某采空區(qū)防治實施方案.doc

XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司XXXXXX采空區(qū)防治實施方案XXXXXXXXXXXXXXX二六年十二月XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司XXXXXX采空區(qū)防治實施方案編寫單位：XXXXXXXXXXXXXXX編 寫 人：參加人員： 審 核 人： 總工程師： 技術(shù)負責(zé)：經(jīng) 理： 提交報告單位：XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司提交報告時間：二六年十二月目 錄0.前 言10.1任務(wù)由來10.2目的任務(wù)10.3工作依據(jù)10.4礦山概況20.5調(diào)查采空區(qū)范圍30.6前人工作程度31. 礦區(qū)自然地理及地質(zhì)環(huán)境條件31.1自然地理概況31.2區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況51.3水文地質(zhì)特征72.礦區(qū)地質(zhì)和開采現(xiàn)狀92.1XXXXXX礦區(qū)地質(zhì)92.2XXXXXX礦區(qū)水文地質(zhì)特征122.3礦區(qū)采空區(qū)現(xiàn)狀133. 采空區(qū)塌陷及地表變形地質(zhì)特征163.1采空區(qū)的分類163.2采空區(qū)塌陷區(qū)工程地質(zhì)條件163.3采空區(qū)塌陷區(qū)及地表變形分布、規(guī)模及特征193.4采空區(qū)地面塌陷及地表變形的分布規(guī)律223.5地面塌陷成因分析223.6采空區(qū)塌陷的危害性244.采空區(qū)穩(wěn)定性分析及評價254.1 采空區(qū)地表變形規(guī)律性254.2地面塌陷計算和變形最大值的計算264.3采空區(qū)頂板的穩(wěn)定性分析與評價274.4采空區(qū)塌陷發(fā)展變化趨勢及危害性預(yù)測304.5對未來采空區(qū)影響預(yù)測334.6 本章小結(jié)335 綜合分析與建議345.1綜合分析345.2采空區(qū)防治方案建議346綜合防治方案366.1綜合防治方案的目標、原則366.2采空區(qū)處理方法376.3采空區(qū)處理方案的比選386.4采空區(qū)處理方案的選取407采空區(qū)防治工程設(shè)計417.1隔離工程417.2復(fù)墾457.2.1 工程復(fù)墾基本原則457.2.2 復(fù)墾地參數(shù)確定457.3前期已做處理工程477.4工程量統(tǒng)計477.4監(jiān)測工程487.5工程費用預(yù)算52附圖1、XXXXXX采區(qū)防治實施方案工程地質(zhì)平面圖 (比例尺1：2000）附圖12、XXXXXX采區(qū)防治實施方案工程地質(zhì)平面布置圖 (比例尺1：2000）附圖23、XXXXXX采區(qū)防治方案監(jiān)測點平面布置圖 (比例尺1：2000）附圖34、XXXXXX采空區(qū)塌陷1-1工程地質(zhì)剖面圖 （比例尺1：1000）附圖45、XXXXXX采空區(qū)塌陷2-2工程地質(zhì)剖面圖 （比例尺1：1000）附圖56、XXXXXX采空區(qū)塌陷3-3工程地質(zhì)剖面圖 （比例尺1：1000）附圖6湖北大峪口化工有限責(zé)任公司木架山采空區(qū)防治實施方案 0.前 言0.1任務(wù)由來為有效、合理開發(fā)礦產(chǎn)資源，依法從事礦產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營活動，XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司委托XXXXXXXXXXXXXXX進行XXXXXX采空區(qū)的調(diào)(勘)察工作，并提出相應(yīng)的防治實施方案。0.2目的任務(wù)0.2.1按照現(xiàn)行勘察、設(shè)計規(guī)程規(guī)范對采空區(qū)及其影響范圍進行野外調(diào)查、試驗等必要的勘查工作，查明采空區(qū)上覆巖層的穩(wěn)定性，預(yù)測采空區(qū)危險性，編制采空區(qū)處理實施方案；0.2.2對XXXXXX采空區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害進行詳細勘查，查明災(zāi)害體的地質(zhì)環(huán)境、規(guī)模、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、發(fā)展變化趨勢、可能成災(zāi)范圍及該范圍內(nèi)的主要實物指標。0.2.3對XXXXXX采空區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害的危險性、危害性和防治的必要性作出基本評價，為XXXXXX采空區(qū)提出切實可行的處理方案，并對工程防治的經(jīng)費初步估算。0.3工作依據(jù)0.3.1中華人民共和國礦產(chǎn)資源法0.3.2湖北省地質(zhì)環(huán)境管理條例0.3.3地質(zhì)災(zāi)害防治條例0.3.4土地復(fù)墾規(guī)定0.3.5XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司XXXXXX采區(qū)采空區(qū)處理實施方案合同及委托書。