開采損害與環(huán)境保護課件

開采損害與環(huán)境保護Miningdamagesandenvironmentalprotection

序言preface

第一篇

巖層與地表移動Part1strataandsurfacemovement1地表沉陷與損害特征Chapter1characteristicsofthesurfacesubsidenceanddamages1．1礦山開采沉陷與損害Section1miningsubsidenceanddamages1．2地下水動力沉陷與損害Section2motivesubsidenceanddamagesofgroundwater1．3工程地質(zhì)沉陷與損害Section3subsidenceanddamagesofengineeringgeology1．4近地表開挖的沉陷與損害Section4subsidenceanddamagesofdiggingvicinitydistricttothesurface2巖層移動特征Chapter2characteristicsofstratamovement2．1圍巖破壞及其類型Section1wallrockbreakageandtypes2．2巖層移動的分帶性特征Section2separatedzonecharacteristicsofstratamovement2．3巖層移動的研究方法Section3researchmethodsofstratamovement

3開采沉陷的一般規(guī)律性Chapter3generalregulationforminingsubsidence

3．1開采沉陷盆地及其特征Section1miningsubsidencebasinanditscharacteristics3．2地表移動變形Section2surfacemovementanddeformation3．3地表移動變形的預(yù)計Section3predictionofsurfacemovementanddeformation3．4開采沉陷的主要影響因素第二篇開采損害防治Part2preventionandcontrolofminingdamages4開采損害監(jiān)測與評價方法Chapter4monitoringandevaluationmethodsofminingdamages4．1開采損害的監(jiān)測Section1miningdamagesmonitoring4．2開采損害防治的立法Section2thelawmakingofpreventionandcontrolofminingdamages4．3開采損害的評價及經(jīng)濟分析Section3evaluationandeconomyanalysisofminingdamages5保護礦柱的留設(shè)Chapter5leavingprotectivepillar5．1保護礦柱的留設(shè)原理Section1principlesofleavingprotectivepillar5．2礦柱留設(shè)參數(shù)的確定Section2confirmingparametersofprotectivepillar5．3保護礦柱的留設(shè)方法Section3methodsof

leavingprotectivepillar6建筑物下開采Chapter6miningunderbuilding6．1概述Section1generality6．2建筑物下開采Section2deformationanddamagesofstructures6．3村莊下開采Section3miningundervillages6．4井筒礦柱開采Section4miningwellpillar7鐵路下開采Chapter7miningunderrailroad7．1概述Section1generality7．2路基的移動變形Section2movementanddeformationoftheroadbed7．3鐵路下開采的技術(shù)措施Section3techniquemeasuresofminingunderrailroad8受水體威脅礦床的開采Chapter8miningdepositthreatenedbywater8．1概述Section1generality8．2水體下礦床開采Section2miningdepositunderwater8．3承壓水體上礦床開采Section3miningdepositoverpressurewater9特殊采礦方法Chapter9specialminingmethods9．1概述Section1generality9．2條帶法開采Section2thestripminingmethod9．3房柱法開采Section3theroomandpillarminingmethod9．4井下采空區(qū)充填技術(shù)Section4stowingtechniqueofthegobunderground9．5覆巖離層帶注漿充填技術(shù)Section5groutingfillingtechniqueinbedseparatedzoneofoverlyingstrata第三篇礦山環(huán)境保護Part3mineenvironmentprotection10礦山資源與環(huán)境Chapter10mineresourcesandenvironment10．1概述Section1generality10．2礦山資源Section2mineresources10．3礦山環(huán)境污染及生態(tài)破壞Section3mineenvironmentpollutionandecosystemdamage10．4礦山環(huán)境規(guī)劃與管理Section4mineenvironmentprogrammingandmanagement11采礦沉陷土地復(fù)墾Chapter11landreclamationofminesubsidence11．1概述Section1generality11．2地表沉陷盆地造地復(fù)墾Section2landreclamationofthesurfacesubsidencebasin11．3沉陷區(qū)的生態(tài)綜合治理Section3ecosystemsyntheticmanagementofsubsidenceareas12礦井廢水控制與處理Chapter12controlanddisposalofminewastewater12．1概述Section1generality12．2礦井水污染防治方法Section2preventionandcontrolmethodofminewellwaterpollution12．3礦井廢水控制與處理Section3controlanddisposalofminewastewater13礦山固體廢棄物處理Chapter13disposalofminesolidwasteexploitation13．1概述Section1generality13．2廢礦矸石的處理Section2disposalofabandonedminewasterock13．3放射性核廢物的工程地質(zhì)處理Section3disposalofradioactivenucleuswasteinengineeringgeology13．4礦山固體廢棄物的綜合利用Section4syntheticutilizationofsolidwasteexploitation14礦山環(huán)境與發(fā)展Chapter14mineenvironmentanddevelopment14．1概述Section1generality14．2礦山環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展Section2mineenvironmentandpersistentdevelopment14．3煤炭的燃燒方法和轉(zhuǎn)化技術(shù)Section3burnablemethodofcoalandconvertedtechnique14．4煤層地下氣化Section4gasificationofcoalseamsunderground序言（perface）

