新疆米泉市一煤矿地质灾害成因浅析

■刘宝柱

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队新疆乌鲁木齐830009）

新疆米泉市一煤矿地质灾害成因浅析

■刘宝柱

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队新疆乌鲁木齐830009）

本文论述了新疆米泉市（现为乌鲁木齐市米东区）一煤矿存在的采空区地面塌陷、地裂缝，清理浮煤产生的崩塌等主要矿山环境地质问题，分析了产生这些环境地质问题的原因和危害，提出了矿山地质环境保护与恢复治理的建议对策措施。

矿山环境 地质问题 治理 对策

1 区域地质概况

该煤矿位于乌鲁木齐市米东区铁厂沟镇，总体呈北东－南西向，位于准噶尔盆地南缘天山北麓的山前低山丘陵区，北与准噶尔盆地相望。一煤矿地形总体西高东低，南高北低，地形起伏不大；矿区东侧有铁厂沟河，西临大洪沟上游，且有一条东西向布满串珠状塌陷坑的采空陷落区，地面呈东西低中部高的洼地。矿区西邻乌鲁木齐矿务局大洪沟煤矿，东邻铁厂沟露天煤矿。

矿区地处准南煤田的东南段，为天山纬向构造体系二级构造带中的次级褶皱、断裂带之中。由于受燕山运动和喜马拉雅运动的强烈影响，致使本区褶皱断裂发育。本区构造应力主要来源于南北向的挤压应力，因而形成了向西倾伏的八道湾向斜构造。矿区地处八道湾向斜的南翼，总体为一单斜构造。矿区原有地质构造条件较为简单，但目前由于地下采空区的存在，使得矿区地质条件复杂程度中等。

2 岩土工程特征

2.1 区域工程地质概况

区域上主要地层为中生界侏罗系以及其上大面积覆盖的第四系。侏罗系地层基本上是泥岩、粉砂岩、砂岩及砂质泥岩组成，都是属于半坚硬的可塑性岩石，力学强度较低，靠近地表风化作用强烈，裂隙发育，风化深度一般在10—30m之间。特别是在地层产状的转折部位及煤系地层火烧层附近经过煤层燃烧的烘烤，岩石更加破碎，裂隙更发育，有利于地表水的渗入，容易引起滑动和坍塌，属不稳定的岩石。

2.2 矿区工程地质岩组

矿区内地表第四系覆盖广泛，分布于矿区的山梁、山坡及沟谷中，上段为风积土黄色粉砂质粘土和粘土质砂；下段为洪积灰色砾石层，由各种变质岩、火成岩碎块构成。黄土在疏干的条件下，具有较好的稳定性，柱状节理发育，遇水易失陷，稳固性较差。砾石下部的半胶结层稳定性较差，胶结程度各处不一，硬度各处极不均一，稳定性各处也不相同。

3 矿区地质灾害

由于矿山在过去的开采过程中对矿区地质环境重视不够，采掘不规范，再加之受到各方面的影响，给矿区环境造成了严重的破坏。经对矿山勘查，其主要是由于以往地下采煤引起的地面塌陷、地裂缝，清理浮煤产生的崩塌点。

3.1 地面塌陷

该矿由于以往的采煤活动，在矿区范围沿煤层走向目前地表形成长300—1000m，宽40—120m近东西向的四条地面塌陷条带。经勘查共有25个塌陷坑，塌陷坑多呈椭圆形、近圆形，深度4-10m，直径5-15m不等，最大直径达30m，最大深度达20m，其塌陷体积82.95万立方米。造成地面塌陷的影响因素主要由：

（1）煤层倾角大，近直立，开采后采空区顶板稳定性差。

（2）产生的地面塌陷坑未及时回填，地下采空区与地表贯通，引发煤层自燃，使采空区面积增大、稳定性差，岩石容易陷落、坍塌，引发地面塌陷。

（3）煤矿地表开挖清理已形成大塌陷坑，且地表煤层已火烧，使周围岩石裂隙发育、结构疏松，岩石力学强度降低，加之采空区靠近地表，风化作用强烈，裂隙发育。在地表水作用、地下开采放炮震动下，易发生垮塌引发地面塌陷现象。