0.3.6巖土工程勘察規(guī)范0.3.7工程地質(zhì)手冊常士驃主編0.3.8巖土工程勘查設(shè)計手冊林宗元主編0.3.9XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司XX磷礦開發(fā)利用方案0.4礦山概況XX礦段XXXXXX采空區(qū)其開采歷史已有幾十年，其中第一磷礦層進入地下開采已近20年。由于特定的歷史原因，亂采濫挖現(xiàn)象極為嚴重，形成采空區(qū)無規(guī)則，留設(shè)礦柱無規(guī)劃。由于保安礦柱稀疏不一、大小不一，造成應(yīng)力分布失衡，出現(xiàn)了局部頂板開裂、礦柱倒塌、頂板冒落等現(xiàn)象，從而引起局部地表開裂、塌陷。截止2003年，已形成的采空區(qū)全長1200m，斜長平均350m，采空區(qū)面積達40萬。2004年3月之前，XX礦段屬XXXX化工集團公司管理轄，XX礦段移交XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司后，經(jīng)荊門市XXXX改革脫困小組組織專題會議，確定XXXXXX空區(qū)隱患治理仍由XXXX公司為責(zé)任主體。負責(zé)XXXXXX采空區(qū)治理項目的具體實施，并由XXXXXX國土資源局負責(zé)監(jiān)督管理。XXXXXX采空區(qū)處理問題，從2001年就已提出，至2003年XXXX化工集團公司委托XXXXXXXXXXXXXXXXXXX開展研究與設(shè)計，設(shè)計采用礦柱崩落與切頂聯(lián)合法的治理方案，2004年7月，XXXX公司組織項目施工單位中原爆破公司進場，并由XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司與中原爆破公司簽署協(xié)議，明確施工安全監(jiān)督管理等有關(guān)事項。2004年7月XXXX公司組織項目施工單位中原爆破公司進場對采空區(qū)采用崩頂法進行治理。但是在施工過程中，局部頂板出現(xiàn)裂縫，相應(yīng)地表也出現(xiàn)了不同程度的塌陷。為避免盲目施工可能造成的安全事故和形成更大隱患，XXXXXXXXX化工有限責(zé)任公司按有關(guān)協(xié)議，于2004年11月請其暫停施工。負責(zé)XXXXXX采空區(qū)項目課題技術(shù)負責(zé)人李俊平博士曾于2005年2月到現(xiàn)場并制定了施工方案，但該項目至今一直沒有再動工。目前，采空區(qū)最低高程呈階梯形，南端被盜采（越界）至-17m-0m標高，中部約+40m-50m標高，北端+57m-+63m標高。由于施工已處理回收了部分礦柱且施工中途停止，加之近幾年盜采行為從未中斷過，XXXXXX采空區(qū)極其相應(yīng)的地表不斷發(fā)生變化，空區(qū)頂板冒落、地表開裂、塌陷區(qū)逐漸擴大。0.5調(diào)查采空區(qū)范圍本次工作范圍為XXXXXX礦區(qū)勘探線W138W150范圍的采空區(qū)，沿礦層走向長1200m，傾向上斜長平均350m，采空區(qū)總面積40萬。0.6前人工作程度1976年11月XXXXXXXXXXXXXXXXXXX對XXXX磷礦進行了詳細的勘探并編制了湖北省XX縣XXXX磷礦XX礦區(qū)XX礦段詳細勘探地質(zhì)報告。1981年XXXXXXXXXXXXXXXXXXX對XXXX磷礦進行了詳細的勘察并編制了湖北省XX縣XXXX磷礦XX礦區(qū)水文地質(zhì)的初步研究報告，詳細論述了礦區(qū)水文地質(zhì)。2003年12月XXXX集團公司與XXXXXX于合作開展XXXXXX采空區(qū)治理的研究，并聯(lián)合編制完成XX礦段XXXXXX采空區(qū)處理研究與設(shè)計報告，對采空區(qū)進行詳細研究，運用多方法和理論進行采空區(qū)頂板崩倒極限跨度計算，提出沿礦層走向為W138W150線，采用礦柱崩落與切頂聯(lián)合法處理XXXXXX采空區(qū)。湖北省XXXXXXXXXX磷礦XX礦區(qū)XX礦段二六年度礦產(chǎn)資源儲量檢測地質(zhì)報告。1. 礦區(qū)自然地理及地質(zhì)環(huán)境條件1.1自然地理概況1.1.1地理交通位置XXXX磷礦XX礦區(qū)XX礦段位于湖北省XXXXXXXX鎮(zhèn)境內(nèi)。距XXXXXX北西（直距）60km；其西有焦枝鐵路和207國道，距焦枝鐵路線XX站4km，交通方便（見圖1-1）。圖1-1 交通位置圖1.1.2礦區(qū)自然地理與經(jīng)濟概況礦區(qū)屬低山丘陵區(qū)、內(nèi)陸氣候，四季分明，年平均氣溫15C左右，最高氣溫39.9C,最低氣溫7.1C；年平均降雨量1048mm，降雨期多集中在49月，旱季為12月至翌年2月；風(fēng)向一般為北北西風(fēng)。區(qū)內(nèi)居民點密集，勞動力充裕，農(nóng)業(yè)發(fā)達。工業(yè)以磷化工最為發(fā)達。有XX化工有限責(zé)任公司、放馬山等大中型磷化工企業(yè)，中小型磷化工企業(yè)林立。1.2區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況1.2.1地形地貌區(qū)內(nèi)屬低山丘陵區(qū)，山脈走向呈北北西南南東向的條帶狀分布，區(qū)域構(gòu)造侵蝕作用中等。1.2.2地層巖性區(qū)域地質(zhì)從前震旦系至第三系除侏羅系外，均有出露。其中前震旦系與震旦系、三疊系與第三系白堊系及第三系的上、下統(tǒng)呈不整合接觸，震旦系于寒武系、志留系三疊系間呈假整合接觸，其余均為接觸。(1)前震旦系（AnZ）為一套以片麻狀花崗巖為主，夾片巖、粗晶白云巖的變質(zhì)巖系，組成含磷巖系的沉積基底，其厚度不詳。