乐山市五通桥区煤矿采空区调查及评价

2019-03-21刁建钟

采矿技术 2019年1期

刁建钟

(四川省煤田地质局一三五队，四川泸州市 646000)

为推动“十三五”规划项目，响应乐山市重大项目3年攻坚实施方案，拟在乐山市五通桥区建设新型工业基地，该区域煤炭资源较为丰富且开采历史久远，规划的基地范围内有5个影响较大的矿山。规划用地范围内采煤引起的地面变形、沉降等地质灾害，将直接影响规划区整体布局及建设方案的可行性，故需对五通桥区新型工业基地规划用地区域进行采空区地质灾害调查，并对采空区的场地稳定性和工程建设适宜性进行评价，确保工业基地的安全。

1 采空区的现状调查

1.1 位置及地质环境

采空区位于乐山市五通桥区东南部，属于三级盆地中切丘陵区。区域地势北高南低，北东高南西低。

采空区的大地构造位置处于上扬子台拗(Ⅱ级)，峨眉山断拱(Ⅲ级)，峨边穹断穹(Ⅳ级)与四川台拗(Ⅱ级)，四川台坳(Ⅲ级)，威远～龙女寺台穹(Ⅳ级)的接合部位的老龙坝北斜的南东冀。构造以近南北向与北东东向穹窿构造为主，断裂不发育。

采空区内大面积出露侏罗系中下统自流井组(J1-2z)地层，在河流沟谷等低矮宽缓地带出露有第四系全新统(Q4)地层，其地层由新至老分别为：第四系全新统松散地层、沙溪庙组、自流井组、三叠系须家河组基岩地层。其中三叠系上统须家河组为调查区的主要含煤地层，煤岩系总厚度为461.31～491.67 m。

1.2 煤层概况

采空区内煤炭资源丰富，可采煤层为K10、K7煤层，局部可采煤层为K9、K6煤层，从上至下分别为：

K10煤层最大厚度1.10 m，最小厚度0.29 m，顶、底板均为粘土岩和砂质粘土岩，上距侏罗系自流井组底部约100 m，下距K9煤层11～13 m。

K9煤层平均厚0.42 m，顶、底板均为粘土岩和砂质粘土岩，上距K10煤层11～13 m。

K7煤层最大厚度2.07 m，最小厚度0.77 m，顶板为含炭质粘土岩夹煤线，底板为薄层状炭质粘土岩和粘土岩，上距K10煤层约200 m，下距K6煤层17～22 m。

K6煤层最大厚度0.49 m，顶板为砂质、炭质粘土岩，底板为薄层状炭质粘土岩和粘土岩，上距K7煤层17～22 m。

1.3 煤矿开采现状

区内煤矿开采历史悠久，主要涉及到的矿井有两类，一是关闭矿井(联益煤矿、平桥煤矿)，二是生产(在建)矿井(庙儿山煤矿、龙坝煤矿(在建)、龙洞湾井)，其相对位置见图1。

图1 采空区矿井位置

(1) 联益煤矿位于乐山市五通桥区金粟镇庙儿山村境内，主采K10、K9煤层。煤矿于2002年关闭，关闭前，其矿山范围内K10、K9煤层已基本采空。

(2) 平桥煤矿位于金粟镇平桥村和印盒山村境内，主采K9、K10煤层，因资源枯竭，于2007年12月31日永久关闭。

(3) 庙儿山煤矿位于乐山市五通桥区金粟镇庙儿山村境内，采矿许可有效期自2011年9月22日至2020年12月20日。该矿采用斜井开拓，目前正开采K10煤层，且已接近尾声，K7煤层尚未开采。

(4) 龙坝煤矿位于乐山市五通桥区，为在建矿井，采矿许可有效期自2013年11月22日至2032年8月2日。该矿开采K6、K7、K10煤层，目前该矿井只进行主要巷道的开拓建设，除前期建设工作外，井下开采工作尚未进行。

(5) 龙洞湾煤矿位于乐山市五通桥区金粟镇境内，采矿许可有效期限为1年(目前正在办理采矿证)，核准开采K10煤层。

2 场地稳定性和工程建设适宜性评价

2.1 场地稳定性评价

场地稳定性评价以采空区终采时间为主要因素，结合地表移动变形特征因素综合判别。

联益及平桥煤矿为关闭煤矿，关闭时间分别为2002年和2007年，终采时间超过730天(2年)，按终采时间确定采空区稳定性等级为稳定。

鉴于调查区煤矿开采K10煤层，主要采用充填法管理顶板，矸石充填时以墙式(条带式充填法)为主，少量采用垛柱式堆砌于采空区。据调查与访问，采空区未发现井水、地表水漏失、地表明显变形现象，说明地表变形是连续的，按变形特征确定采空区场地稳定性等级为稳定～基本稳定。

2.2 工程建设适宜性评价

工程建设适应性评价需综合考虑采空区稳定性现状、采空区特征，并结合拟建工程规模及重要性等级和变形要求，分析采空区对工程的影响程度。

由前述可知，调查区场地稳定性等级为稳定～基本稳定，而该规划区拟建工程重要性等级及变形要求尚不能明确，故在调查区为稳定～基本稳定的状态下，对重要拟建工程、变形要求高的建(构)筑物影响程度为大～中等；对一般拟建工程、变形要求一般的建(构)筑物影响程度为中等；对次要拟建工程、变形要求低的建(构)筑物影响程度为中等～小。

采空区采深为80～120 m，根据采空区特征定性分析采空区对工程的影响程度为中等。

综上所述，工程建设对采空区稳定性影响强度的评价为：采空区对拟建工程影响为中等，进行一般及次要拟建工程建设，且在规划、建筑、结构等措施中，能较好地控制采空区剩余变形对拟建工程的影响，则该区基本适宜建设。但对重要的、变形要求高的拟建工程适宜性较差。

2.3 未来矿区开采的影响

庙儿山、龙坝及龙洞湾煤矿均在采矿证有效期内，将对场区范围内K7、K6等煤层进行开采。

K7煤层埋深约300 m，K6煤层上距K7煤层17～22 m，层间距与采深相比很小，故将二层煤视为一层，总采高为1.9 m(取K7、K6煤层的平均厚度之和)。按全垮落法管理顶板煤层上覆岩层类型为以砂、泥岩等软硬相间岩石，地表移动与变形计算参数取值见表1。

表1 覆岩移动与变形参数取值

场区煤矿在完全开采K6、K7煤层的情况下，地表变形参数(斜率、曲率、水平变形等)见表2。

根据不同损坏程度下的斜率、曲率和水平变形限值，确定轻、中和重度损坏的采深，详见表3。

根据表3可知：规范建设用地范围内的煤矿在充分开采K6、K7煤层后，轻度损坏的平均采深为484 m，中度损坏的平均采深为290 m，严重损坏的平均采深为127 m。规划用地范围内K7煤层的平均埋深大于300 m，因此，调查区范围内的煤矿(庙儿山煤矿、龙坝煤矿)在充分开采K6、K7煤层后，规划用地范围处于中等损坏地区。

按照曲率、倾斜、水平变形等3项指标的计算结果，并考虑地表变形值对建筑物的损坏等级，将可能对地表建筑物(砖混结构建筑物)造成的损坏等级为Ⅱ级(轻度损坏)。

由于调查区位于7度抗震设防区，故在该区域建设砖混结构建构筑物时应考虑抗震与抗采动双重设防。