（4）随着开拓采矿巷道及采矿工程的进展，地下采空区将会不断加大，随着时间的推移，矿柱系统及采空区顶底板经长期风化剥蚀，存在潜在的地面塌陷隐患，具有破坏地表原生环境的可能。

3.2 地裂缝

矿区属地壳次稳定区，虽有一定的地震活动，但在矿区内未发现构造地裂缝，非构造地裂缝为地面塌陷引起的拉张地裂缝，位于矿区地面塌陷区、火烧区附近的塌陷坑周围，延伸方向近东西，与煤层延伸方向基本一致，属伴生地裂缝。

矿区局部地段有地裂缝，但不发育，地质灾害危险性小。经实地调查规模较大的伴生地裂缝共有2条，多呈直线形，长20—150m，宽0.1—5m，深度0.1—2m，其分布面积3010m2（如表1）。地裂缝的主要因素主要由：

表1 矿区地裂缝特征一览表

（1）地下采空区的存在，采空区煤层顶底板及顶煤冒落，引发地面塌陷、地面沉降，产生伴生地裂缝。

（2）地面塌陷坑未及时回填，临空面一侧地层在自重的作用下，使边坡不稳定，局部滑动，导致地表土层破裂形成地裂缝。

3.3 崩塌

根据对矿区实地调查结果，崩塌灾害点主要发生在矿区南部、沿塌陷坑南侧道路一侧分布。矿区其它区域未发现有崩塌点。

崩塌点均位于不稳定斜坡上，其下为矿区道路。崩塌体长10—80m，高5—10m，坡度较陡，一般在80°左右。堆积体多为黄土，个别地段为岩体。

矿区内的崩塌灾害点主要是人为造成的，清理浮煤进行了大规模开挖活动，由于边坡较陡，使得原有丘陵地貌出现陡崖、陡坎。该区地表主要为第四系黄土覆盖，结构松散，当临空面在自然重力，雨、雪水浸泡侵蚀以及地下采煤震动等作用下，易跨落，向坑底滑塌；第四系覆盖较薄的地段，为侏罗系砂岩出露地表。由于临空面近乎直立，岩石在火烧、风化及放炮震动的作用下，易沿节理裂隙发生崩落。

崩塌点主要分布在矿区南部边坡，其下为矿区道路。一方面崩塌体对矿山机械和人员构成威胁。另一方面，危及过往行人，尤其是途经此路去上学的小学生。调查过程中发现，矿区西部洪沟煤矿的生活区有二十几名小学生经这条道路穿越矿区去上学，对过往行人危害较大。

表2 矿区崩塌点特征一览表

4 治理对策及建议

依据该煤矿矿产资源开发利用方案布置的矿山建设工程设施，结合本次对矿区地质灾害专项勘查，从以下方面开展矿山地质环境恢复治理工程及地质灾害防治措施。

（1）加强采空区管理，设置铁丝围栏和警示牌，严禁无关人员、车辆进入危险区域活动。

（2）建立塌陷坑、地裂缝稳定性监测系统，稳定后及时进行回填，防止煤层自燃、雨水倒灌。

（3）清除危岩体，消除崩塌隐患。

（4）加强对铁厂沟河矿区段的防渗措施，防止河水侧向渗漏灌入采空区。

[1]苟新华，郑玉洁，张玲.新疆地质环境主要问题 [J].新疆地质，2003(3):344-345.

[2]赵杰.新疆矿山地区环境地质问题探讨 [J].地质找矿论丛，2002(14):278-279.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-5-436-1

刘宝柱（1983～），男，毕业于新疆大学，本科，工程师，研究方向为地质灾害。