1、矿业与水利工程河南科技Henan Science and Technology总第799期第5期2023年3月煤矿采空区建设工程地质灾害危险性评估分析成海芳1张富有2（1.河南乾宁勘测技术有限公司，河南郑州450016；2.河南省地质局矿产资源勘查中心，河南郑州450006）摘要：【目的目的】为评估煤矿采空区建设场地的适宜性。【方法方法】本研究以济源市某光伏发电项目为例，基于评估区地质环境条件、地质灾害类型及特征，并结合野外调查成果、建设工程特征，采用定性、定量的方法，预测煤矿采空区光伏发电项目建设场地地质灾害的危险性并进行分级，对建设场地进行了综合评估。【结果结果】工程建设项目涉及的地质灾害
2、类型主要为地面塌陷、基坑边坡失稳等。评估区煤柱边界内地质灾害危险性中等区基本适宜该工程建设，对工程建设可能引发和遭受的地质灾害应采取避让、抗变形结构技术、禁采、基坑边坡崩塌防治等有效措施；煤矿煤柱边界以外为地质灾害危险性小区，建设场地适宜该工程建设。【结论结论】针对评估结果提出防治对策，为项目防灾减灾及其他类似工程提供地质灾害性危险评估参考。关键词：危险；采空区；预测；地面塌陷中图分类号：TD325.3文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）05-0065-04DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.05.013Analysis on the Ri
3、sk Assessment of Geological Hazard in the CoalMine GoafCHENG Haifang1ZHANG Fuyou2(1.Henan Qianning Survey Technology Co.,Ltd.,Zhengzhou 450016,China;2.Mineral Resources Exploration Center of Henan Geological Bureau,Zhengzhou 450006,China)Abstract:PurposesIn order to assess the suitability of the con
4、struction site in the goaf area of a coalmine.MethodsTaking a photovoltaic power project in Jiyuan as an example,based on the geological environment conditions,types and characteristics of geological hazards in the assessment area,combinedwith the field survey results and the characteristics of cons
5、truction engineering,the geological hazards ofthe construction site of the photovoltaic power project in the goaf of coal mine are predicted and classifiedby qualitative and quantitative methods,a comprehensive evaluation of the construction site was carriedout.FindingsThe types of geological disast
6、ers involved in engineering construction projects are mainlyground subsidence and slope instability of foundation pit.The middle area of geological hazard within theboundary of coal pillar in the evaluation area is basically suitable for the construction of the project,effective measures such as avo
7、idance,anti-deformation structure technology,prohibition of mining,slope collapse prevention and control should be taken for the geological disasters that may be caused and sufferedby engineering construction,the construction site is suitable for the project.ConclusionsIn the light ofthe evaluation
8、results,the countermeasures are put forward to provide a reference for the evaluation of收稿日期：2022-10-08作者简介：成海芳（1981），女，硕士，工程师，研究方向：矿业权评估、矿产资源勘查、矿物加工和矿山地质灾害防治等。66第5期geological hazards in disaster prevention and reduction projects and other similar projects.Keywords:risk;goaf;predicte;ground collapse
