广西某矿山地面塌陷地质灾害特征研究

池 江

（中化地质矿山总局广西地质勘查院，广西 南宁 530001 ）

1 塌陷地质灾害概况

广西地区境内多分布强溶性矿层，地质构造较为复杂，加之矿产资源长时间、大范围的开采和水文地质排水强力疏干，导致矿山地质发育区地面发生大面积塌陷，导致塌陷矿区地质变形，部分矿区水文地质资源难以恢复，矿山周围生态环境面临严重挑战[1]。根据矿山现场调查，因塌陷引起周围地表开裂，塌陷中心外围裂缝发育，塌陷范围基本清晰，未来仍有进一步发生塌陷的可能[2]。

2 矿山地质环境条件概述

2.1 地质地形地貌

矿山地质勘查区位于宾阳县城北部，处在易溶蚀堆积矿区，形成残丘平原地形，地面海拔标高100～150m，相对高程一般5～20m，坡丘低矮，地形平坦开阔。水文地质发育切割浅，未切割到基矿层，由南西往北流[3]。

2.2 气象、水文

（1）气象。矿山地质勘查区所在的宾阳县地处北回归线以南，属南亚热带季风气候区，气候温和，根据矿山地质气象站资料，该矿区多年平均降雨量1598.2mm、多年平均蒸发量1569mm。勘查区位于中等雨量区，年降雨量1550～1650mm[4]。

（2）水文。矿山地质塌陷地区多分布在低洼或水文地质天然排放区域。覆盖型矿体含水层分布区的低洼地一带，难以排放地带，地下矿体发育强烈，地下水位埋藏浅[5]。矿山地质塌陷区域多为水文地质交汇处，小溪宽10m～18m，平均水深约0.5m，水流方向约38.5°，矿山塌陷发生后当地政府已将小溪节流，上游段暂无来水，地面塌陷处平均水深约1.5m，平均水深0.5m，水流方向约122°。

2.3 水文地质条件

勘查矿区内水文地质类型特征。

（1）松散矿体类孔隙水。勘查区第四系厚度变化大（一般1～50m），主要为砂砾矿层，且该矿层的连续性较好，富水性好，水量中等单个矿井涌水量200～800m3/d。主要靠大气降水、地表水、地质裂隙水下渗补给及相邻矿区地下水的侧向补给。塌陷发生初期塌陷区域水位先降低后逐步升高纸质稳定后塌陷坑逐渐被水充满。

（2）地质裂隙。矿山地质勘查区地质裂隙水文地质主要为覆盖型地下水，上覆第四系含水的砂砾矿层厚0～50m，覆盖型水文地质主要赋存于破碎地质裂隙当中，其是主要靠大气降水、地表水、地质层裂隙水下渗补给及相邻矿区地下水的侧向补给，再通过矿山地质裂隙以地下迳流方式排泄，或在矿山废水排泄区以泉、在开采矿区以开采井抽水的方式排泄。

3 矿山地质塌陷灾害基本特征

3.1 塌陷地质灾害周界、规模、形态特征

矿山开采过程不可避免会产生塌陷灾害，矿山开采力度与日俱增，从而导致矿山地质塌陷情况也随之增加，造成了严重的危害，影响矿山工程进度、周围环境的污染以及人们的生命财产安全。因此，为了整治矿山地质塌陷，除了在矿山开采过程中采取一些减弱措施外，例如，注浆法、条带开采法以及填充发等，对其所形成的塌陷区根据类型差异进行不同的政治方法和治理措施。矿山地质变化较大，对此主要采取工程措施，利用机械进行推高垫低法，修复矿山开采过后平整改进水文地质条件，恢复原有的地质生态条件未来仍有进一步发生塌陷的可能。

3.2 地面塌陷的危害对象、危害程度

矿山地面塌陷地质灾害位广西某地区北侧灌溉渠与自西南侧流向东北侧小溪的交汇处。2018年1月30日出现塌陷迹象后，该矿山地质地面断裂，逐渐失去水文地质特征；矿山地质两侧道路出现多处裂缝；塌陷西北侧地区约2.3km地面出现多处裂缝。该地面塌陷已造成直接经济损失约250万元，威胁周边村民10～99人，根据《地质灾害危险性评估规程》（DB45/T 1625-2017）地质灾害危害程度分级该地面塌陷危害程度中等，危险性中等。

