评估已成为地质灾害防治管理的重要内容.针对城市岩溶塌陷风险评估问题,中国地质科学院岩溶地质研究所塌陷项目组结合多年岩溶塌陷研究的经验,研制开发了基于GIS技术的岩溶塌陷灾害管理与风险评估系统(GMRS).本文以水城盆地为例,全面介绍运用GMRS进行岩溶塌陷风险评估的内容、方法和步骤,最后,对风险评估的结果作了详细讨论.     

疏降地下水引起地面塌陷浅析--以淮南煤矿区为例

以淮南西部矿区为例，介绍了该地区自20世纪60年代开采煤矿以来，由于疏降地下水，引起的地面塌陷。为了研究灰岩水动力场规律，先后在该区进行多时段、多水平放水试验。研究表明，覆盖粘土层、岩溶及人工疏降地下水，是该地区岩溶塌陷形成的基本条件。通过对粘土盖层性质、疏降地下水岩溶塌陷演化过程及塌陷机理与对应阶段过程综合分析，结合区域地质条件，掌握了塌陷点的分布规律。对目前西部地区塌陷“复活”、整治及未来城市规划，提出了建设性建议。     

徐州市区地面塌陷与岩溶水开采关系研究

岩溶水是徐州城市供水的主要水源。由于对岩溶水的长期不合理开采,诱发了地面塌陷。论文概述了该地区水文地质条件及地下水开采状况。较系统地分析地面塌陷的形成机制及诱发因素并提出了防治措施。     

浅埋煤层开采地面塌陷裂缝规律及防治方法

陕北浅埋煤层大规模、高强度开采诱发了严重的地面塌陷,造成大面积土地损毁、水土流失和植被死亡,导致表生环境出现退化。为掌握浅埋煤层开采地面塌陷裂缝发育规律,明晰其机理,提出适宜的治理恢复措施,实现“煤?水?生态”的协调发展,以陕北张家峁井田和柠条塔井田为研究区,采用实地调查、模拟实验和理论分析相结合的方法开展了浅埋煤层开采地面塌陷规律及防治方法研究。结果表明:浅埋煤层开采地表裂缝呈“O”型展布,静态发育特征与采高和地形地貌呈正相关关系、与采深呈负相关关系,且同一工作面切眼附近地表裂缝发育程度最高、巷道次之、面内最低;地表裂缝具有“先开后(半)合”和“只开不合”2种活动特征,整体活动时间为4~9 d,活动期间裂缝初始开裂宽度与最大发育宽度呈线性正相关关系,与稳定宽度呈线性和指数2种正相关关系;黄土沟壑区下坡段开采地表裂缝活动与表土块体的稳定性系数有关,而稳定系数与坡角呈负相关的一次幂函数,与主裂缝间距呈正相关的一次幂函数。上坡段开采坡体裂缝“先开后(半)合”活动受岩块倒转和坡体滑移双重控制,面内沟底裂缝“先开后合”的活动特征受关键岩层运移控制。研究提出了黄土沟壑区沟底贯通型裂缝“裂缝填充+沟道恢复”、坡体裂缝 “裂缝充填+微地形改造”的治理方法和风沙滩地塌陷区的“三圈”修复模式。研究成果在陕北安山煤矿和柠条塔煤矿进行了应用,效果良好。      

矿区地面塌陷预报机制初探--以广东省松坑镇铁矿为例

广东省惠东县松坑荷寿下铁矿区因长期开采引发地面沉降、塌陷等一系列环境地质问题。矿区发生大型地面塌陷之面积达2300m2,深1~4m,地下水水位变化规律反映出地面塌陷的发展趋势:一般在塌陷前6d水位明显下降;4d下降幅度为67.4%;前2d水位急剧下降,下降幅度为109.4%。由此通过矿区地下水水位观测,可以预警、预报地面塌陷,从而减少因地面塌陷所造成的损失。     

杭州市地质灾害危险性分析--以杭州华星科技大楼建设用地为例

旨在对杭州市地质灾害危险性进行分析，以杭州华星科技大楼建设用地地质灾害分析为例。首先．在研究杭州市市区地质灾害调查资料的基础上，通过对杭州市地质构造特征、区域稳定性、水文地质条件、地形地貌、地层岩性、工程地质特征及历史地质灾害的分析，结合该工程建设的规模和特点，对该建设用地范围内潜在地质灾害(不均匀沉降)危险性，采用等代墩基法来定量计算其沉降，计算结果为SW角点处沉降量最小(0．2605m)，SE角点处沉降量最大(0．4130m)，根据建筑桩基规范知两相邻柱桩允许沉降量为：0．003 l0，(l0取65m)，经计算得出，该辅楼的最大不均匀沉降差值仍在允许的范围内；地面沉降、地裂缝、岩溶地面塌陷等其它地质灾害采用定性方法分析。最后，在此基础上得出结论：杭州华星科技大楼建设用地遭受地质灾害危险性小，作为高层建筑用地适宜。     

淮北煤田地面塌陷成因机制、预测及治理措施——以五沟煤矿为例

以五沟煤矿地面塌陷为案例,将现场调查法与资料归纳法相结合,对煤矿区现状地面塌陷分布特征进行了分析。在重点开展地面塌陷的形态特征研究基础上,查明地面塌陷主要类型和分布规律,全面掌握淮北市煤矿区地面塌陷的影响因素及地面塌陷特点,运用概率积分法预测分析了煤炭矿区地面塌陷的发展趋势,为重点治理煤矿区地面塌陷提供依据。     

