石嘴山市矿区地面塌陷稳定性评价及防治建议
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[摘 要] 在分析石嘴山市矿区地面塌陷的基础上，较为详细地论述了地面塌陷地质灾害发育特征，进行了地面塌陷分区稳定性评价和危害性评价，并提出了回填、建筑设计的改进、避让等防治建议。
[关键词] 地面塌陷 稳定性评价 危害性评价 灾害防治
1.基本概况
石嘴山市矿区地面塌陷集中分布于石嘴山矿区和石炭井矿区，两处均属大型地面塌陷。1955年煤矿投产以来，采用“走向跨落式”分段综采的采煤工艺，因此造成大面积的采空区地面塌陷。地面塌陷已累计毁房上千间，致使原石钢公路基本废弃，运煤铁路专线的路基逐年下沉。由于塌陷区紧邻市区，地面塌陷使得矿山地质环境不断恶化，严重威胁矿区及周围人员生命财产安全，在很大程度上影响了社会稳定及经济的发展。
2.矿区地面塌陷现状
2.1分布及规模
石嘴山矿区的地面塌陷位于石嘴山市区西侧，属石嘴山一、二矿采区，地面塌陷区由大小20多个陷坑组成，较大的有12个（按地表标志合并为四个），塌陷区总面积6.97km2。石炭井矿区的地面塌陷位于石炭井一、二、三、四矿采区，塌陷总面积8.21km2。除四矿塌陷独立外，一、二、三矿的六个大的陷坑南北相连，构成大型地面塌陷区。
2.2基本特征
（1）石嘴山矿区地面塌陷
石嘴山矿区地面塌陷的形成可追溯至明清时代的古小窑，而大规模的塌陷则起始于1955年石嘴山一、二矿建成后，塌陷范围由东向西、由中心向南北逐步扩大，最后形成现今的规模。塌陷区总体呈45°走向，长约5800m，宽800-1450m。根据矿区井上下对照图、采掘平面图，结合塌陷区地表形态和易于识别的地形、地貌和建筑物标志等，将石嘴山塌陷区归并为两个塌陷区、四个塌陷坑。各塌陷区、陷坑的特征见下表：
（2）石炭井矿区地面塌陷
石炭井区地面塌陷的地表变形相对较微弱，塌陷幅度也较小。石炭井矿区塌陷区位于石炭井一、二、三、四矿采区，除四矿塌陷面积较小、相对独立外，一、二、三矿塌陷基本相连，塌陷面积为8.206km2，塌陷最深处约9m。
3、地面塌陷稳定性评价
石嘴山矿区预采区主要向西北和西南两个方向拓展，采深达385m，塌陷也由东向西、由中央向南北逐步扩展。塌陷区东侧由于采深相对较浅，且经过了长期沉陷，现已进入非常缓慢沉陷-相对平稳期；而塌陷区西侧正处于近阶段开采区，塌陷幅度将非常剧烈，塌陷范围也会逐渐西移。目前石炭井塌陷区大部分地段已进入衰退期的缓慢下沉阶段。通过对陷坑内工业及民用建筑的破坏程度调查，认为石炭井区的地面塌陷虽然还在发展，但趋势已大大减弱，这主要是与所采煤层埋深（二矿采深已达400m水平）增大有关。从以上分析可以看出，各矿区的塌陷区稳定性评价结果如表3所示。
4、危害性评价
矿区地面塌陷的危害性是显而易见的，主要表现在以下几个方面：
（1）地面塌陷的危害性直接体现在地表变形对建筑物的破坏上，从而造成人员伤亡和财产损失。
地面塌陷造成原石钢公路废弃，矿务局运煤铁路路基下沉。塌陷区东部靠近沿河路一带是塌陷区边缘裂缝带，这里的房屋破坏程度一般为较严重（需小修至大修），甚至于无法居住。马金明家97年盖的新房，当年出现地基下沉、墙体开裂的现象，次年变形加剧，墙体开裂宽达20cm，还出现了水平裂缝，檐头突出，墙体倾斜，人被迫迁出。
（2）地面塌陷区紧邻市区，使矿区占地与城市建设用地的矛盾突出，加大了城市建设规划的难度。石嘴山市东、西被黄河和塌陷区所挟，城市建设用地十分紧张。
（3）地面塌陷产生地表形变，使城市地质环境、矿山地质环境、区域生态环境不断恶化，影响石嘴山市的市容和城市形象。
5、矿区地面塌陷治理建议
采煤塌陷区的综合治理是建设和谐社会、造福人民、保护环境的一项功德工程，应该严格按有关规划要求实施。
（1）矿坑回填。矿区塌陷是矿山地下采空造成的，而采出的矸石、尾矿等无法利用的部分却为废弃物堆积在矿区周围，既占用土地又污染环境。对矿山采空区塌陷的治理可采用充填复垦法，既解决了矿山固体废弃物的处理成本，又能防治固体废弃物对环境的污染。
（2）建筑设计方面的改进。在地下采空区新建建筑物，应采用地球物理勘探、钻探等手段，对建设场地进行详细的岩土工程勘察及场地稳定性评价，查明地下采空区分布，以利于建筑设计工作，减少地面变形对建筑物的影响。
（3）避让。对采矿塌陷区内建筑人员等进行搬迁，新址应进行地质灾害评估及岩土工程勘察等工作，避开地面塌陷影响范围。
6、结论
通过对石嘴山地面塌陷稳定性的分析，可知石嘴山矿区东侧相对平稳期，西侧塌陷发展；应加强及时治理工作，石炭井矿区一、二矿处于不稳定状态，三四矿基本稳定。矿区地面塌陷的危害性较大，针对采煤塌陷稳定性评价，提出了矿坑回填、建筑设计方面的改进及避让的措施。
参考文献：
[1]张倬元，王士天，王兰生。工程地质分析原理[M]。北京：中国建筑工业出版社，1994.
[2]金连生，牟金锁《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》[M]。煤炭工业出版社2000.
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