采煤沉陷区新建光伏发电项目地质灾害危险性评估

孟 会 芳

(山西金瓯土地矿产咨询服务有限公司，山西 太原 030009)

采煤沉陷区新建光伏发电项目地质灾害危险性评估

孟 会 芳

(山西金瓯土地矿产咨询服务有限公司，山西 太原 030009)

介绍了采煤沉陷区内新建光伏发电项目地质灾害危险性评估报告的编写方法，结合在采煤沉陷区内新建光伏发电项目的特点，提出了采煤沉陷区内光伏发电项目如何进行危险性的评估及其防治的措施。

采煤沉陷区，光伏发电，地质灾害，危险性评估

0 引言

为了节约煤炭和石油等不可再生能源，提供大量的绿色电能，改善山西省能源结构，促进国民经济的可持续发展，英利能源(中国)有限公司计划在大同市南郊区云冈镇三道沟村一带的采煤沉陷区上建设50 MW光伏发电项目，该项目拟占地面积为1 292 864.821 m2(合1 938.328亩)。本次工作的目的是通过地质灾害危险性评估工作，为建设单位在工程建设中引发和加剧的地质灾害及建设工程本身可能遭受的地质灾害的防治提供技术依据，减少因不合理工程活动引发的地质灾害给人民生命财产造成的损失，保障建设工程安全、正常建设和运营。

1 工程概况

本项目设计装机容量为50 MW，以1.069 2 MW为1个子方阵。项目建设工期为1年，生产经营期25 年。本项目光伏电站年均发电量为6 958.9万kWh，年均利用小时1 381.4 h。光伏场区主要建(构)筑物为箱变基础、光伏组件支架及基础。本项目由47个1.069 2 MW光伏发电子系统组成，每个子系统以1个子方阵形式进行布置。每个子方阵为固定式单晶硅电池单元阵列，1个升压单元阵列 由若干排太阳能电池组件并联而成，每个电池组件上安装22块光伏电池板，电池板按上、下2排，纵向11列布置。每3 个单元阵列构成6 并组串，接入1 个40 kW 的组串式逆变器。本工程共配置1 363 台40 kW 逆变器和47座箱变。

2 评估范围

本光伏发电项目下伏有可采煤层，本次评估范围以采煤塌陷影响作为其评估范围。按照《三下采煤规程》对建设用地以二级保护标准，圈定围护带宽度为15.0 m；根据已有资料，建设用地下伏最底层可采煤层为石炭系太原组8号煤层，松散层平均厚度约为10.0 m，太原组8号煤层以上、松散层以下基岩厚度为324.5 m，通过公式L=Hctgα+hctgφ(H为松散层厚度，α取45°，h为煤层以上松散层以下岩层厚度，φ取72°)计算确定采煤塌陷影响范围为182.5 m。由采煤塌陷影响范围加上15 m的围护带，最终确定评估范围(从地形上看，该范围已包含建设用地周边第一斜坡带范围)，即本次建设工程评估范围为建设用地边界外推197.5 m，确定评估区面积为3.71 km2。

3 地质环境条件

评估区位于侵蚀堆积黄土丘陵区，整体地势表现为南高北低、西高东低，地面标高介于1 145.0 m～1 294.1 m之间，最大相对高差149.1 m，地形起伏较大；评估区内发育有多条小断层，地质构造条件较复杂；评估区内主要出露第四系上更新统的黄土、三叠系中统云岗组的砂岩、砂砾岩；评估区内主要地下水类型为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水，水文地质条件良好；场地具有Ⅱ级非自重湿陷性，基岩风化程度严重，岩土体工程地质性质较差；评估区及周边破坏地质环境的人类工程活动较强烈。评估区地质环境条件复杂程度为“中等”类型。

4 地质灾害危险性评估

通过对本项目评估区地质灾害及地质环境调查，评估区范围内崩塌、滑坡、泥石流地质灾害不发育。评估区分布有多层煤层采空区，总投影范围覆盖整个评估区，西南部发育有地面塌陷，伴生有地裂缝、塌陷坑，目前已填充，地质灾害危险性小；评估区仍有采空区处于悬空状态，存在地面塌陷、地裂缝地质灾害隐患。

评估区地貌类型为侵蚀堆积黄土丘陵区，整体地势为南高北低、西高东低。区内峁顶宽缓浑源，山梁整体由南向北或由西向东缓倾，地面坡度2°～5°。工程依地形而建，加之箱变房占地面积很小，因此，工程挖填方量很小，工程建设不会形成大的挖填方边坡。预测工程建设过程中挖、填方引发崩塌、滑坡地质灾害的可能性小，危害程度小，发育程度弱，危险性小。