1、地質(zhì)災(zāi)害與防御(geologicaldisasteranddefence)1．1自然災(zāi)害(naturaldisaster)

在日常生活中，人們能領(lǐng)悟或感受到“災(zāi)害”的存在和“災(zāi)害”的威脅。那什么叫“災(zāi)害’’呢?又怎樣給它—一個定義呢?“災(zāi)害’是針對人類社會而言的，沒有人類社會就無所謂災(zāi)害事件與災(zāi)害損失。廣義上我們可以將災(zāi)害定義(definition)：為自然界或人為活動所引起的、危害人類生命財產(chǎn)和生存條件的各類事件。進而又可以理解為：由于不能控制或未予控制的自然界和人為活動破壞性因素引發(fā)的、突然或在短時間內(nèi)發(fā)生的、超越本地區(qū)或本團體、個人防御能力所造成的人員傷亡與物質(zhì)財產(chǎn)損毀的事件。災(zāi)害事件成災(zāi)機制取決于致災(zāi)物質(zhì)運動的速度、動能、沖擊力和人類設(shè)施的承受能力，當前者大于后者時，就會造成破壞和損失。

（1）自然災(zāi)害：自然災(zāi)害通常指自然變異為主因而產(chǎn)生的，并表現(xiàn)為自然態(tài)的災(zāi)害。眾所周知，人類賴以生存的地球表層(包括巖石圈、水圈、氣圈和生物圈)，不僅受地球自身運動和變化的影響，而且也直接受太陽和其他天體的作用和影響。然而，自然界不斷的變化、太陽對地球輻射能的變化、地球運動狀態(tài)的改變、地球各圈：層物質(zhì)的運動和變異等因素，時常能破壞人類生存的和諧條件，致自然災(zāi)害的發(fā)生。根據(jù)成生機制，自然災(zāi)害可分為：

1)由大氣圈變異活動引起的氣象災(zāi)害和洪水，如暴風(fēng)雪、暴雨、寒潮、霜凍、冷害、冰雹、旱災(zāi)、龍卷風(fēng)、臺風(fēng)、熱帶低氣壓、雷暴、大風(fēng)等。

2)由水圈變異活動引起的海洋災(zāi)害與海岸帶災(zāi)害，如海嘯、風(fēng)暴潮、赤潮、巨浪、海冰、海水入侵、海平面上升和海水回灌等。

3)由巖石圈活動引起的地質(zhì)災(zāi)害，如地震、泥石流、滑坡、地裂縫、礦井突水、突瓦斯、地面塌陷、火山、地面沉降、土地鹽堿化、沙漠化、水土流失等。

4)由生物圈變異活動引起的農(nóng)、林病蟲草鼠害，如蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、農(nóng)業(yè)病蟲害、森林火災(zāi)、農(nóng)業(yè)環(huán)境災(zāi)害、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害

自然災(zāi)害亦可根據(jù)形成過程的時間長短，分為突發(fā)性和緩發(fā)性兩大類自然災(zāi)害。突發(fā)性自然災(zāi)害泛指當致災(zāi)因子的變化超過一定程度時，就會在幾天、幾小時、幾分、甚至幾秒鐘生成的災(zāi)害行為，如地震、洪水、颶風(fēng)、風(fēng)暴潮、冰雹等災(zāi)害。雖然旱災(zāi)、農(nóng)作物和森林的病、蟲、草害等成災(zāi)時間一般在幾個月內(nèi)，但災(zāi)害的形成和結(jié)束期比較短，所以也將它們列入突發(fā)性自然災(zāi)害。在致災(zāi)因素長期發(fā)展(通常在幾年或更長時間)的情況下，逐漸顯現(xiàn)成災(zāi)的自然災(zāi)害稱之為緩發(fā)性(或累進性)自然災(zāi)害，如土地沙漠化、水土流失、環(huán)境惡化等災(zāi)害。（2）人為災(zāi)害(man-madedisaster)