9、0引言我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，灾害种类多，分布地域广，发生频率高，造成损失重大。而在自然灾害类型中，地质灾害又是一种危害性大、破坏性强的自然灾害。地质灾害防治工作是生态文明建设和自然灾害防治的重要内容，是防灾减灾体系建设的重要组成部分，事关人民生命财产安全和社会和谐稳定。我国非常重视地质灾害防治工作，先后颁布了 地质灾害防治管理办法 地质灾害防治条例 等地质灾害防治方面的规章制度，并制定了 地质灾害危险性评估技术要求（试行）地质灾害危险性评估规范 等技术标准规范。根据 地质灾害防治条例，在地质灾害易发区进行各类工程建设，需要开展建设项目场地地质灾害危险性评估，涵盖地质灾害类型为
10、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、采空塌陷、地裂缝、地面沉降、不稳定斜坡等。本研究以济源市某矿区光伏发电项目建设场地为评估区，对区内的地质环境背景和地质灾害特征进行了分析，对地质灾害危险性评估和场地建设适宜性进行了评价，并提出了地质灾害防治措施建议。1地质环境条件1.1地层岩性根据区域地质资料，除北侧有基岩出露外，评估区范围内全为第四系地层覆盖，评估区地层层序自下而上分别为寒武系（）、奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）和第四系（Q）。1.2地质构造评估区位于中朝准地台山西台隆铁山河拱褶断束，主要褶皱为椿树庄向斜、石河背斜、康村向斜3个次级褶皱构造。评估区位于椿树庄向斜南东翼，石河背斜西翼。区
11、域主要断层为近东西向的盘古寺新乡断裂，倾向南，地表倾角6070，为一铲形正断层，断裂沿山前地带断续出霉，所见破碎带宽度 2070 m，两盘基岩落差大于 70 km。盘古寺新乡断裂距评估区较远。拟建工程建设场地距盘古寺新乡断裂西段较近，盘古寺新乡断裂西段为非全新活动断裂。本区地震动峰值加速度0.10 g，地震基本烈度度。1.3工程地质条件根据勘查钻孔资料，拟建场地5.0 m 深度范围内地层均为第四系，根据其成因、时代、岩性和物理力学性质的不同，将地基土划分为两全个工程地质层。第1 层为碎石土，棕黄色褐黄色，稍密，含大量次棱角、次圆状碎石，碎石含量40%50%，粒径230 cm，分选差，基质为含砂
12、粉质黏土。场区普遍分布，厚度 0.901.30 m，平均 1.14 m；层底标高128.97146.11 m，平均 137.67 m；层底埋深 0.901.30 m，平均 1.14 m。第 2 层为碎石土，灰白色红褐色，中密，含大量碎石及漂石，大者粒径 3050 cm，并有不同程度风化。本层从1.14 5.00 m 以下，钻孔未揭穿该层。该层土承载力较低，结构疏松。因该建设场地已发生采空塌陷，土体已经过下沉变动，故评估区土体工程地质性质不良。1.4水文地质条件评估区浅层地下水类型为松散岩类孔隙水，砂砾石层及底部的砾岩为主要含水层，含水层累计厚515 m，孔隙发育，富水性强，单位涌水量最高可达1
13、.51 L/sm，在工程地质勘查深度范围内，未见地下水。浅层地下水以大气降水入渗及侧向径流补给为主，其次为引沁济漭渠水的漏水下渗补给。地下水的排泄主要是径流排泄、蒸发排泄、越流排泄和人工开采。下部基岩裂隙水为承压水，水位埋深较大，水量较小，含水岩层组为二叠系上统石英砂岩、细粉砂岩夹紫红色页岩，岩石裂隙不发育，含水微弱，钻孔单位涌水量0.005 60.014 0 L/sm，渗透系数0.023 99 m/d，水化学类型为HCO3CaMg型水，矿化度0.30.4 g/L，水质良好。基岩裂隙含水层以侧向径流及松散岩类孔隙水越流补给，以煤矿疏干排水、径流排泄为主。场地内水位埋深较大，松散岩类孔隙水和基岩
14、裂隙水对工程建设的影响均不大，评估区水文地质条件良好。2地质灾害危险性评估2.1现状评估评估区地质灾害主要是采空塌陷。评估区南部和中部位于煤矿采空塌陷区，北部位于煤矿采空塌陷区外。野外调查发现评估区中部有一处采空塌陷，呈微凹陷的锅底形状，东西长约100 m，南北宽约 125 m，塌陷的底部比原始地面低约 3 m。塌成海芳，等.煤矿采空区建设工程地质灾害危险性评估分析第5期67陷区北部边界东西向展布一条长50 m、宽0.10.3 m的地裂缝。根据 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，地表移动延续时间T用公式进行估算，如式（1）。T=2.5H（d）（1）式中：H为工作面平均采深，m
15、。该矿区工作面平均采深398 m，煤层开采引起的地表移动时间约2.4 a，该采区已停采8 a，采空塌陷已基本稳定。现状条件下，评估区南部和中部采空塌陷较发育，使得大量村民房屋开裂，大片耕地荒芜，造成一定的经济损失；评估区北部地质灾害不发育。2.2预测评估2.2.1工程建设引发或加剧地质灾害的可能性预测评估。根据煤炭科学研究总院唐山研究院腾永海等提出的附加应力分析法，建筑物荷载影响深度H影和垮落断裂带高度H裂密切相关，二者的重叠程度决定了新加建筑荷载扰动对垮落断裂带的影响，进而影响到采空区地基的稳定性，据此可确定建筑物的适宜层数。建筑物荷载影响深度和垮落断裂带高度之间存在3种情况：当建筑物荷载影
16、响深度与垮落断裂带顶界面之间有一定的距离，表示最小采深大于垮落断裂带高度与建筑荷载影响深度之和，垮落断裂带稳定，垮落断裂带不再因新加建筑荷载扰动而重新移动；当二者正好接触时，建筑物荷载处于临界状态；当建筑物荷载影响深度位于垮落断裂带内时，建筑物会因采空区垮落而受到影响。垮落断裂带发育高度的计算。垮落断裂带发育高度与开采煤层的厚度有关，计算公式如式（2）。H裂=100M1.6M+3.6+5.6（2）式中：M为开采煤层累计采厚，m。本煤矿开采煤层为二1煤，最大累计采厚为8.61 m，为 安 全 起 见 按 9 m 计 算，则 有 H裂=100 91.6 9+3.6+5.6=55.6。即垮落断裂带的发育高度位于二1煤层之上55.6 m。该区域二1煤最小采深为220 m，所以垮落断裂带的顶界面距地表的垂直距离尚有164.4 m。建筑物荷载影响深度计算。拟建项目区标准楼层高按3 m，基底埋深按3 m，单层建筑面积荷载按18 kN/m2，综合楼层数按3层，电控楼层数按2层考虑。地面下深度Z处地基附加应力等于或接近地基自重应力10%时，地面下深度Z为建筑荷载影响深度。地基附加应力从基础底面算起，地基
