刘爱斌;景佳俊;周丹;管祯;翟如伟
【摘 要】摘要：邳州市邳北石膏矿区采空地面塌陷日益严重,为防治地质灾害,市政府于2016年进行了石膏矿区采空地面塌陷专项地质灾害防治规划.通过分析矿区已有资料、分析已发塌陷点和现场调查,阐述了采空区地面塌陷的特点与危害,并采用模糊综合评判方法对地面塌陷的易发性进行了分区.根据分区结果,结合人员密集程度,提出了区域采空区综合治理和地面塌陷地质灾害防治监测预警的措施和方法,为地质灾害防治工作提供依据. 实时监控系统
【期刊名称】《中国地质调查》
【年(卷),期】2017(004)006
【总页数】7页(P76-82)
【关键词】采空地面塌陷 易发性分区 石膏矿层 监测预警
【作 者】刘爱斌;景佳俊;周丹;管祯;翟如伟
【作者单位】江苏省地质矿产局第五地质大队,徐州221004;江苏省地质矿产局第五地质大队,徐州221004;江苏省地质矿产局第五地质大队,徐州221004;江苏省地质矿产局第五地质大队,徐州221004;江苏省地质矿产局第五地质大队,徐州221004
【正文语种】中 文
【中图分类】P642.26
近30年来，邳州石膏矿区对石膏资源进行了大量开采，在带来经济效益的同时，也留下了严重的采空地面塌陷隐患[1-2]。自2005年3月发生第一起地面塌陷起，邳州石膏矿区连续多年都有地面塌陷灾害发生，且频率不断加快，规模不断扩大，造成矿井报废、土地损毁等严重后果，对矿区人民的生命及财产安全威胁较大，引起了各级政府及相关主管部门的高度重视。为最大限度避免和减轻地面塌陷给邳州石膏矿区人民生命和财产造成损失，邳州市政府已对石膏矿区进行采空地面塌陷专项防治规划工作。本文就采空地面塌陷易发性分区及地质灾害监测预警进行初步探讨。远红外纺织品检测
邳北石膏矿区位于江苏省邳州市北部，总面积47.3 km2。石膏矿开采形成的采空区改变了
原来地层的应力状态和地质结构，可能导致地面塌陷和地表位移，所以，采空区对其上方各类工程是一个隐患。自2005年3月该区发生采空地面塌陷以来，事故发生频率呈加快趋势，共发生15处17次不同规模的塌陷事故，累计破坏土地面积20.8 hm2，距离村庄房屋最近塌陷点仅23 m，未造成人员伤亡。
邳北石膏矿区区域地质构造以EW向为主[3]，主要构造形迹有： 北侧峄城断裂，倾向南，倾角70°左右； 南侧韩庄断裂，倾向北，倾角70°左右。这2条断裂是形成四户凹陷(盆地)的主要断裂构造，构成了盆地的北、南边缘(图1)。
邳州石膏矿区区域上分布的主要地层有新元古界青白口系土门、震旦系和中生界的白垩系青山组和王氏组、新生界古近系大汶口组及第四系。其中，矿区内第四系分布广泛，厚32～86 m，总体由北西向南东逐渐变厚。
鞋帮矿区及周边地下水类型主要为松散岩类孔隙水，赋存于全新统及上—中更新统砂层和砾石层中，属承压含水层。第四系孔隙含水层是矿区内唯一的含水层，其岩性为砂层或砾石层，富水性较好[4]。据部分矿段钻孔抽水试验结果认为： 含水层降深2.86～6.84 m，涌水量556.80～749.95 m3/d，渗透系数2.73～13.00 m/d。隔水层岩性为泥岩、石膏。基岩的
电热烧烤炉浅部有裂隙水赋存，含水量较小。根据石膏矿井多年投产情况，正常开采情况下坑道内无水。
邳北石膏矿赋存于古近系大汶口组下段地层中，根据石膏矿层分布特征，可分为3个含膏岩带(层)，编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ膏带分布在该层下部，厚约3.16 m； Ⅱ膏带分布在该层中上部，Ⅱ-1膏层厚1.73～2.39 m，Ⅱ-2膏层厚1.29～8.72 m； Ⅲ膏带分布在该层上部，是整个矿区开采矿层，膏层厚1.15～34.05 m。
矿层的顶、底板主要为泥岩、含砾砂岩、含膏泥岩，裂隙不发育，不含水，自然抗压强度3.26～13.00 MPa，单向抗拉强度0.30～0.64 MPa，属岩体基本质量差、软质岩类。石膏矿层厚0.5～2.0 m，以层状为主，倾角8°～10°，节理裂隙不发育，厚度较大，分布稳定，自然抗压强度19.76～36.87 MPa，单向抗拉强度1.76 MPa，内摩擦角约39°，属岩体基本质量一般、较软岩类，工程地质性质良好。石膏、泥岩遇水不仅容易膨胀，而且强度降低。主要工程地质岩石物理力学特征如表1所示。
邳北石膏矿区目前采空区面积为11.11 km2，根据2009年开展的矿山监理工作，大致分为2009年以前采空区、2009年以来采空区和巷道开拓区，其中2009年以前采空区面积3.73 k豆浆器
m2，2009年以来采空区面积3.65 km2，巷道开拓区3.73 km2。采空区形成历史复杂、开采过程规范程度差是引发地面塌陷的主要原因。
截至2017年5月，邳北石膏矿区共发生15处采空地面塌陷。根据已经发生的地面塌陷规模、形态及地面变形强度，将地面塌陷分为3类： 面状地面变形、点状地面塌陷及波状地面塌陷盆地。 矿区内面状地面变形主要位于采空区上方及其周边邻近地带。在采空区上覆岩层变形影响下，地表发生了一定程度的不均匀变形，导致地面建筑物及其他地面设施发生变形、开裂、倒塌，把这类地面变形现象称为面状地面变形。根据灾害地质调查结果，目前遭受面状地面变形危害的建筑物主要分布于董家、青墩村、赵家等15个自然村，受损房屋结构主要为砖混结构，高度1～2层，主要损坏形式为房屋自然墙壁裂缝，局部地段见地坪裂缝。墙壁裂缝类型有近竖直的贯通缝、斜裂缝，局部可见倒八字缝、八字缝及水平裂缝，缝宽1～150 mm，以3～30 mm为主。
点状地面塌陷规模受单个矿房或巷道控制，塌陷点深部尺度一般不大于矿房或巷道的宽度； 地面塌陷坑面积受第四系土层结构及含水层发育程度控制，单一黏性土层及砂层弱发
育土层区域的地面塌陷坑面积58～160 m2，砂层厚度大的区域，地面塌陷坑面积可达22 116 m2。点状地面塌陷均具有 “自稳” 现象，即区内所有点状地面塌陷在发展到地表以后均因塌落洞被黏性土堵塞而停止发育，处于暂时相对稳定状态。
波状地面塌陷盆地面积较大，波峰部位对应于井下矿柱位置，波谷部位对应于井下矿房及巷道位置，盆地形态特征明显，倾斜、水平变形很大，但地面变形不充分，局部地段伴生地裂缝，对地面土地资源、建筑及其他设施的危害程度大。波状地面塌陷盆地主要分布于平台石膏矿主井工业广场区及其周围，占地面积约305 000 m2，塌陷区已与相邻山东省石膏矿塌陷区相连，平面形态不规则，盆地内地面呈波状起伏，波峰与波谷间相对高差3～10 m，局部地段积水，边缘区未见地裂缝。波状地面塌陷盆地导致道路下沉、农田塌陷、井筒变形、地面围墙倒塌，危害后果严重。
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