(2)震旦系（Zb）、陡山沱組（Zb1-1）本巖系位于XX以西冷水以北，除在宜城板橋店以北地層走向東西向外，其余皆呈NWSE向分布。巖性以白云巖、泥灰?guī)r為住，總厚度為271360m。、燈影灰?guī)r組（Zb1-2）本組巖層分布于陡山沱組同，主要為厚層狀白云巖，內(nèi)夾燧石結(jié)核及條帶。各處巖性略有不同，但一般變化不大。、寒武系（）本系下部為細晶白云質(zhì)灰?guī)r及頁巖,以頁巖為主,中上部則已白云巖為主。、奧陶系（O）本巖系呈條帶狀分布，奧陶系底部一般為白云質(zhì)泥灰?guī)r，上部為硅質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r及頁巖。、志留系（S）下部以雜色頁巖為主,夾有灰?guī)r,上部為頁巖、粉砂巖、砂質(zhì)頁巖互層。、泥盆系（D）本巖系主要以砂巖、石英砂巖為主。、石炭系（C）本巖系巖性為粗晶塊狀灰?guī)r。、二疊系（P）下部為含燧石結(jié)核灰?guī)r，上部為硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r及薄層灰?guī)r。、三疊系（T）本系下部為細晶灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，上部為白云質(zhì)灰?guī)r夾礫狀灰?guī)r。、第三系（E）巖性為泥灰?guī)r夾粘土層、砂巖及砂礫巖。、第四系（Q）主要由亞粘土、碎石、砂礫石組成。厚038米，一般為3米左右，分布于溝谷和山坡地。1.2.3構(gòu)造特征大地構(gòu)造上，屬楊子淮地臺中段邊緣，樂鄉(xiāng)關(guān)地壘北段。東部有以XX沙洋斷裂為界的漢江地塹，西部有以武安石橋斷裂為界的南漳地塹。其內(nèi)主要的褶皺和斷裂和區(qū)域構(gòu)造線一致，呈北北西向。XX礦段為一平緩的褶皺構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。礦段構(gòu)造較為簡單，基本形態(tài)為平緩的背、向斜褶皺構(gòu)造。主要由除皮山向斜和滴水崖背斜組成。褶皺軸線為北北西南南東走向，與區(qū)域構(gòu)造線大致平行，且均由北西往南東傾伏。斷層構(gòu)造不發(fā)育，對開采影響不大，總的講本區(qū)構(gòu)造屬簡單中等類型。(1)褶皺除皮山向斜：位于XX礦段東部，其基本形態(tài)為北窄南寬，向南東傾伏的平緩褶曲，傾伏角大小不等，北陡南緩，一般710，兩翼產(chǎn)狀：東翼傾向220240，傾角1225；西翼傾向7090，傾角1270。軸面向西傾斜，傾角上下陡緩不一，一般6085。滴水崖背斜：位于XX礦段西部。其展布方向與除皮山向斜方向基本一致。其基本形態(tài)為大體對稱并向南東傾伏的背斜構(gòu)造，構(gòu)造形態(tài)明顯，背斜軸傾伏角一般610。兩翼產(chǎn)狀：東翼傾向7085，傾角1050；西翼傾角220240，傾角1050。(2)斷層本礦段斷裂構(gòu)造不發(fā)育，規(guī)模較小。已發(fā)現(xiàn)有9條斷層，其中以F74、F71和F75等對礦層有一定的影響。本次調(diào)查范圍未發(fā)現(xiàn)斷層。1.3水文地質(zhì)特征本區(qū)出露巖層，一般以碳酸鹽巖巖層及泥質(zhì)類巖層為主。根據(jù)地下水的賦存介質(zhì)與賦存條件，區(qū)內(nèi)地下水有兩類：第四系孔隙水和碳酸鹽巖溶、裂隙水。第四系孔隙水主要靠大氣降水、地表水入滲；巖溶水主要由第四系孔隙水越流補給、降雨入滲、地下徑流，礦層底部有前震旦系的變質(zhì)巖系作為隔水邊界。區(qū)內(nèi)沒有大的地表水體及河流，地下水補給途徑主要是接受大氣降水補給，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。1.3.1第四系殘坡積層孔隙水含水層組第四系殘坡積層孔隙水主要賦存于山坡上的第四系殘積物中，主要由碎、塊石和粉質(zhì)粘土組成。地下水以孔隙水的形式賦存于殘坡積層的中孔隙中，主要接受大氣降水補給，向下入滲補給基巖裂隙水，滲透快。1.3.2碳酸巖鹽溶裂隙含水巖組(1)第一磷礦層、底礫巖、頁巖及含錳白云巖含水層（組）（Zb1-1abc）；該組各小層厚度變化較大，富水性不一，底礫巖、頁巖為隔水層，含錳白云巖裂隙不太發(fā)育，局部有小溶孔，屬極弱的巖溶裂隙含水層，第一磷礦層也含水極弱。(2)含磷白云巖含水層（Zb1-1d）巖性致密、堅硬、抗風(fēng)化能力強，厚度一般為2535米，該層地表寬0.10.5厘米的裂隙普遍發(fā)育，地表裂隙率25%。巖溶形態(tài)以溶孔及小溶溝發(fā)育，裂隙溶蝕后常呈蜂窩狀，溶孔中巖心較破碎，有地下水活動的痕跡。該層為第一磷礦層直接頂板，礦段主要含水層之一，富水性很不均一，為中等富水的巖溶裂隙含水層。(3)含磷泥質(zhì)白云巖為主的含水層（組）（Zb1-2a-d）包括第二及第三磷礦層。厚度一般為5884米，地表風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，地表裂隙14%，鉆孔局部巖心段巖心破碎，深部巖心完整。單位涌水量0.0605升/秒米，滲透系數(shù)為0.119米/晝夜，為富水弱的裂隙含水層（組）。(4)泥質(zhì)白云巖隔水層（Zb1-2e、f）厚度穩(wěn)定，一般為2953米，節(jié)理裂隙不發(fā)育，未見地下水活動痕跡，隔水性能良好。(5)燈影組白云巖含水層（組）（Zb2）總厚434500米，地表裂隙發(fā)育，常見0.10.5厘米寬的裂隙，地表裂隙率26%鉆孔中多見有0.52厘米直徑的溶孔，尤以淺部發(fā)育，向深部減弱。