淺析山西下山峁礦山采煤引起的地質(zhì)災(zāi)害治理

淺析山西下山峁礦山采煤引起的地質(zhì)災(zāi)害治理淺析山西下山峁礦山采煤引起的地質(zhì)災(zāi)害治理

Abstract：InRenjiavillageofLiulinCounty，ShanxiProvince，partialhousescrackandcollapseinthewallissuspectedtobecausedbygeologicaldisasters.ThroughthesurveyofdamagedhousesofLiujiavillage，measurementsandpreviousdata'scollectionofsurroundingminesaswellascomprehensiveanalysis，wecangenerallyfindoutthereasonwhysomehousesweredamagedandputforwardsomereasonablesuggestionsforpartialdamagedhouses'preventionandtreatmentandprovideaguaranteeforthesafetyofpeople'sproperty.

Keywords：geologicaldisaster；crackhouse；mineworkings；securityallowsvelocity；coalmine

中圖分類號：TD167文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311〔2022〕14-0056-03

0引言

房屋受損是房屋建筑常見的問題，房屋出現(xiàn)裂縫，輕微的會影響房屋的美觀，造成一定程度的漏水，嚴(yán)重的會對整個房屋的結(jié)構(gòu)平安造成相當(dāng)大的威脅[1]。近年來，柳林縣城市礦山經(jīng)濟(jì)快速開展，隨之而來的房屋裂縫災(zāi)害日趨嚴(yán)重，成為柳林縣的主要地質(zhì)災(zāi)害之一。任家山村民房屋等場地出現(xiàn)大量裂縫已經(jīng)對人民生命財(cái)產(chǎn)平安和社會經(jīng)濟(jì)開展帶來重大影響，地質(zhì)災(zāi)害防治工作顯得十分必要與迫切。利用現(xiàn)代化信息技術(shù)伎倆建立地質(zhì)災(zāi)害信息管理平臺，實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)信息的綜合管理與分析表述，為防災(zāi)、減災(zāi)和救災(zāi)提供科學(xué)直觀的輔助分析決策伎倆，對提升地質(zhì)災(zāi)害防治工作的信息化水平具有積極意義[2]。

1地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀調(diào)查

據(jù)初步調(diào)查情況，任家山村附近現(xiàn)開采礦山為山西柳林鑫飛下山峁煤業(yè)有限公司，任家山村位于下山峁煤礦礦界內(nèi)的中南部偏東。通過山西柳林鑫飛下山峁煤業(yè)有限公司煤礦采掘活動提供的資料[4～6]，對村內(nèi)受損房屋從如下幾個方面進(jìn)行考慮及工作部署：

①任家山村荒廢房屋所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件；②對區(qū)內(nèi)礦山進(jìn)行井上、下測量等工作；③對村莊附近礦方活動資料進(jìn)行收集，對礦方巷道掘進(jìn)爆破影響范圍進(jìn)行推算，對工程區(qū)附近井下采空區(qū)影響范圍進(jìn)行推算；④根據(jù)收集資料和前期工作總結(jié)對任家山村開裂房屋原因進(jìn)行系統(tǒng)分析；⑤根據(jù)分析所得該局部房屋受損原因，對區(qū)內(nèi)該局部受損房屋防治提出合理的倡議。

2巷道爆破影響范圍計(jì)算及房屋受損原因分析

2.1巷道爆破的影響分析

根據(jù)?爆破平安規(guī)程》〔GB6722―2022〕，用公式計(jì)算爆破地震動時在不同距離的振動速度。

地面建筑物的爆破振動判據(jù)要采用質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度和主振頻率兩個指標(biāo)。

?爆破平安規(guī)程》〔GB6722―2022〕規(guī)定建筑物爆破振動平安允許規(guī)范〔局部見表1〕。

工程區(qū)爆破作業(yè)屬于硐室爆破，主振頻率取值為根據(jù)公式〔2〕計(jì)算得出表2、表3爆破影響計(jì)算成果。

運(yùn)輸巷道施工爆破點(diǎn)到土窯洞、土坯房、毛石房屋等類影響見表4。

根據(jù)采區(qū)爆破影響最大范圍為218.35m，4號煤層最小開采深度為120.00m，8號煤層最小開采深度為180.00m。得出巷道施工爆破對區(qū)內(nèi)土窯洞存在一定程度的影響，對磚窯、磚混結(jié)構(gòu)房屋影響輕微。