评估区大部分区域位于大同煤矿集团有限责任公司云冈煤矿矿界内，东部区域位于大同煤矿集团有限责任公司晋华宫煤矿矿界内。云冈煤矿和晋华宫煤矿具有多年开采历史，矿区内形成大面积的多煤层采空区。本项目评估区总面积为3.71 km2，从采空区分布范围来看，采空区总投影范围覆盖了整个评估区。通过实地踏勘和调查访问，区内已出现过采空塌陷，并伴生有地裂缝，但没有形成明显的塌陷盆地，由于开采时间较早，老塌陷区基本达到稳定状态。但由于各煤层采空区交错纵横，加之采空条件不同，不排除尚有地下采空区仍处于悬空状态。随着云冈矿和晋华宫矿对下部煤层的继续开采，地质环境将受到更大的破坏，煤矿抽排矿坑水、煤柱风氧化与采空面积的进一步加大都会对现有采空区的稳定性造成不良影响。在采矿活动的扰动、采空区上部地表加载过大等因素的影响下，已有采空区可能失稳，引发地面塌陷、地裂缝地质灾害。此外，多层煤的重复开采，地面产生的塌陷和地裂缝也会重复发生或叠加发生。由于采空区面积分布相当大，采空塌陷将影响整个评估区，对拟建工程产生一定的破坏力，可能造成的经济损失大于500万元。预测建设工程遭受现有多层煤层采空区失稳引发地面塌陷、地裂缝地质灾害的可能性大，发育程度强，危险性大。遭受下部煤层继续开采引发地裂缝、地面塌陷地质灾害的可能性大，发育程度强，危险性大。

5 综合评估

根据综合分区原则，再结合本项目拟建场地地质环境条件、地质灾害发育特征、人类工程活动情况及建设工程的重要性，综合考虑工程建设可能引发、加剧地质灾害的可能性，建设工程本身可能遭受地质灾害的危险性，综合确定本项目评估区为地质灾害危险性大区。建设场地适宜性为“适宜性差”。

6 防治措施

首先对评估区内采空区进行勘探，查明采空区准确位置和分布范围；对出现的地裂缝和塌陷坑及时回填，必要时可对采空区进行注浆治理；项目单位应与云冈煤矿和晋华宫煤矿签订压覆矿产资源协议，聘请相关资质单位编制本项目压覆矿产报告，评审并备案；未来矿山开采过程中，应根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》划定拟建工程建设用地保护范围线，严禁进入保护范围内进行煤炭开采活动，以避免煤层采空塌陷地质灾害对建设工程造成破坏。

7 结论及建议

1)该项目占地面积为1 292 864.821 m2(合1 938.328亩)，评估面积3.71 km2，工作地质环境调查面积约为4.0 km2。

2)评估区地质环境复杂程度为“中等”类型，建设项目为“较重要建设项目”，确定本建设项目地质灾害危险性评估级别为“二级”。

3)现状条件下，评估区内崩塌、滑坡、泥石流地质灾害不发育。评估区西南部发育的地裂缝、塌陷坑已填充，地质灾害危险性小。但存在地面塌陷、地裂缝地质灾害隐患；预测评估工程建设引发或加剧崩塌、滑坡地质灾害的可能性小，危害程度小，发育程度弱，危险性小；建设工程遭受现有多层采空区引发地面塌陷、地裂缝地质灾害可能性大，危害程度大，发育程度强，危险性大；建设工程遭受下部煤层继续开采引发的地面塌陷、地裂缝地质灾害可能性大，危害程度大，发育程度强，危险性大。

4)综合评估确定评估区为地质灾害危险性大区，建设用地适宜性为“适宜性差”。

5)地质灾害防治措施：对评估区内采空区进行勘探，查明采空区准确位置和分布范围；对出现的地裂缝和塌陷坑及时回填，必要时可对采空区进行注浆治理；根据《三下采煤规程》划定拟建工程建设用地保护范围线，严禁进入保护范围内进行煤炭开采活动，以避免煤层采空塌陷地质灾害对建设工程造成破坏。

6)建议：建设用地地基土为Ⅱ级非自重湿陷性黄土场地，湿陷量大，应按岩土工程勘察规范做好地基处理工作。

[1] DZ/T 0286—2015，地质灾害危险性评估规范[S].

[2] GB 50330—2012，建筑边坡工程技术规范[S].

[3] 国家安全监管总局,建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范[Z].

Geologicaldisasterriskassessmentofnewphotovoltaicpowergenerationprojectincoal-miningsubsidence

MengHuifang

(ShanxiJin’ouLandandMineralResourcesConsultingCo.,Ltd,Taiyuan030009,China)

The paper introduces the methods of compiling geological disaster risk assessment report of new photovoltaic power generation project in coal-mining subsidence. Combining with new photovoltaic power generation project properties in coal-mining subsidence, it puts forward risk assessment and preventing measures of photovoltaic power generation project in coal-mining subsidence.

coal-mining subsidence, photovoltaic, geological disaster, risk assessment

2017-10-06

孟会芳(1979- )，女，工程师

1009-6825(2017)35-0081-02

P694

A