單位涌水量為0.2147升/秒米，滲透系數(shù)為0.5232米/晝夜，屬中一強富水的巖溶裂隙含水層（組）1.3.3地下水補給、排泄與逕流條件礦段內(nèi)第四系不發(fā)育，僅零星分布，基巖大多裸露，地表裂隙發(fā)育程度中等，溶蝕現(xiàn)象普遍多見，為大氣降水滲入補給地下水創(chuàng)造了有利條件，地下水的主要補給來源為大氣降雨。XX礦區(qū)地下水逕流區(qū)，東側(cè)為片麻狀花崗巖阻隔，西側(cè)為志留系頁巖阻隔，地勢由北西向南東漸低，地下水逕流特點與地勢相一致，沿走向順層面由北西向南東流動。礦段內(nèi)僅有燈影組含水層的少量泉水出露，陡山沱組含水層無泉水出露，排泄條件較差。2.礦區(qū)地質(zhì)和開采現(xiàn)狀2.1XXXXXX礦區(qū)地質(zhì)2.1.1地層礦段內(nèi)出露地層有前震旦系變質(zhì)巖和震旦系上統(tǒng)陡山沱組及燈影組（缺鐵震旦系下統(tǒng)南沱組）。前震旦系與陡山沱組呈角度不整合接觸；陡山沱組與燈影組為整合接觸。地層自下而上詳見表2-1：礦區(qū)主要含礦層有以下四層，XX礦段主要開采PH1、PH3礦層。第一磷礦層（Zb1-1c）自下而上由黃褐色泥質(zhì)條帶狀磷塊巖，淺肉紅色白云質(zhì)條帶狀磷塊巖、灰色蠕蟲狀磷塊巖及紫醬色致密狀磷塊巖組成。厚033米，一般37米。第二磷礦層（Zb1-2a）主要由砂巖狀、互層狀、條帶狀礦石組成，礦石類型變化較大，僅局部可采。厚015米，一般26米。第三磷礦層（Zb1-2c）由灰及灰黑色砂巖狀和互層狀磷塊巖組成。P2O5含量820%，全層平均14.03%。厚336米，一般1523米。第四磷礦層（Zb1-2e）底部為黑色結(jié)核狀磷塊巖，厚02.48米，一般小于0.8米，P2O5含量一般在10%，中部為含硅磷質(zhì)結(jié)核的泥質(zhì)白云巖；頂部為角礫狀，結(jié)核狀磷塊巖，厚度一般小于0.7米。全層厚818米，一般1417米。目前礦主要采第一層礦和第三層礦。2.1.2構(gòu)造(1)節(jié)理裂隙XXXXXX采空區(qū)位于除皮山向斜西翼，巖層傾向70-90，傾角12-34，NW和NE二組主要節(jié)理與層面的組合關(guān)系易將巖體分割成為單獨的塊體。XXXXXX礦區(qū)第一層礦體頂板節(jié)理裂隙相當發(fā)育，發(fā)育的節(jié)理裂隙走向主要有NE40-50和NW330-340向兩組。兩組節(jié)理在礦區(qū)發(fā)育較為普遍，整個礦區(qū)內(nèi)均有發(fā)育，在不同巖性段都可見到，走向為NNW40-50的節(jié)理延伸35-77m，其發(fā)育密度為13條/m，部分被第四系殘坡積碎石土充填，局部充填方解石脈和巖石碎屑，走向為NNE330-340的節(jié)理延伸26-122m，局部發(fā)育密度為13條/m，部分充填粘土。裂隙走向玫瑰花圖 圖2-1實地勘查發(fā)現(xiàn)第一層礦頂板厚層狀灰白色白云巖中溶蝕裂隙較發(fā)育，發(fā)現(xiàn)兩組，裂隙近直立，產(chǎn)狀分別為11670、25946，裂隙發(fā)育可見深大于2m，裂隙寬20-60cm，充填暗褐色粉質(zhì)粘土。兩組裂隙交匯處，常形成直徑為1.5mm土洞，主要出現(xiàn)在W143線北西PH1層礦的頂板巖層中，W143線南東PH1層礦頂板中沒發(fā)現(xiàn)。(2)褶皺XXXXXX采空區(qū)位于除皮山向斜北東翼。除皮山向斜位于礦段東部W172W148線間，軸線走向呈北北西至南南東向展布，長2700米。向斜基本形態(tài)為一北窄南寬，向南東傾伏的平緩褶曲。傾伏角北陡南緩，一般在710度之間。向斜軸面向西傾斜，并隨著深度的增加，由于西翼的下含磷白云巖（Zb1-1d）厚度的增大，地層傾角變陡，向斜軸位置逐漸向西偏移。向斜兩翼地層產(chǎn)狀為：東翼傾向220240，傾角1220，西翼傾向7090，傾角1234。2.2XXXXXX礦區(qū)水文地質(zhì)特征礦區(qū)內(nèi)無大的地表水體，礦段內(nèi)無大的地表水體，地下水的主要補給源為大氣降雨，次為鄰區(qū)的地下徑流，構(gòu)成礦坑充水的主要因素。區(qū)內(nèi)的主要含水層和隔水層分述如下：2.2.1、礦區(qū)內(nèi)隔水層為XXXXXX北東前震旦系片麻狀花崗巖隔水體，為礦區(qū)古老基底，節(jié)理裂隙不發(fā)育，淺部僅有幾米至十多米的風(fēng)化殼，含極弱裂隙水，深部為完整的隔水巖體。2.2.2、頁巖隔水體，完整，頁理發(fā)育，節(jié)理不發(fā)育，隔水性良好，為PH1層礦的底板。2.2.3、磷礦層含水層。目前采空區(qū)深部未采礦層的滲透系數(shù)為1.21110-61.64810-6m/s，建礦初期涌水量為0.1060.2134 l/sm。2.2.4、頂板白云巖含水層。裂隙發(fā)育，巖心非常破碎。滲透系數(shù)為1.37710-6m/s，建礦初期涌水量為0.0605 l/sm。2.2.5礦床充水主要是Ph1（礦層）頂板中強富水的下含磷白云巖巖溶裂隙水，含水層厚度一般2535米。同時地表寬0.10.5厘米裂隙普遍發(fā)育，面裂隙率25，抽水試驗q0.1061.018升/秒米。K0.10460.7376米/晝夜，其次為Ph2（礦層）上含磷白云質(zhì)泥灰?guī)r含水組，弱富水的裂隙含水層，一般厚度5084米，淺部裂隙發(fā)育，面裂隙率14，q0.0605升/秒米。K0.119米/晝夜，上述含水巖組構(gòu)成磷礦層頂板直接充水含水層。頂板含水層其上為白云質(zhì)泥灰?guī)r為主的隔水層，厚度穩(wěn)定，一般2953米，隔水性能較好。