辽宁省铁法煤田大隆矿区地表沉陷地质灾害危险性分区分析

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文1前言1．1论文选题依据本论文是围绕导师科研项目进行的，主要针对因采矿和矿坑降水引发的地面沉降和地面塌陷两种地质灾害(以铁法煤田大隆矿区为例)进行研究，采用传统的地质历史定性分析方法和现代数理统计定量分析方法，运用计算机程序对地面变形进行预计计算，并根据结果进行地质灾害分级、分区，更准确的分析、评价开采引发的地质灾害。铁法煤田是辽宁省的主要煤炭产业基地，该煤田现正处在盛产期，多年来矿业职工和当地政府群众为国家的能源供应做出了重要贡献。但是，随着采煤生产的深入，陆续出现了环境地质问题，并且不断地加剧，特别是采矿引发的地面沉降、地面塌陷闯题，严重地影响着

2、矿区内群众的居住安全和环境质量，影响着和谐社会的构建。所以，本文研究目前由于采矿和矿坑降水引发的地面变形问题，并预测到2014年地面将发生的变形情况，进而进行地质灾害危险性分区。其结论为沉陷区的灾害防治、村屯规划、保护附近居民的生命财产安全具有指导意义⋯。1．2地面沉降、地面塌陷的类型地面沉降、地面塌陷是人们关注的地质灾害与地质环境问题，也是世界性重要问题，尤其是地面沉降、地面塌陷多发生在经济发达，人口相对稠密的城市以及重要的经济开发区，包括矿山、交通干线等地带。引发和影响地面沉降、地面塌陷灾害的因素很多，宏观分为自然因素和人为因素。自然因素：地面沉降、地面塌陷在地球自然演化过

3、程中，是一个必然发生的地质现象。它包括地下水的渗流潜蚀、溶蚀，岩溶塌落，以及地壳运动、海平面的升降等。人为因素：人类活动，如地下矿床的开采是诱发地面沉降、地面塌陷地质灾害的重要因素。人类活动特别集中于平坦的盆地或平原地带。而这些地带是由于自然沉降过程中而形成具有松散第四纪地层沉积的地带。这些地带在自然演化过程中，仍发生着松散地层的压实与固结过程，因而也存在着地面沉降、地面塌陷现象的发生心”．诱发地面沉降、地面塌陷现象的发生有多种类型：辽宁工程技术大学硕士学位论文2①固体矿产资源开采诱发地面沉降、地面塌陷地下矿产资源如煤、石膏等矿产采出前，地下岩体处在一种准静态平衡状态，地下矿产

4、资源采出后，这种平衡状态遭到破坏，使采场上覆岩体远离平衡，发生一系列的变形破坏现象。随着开采的进行，这种不平衡状态会引起上覆岩体的移动与变形，由此引起地面沉降、塌陷与变形，进而达到新的平衡状态。矿产资源开采引起地面建筑物等的变形破坏是普遍存在的一种现象。黑龙江省的七台河、鸡西、双鸭山，辽宁省的阜新、铁岭、北票等煤矿，已经出现大面积地面沉降、地面塌陷，并引起房屋倒塌、人员伤亡、铁路受损、市政设施破坏、耕地被毁等灾害，付出的代价是沉重的。辽宁抚顺煤田，引起地表沉降、塌陷已经20km2。淮南煤田分布面积3600km2，引起沉降、塌陷的深度大的近20m。②开发地下水诱发地面沉降由于平原

5、、盆地、三角洲有相对较好的人类生存条件，所以是人口密集居住地域。在较厚的松散地层中，有较丰富的地下水资源可供开采。然而，过量开采地下水，会造成大面积的地面沉降。由于大量开采地下水造成地面沉降的国家很多，其中主要的有美国、墨西哥、委内瑞拉、巴西、日本、泰国、澳大利亚、中国、意大利、英国、法国、西班牙、俄罗斯等国。我国发生地面沉降的城市近百个，主要有上海、北京、天津、太原、西安、石家庄、无锡、苏州、杭州、宁波、嘉兴、徐州、洛阳、开封等城市。在美国的加州圣毕金流域最大沉降量为8．5m以上，墨西哥城达7．5m。我国台湾岛西部为滨海平原，总面积有11000km2，但是由于过量开采地下水，

6、造成地面沉降的地带已达2000--3000km2。美国加州圣毕金流域发生地面沉降的面积达9000km2，墨西哥城沉降面积7500km2，我国天津地区沉降面积也达7000km2。随着人类对地下水开采的加剧，开采地下水诱发地面沉降越来越严重。其发展趋势是，多个城市的沉降带相连接而形成区域性的地面沉降，我国台湾西部海岸滨海平原就是这种情况，长江三角洲的上海、无锡、苏州、常州也是逐渐相连而成为大的沉降带。辽宁工程技术大学硕士学位论文3③其它流体资源开采引起的地面沉降、地面塌陷其它流体资源开采如油、气等资源也会引起地面沉降、地面塌陷。在辽河、大庆等油田都不同程度的观测到了地面沉降、地面塌

7、陷现象。在华北平原东部的任丘、大港和东营等地出现了较严重的由于油、气开采引起的地面沉降、地面塌陷。④大都市综合开发诱发地面沉降、地面塌陷目前不断扩大的大都市，不仅存在着开发地下水资源而诱发地面沉降的不良现象，而且高层建筑的荷载及其它工程设施，也可以诱发地面沉降、地面塌陷，特别是地下空间的开拓，诱发的地面沉降、地面塌陷是不可忽视的。例如：因地下开挖修建地铁，产生的地面沉降已达到20mm一150mm；大桥产生的基础沉降大的达几百毫米；高层建筑物产生的沉降有的已达300mm‘281㈨。因此，产生地