淺談淮北塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理

郭西茜

[摘要]淮北陳莊鐵礦位于安徽省濉溪縣四鋪鄉(xiāng)陳莊村北，因早期地下開采形成的采空區(qū)充填不到位或沒有充填，導(dǎo)致地面三處塌陷并形成塌陷水面，使該區(qū)域耕種土地被完全破壞。本文詳細(xì)介紹了在綜合考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、土地利用及規(guī)劃建設(shè)等因素情況下，采用剝離、回填、覆土的方法對(duì)塌陷區(qū)進(jìn)行治理，可恢復(fù)大量耕地，具有良好的社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益。

[關(guān)鍵詞]鐵礦山塌陷區(qū) 地質(zhì)災(zāi)害 治理工程 淮北陳莊鐵礦

[中圖分類號(hào)] P694 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-354-1

1概述

陳莊鐵礦礦山基建始于1973年，1978年5月試采，當(dāng)年7月～12月因發(fā)生兩次礦房坍塌事故后于1979年停產(chǎn)，2002年恢復(fù)開采，仍在繼續(xù)開采老礦體，引發(fā)地面繼續(xù)塌陷。2007年以后改變了采礦方法，基本控制了地表塌陷，但由于地下開采形成采空區(qū)未充填或充填不到位，經(jīng)長(zhǎng)期的地下水侵蝕，采空區(qū)頂部圍巖剝落、塌落，致使地表地面出現(xiàn)三處凹陷和沉降，使耕地、莊稼植被資源受到損壞與破壞，導(dǎo)致地面三處塌陷，走向?yàn)闁|北西南向，塌陷總面積17830.4m2（26.75畝）。

2地質(zhì)環(huán)境背景

礦區(qū)地處淮北平原，地勢(shì)平坦，一般海拔高程28m。本區(qū)第四系松散層層厚67～95m，平均81m。巖性主要為粘土、砂質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂、砂礫以及粘土夾礫石。松散層含2個(gè)含水層，底部常有鈣質(zhì)半膠結(jié)?？偤?3～50m，自北而南有加厚之勢(shì)。由于地面塌陷，大部分塌陷地形成塌陷水面，使該區(qū)域耕種土地被完全破壞。

2.1地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)魯西隆起區(qū)南段皇藏峪復(fù)背斜南傾沒端。北西～南東向三鋪侵入巖體西部邊緣相接觸帶附近。

2.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

礦區(qū)內(nèi)全為67～95m厚的第四系松散層所覆蓋，巖性為河湖相沉積的粘土、亞粘土、亞砂土及砂礫層所組成。地表僅礦區(qū)北部3km的蔡山附近有奧陶系中、下統(tǒng)灰?guī)r出露。據(jù)鉆孔揭露，區(qū)內(nèi)無完整的地層特征，多被巖漿巖所吞沒。在淺部大理巖呈大小不等的捕擄體分布于閃長(zhǎng)玢巖中。深部500m以下呈半島式殘留于閃長(zhǎng)玢巖中，從所見巖性多為大理巖或白云質(zhì)大理巖夾薄層泥質(zhì)條帶的特征分析，相當(dāng)于奧陶系下統(tǒng)。深部見寒武系鮞狀白云質(zhì)大理巖。

礦區(qū)位于三鋪地區(qū)水文地質(zhì)單元西北部。根據(jù)礦區(qū)內(nèi)巖性組合、埋藏條件、分布位置及富水性，劃分為三個(gè)含水組和兩個(gè)隔水層。

含水組情況如下：

2.2.1第四系全新統(tǒng)含水組

巖性以亞粘土、粘土、亞砂土為主，間夾粉、細(xì)砂層，厚30～46m。其間的砂性土厚10～20m，富水性強(qiáng)，最大單位涌水量為1.372L/s.m，平均滲透系數(shù)6.380m/d。水位埋深2.4m，上部為潛水，下部具承壓水性質(zhì)。

2.2.2第四系更新統(tǒng)含水組

巖性以細(xì)～中砂為主，間夾薄層亞粘土、粘土及亞砂土，砂層底部常有鈣質(zhì)半膠結(jié)?？偤?3～50m，自北而南有加厚之勢(shì)。砂層總厚21～44m，一般有3層，直接復(fù)蓋于基巖和部分礦體之上，富水性極強(qiáng)，最大單位涌水量達(dá)2.316 L/s.m，平均滲透系數(shù)為4.934m/d。該組為承壓水，水頭標(biāo)高25.85m。

2.2.3礦化接觸變質(zhì)帶含水組

巖性為礦體及其頂、底板蝕變閃長(zhǎng)玢巖、大理巖及矽卡巖類巖石。該組分布于孔深120～140m以上，其頂部20～30m為基巖風(fēng)化帶，巖石松軟易碎，裂隙發(fā)育。