2.2區(qū)內(nèi)房屋受損原因分析

通過井高低巷道調(diào)查、逐戶調(diào)查和測量等大量外業(yè)工作和室內(nèi)對調(diào)查情況、測量數(shù)據(jù)、爆破計(jì)算等資料的綜合分析和整理，認(rèn)為區(qū)內(nèi)受損房屋主要分為部分坍塌、整體坍塌、窯內(nèi)滲水、窯洞冒頂、墻體開裂等幾種現(xiàn)象。同時，可認(rèn)定本次工程區(qū)內(nèi)荒廢房屋受損原因主要為09年前原所屬礦區(qū)4號煤層大面積采空導(dǎo)致形成，后期由于房屋長期閑置、無人居住、受房屋自然老化、降雨、建房初期地基處理不當(dāng)、建筑物本身質(zhì)量等自然原因較大，整合后的礦山8號煤層巷道掘進(jìn)過程中施工爆破對區(qū)內(nèi)土窯洞的受損存在一定程度上的加劇，對磚窯、磚混結(jié)構(gòu)房屋的受損影響輕微。

部分坍塌包括：窯臉部分剝落和碎落。窯臉是黃土窯洞所在的黃土崖崖面，在窯臉頂部、底部，由于雨水、節(jié)理裂隙等作用多發(fā)生土體崩解、剝落現(xiàn)象，從而形成了窯臉部分剝落和碎落現(xiàn)象；窯頂部分滑塌，主要發(fā)生在窯臉頂部土體，當(dāng)崖面陡峭或窯頂存在古土壤風(fēng)化層，在暴雨季節(jié)或連陰雨季節(jié)時，崖面土層及古土壤風(fēng)化層容易受水侵蝕，使得局部土體脫離母體而產(chǎn)生部分滑塌；洞內(nèi)土層剝落，主要發(fā)生有兩方面的原因：一方面是受黃土高原干旱、半干旱氣候的影響，使得黃土窯洞內(nèi)部拱圈的土體出現(xiàn)干縮現(xiàn)象，從而發(fā)生土體開裂、土層剝落；另一局部原因那么是因?yàn)辄S土中節(jié)理作用，加上土體上部雨水下滲，加大了節(jié)理擴(kuò)張，使土體失穩(wěn)，從而發(fā)生災(zāi)害。窯洞整體坍塌，是指窯洞土體整體塌落和倒塌，是一種很嚴(yán)重的破壞方式，整體坍塌多發(fā)生在土崖高度較小或是窯頂愛護(hù)層厚度較小的邊跨窯洞，在雨季入滲，增大了土層重量，同時也破壞了窯洞本身的結(jié)構(gòu)性和完整性，從而引起中間跨裂縫和坍塌，窯洞坍塌。

裂縫是指窯洞內(nèi)部的拱圈或墻體，因自然或人為因素的影響而發(fā)生土層、泥層開裂的現(xiàn)象，它是窯洞最常見的破壞形式。裂縫既可以發(fā)生在邊跨，也可以發(fā)生在中跨窯洞。有結(jié)構(gòu)性裂縫和構(gòu)造性裂縫兩種，結(jié)構(gòu)性裂縫是由于熱脹冷縮引起的比擬淺的裂縫，構(gòu)造性裂縫是由于拱圈斷裂或錯位而引起的比擬深的裂縫。

窯內(nèi)滲水是指在連陰雨季節(jié)，雨水沿黃土層中的節(jié)理或植物孔隙滲入窯洞內(nèi)部的拱圈或墻體的現(xiàn)象。它是窯洞災(zāi)害中比擬嚴(yán)重的破壞形式，嚴(yán)重影響著窯洞的穩(wěn)定性、平安性和居民的居住環(huán)境。此類災(zāi)害多發(fā)生在窯洞上覆土層較薄，黃土結(jié)構(gòu)性較差的區(qū)域；同時，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，窯洞滲水并非整個窯洞大面積同時滲水，一般集中在有單薄面的拱圈附近。

窯洞冒頂是指由于在窯洞建筑過程中未按建筑規(guī)程進(jìn)行施工或在窯頂存在古土壤風(fēng)化層，使得窯洞上部拱圈發(fā)生變形破壞的現(xiàn)象。一方面，在窯洞建筑過程，如果隨意亂挖亂建，有可能使得窯洞的高寬比小于1，從而影響窯洞的穩(wěn)定性和平安性，甚至發(fā)生窯洞坍塌破壞；另一方面，當(dāng)窯洞洞頂進(jìn)入古土壤風(fēng)化層時，由于古土壤風(fēng)化層渙散、破碎，容易發(fā)生掉塊、剝落等現(xiàn)象，從而引發(fā)窯洞冒頂；同時在干旱環(huán)境下，由于黃土的干縮現(xiàn)象，使得黃土中的節(jié)理裂隙進(jìn)一步張開，破壞了窯洞拱圈的完整性和結(jié)構(gòu)性，也可導(dǎo)致窯洞冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。