礦段內(nèi)基巖裸露，地表裂隙發(fā)育程度中等，溶蝕現(xiàn)象普遍可見，第四系不發(fā)育，僅零星分布，厚度0.5-2m，為大氣降雨滲入補給地下水創(chuàng)造有利條件，礦段處于區(qū)域地下水的逕流區(qū)，構(gòu)造形態(tài)主要表現(xiàn)為褶曲，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，地形切割程度中等，礦段內(nèi)泉水出露很少。2.3礦區(qū)采空區(qū)現(xiàn)狀2.3.1第一層礦采空區(qū)XXXXXXPH1磷礦層一直被當?shù)貙Χ嗉壹w單位和個人開采，目前已形成了走向長1200m，平均斜長350m，總面積約40萬的采空區(qū)（見圖2-2）。XXXXXX采空區(qū)分布在W138W150勘探線之間。采空區(qū)的垂直高度為23m，平均2.2m，局部4-5m。其中W138W140之間靠近地表露頭部分的大多采空區(qū)已經(jīng)冒頂，僅在深部殘留有部分礦柱，且殘留采空區(qū)沿傾斜的長度不太大；W148W150之間靠近地表露頭部分的采空區(qū)已經(jīng)冒頂，但深部殘留采空區(qū)沿傾斜的長度較小，僅12-15m寬；W140W148之間采空區(qū)沿傾斜的長度較大，局部已采至露頭并與地表連通，在該段采空區(qū)中殘留有100多個較大的礦柱和兩個特大的低品位礦柱（W143附近）。采空區(qū)形狀不規(guī)則，采高和采空區(qū)斜長變化較大，大致趨勢是采57高為南低北高，斜長是南（例如W138W140）長北（例如W148W150）短，中間（例如W140W148）較長。礦柱呈無序分布，形狀不規(guī)則。勘探線W145W151，在90年由XX礦采用平硐-盲斜井聯(lián)合開拓方式，開采標高降到+102米，后因影響到上部三層礦的開采而停止。W1462W1482線是XX采選廠根據(jù)礦體賦存情況，用露天和斜坡道開采至+97米標高。因頂板局部冒落，開采難度大，安全性差被迫停產(chǎn)。W1482W151線是XX采選廠95年利用W150線+119米斜井開采至+75米標高，W148W154線，標高+50+72米，因2003年3月XXXX公司改制，礦山部分移交至XX化工有限責(zé)任公司而停止生產(chǎn)。目前勘探線W138W154已開采至標高+49+67m不等。W154以北、W140以南則更低。(見附圖4、5、6)2.3.2第三層礦采空區(qū)礦層較穩(wěn)定，礦層頂板為含磷泥質(zhì)白云巖，巖性堅硬，穩(wěn)定性較好，其中下部含不規(guī)則燧石團塊及致密狀線礦條，礦層與頂板有時為過渡接觸，底板為頁巖及含錳白云巖，穩(wěn)定性較好。采空區(qū)上部的PH3礦層以露天方式開采至+158m水平，+158m水平以下采用地下開采。露采所留下的底板即為PH1礦層的頂板，距PH1采空區(qū)4550m。目前已形成的PH1露天采空區(qū)形狀不規(guī)則，W144線以南分布面積較大，以北則很小，呈長條狀。采空總體長約1200m，寬約300m，面積約17萬，最深20余米，平均厚度17m，地形坡度約23（見附圖4、5、6）。出露巖性含磷白云質(zhì)泥灰?guī)r、含磷白云巖。2.3.4采空區(qū)塌陷及地表變形概況目前，采空區(qū)地表已發(fā)現(xiàn)多處塌陷和地表裂縫，塌陷影響地表面積25991.7m2，占采空區(qū)面積的6.5%。3. 采空區(qū)塌陷及地表變形地質(zhì)特征3.1采空區(qū)的分類采空區(qū)根據(jù)開采現(xiàn)狀可分為老采空區(qū)、現(xiàn)采空區(qū)和未來采空區(qū)三類。老采空區(qū)是指建筑物興建時，歷史上已經(jīng)采空的場地。現(xiàn)采采空區(qū)是指建筑興建時，地下正在采掘的場地。未來采空區(qū)是指建物興建時，地下賦存有價值的礦體，目前尚未開采，而規(guī)劃中要開采的場地。根據(jù)上述分類條件將本次工作區(qū)的采空區(qū)劃分為老采空區(qū)。3.2采空區(qū)塌陷區(qū)工程地質(zhì)條件本礦段主要開采礦層為第一磷礦層（PH1）及第三磷礦層（PH2），第二層磷礦（PH3）僅局部開采，礦層及其頂?shù)装宓姆€(wěn)定性主要受巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、開采方式、水文地質(zhì)條件等影響。采空區(qū)塌陷區(qū)巖土體類型主要有：3.2.1人工填土灰、灰黃、黃黑色，松散，主要由廢石、棄土組成。主要分布在局部山溝中。3.2.2 第四系殘坡物褐、黃褐色，中密-密實，地表局部松散，主要由碎石、塊石及粉質(zhì)粘土組成。地表零星分布。3.2.3 層狀、厚層狀的碳酸鹽類XX礦段地層見前震旦系變質(zhì)巖和震旦系上統(tǒng)陡山沱組及燈影組地層，缺失震旦系下統(tǒng)南沱組地層，各層間除震旦系地層不整合于前震旦系地層之上升，其余均為整合接觸。節(jié)理裂隙發(fā)育，局部發(fā)育有溶蝕裂隙。3.2.4含磷頁巖為相對隔水層，常尖滅，質(zhì)軟易風(fēng)化，遇水稍有膨脹性，穩(wěn)定性較差。3.2.5前震旦系片麻狀花崗巖為相對隔水層，淺部僅有幾米至十多米的風(fēng)化殼，含極弱裂隙水，深部為完整的隔水巖體，整體穩(wěn)定性好。礦石及圍巖的物理機械性質(zhì)見表3-1（參考）。