該組富水性在礦區(qū)內(nèi)差異較大，北部巖石張開裂隙發(fā)育，富水性較強(qiáng)，最大單位涌水量0.149 L/s.m，平均滲透系數(shù)0.540m/d。承壓水，水頭標(biāo)高25.23m。

南部除個(gè)別地段外，多閉合裂隙，富水性較弱，單位涌水量0.0023 L/s.m，滲透系數(shù)0.0023m/d。

3治理總體思路與設(shè)計(jì)方案

3.1治理總體思路

作為塌陷區(qū)土地復(fù)墾工程，按照本次設(shè)計(jì)依據(jù)、原則和任務(wù)，結(jié)合治理沉陷區(qū)及所處實(shí)地情況（塌陷深度），考慮到治理后的耕地即可直接耕種，對(duì)整個(gè)塌陷區(qū)主要采用剝離、回填覆土施工方法進(jìn)行治理。

3.2治理設(shè)計(jì)方案

（1）治理Ⅰ區(qū)塌陷發(fā)生在2006年11月7日，沉陷呈似圓形，沉陷范圍最大長(zhǎng)寬均約80m，面積約5160m2（7.74畝），沉陷中心最大深度約0.65m，致使地表耕田變形，尚能耕種但雨季該區(qū)莊稼（小麥）受淹沒。

該治理區(qū)通過開挖排水溝進(jìn)行治理。根據(jù)地面實(shí)測(cè)情況，在治理區(qū)中部開挖一條近東西向上寬2m，下寬1m，深1m，總長(zhǎng)90m的排水溝，排水溝與東部機(jī)耕路邊排水溝相連，用開挖后的土方量回填該治理區(qū)塌陷0.5m以下的部位。

（2）治理Ⅱ區(qū)塌陷發(fā)生在2003年10月29日，塌陷范圍呈似圓形，塌陷范圍最大長(zhǎng)寬均約70m，面積約5912.2m2（8.87畝），2004年礦山企業(yè)已采用廢石對(duì)其進(jìn)行部分回填，塌陷最大深度6.5m左右，塌陷范圍內(nèi)耕地、農(nóng)作物均遭破毀。由于該治理區(qū)地下礦體后期又進(jìn)行開采，致使在該區(qū)北部又出現(xiàn)新的塌陷。由于治理Ⅱ區(qū)塌陷積水較深，且該處距村莊較近，會(huì)對(duì)附近村莊的居民帶來安全隱患。該治理區(qū)采用回填方法進(jìn)行治理，根據(jù)周圍地面標(biāo)高情況，設(shè)計(jì)治理后地面標(biāo)高為28.00m。

（3）治理Ⅲ區(qū)塌陷發(fā)生在治理Ⅱ區(qū)塌陷之后，位于礦區(qū)南部，呈長(zhǎng)橢圓形，南北最長(zhǎng)約180m，東西最寬約80m，塌陷面積約6758.2m2（10.14畝），2004年礦山企業(yè)已采用廢石對(duì)其進(jìn)行部分回填，現(xiàn)塌陷中心深度1.05m左右（2004年以前為5m），地面耕地、農(nóng)作物遭毀壞。具體治理措施是對(duì)前期回填不到位的塌陷區(qū)采用礦山工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)廢土石料進(jìn)行回填，推土機(jī)推平碾壓，人工輔助整平，在土石料層上部上覆0.2m厚粘土隔離層用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，上部0.5m采用細(xì)粒土回填，人工進(jìn)行整平，整平后地面標(biāo)高為28.20m。

（4）監(jiān)測(cè)：2013年治理完畢的陳莊鐵礦沉降區(qū)已用于農(nóng)業(yè)種植，并將連續(xù)對(duì)其進(jìn)行三年以上農(nóng)產(chǎn)品安全性檢測(cè)與評(píng)估，達(dá)不到要求的，禁止種植食用農(nóng)產(chǎn)品或能進(jìn)入食物鏈的農(nóng)產(chǎn)品。

4結(jié)語(yǔ)

根據(jù)治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征、景觀恢復(fù)、生態(tài)功能恢復(fù)和水土流失控制，本著宜耕則耕，宜林則林，宜草則草原則，合理有針對(duì)性地進(jìn)行治理工程布局，恢復(fù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境。本文實(shí)例經(jīng)過礦山地質(zhì)環(huán)境治理，使因礦山開采而被破壞的土地得到恢復(fù)，增加農(nóng)村耕地面積，緩解礦山企業(yè)與當(dāng)?shù)卮迕竦拿?；同時(shí)可以消除安全隱患，改善周邊生態(tài)環(huán)境，并為類似地質(zhì)災(zāi)害治理工程提供了借鑒。