矿采引起地质灾害和防治对策探究

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1、矿采引起地质灾害和防治对策探究　　摘要本文以陕北沙沟岔井田煤矿为例，结合小煤矿生产过程中所引起的地面塌陷、水资源短缺、环境污染、破坏植被等环境地质问题，对煤矿引起的环境地质灾害的类型和发生原因进行分析，并提出防治对策。关键词煤矿；环境；地质灾害；防治对策中图分类号：P694文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）14-0119-02大荔县是渭南市一个农业大县，随着国家深入推进西部大开发新十年规划的落实和《关中—天水经济区发展规划》的逐步推进及城镇化速度的加快，城市供水严重不足，已成为制约经济发展的主

2、要因素。本文通过对洛北育红一带水文地质特征研究，对供水工程的可行性进行分析。大荔县地处陕西关中平原的东部，东西长约42.5km，南北宽约39km，面积1776km2。东隔黄河与山西永济县相望，南临渭河与潼关县、华阴市、华县相邻，西以洛河与蒲城县接壤，北倚黄土高原南畔与澄城、合阳县毗邻。县内地形北高南低，北部塬区最高高程533.5m；中部洛灌区地形平坦，高程在340m～370m之间，洛河以南沙苑区和黄河滩区为沙丘和沙滩地，高程在333m～3658m之间。大荔县属半干旱大陆性季风气候，四季分明，春季冷暖多变，夏季炎热

3、多雨，秋季阴雨连绵，冬季干燥寒冷，雨雪稀少。年平均气温13.4℃，一月平均气温-2.5℃，七月平均气温26.8℃，年降雨量495.02mm，蒸发量1261.03mm，最大冻土深度21cm，无霜期212天，主导风向为东北风。拟建的育红水源地位于县城北23km的洛河一级阶地，据状头水文站观测，洛河最大流量4420m3/s，最小流量3.0m3/s，平均流量20m3/s，年迳流量6.0亿m3，最高洪水位373.8m，最低水位365m。1地质概况高石崖联办矿、孤山二矿位于井田东南的沙沟岔沟内，出露地层为侏罗纪延安组二段，岩

4、性以灰、深灰色粉砂岩、泥岩为主，细粒砂岩少之，含煤层数较多，细粒砂岩和粉砂岩中变形层理、水平层理、波状层理和互层层理发育，砂岩分选中等，磨圆度较差，泥钙质胶结，具板状交错层理及交错层理。上述二矿均开采4-3煤层，厚度3.80m～4.15m，顶板基岩厚度5.10m～8.10m，岩性为粉砂岩、泥岩，上覆地层：新近系上新统保德组（N2b）岩性为钙质结核层与棕红色、浅红色块状粘土、亚粘土，底部常有3m～5m的底砾岩，成份复杂、分选差，大小不等，砾石直径2cm～15cm，厚度5m～18.308m；第四系中上更新统（Q2+3

5、）岩性主要为浅黄色、褐灰色亚粘土、亚沙土、粉砂、细砂夹钙质结核层，垂直节理较为发育，底部常见1m～2m的沙砾石层，厚度17m～25m。2工程地质特征对上述二矿的煤层顶板均采集岩石力学样品，并进行力学性质测试。4-3号煤层厚度为4.10m、4.15m，煤层倾角2～4度。顶﹑底板岩性多以砂质泥岩﹑泥岩为主，次为粉砂岩细粒砂岩。砂岩多为泥质胶结，少部分为泥钙质胶结，粉砂岩的抗压强度为27.08Mpa，泥岩的抗压强度为25.01Mpa；软化系数粉砂岩为0.60，泥岩为0.57；声速测井确定的强度指数粉砂岩为19.06Mp

6、a，泥岩为15.90Mpa。综合分析煤层顶板岩石均为软弱岩类，抵抗变形的能力较差，稳定性差。中、上更新统黄土，结构疏松，垂直节理发育，多不具湿陷性，承载力差。第三系保德组红土，结构较致密，可塑性强，承载力低，稳定性差，加之其上下界面常有地下水活动，附近土体吸水膨胀后变软，塑性增强，结构减弱，力学性质降低。考虑到岩体结构面以层面为主及基岩上部的风化带等因素，煤层冒落带和导水裂隙带计算采用《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB-12719-91中的中硬岩类（抗压强度20Mpa～40Mpa）冒落带﹑导水裂隙带最大高度经验

7、公式计算。冒落带计算公式：Hc=（3～4）M8导水裂隙带高度计算公式：Hf=〔100M/（3.3n+3.8）〕+5.1式中：Hc-冒落带最大高度（m）Hf-导水裂隙带最大高度（m）M-累计采厚（m）n-煤分层层数注：1）冒落带计算公式中系数取4。2）因上述二矿煤厚均大于3.5m时，导水裂隙带计算公式中n取1。冒落带、导水裂隙带计算结果见表1。由表1可以看出：上述二矿冒落带均大于煤层上覆基岩厚度，可直达地面。说明开采此煤层时导水裂隙带使地表水和浅部地下潜水直接补给矿井采区，会增大矿井涌水量，必然引起地表不均匀沉降等

8、工程地质现象。3环境地质现状3.1水资源破坏煤矿的开采破坏了原有的地层结构，使其围岩产生大量的裂隙，加速了地下水的下渗，使原本含水较弱的岩层变成不含水岩层。煤矿生产又必须长期疏排矿坑水，使得地下水水位逐年下降，改变了矿区原有的自然水文地质条件，引起水资源的严重短缺。3.2地面塌陷8随着矿井开采规模的扩大，形成大面积的采空区，使煤层顶板失稳下沉，产生冒落和塌陷。被采掘的煤层