巖石力學(xué)性質(zhì)匯總表 表3-1巖石名稱取樣位置取樣深度試驗狀態(tài)擠壓強度普氏系數(shù)內(nèi)摩擦角tg巖石等級抗拉強度抗剪強度Mpa容重備注受壓方向Mpa受力方向Mpa上含磷白云質(zhì)泥灰?guī)rCK152790-92米風(fēng)干平行巖心軸143.5148555平行巖心軸2.426.2抗剪強度試驗方向與抗壓強度試驗方向一致Ph3砂巖狀磷塊巖CK152792-101米風(fēng)干平行巖心軸176.5188647平行巖心軸7.219.4下含磷白云質(zhì)泥灰?guī)rCK1527136-140米風(fēng)干平行巖心軸223.8228724平行巖心軸9.135.1含磷白云巖CK1448210-218米風(fēng)干平行巖心軸152.315平行巖心軸87.520.47Ph1條帶狀磷塊巖W1165-7米風(fēng)干垂直層面513.5垂直層面1.05.3放馬山礦段資料含錳白云巖CK1527249-252米風(fēng)干平行巖心軸155.2168625平行巖心軸9.621.2含磷白云巖尖山平峒146米標高風(fēng)干垂直層面198.72032.4垂直層面8.443.42.86第一磷礦層（Ph1）尖山平峒146米標高風(fēng)干垂直層面34.93.534.3垂直層面2.710.22.54頁巖尖山平峒146米標高風(fēng)干垂直層面20.42038.8垂直層面6.423.92.82第三磷礦層（Ph3）楊龍山W156露采場風(fēng)干垂直層面186.51934.8垂直層面7.132.32.86下含磷白云質(zhì)泥灰?guī)r楊龍山W156露采場風(fēng)干垂直層面98.71039.8垂直層面4.819.02.77上含磷白云質(zhì)泥灰?guī)r石膏嶺W164露采場風(fēng)干垂直層面280.52824.0垂直層面9.355.42.82第三磷礦層（Ph3）石膏嶺W164露采場風(fēng)干垂直層面165.21438.5垂直層面11.535.42.76下含磷白云質(zhì)泥灰?guī)r石膏嶺W164露采場風(fēng)干垂直層面143.01429.8垂直層面7.636.52.693.3采空區(qū)塌陷區(qū)及地表變形分布、規(guī)模及特征3.3.1地表發(fā)生變形采空區(qū)及附近發(fā)現(xiàn)10多處地表塌陷，在塌陷區(qū)內(nèi)及附近見有許多呈74和164向（走向）展布的帶狀地裂縫，裂縫寬幾-幾十厘米不等，并向中心塌陷坑錯落。分述如下：地表變形裂縫多呈NWSE向，本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)15處較大裂縫，11處地表塌陷，其特征見表3-2、3-3。根據(jù)地表上發(fā)生的各種現(xiàn)象，我們對XXXXXX采空區(qū)進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)整個采空區(qū)頂板巖石沿節(jié)理現(xiàn)剝離現(xiàn)象普遍，頂板冒落現(xiàn)象主要集中在采空區(qū)北西下部一帶以及頂板相對薄的地段，采空區(qū)內(nèi)溶蝕孔洞、溶隙發(fā)育。通過溶蝕孔洞溶洞、溶隙發(fā)育。通過溶洞、溶隙的滲透，在其附近，見有呈扇形、錐形的泥漿物，少量為漿狀碎屑物，顏色呈褐紅色、土黃色、灰褐色。揭露的溶蝕裂隙寬一般在20-60cm，粘土充填，見較多的溶洞、溶隙，雖然連續(xù)有10余天的晴天，但部分裂隙仍見有滴水現(xiàn)象。采空區(qū)出現(xiàn)突泥、流泥現(xiàn)象，突出物呈錐狀堆積。溶洞、溶隙大多沿裂隙分布，也基本上呈104-169展布在覆蓋層較厚的PH1頂板，土洞發(fā)育往往潛伏著地面塌陷，塌陷區(qū)上覆蓋層的厚度在0-2m，以粘土、亞粘土、粉質(zhì)粘土為主，巖層頂普遍發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，其中北西-南東向節(jié)理尤其發(fā)育，常受到溶蝕形成20-60cm溶蝕裂隙。地下水對松散蓋層及巖溶充填物的潛蝕和搬運作用加強，因此導(dǎo)致地面塌陷或不均勻沉降產(chǎn)生大量地裂縫。裂 縫 調(diào) 查 統(tǒng) 計 表 表3-2裂縫編號位 置產(chǎn) 狀（走向）長(m)縫寬(cm)縫深(cm)落距(cm)形狀充填情況裂縫性質(zhì)巖土體類型最早發(fā)現(xiàn)時間與其它裂縫的關(guān)系備注L1W150-W1502160265-10弧形充填殘坡積土拉張殘坡積土L2W1492-W1502147766-1412020弧形無充填拉張白云質(zhì)泥灰?guī)r與L3、L4近于平行L3W150-W149144625-12弧形無充填拉張白云質(zhì)泥灰?guī)r及殘坡積土與L2、L4近于平行L4W148-W1501451228-15弧形無充填拉張白云質(zhì)泥灰?guī)r殘及坡積土與L3、L2近于平行L5W144-25030-80弧形充填Q4殘坡積物拉張殘坡積土與L7近于平行L6W1442-W145217020402020弧形充填Q4殘坡積物拉張殘坡積土與L7相交L7W1442形充填Q4殘坡積物拉張殘坡積土與L6相交L8W144-W150214013150-250150-350弧形充填Q4殘坡積物拉張白云質(zhì)泥灰?guī)r殘及坡積土L9W144-W1442503525-3020弧形充填Q4殘坡積物拉張白云質(zhì)泥灰?guī)r殘及坡積土與L10、L11近于平行L10W143-W144407325-3525弧形充填Q4殘坡積物拉張殘坡積土與L9、L11近于平行L11W1422-W1432707725-3020弧形充填Q4殘坡積物拉張殘坡積土與L10、L9近于平行L12W1412-W1422546509弧形充填碎石土拉張殘坡積土與L13相交L13W1412-W142551230-35120弧形充填碎石土拉張殘坡積土與L12相交L14W141-W14127420.2-0.4鋸齒狀充填方解石脈和巖石碎屑拉張白云質(zhì)泥灰?guī)rL15W141-W1412113930.3-1.52m30-60弧形充填少量殘坡積土拉張白云質(zhì)泥灰?guī)r位于本次區(qū)外塌 陷 調(diào) 查 統(tǒng) 計 表 