降雨：區(qū)內(nèi)房屋受損均與降雨有著基本的關(guān)聯(lián)，降雨是引起窯洞病害發(fā)生的主要原因之一。一方面雨水的入滲不僅能增加黃土的自重，而且可以使原本膠結(jié)的黃土顆粒發(fā)生懸浮或在自由水作用下沿土中空隙、節(jié)理發(fā)生流動，從而破壞黃土本身的結(jié)構(gòu)性和整體性，使得黃土強(qiáng)度降低；另一方面，由于黃土中存在著多種節(jié)理、裂隙，在雨水作用下，這些軟弱結(jié)構(gòu)面有可能進(jìn)一步的弱化和加深，從而使得黃土窯洞的整體穩(wěn)定性受到破壞，這也是雨季黃土窯洞病害多發(fā)的主要原因。

2.3從區(qū)內(nèi)受損房屋類型對其受損原因進(jìn)行機(jī)理分析

區(qū)內(nèi)土窯洞部分坍塌、整體倒塌等主要為前期4號煤層大面積采空導(dǎo)致地表產(chǎn)生變形，對窯洞穩(wěn)定性造成破壞，再為窯洞長期無人居住，窯內(nèi)土體自然風(fēng)干，土體間作用力逐漸減小，在受到部分土塊自重力影響的作用下，發(fā)生掉塊、窯臉坍塌、窯頂冒落、整體倒塌等現(xiàn)象，后期受區(qū)內(nèi)8號煤層巷道掘進(jìn)爆破施工影響，掉塊、坍塌等現(xiàn)象加劇。

區(qū)內(nèi)磚窯受損原因主要為前期4號煤層大面積采空導(dǎo)致地表產(chǎn)生變形，對地基承載力產(chǎn)生了影響，再為窯洞建房初期對地基根本無處理，建房所用材料較為粗糙，在經(jīng)歷數(shù)十年后，多年的風(fēng)雨侵蝕，致使建筑材料中起粘結(jié)作用的局部逐漸失效，局部房屋長期無人居住，導(dǎo)致窯內(nèi)空氣流通不暢，風(fēng)化、風(fēng)蝕、水蝕等細(xì)微影響作用致使房屋老化現(xiàn)象加快，區(qū)內(nèi)房屋受后期8號煤層巷道掘進(jìn)爆破施工影響輕微。

2.4綜合解釋結(jié)果

綜合前期井上、井下測量、村莊房屋裂縫調(diào)查統(tǒng)計(jì)、巷道爆破影響分析計(jì)算、周邊礦山開采影響等一系列的因素進(jìn)行分析，可得出本次調(diào)查階段區(qū)內(nèi)房屋等場地受損原因：區(qū)內(nèi)磚房屋建筑年代較早，建筑材料質(zhì)量較差，建筑階段地基處理方式較為簡單，在房屋建成后，長年的荷載下，地基下伏土層受地表建筑物自重的影響，土體空間結(jié)構(gòu)受上部荷載力的影響，遭到一定程度的破壞，進(jìn)行重新排列，在地表表現(xiàn)為輕微的沉降，由于同一建筑物各處地基受力不均，沉降程度有差別，從而導(dǎo)致建筑物受力不均，局部建筑物直接表現(xiàn)為開裂；周邊礦山8號煤層巷道施工爆破引起的地表變形的影響，該影響直接導(dǎo)致房屋開裂或已有裂縫加劇。

3地質(zhì)災(zāi)害防治措施

造成房屋受損的原因是多方面的，但不論哪種原因造成的裂縫，都會對房屋產(chǎn)生不同程度的不利影響。首先破壞了房屋的整體性，改變了結(jié)構(gòu)構(gòu)件原有工作狀態(tài)，降低了房屋的抗震能力和承載能力，降低了房屋結(jié)構(gòu)的可靠度和內(nèi)久性；其次是影響房屋的正常使用。因此，要針對裂縫出現(xiàn)的原因和開裂程度，對裂縫房屋進(jìn)行必要的處理，具體措施如下：

①加固法。這種辦法旨在提高房屋的整體性和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。如錨桿拉結(jié)法、鋼筋網(wǎng)片水泥砂漿抹面法、壓力自動灌漿法或地基加固法。

②卸載法。對房屋層數(shù)較多、地基變形較重、使用荷載較大且不易進(jìn)行加固的情況，可采用降低使用荷載、撤除不必要的從屬重物，甚至減少房屋層數(shù)。

③結(jié)合維修進(jìn)行功能改造法。對房屋開裂較重的頂層或端部轉(zhuǎn)折處，在無加固價值的情況下，可將該處撤除重建，或改變原有房屋的使用功能。

以上處理措施根據(jù)具體情況可獨(dú)自采用，也可綜合采用，但總的原那么是行之有效、措施得力、施工方便、經(jīng)濟(jì)美觀。本次調(diào)查區(qū)內(nèi)房屋裂縫除土窯洞外，其他建筑物裂縫均