孝義市地面塌陷特征淺析

李 嘉 珍

(山西省地質(zhì)勘查局二一三地質(zhì)隊,山西 臨汾 041000)

0 引言

孝義市位于山西省中部，太原盆地西南端，屬呂梁地區(qū)管轄。其東鄰介休市，南接靈石縣，西連交口、中陽縣，北靠汾陽市。地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°17′59″～111°57′02″，北緯36°56′58″～37°15′01″，全市總面積為948.6 km2。孝義市的經(jīng)濟較為發(fā)達，礦產(chǎn)資源以煤最為豐富，其次是鋁土礦、鐵礦等。1999年—2005年間，全市煤礦數(shù)量一度達到256座。然而，采礦活動極大地破壞了自然環(huán)境，從而引發(fā)了地面塌陷等自然災(zāi)害，威脅人類生命財產(chǎn)的同時，又反過來威脅和破壞工業(yè)的發(fā)展。因此，研究其形成機理及影響因素是十分必要的。

1 礦山開采基本情況

孝義市礦業(yè)發(fā)達，其礦業(yè)開發(fā)主要以煤炭開采為主，其次是鋁礦開采，鐵礦開采較少。區(qū)內(nèi)煤田集中分布在中部地區(qū)，含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)，含煤地層總厚度173.4 m，共含煤10層，煤層編號自上而下為1號～11號，其中穩(wěn)定可采煤層6層(2號，3號，5號，9號，10號，11號)，較穩(wěn)定局部可采煤層兩層(1號，4號)，不穩(wěn)定不可采煤層兩層(7號，8號)。煤層總厚13.19 m，可采煤層總厚9.6 m，開采深度多在30 m～120 m，深厚比多在10～30，東部較深約300 m～400 m。煤層分布面積占全市的40%。境內(nèi)有國營煤礦3座，地營煤礦1座，批準(zhǔn)采礦面積217.148 1 km2，開采量311.1萬t/年，已有采空區(qū)面積33.24 km2。區(qū)內(nèi)鋁礦、鐵礦主要分布于工作區(qū)西部的陽泉曲鎮(zhèn)、南陽鄉(xiāng)及杜村鄉(xiāng)一帶。在陽泉曲鎮(zhèn)有國營大型鋁礦區(qū)兩座，為山西鋁廠孝義鋁礦西河底礦區(qū)及克俄礦區(qū)，礦區(qū)面積6.87 km2，開采方式剝離式露天開采，設(shè)計開采能力215.0萬t/年，現(xiàn)實際生產(chǎn)能力為35萬t/年，現(xiàn)有采空區(qū)面積0.37 km2，已治理0.61 km2。在南陽鄉(xiāng)、杜村鄉(xiāng)一帶，鋁礦開采曾以窯洞式私人開采為主，礦洞約1 000處以上，地面破壞較為嚴(yán)重。

2 成災(zāi)特征

通過實地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)孝義市基本上有采礦的地方就有地面塌陷、裂縫發(fā)生，其規(guī)模受采礦的強度、范圍等因素的影響各不相同。在高陽、柳灣等幾個礦區(qū)，由于大面積的開采，形成了大面積的地面塌陷和地裂縫，破壞程度非常嚴(yán)重；在其他地方小煤礦開采區(qū)，主要以地裂縫為主，地面塌陷相對較少，且規(guī)模相對較小，破壞程度也相對較輕；在陽泉曲鎮(zhèn)國營鋁礦開采區(qū)，以剝離開采為主，其邊開采邊治理，形成的災(zāi)害相對較少；在南陽鄉(xiāng)、杜村鄉(xiāng)一帶，由于長期亂采濫挖，造成的地面塌陷、地裂縫相對較多，但規(guī)模小，造成的危害也一般。

地面塌陷、地裂縫是相互聯(lián)系、密不可分的，有塌陷的地方必有裂縫，有裂縫的地方在一定條件下也會形成塌陷。影響采空塌陷、地裂縫的因素主要有覆巖和表土層的物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造、煤層開采條件(包括開采的深度和厚度等)、采區(qū)面積、頂板管理方式、開采次數(shù)、采煤方法等，其中主要是煤層開采條件。當(dāng)其他條件相同時，深厚比越小，地表變形越嚴(yán)重。如區(qū)內(nèi)位于上吐京—柱濮斷裂帶以西地區(qū)，深厚比一般多在10～30，地面塌陷、地裂縫一般均比較發(fā)育；在斷裂帶以東地區(qū)以及驛馬鄉(xiāng)等地，深厚比多大于100，地面塌陷、裂縫一般不發(fā)育。

3 防治措施

1)采取措施減少地表水的下滲。由于水的作用可使巖土體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化從而降低巖土體的強度。因此，防止地表水的下滲非常重要，特別是降雨季節(jié)應(yīng)時刻提高警惕，加強防范意識。

2)合理采礦，預(yù)留保護煤柱。采礦單位應(yīng)向地方規(guī)劃部門提供采空區(qū)位置及有關(guān)資料，以便于工程建設(shè)單位根據(jù)采空區(qū)位置進行勘察設(shè)計工作。采煤時建筑物下預(yù)留保護柱，按等級確定保護帶寬度。

3)加強采空區(qū)的地質(zhì)工程勘察工作，對勘察工作確定的重點塌陷危險區(qū)，應(yīng)堅決采取搬遷措施。

4 結(jié)語

采礦活動形成的地面地質(zhì)災(zāi)害，已經(jīng)對當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟損失，但地質(zhì)災(zāi)害一旦形成，其影響不會在短期內(nèi)自發(fā)的消失。因此，工程建設(shè)活動應(yīng)盡可能繞避最危險的地方，如若工程無法避開采空或塌陷區(qū)，則需根據(jù)實際情況采取壓力灌漿等工程措施，以加強建筑物的剛度和整體性。