表3-3塌陷編號位 置長軸方向長(m)寬（m）垂直位移（m）巖土體類型地表影響面積（）最早發(fā)現(xiàn)時間備 注H1W1502以北321122.219-221.2白云質(zhì)泥灰?guī)r2436.62006.10H2W149-W14923253.410.9-15.41.2白云質(zhì)泥灰?guī)r613.12004.5H3W147-W14829480.0317-200.9-1.0白云質(zhì)泥灰?guī)r1256.92004.5H4W1442-W145228594.8152.71.2-1.3第四系殘坡積土、白云質(zhì)泥灰?guī)r10677.32005.7空區(qū)頂板冒落H5W144232480.619.60.9-1.1第四系殘坡積土1390.72005.7H6W145-W145230032.329.01.25白云質(zhì)泥灰?guī)r321.92005.7H7W144-W144232991.754.51.3-1.4白云質(zhì)泥灰?guī)r3728.72004.5H8W143-W143231144.121.80.5-0.7殘坡積土731.52004.5H9W1442-W143不規(guī)則32.417.30.5-0.7殘坡積土496.12004.5H10W139-71.35白云質(zhì)泥灰?guī)r2436.62006.10H11W1442-W14332352.724.76-8白云質(zhì)泥灰?guī)r1274.22006.10位于本次范圍邊界，淺部3.4采空區(qū)地面塌陷及地表變形的分布規(guī)律通過對地表塌陷區(qū)出現(xiàn)的各種地質(zhì)現(xiàn)象分析，認為采空區(qū)地面塌陷及地表變形的分布有以下規(guī)律：1、采空區(qū)地面塌陷及地表變形的分布主要集中在風(fēng)化剝蝕嚴重的W143-W146線一帶，該區(qū)下面采空區(qū)礦柱稀疏，部分礦柱被盜采。2、節(jié)理裂隙及巖溶發(fā)育的地段，地表變形明顯。3、PH3層礦露天采空區(qū)基本結(jié)束，采空區(qū)地面塌陷及地表變形的分布于PH1層礦頂板。4、同時在部分大的塌陷區(qū)內(nèi)內(nèi)疊有小的塌陷坑。3.5地面塌陷成因分析通過對塌陷區(qū)范圍內(nèi)的野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)收集分析有關(guān)地質(zhì)資料，得出如下結(jié)論：3.5.1、地層巖性采空區(qū)松散第四系覆蓋層在區(qū)內(nèi)零星分布，厚度在0-2m，巖性以褐、褐黃色碎石土為主。PH1頂板大多直接出露地表，基巖以震旦系上統(tǒng)陡山沱組碳酸巖系為主，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，節(jié)理裂縫普遍發(fā)育。塌陷區(qū)的基巖為可溶性碳酸鹽，受節(jié)理裂隙的影響，碳酸鹽巖溶發(fā)育。尤其在W144-W146線附近巖溶更為發(fā)育，該地段發(fā)現(xiàn)塌陷坑6處,大的裂縫12條。3.5.2、礦層因素經(jīng)調(diào)查，塌陷區(qū)下部采空區(qū)頂板一般高2-4m，平均2.2m，采空區(qū)埋深由NE至SW逐漸變深，頂板最薄處6-10m，最厚處約50m。采空區(qū)頂板節(jié)理、裂隙發(fā)育，頂板巖石崩落現(xiàn)象較常見。因此，本次地面塌陷是采空區(qū)頂板冒落引起的。3.5.3、構(gòu)造影響頂板巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，促進變形加快，增大變形范圍，擴大地表裂縫區(qū)。節(jié)理裂隙常將頂板巖切割呈20-60cm菱形塊體狀，節(jié)理一般呈閉合、半閉合狀。在采礦過程中，地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化，節(jié)理裂隙面逐漸增大、變形、破裂。如H11塌陷，在地表可明顯看到塌陷體受到兩組節(jié)理的控制。XXXXXX礦區(qū)采空區(qū)處于除皮山向斜北東翼，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂構(gòu)造，但區(qū)內(nèi)巖溶裂隙、節(jié)理裂隙普遍發(fā)育。采空區(qū)頂板的可溶性碳酸鹽溶洞、溶隙發(fā)育，溶蝕裂隙一般寬0.2-0.6m，充填粘土，上覆蓋層厚度小，頂板基巖大多直接出露地表，由于地下水的滲透潛蝕作用，通過巖溶洞隙掏空上覆土體的作用，局部形成大小不一的土洞。3.5.4、開采條件因素XXXXXX礦區(qū)開采歷史久遠，如第一層磷礦層（PH1）進入地下開采已近20年，盜采現(xiàn)象從未真正間斷過，礦柱疏密、大小不等。多種因素的疊加，造成XXXXXX采空區(qū)頂板冒頂、地表開裂、塌陷逐漸加劇，頂板穩(wěn)定性逐步惡化。3.5.5、地下水因素區(qū)內(nèi)地下水主要賦存于第四系殘坡積土中和碳酸鹽巖巖溶裂隙中。地下水活動(特別是對抗水性弱的巖層)會加快變形速度，擴大變形范圍，增大地表變形值。該區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年平均降雨量947.6mm，蒸發(fā)量1517.2mm，降雨期多集中在4-9月，枯水期12月至次年2月，一般年份有兩期降雨過程：第一期集中在3-6月，第二期集中在9-10月，為陰雨期，其中7-9月多為雷雨期。2005年7月25日，在W1452附近頂板冒落約300，地表出現(xiàn)了不程度的開裂和塌陷，2006年6月23日，W1452線以北，由于空區(qū)頂板冒落，波及地表出現(xiàn)開裂和塌陷影響范圍達1萬左右，2006年8月17日，在1482線附近出地表塌陷，影響范圍約200。