山西省晋普山煤矿采空区地质危害及稳定性评价.pdf
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1、2023 年 8 月Aug.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.04.041山西省晋普山煤矿采空区地质危害及稳定性评价(核工业江西工程勘察研究总院有限公司,江西 南昌 330000)摘要 晋普山煤矿为在建生产矿山,现阶段主要开采+740 m 水平 3#煤层全区和 9#煤层南翼采区资源,形成了大规模的采空区,以区域一、区域二为主,造成地面塌陷和地裂缝等地质灾害问题。其中,区域一下伏采空区 2 个,现发现地裂缝 12 条,总长度 1 775 m,宽度 0.02耀1.8 m,深度 0.5耀17 m,地裂缝分布面积约 21.02 hm2,以小窑破坏为主,通过稳
2、定性评价,采空区均属稳定;区域二下伏采空区 6 个,发现的地裂缝 5 条,总长度188 m,通过稳定性评价,采空区均属稳定。关键词 晋普山煤矿;采空区;地质危害;稳定性评价中图分类号TD325.3文献标识码B文章编号1672蛳 9943(2023)04蛳 0129蛳 030引言矿山开采形成的采空区,会引发地面塌陷、地裂缝等地质灾害隐患咱员原圆暂。地面塌陷和地裂缝均可造成地形地貌景观的破坏、地下水改道、部分耕地弃耕等土地退化、村庄房屋开裂等经济损失甚至人员伤亡咱猿暂。为了矿山周围群众的生命财产安全,本文通过矿区地质灾害现状评价、采空区稳定性分析,为晋普山煤矿的安全生产及保护当地村民的生命财产提供
3、地质灾害防治依据。1地质环境1.1地层岩性该矿区主要地层为奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组、上统上石盒子组、第三系和第四系地层。含煤地层主要为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组。1.2地质构造该矿区位于白马寺逆断层的东侧,区内构造特点以褶曲为主,断层不发育。受白马寺逆断层的控制,派生出次一级褶曲构造,构造线以近南北向为主,褶曲构造由西向东为常村向斜、沙坡窑背斜和放马坪向斜组成。矿区内构造形态主要为宽缓的褶曲,在煤层的开采过程中未发现有其它断裂构造。整个矿区构造属简单构造类型。1.3水文地质该矿区区域水文地质单元属三姑泉域。地表水系均属黄河水系,区内主
4、要地表河流有白水河,为常年性河流。流经井田东北部的东河、西南部的小会河、南河及沿河段的泉水现均已干涸,只有夏季暴雨才有暂时性水流。河流补给主要来源于大气降水和山间泉水。该矿区含水层主要为奥陶系中统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系上统太原组岩溶裂隙及层间砂岩裂隙含水层、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层、二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层、基岩风化壳裂隙含水层。2地质灾害2.1矿山开采现状晋普山煤矿采用平硐开拓方式,目前利用 5 个井筒(3 进 2 回)进行生产。全井田共划分为+740 m水平和+630 m 水平 2 个水平。+740 m 水平为现在的生产水平,主要开采 3#煤层全区和 9#煤层南
5、翼采区资源;+630 m 水平主要开采 9#煤层北翼采区和15#煤层全区资源,该水平目前未开采。3#煤层 301 采区现布置有 1 个综采工作面和2 个综掘工作面;采煤工艺为走向长壁、倾斜分层、金属网假顶、爆破落煤,全部垮落法管理顶板。9#煤层 901、902 采区现各布置有 1 个综采工作面及 2 个综掘工作面;采煤工艺为走向长壁、滚筒式采煤机割煤,全部垮落法管理顶板。2.2地质灾害现状矿区因采空区陷落,形成地面塌陷和地裂缝等地质灾害问题咱4暂,主要有 2 个区域。(1)区域一:该区域面积 50.71 hm2,下伏 2 个 3#煤采空区,目前地面移动变形基本稳定。区域内明显存在的地裂缝 12
6、 条,总长度 1 775 m,宽度0.021.8 m,深度 0.517 m。其中宽度0.1 m 的能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 4 期Vol.48 No.41292023 年 8 月Aug.,2023表 2区域二采空区分布特征及稳定性评价3 条,总长度 383 m;宽度 0.10.3 m 的 4 条,总长度 471 m;宽度0.3 m 的 5 条,总长度 921 m。地面塌陷、地裂缝破坏面积 16 hm2,破坏土地类型为林地(4.95 hm2)、草地(10.06 hm2)、裸地(0.95 hm2)、耕地(0
7、.05 hm2)。(2)区域二:该区域面积 1.50 hm2,跨越 6 个采空区,目前采空区基本稳定;发现的地裂缝为 5 条,总长度 188 m。矿区采区及塌陷区现状分布如图 1 所示。图 1矿区采区及塌陷区现状分布3采空区塌陷稳定性趋势采空区位于晋普山煤矿北部,地下煤层开采后,地表移动时间大致可分为初始期、活跃期和衰退期3 个阶段。评价公式如下:T=2.5H0式中:T 为地表移动延续时间,d;H0为开采煤层埋深,m。由以上公式可知,3#煤层埋深在 70300 m 之间,其地表移动延续时间为 175750 d,采空区形成距今已有 7 年(终采时间为 2 555 d)。根据相关规范,判断采空塌陷
8、区无其他诱发因素的情况下,目前已稳定。但对于下伏 9#(部分)、15#煤层尚未开采,且布置有规划采区,因此在下伏煤层采动后,仍可能出现采空塌陷以及地面变形等现象,产生新的地质灾害。3.1区域一稳定性评价区域一主要为采空区、小窑开采破坏造成的地面塌陷、地裂缝等地质灾害。采空区和地裂缝分布面积约 21.02 hm2,其中小窑破坏区面积占治理区总面积的 65.4%。区域一下伏 3#煤采空区 2 个(采空区 A 和采空区 B),南部为 301 号小窑破坏区、北部为 302 号小窑破坏区。稳定性评价如表 1 所示。表 1区域一采空区分布及稳定性评价3.2区域二稳定性评价区域二地质灾害为采空区造成的地面塌
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