3.3 地面塌陷发育特征

矿山地面塌陷地质灾害位广西某地区北侧灌溉渠与自西南侧流向东北侧小溪的交汇处。在矿山地质塌陷区的外围以塌陷坑为中心形成多处张拉裂缝，裂缝以西南侧塌陷坑为中心呈圆弧状，裂缝所圈定范围近似呈圆形，直径约100m，面积约7900m2，裂缝可见宽度最大可达15cm，可见深度最大约1.5m，西南侧塌陷坑南侧溪岸变形强烈，出现多处垮塌。根据矿山地质塌陷区及周边的变形特征推测该塌陷已进入塌陷的调整阶段。

4 地面塌陷形成原因

矿山地面塌陷地质灾害位广西某地区北侧灌溉渠与自西南侧流向东北侧小溪的交汇处，与矿山地质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、人类工程活动等因素有密切的联系。

（1）矿层特征。由于矿山开采造成矿山塌陷，对自然生态环境平衡受到很大影响，首先要对改地区矿层特征进行分析，勘查区主要矿体自上而下为第四系全新统(Qh)，下伏泥盆系榴江组上统（D3l）灰岩。地质上覆第四系由多层状砂砾矿层组成，均属于冲积、洪积物，由多种不同时代，自上而下为砂质矿层，厚度约0～50m。

（2）地质构造。矿山地面塌陷所在区域位于西大明山东西构造带东北侧和广西山字形构造带内侧，距武陵压扭性断裂约5km，该矿山一带无明显的阶地，地下古覆盖型矿产发育，第四系矿层沉积物厚30～50m，部分矿带被充填，矿床浅并被淤积，为地质的形成提供了构造基础。

（3）地形地貌。平原区第四系广泛覆盖，厚度约0～50m，自南向北变薄，局部基矿零星出露。覆盖层上部为极薄矿脉，下部为砂砾矿层。河流为其切割浅，自南西流向北东方向。

塌陷区西南侧3.5km为波丘平原地形，南西侧高北东侧低；再往西南侧延伸为低山丘陵地形，沟谷切割较深，坡度30°～50°，南西侧高北东侧低。南西侧高北东侧低为残丘平面的淤积及废弃矿物被冲积物覆盖提供了有利的地形条件。

（4）水文地质条件。勘查区有一条自南西流向北东方向的小溪和自北西侧流向南东侧的水渠。塌陷区位于小溪中心，根据钻探揭露土洞位于地面下约23m处，土洞深约5.5m，土洞顶部粉质矿层厚4.9～14.3m，粉质矿层为相对隔水层。根据勘查区矿层性质及地形地貌和水文地质条件推测在远古时期，矿山地质水文经多次沉积形成多层含腹水矿层，同时随着河水的掏蚀及地下水动力条件的改变河岸局部被掏空形成空洞，随着冲刷的加剧，地质矿层被冲刷范围逐渐扩大，当地质矿层不能完全支撑住上部覆土而发生塌落，塌落矿层的体积不足以填满掏蚀而形成地质坍塌。

（5）人类工程活动。根据现场勘查及走访调查，在塌陷点南侧330m处有一个田粮村的饮用水抽水井，水井深约80m，水井长期抽取地下水改变了地下水的水位，为矿山地质塌陷的发生提供了可能。在勘查过程中钻探钻穿了地质表面上覆层破坏了地质结构矿层的完整性，同时钻探时的机械振动诱发了地面塌陷的形成。综上所述，广西地区矿山地质地面塌陷的产生和发展主要受矿体结构、构造运动、地形地貌、水文地质条件等因素控制；而人类工程活动为主要的诱发因素。

5 塌陷发展趋势预测

（1）矿山地质塌陷区目前总体上处于基本稳定，塌陷区在经历数周的变形以后，塌陷范围未进一步扩大，塌陷区地质周边无新增裂缝，原有裂缝无扩大迹象。塌陷坑已被水充满，水位已基本保持稳定，已进入塌陷的调整阶段。但矿山地质塌陷区内新的充填物较新，结构很疏松，被水长期浸泡含水量高，矿体结构变得松软，若不及时进行治理可能进一步塌陷。未来再次发生塌陷的可能性大。

（2）塌陷区位于小溪和灌溉渠交汇处，因塌陷造成横穿小溪的干渠反虹管断裂，小溪上水渠的渠墩因塌陷而沉陷，小溪及水渠上的小桥成为危桥，该地面塌陷地质灾害暂未进行有效的治理，该塌陷未来可能进一步扩大，对周围人们的生命财产安全构成严重威胁。根据《地质灾害危险性评估规程》（DB45/T 1625-2017）表D.8地质表面塌陷发育程度（可能性）分级表中现状地质塌陷发育程度和判别指标，例如：塌坑或周边地面和地表矿山建（构）筑物有下沉、开裂迹象；塌坑堆积物或坑壁土呈软～流塑状）判定该地面塌陷现状发育强烈。