6-9月的雨季連續(xù)降雨，對裂縫中的充填物起到了軟化作用，使巖土體的C、值明顯下降，抗剪強度減弱，加速了地面塌陷。據(jù)工作人員介紹，這幾次冒頂與塌陷均發(fā)生于雨季。3.6采空區(qū)塌陷的危害性在采空已發(fā)現(xiàn)的塌陷有11處，影響面積25991.7m2，占采空區(qū)面積的6.5%，發(fā)現(xiàn)較大的裂縫15處。目前采空區(qū)范圍內(nèi)除有一戶居民已辦理搬遷，但未遷出外，再無其它常住居民，也無經(jīng)濟林和耕地。除XXXXXXW1452斜坡道硐口處磚結(jié)構(gòu)工棚和變壓器房（已準備搬遷）出現(xiàn)裂縫變形外，其它各處建筑均未出現(xiàn)明顯變形?，F(xiàn)在采空區(qū)暫時沒有對下部磷礦的開采造成明顯影響。4.采空區(qū)穩(wěn)定性分析及評價4.1 采空區(qū)地表變形規(guī)律性國內(nèi)外采礦經(jīng)驗認為，采深與采厚比大于25-30時，地層中沒較大地質(zhì)破壞情況下，礦層采出一定面積后，會引起巖層移動并波及到地表，其地表沉降和變形在空間上和時間上都有明顯的連續(xù)特征和一定的分布規(guī)律，常表現(xiàn)為地表和平動盆地，地表不出現(xiàn)大的裂縫和塌陷坑。在采深與采厚比小于25-30，或雖大于25-30，但地表覆蓋層很薄，且采用高落式等非正規(guī)開采方法或上覆巖層受地質(zhì)構(gòu)造破壞時，地表將出現(xiàn)大的裂縫或塌陷坑，礦層采出一定面積后，會引起巖層移動并波及到地表其地表沉陷和變形在空間和時間上都有明顯的不連續(xù)特征，地表變形劇烈，采空區(qū)上方的地表常形成較大裂縫隙或塌陷坑。本區(qū)采空區(qū)范圍達40萬m2，形成年代長，采空區(qū)長1200m，斜長350m，而目前采空區(qū)頂板最薄只有5-8m，部分入口處甚至只有4-5m，最深也只有50多米。目前，PH3層礦露天已開采完畢。塌陷一般分布于頂板較薄的邊緣地帶或節(jié)理裂較發(fā)育以及礦柱小且稀疏地帶。總體來看，塌陷的長軸方向一般呈北西-南東展布，受節(jié)理裂隙影響較大。經(jīng)驗表明，當采深與采厚比小于25-30時，地表出現(xiàn)多處塌陷和裂縫，分布也無一定的規(guī)律性。這與XXXXXX采空區(qū)的情況基本上是吻合的。因此，XXXXXX礦區(qū)采空區(qū)屬充分采動下的地表變形。4.2地面塌陷計算和變形最大值的計算4.2.1最大下沉量Wmax=q0MCOSq0下沉系數(shù)，與礦層傾角、開采方法與頂板管理方法有關(guān)，一般取0.01-0.95，本次計算取0.5。M采厚一般2-3m，最大處4-5m，礦層傾角，取21-27。4.2.2最大傾斜量Tmax=Wmax/r=Wmax/(H/tag)r地表主要影響半徑,其值與埋深H呈正比，與礦層影響角（B）呈反比。4.2.3最大曲率值Kmax=1.52Wmax/r2,4.2.4最大水平變形值max=1.52bWmax/r b為水平移動系數(shù)，取0.3。采用上述方法對不同地段的塌陷體進行計算，計算的結(jié)果是最終變形量(表4-2)，當采空區(qū)形成一定時間后，地表沉降量的大小隨時間推移而逐漸減小。XXXXXX采空區(qū)已形成若干年，并未發(fā)生明顯整體移動，僅在局部地段出現(xiàn)不同規(guī)模的冒頂塌陷，部分塌陷已趨于穩(wěn)定，其剩余變形量起著主要作用。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與預(yù)測分析，采空區(qū)地面沉陷尚未完全完成，部分塌陷將進一步擴大。采空區(qū)塌陷量一覽表 表4-2編號采厚（m）傾角頂板埋深(m)最大下沉量Wmax（m）最大傾斜量Tmax(mm/m)最大水平變形值max(mm/m)H131650.01.441 7 H22.51550.01.211 9 H32-31230.00.981 4 H42-32750.01.341 1 H52-32650.01.351 6 H62-33130.01.293 8 H732330.01.382 2 H822750.00.891 4 H922750.00.891 4 H1032630.001.352 3 H112.5-31850.01.191 4 4.3采空區(qū)頂板的穩(wěn)定性分析與評價4.3.1頂板巖石力學(xué)參數(shù)的選取區(qū)內(nèi)工作程度較高，曾采取了很多巖石樣品，進行試驗分析，如湖北省第八地質(zhì)在隊的湖北XX縣XXXX磷礦XX礦區(qū)XX礦段詳細勘探地質(zhì)報告、XXXXXXXXXXXXXXXXXXX的湖北省XXXX化工集團大峪礦段XXXXXX采區(qū)采空處理研究與設(shè)計報告，本次工作參考了其巖石力學(xué)參數(shù)，并結(jié)合采空區(qū)實際情況，巖石的力學(xué)參數(shù)按表4-3取值。巖石物理力學(xué)參數(shù) 表4-3力學(xué)參數(shù)巖性容重（KN/m3）彈模E（GPa）泊松比（）抗拉強度St（MPa）凝聚力C（MPa）內(nèi)摩擦角（）白云巖A28.54.039.79.3918.570.149北部白云巖A28.52.6726.56.2612.10.149磷礦石B25.03.039.59.1311.00.239頁巖C23.05.84612.5618.540.1294.3.2頂板穩(wěn)定性分析（1）按照梁彎曲理論計算是巖體的抗拉強度，9.39MPa，巖體容重，28.5N/m3，原巖應(yīng)力場側(cè)壓系數(shù)；H開采深度，根據(jù)實際取50m。上公式適用于H（2）按