老采空区诱发地裂缝成因及其影响分析.pdf

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1、第4期矿山测量No．42014年8月MINESURVEYINGAug．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．04．21L．}老采空区诱发地裂缝成因及其影响分析木王明立(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)摘要：地裂缝是一种常见的地质灾害现象，对工农业设施产生较大的危害。文中利用地表移动计算方法针对某煤矿老采空区诱发变电站场地地裂缝的形成原因、发展趋势进行分析。研究表明：在煤矿开采影响下，老采空区的存在是诱发拟建场区地裂缝的主要原因，地裂缝主要发生在水平拉伸变形大于6．0mm／m的区域。随着煤矿开采

2、对本区域影响的结束，拟建区地层不会产生新的地裂缝，采取必要的技术处理措施后，地裂缝灾害不会对拟建建(构)筑物安全产生较大影响，拟建场址可继续作为变电站场址使用。关键词：开采沉陷；地裂缝；老采空区；地基稳定性中图分类号：TD993文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)04—0063—04地裂缝成因一般与地质构造活动、抽取地下水、1场区地质及采矿条件采矿活动等因素有关⋯。在多数情况下，地裂缝地质灾害的形成原因比较明确，有针对性地采取必要拟建场区地貌属山前冲洪积倾斜平原，场地内的措施后即可消除其危害性。但在某些条件下，地地面平整，地表标高4-

3、233m。场址邻近一村办集体裂缝的产生是综合效应，发生地裂缝的原因不明确，煤矿。该煤矿始建于1995年10月，设计生产能力难以判断其发展趋势，也就难以采取合适技术措施6万t／a，采煤方法为走向长壁式，放炮落煤。由于受消除其危害。比如，河南郑州市二七区某35kV变电石炭、奥陶系灰岩含水层和新近系泥灰岩含水层影站2006年7月在进行基础施工时，突遇暴雨，拟建响，该煤矿多次发生突水淹井事故，于2004年4月场区及其周边出现数条较大的地裂缝(图1)，最大矿井停产。后进行资源整合，开始矿井排水，至2005地裂缝宽度达500mm，长度延展达30m，造成已施年5月矿

4、井水位降至开采水平以下。工混凝土基础局部出现开裂，严重影响拟建建(构)拟建区地层由老至新依次为奥陶系中统马家沟筑物的安全。因此，建设单位希望进一步查清地裂组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山缝的成因及其对变电站工程的影响，确认该场地作西组、新近系和第四系，其中第四系黄土层厚度为为变电站场址的可行性，确保变电站的安全。26．8m，新近系泥质灰岩厚度为117．21m。本区含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层总厚164．40m，分2个含煤组，共计含煤1O层，煤层总厚l3．24m，含煤系数为8．05％。场区附近主要开采山西组下部的二

5、煤层。二煤层埋深70～220m，倾角14。，煤层厚度1．03～15．04m，平均厚度7．98m。煤层结构简单，不含夹矸。煤层直接顶板为大占砂岩，多具炭质泥岩或泥岩伪顶，局部具炭质泥岩伪底。至煤矿停产前，共动用煤炭资源约30万t，主要图1场区附近出现的地裂缝开采了二煤层的161、121、131、151等工作面，各工作面的开采时间、开采厚度如表1所示。采空区的分布与拟建场址的相互关系如图2所示。图中161、121、131、151工作面为老采空区，11021、12011工作+基金项目：国家科技重大专项项目(2011zx05064)资助。63第4期矿山测量20

6、14年8月与老采空区位置关系看，老采空区与断层水平距离化防渗处理，建立永久性排水沟。对于已经出现的约80m，且本区域地表松散层较厚，断层的埋深达到地裂缝，应进行必要的回填处理。对已经受到破坏100m以上，因此老采空区引起的上覆岩层移动不会影响的基础要采取加固措施。对重要建(构)筑物的对断层的活化产生明显影响。从地裂缝分布与断层上部结构可采取必要的抗变形设计措施。的位置关系看，地裂缝并没有分布在断层露头区，且采取以上技术措施后，拟建场址继续作为变电地表裂缝无明显的台阶状错动表象。综上分析，断站场址使用。该变电站自2006年建成后，距今已安层存在不是形成场

7、区地裂缝的主要原因。全运行7年多，未再发生新的地裂缝灾害。根据煤矿开采引起地裂缝的实测结果统计，3结论当采动影响地表水平变形大于6．5mm／m时，地表裂缝宽度与地表水平变形的关系是：通过对拟建场区地质采矿条件分析和老采空区S=126—16(1)采动影响的计算，分析了场区地裂缝的形成原因和不考虑断层影响的情况下，因开采形成的地裂影响，主要得出以下结论：缝的深度可由下式估算：(1)场区地裂缝主要是由于煤矿开采形成的拉张性地裂缝，不是因地质构造活动引起的活动性地=(2)裂缝。煤矿开采和暴雨冲刷、黄土湿陷是出现地裂式中：、——地层弹性模量(kN／m)和泊松比；

8、缝的主要原因。p——地层的重度(kN／m)；(2)拟建场区处于煤矿开采影响的稳定区，后期占——