武汉市陆家街地面塌陷的形成机制

发生于武汉市陆家街的地面塌陷,是隐伏岩溶区的一种地质灾害,由于它与人类工程及社会经济活动有关,所以也是一种环境工程地质问题。用潜蚀机制解释这种现象较为合理,它是一个累进变形破坏过程。地面塌陷的发生与一定的地质、地貌条件密切相关。在搞清地面塌陷的形成机制、地质背景和发生条件的基础上,这种地质灾害是可以预测和防治的。     

唐山市岩溶地面塌陷稳定性评价的Logistic回归模型

针对覆盖型岩溶发育区地面稳定性评价问题,提出一种新的岩溶地面塌陷稳定性评价方法。依据唐山市岩溶勘察与地灾评估资料,以岩溶发育区地面稳定情况为因变量,选取5个主要影响因素作为自变量,建立了岩溶地面塌陷稳定性评价的二分类Logistic回归模型。模型拟合优度、预测能力和模型稳定性检验表明,该模型预测能力强,预测结果与实际情况吻合度良好。所建模型能对定性因素进行定量分析,易于获取评价因子,可简便地、快捷地对与唐山岩溶发育区相似区域的岩溶地面塌陷稳定性给出评价,值得推广和应用。     

宁夏羊场湾煤矿浅埋煤层开采地面塌陷发育规律及形成机理

以宁夏羊场湾煤矿Y110207工作面为研究对象,采用无人机遥感技术、野外调查与有限差分软件模拟方法研究浅埋煤层开采的地面塌陷类型、发育规律及其形成机理。(1)浅埋煤层开采地面塌陷以地表裂缝发育为主,地表破坏严重。(2)平行切眼裂缝间隔性出现,展布于整个工作面内,间隔距离为10～120m,局部裂缝形成错台高度约为15cm。平行顺槽裂缝为拉张型裂缝,发育在顺槽至外围一定范围。(3)采煤活动导致地下形成采空区,上覆岩层发生移动破坏,破坏区分为剪切破坏区、拉张破坏区及剪-拉破坏区,分别对压应力区、拉应力区和压-拉转化区。(4)当应力扰动传递至地表,应力值超过覆盖层抗拉强度时地表产生裂缝。随着工作面推进,覆岩内部裂缝带上行裂缝与地表下行裂缝贯通,形成错台。研究成果丰富了该区浅埋煤层的地面塌陷理论知识,为地面塌陷防治提供了理论依据。     

一种复合型岩溶地面塌陷的形成机理——以武汉市烽火村塌陷为例

以武汉市烽火村岩溶地面塌陷为例,在对大量地质资料统计分析的基础上,将岩溶地面塌陷坑的发育形态与其形成机理相结合,借助室内大型物理模型试验研究和FLAC^3D数值模拟研究结果,从分析砂层中扰动带和土洞发育及其破坏方式入手,通过对单一扰动带和土洞发育形态的分类,以及扰动带和土洞之间相互干扰和联合的分析,综合提出了一种复合型岩溶地面塌陷的形成机理。岩溶地面塌陷分为小型塌陷和大型塌陷两大类,小型塌陷是单个扰动带和土洞发育的结果,大型塌陷是多个扰动带和土洞共同发育、相继失稳的结果。     

地球物理联合探测在识别岩溶地面塌陷精细结构中的应用—以武汉市为例

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区典型的地质灾害类型之一,查明其精细地质结构对城市地下空间开发利用和地质灾害防治都具有重要意义。本文以武汉市为例,梳理了以覆盖层厚度与结构、岩溶发育程度和地下水为核心的岩溶塌陷探测地质要素特征,开展了三维高密度电阻率法、多源面波勘探和地面核磁共振方法等地球物理联合探测方法研究,结果表明：三维高密度电阻率法可用于圈定塌陷体边界;多源面波勘探对岩土体界面识别效果明显;地面核磁共振方法可量化地下含水量,划定含水层顶底板埋深,对岩溶发育程度和含水层孔隙度有一定指示作用;三种方法联合探测对提升岩溶塌陷体结构精细度具有重要意义。本文研究成果可为隐伏岩溶区地质结构精细探测方法选择提供参考。     

城区复杂环境岩溶地面塌陷灾害成因与致灾规律研究——以贵港市北环新村岩溶地面塌陷灾害为例

岩溶地面塌陷是岩溶发育地区常见的地质灾害类型。岩溶塌陷对基础设施和人民生命财产安全构成极大威胁。文章以贵港市北环新村岩溶地面塌陷灾害为例,采用地质分析与颗粒流离散元数值模拟相结合的方法,研究岩溶塌陷成因与致灾规律。结果表明：本次塌陷是由多类因素共同导致,主要包括地质环境、地下水位波动与管道渗漏及工程建设活动等;白云岩、灰岩差异性风化所形成的粉砂质土极易诱发土洞与岩溶塌陷灾害;塌陷灾害可分为土洞形成阶段、土洞发展阶段和土洞塌陷阶段,其土洞规模、形状及影响存在显著差别;土洞形成发展过程中,地表沉降量从塌陷中心向四周逐渐减小,存在明显的沉降敏感区,塌坑边缘的竖向临空面存在拉应力作用,极易再次诱发塌陷。研究成果可为岩溶地面塌陷灾害防控与预警提供一定的理论参考。