由人為活動引起表現(xiàn)為人為態(tài)的災(zāi)害稱為人為災(zāi)害，如城市、火災(zāi)、交通事故、人口爆炸、環(huán)境惡化、戰(zhàn)爭動亂、流行疾病和食物中毒、恐慌擁擠死傷人員等。另外，由自然界變異所引起的表現(xiàn)為人為態(tài)的災(zāi)害則稱為自然人為災(zāi)害；如太陽活動峰年發(fā)生的傳染病流行。人類改造自然活動中也會造成某些災(zāi)害事件的發(fā)生，我們將由人為活動影響所產(chǎn)生的，表現(xiàn)為自然態(tài)的災(zāi)害稱為人為自然災(zāi)害，如過量砍伐森林引起的水土流失、過量開采地下水或礦產(chǎn)資源引起的地面沉陷等。1．2地質(zhì)災(zāi)害（geologicaldisaster）我國是地質(zhì)災(zāi)害種類繁多、災(zāi)情嚴重、分布面積廣的國家隨著經(jīng)濟的發(fā)展，災(zāi)害的頻度和規(guī)模有遂年增加的趨勢。所謂地質(zhì)災(zāi)害，就是自然和人為地質(zhì)作用導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體發(fā)生變化，并給人類和社會造成危害的災(zāi)害事件。如崩塌，滑坡，泥石流，地裂縫，地面沉降，地面塌陷，巖爆，坑道突水、突泥、突瓦斯，煤層自燃、黃土濕陷，巖土膨脹，砂土液化，土地凍融,水土流失，土地沙漠化及沼澤化，土壤鹽堿化，海岸帶變遷，以及地震、火山、地?zé)岷Φ?。?）地質(zhì)災(zāi)害類型（type）我們將由地質(zhì)本身構(gòu)造因素產(chǎn)生的自然地質(zhì)現(xiàn)象及由此產(chǎn)生的災(zāi)害，稱為自然地質(zhì)災(zāi)害。由不合理開發(fā)利用國土、過量索取地下資源等人類活動引起的河岸破壞、地基沉陷等災(zāi)害，稱為人為地質(zhì)災(zāi)害。由自然、人為地質(zhì)災(zāi)害引起的火災(zāi)、瘟疫、滑坡、泥石流、環(huán)境污染、大氣污染等災(zāi)害，稱為地質(zhì)災(zāi)害的次生災(zāi)害。中國地質(zhì)災(zāi)害主要劃分為10大類38種，即：地殼活動災(zāi)害(地震、火山噴發(fā)、斷層錯動)、崩滑流(崩塌、滑坡、泥石流)、地面變形災(zāi)害(地面塌陷、地面沉降、地裂縫)、礦井災(zāi)害(礦井突水、沖擊地壓和冒頂、煤瓦斯突出、煤自燃、礦井熱害、礦震)、特殊巖土災(zāi)害(濕陷性黃土、膨脹土、凍土凍融、砂土液化、淤泥質(zhì)軟土)、土地退化災(zāi)害(水土流失、土地沙漠化、鹽堿化、沼澤化)、地球化學(xué)異常災(zāi)害(地下水質(zhì)污染、農(nóng)田土地污染、地方病)、河湖庫災(zāi)害(塌岸、淤積、滲漏、浸沒、潰決)、海岸災(zāi)害(海面上升、海水入侵、海岸侵蝕)、海洋地質(zhì)災(zāi)害(水下滑坡、潮流沙壩、淺層氣害)等。目前重點：地質(zhì)災(zāi)害、地震災(zāi)害、滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降、火山、水土流失、沙漠化、煤礦地質(zhì)災(zāi)害（礦震、滑坡、地面塌陷、瓦斯突出、礦井突水、）（2）地質(zhì)災(zāi)害特征(characteristic)

地質(zhì)災(zāi)害的破壞作用有：①人員傷亡；②破壞房屋、廠房等建筑物及設(shè)施；③威脅城鎮(zhèn)安全；④破壞鐵路、公路、航道、水庫等交通和水利設(shè)施，破壞土地資源、礦產(chǎn)資源、水資源、旅游資源等；⑤破壞生態(tài)環(huán)境；⑥影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其它經(jīng)濟活動。地質(zhì)災(zāi)害直接影響到我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的各個方面。首先是農(nóng)業(yè)資源損失巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國水土流失面積達150萬余平方公里，有15.8萬余平方公里的土地存在沙漠化的危險。交通運輸?shù)蔫F路、公路干線經(jīng)常受到滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等災(zāi)害侵襲而被迫中斷。更為嚴重的是，地質(zhì)災(zāi)害給城鎮(zhèn)建設(shè)的人民生命造成很大威脅，據(jù)有關(guān)資料，我國有32．5％的地區(qū)和45％的大中城市處在地震烈度為Ⅶ的高值區(qū)；全國至少有70個縣城面臨泥石流的威脅。

地質(zhì)災(zāi)害具有以下特征：

1）區(qū)域性和成因多元性地質(zhì)災(zāi)害是特定地質(zhì)環(huán)境下的產(chǎn)物，不同類型的成因亦不盡相同。成生環(huán)境的地質(zhì)構(gòu)造、巖土類型、區(qū)域穩(wěn)定性、地球化學(xué)和地形地貌等的不同，決定了地質(zhì)災(zāi)害的類型和特征，使其反映出某區(qū)域或地區(qū)地質(zhì)特點的空間展布特征，即具一定的區(qū)域性。

2）復(fù)發(fā)性和多發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害具有原地頻繁重復(fù)發(fā)生的特性。如1965年11月20-23日在云南祿勸縣爛泥溝連續(xù)發(fā)生的三次大滑坡；再如冰川泥石流(川藏公路線上的古鄉(xiāng))、地震(如四川爐霍、甘肅甘谷、廣東南溪等地)等類型地質(zhì)災(zāi)害有原地多發(fā)性，或連續(xù)出現(xiàn)的特征。3）活動周期性地震、火山、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害皆具活動周期性。如滑坡、崩塌、泥石流等有受氣候周期性變化、大氣環(huán)流周期性變異等制約的特性，使滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害呈季節(jié)性(即發(fā)生時間與雨季相吻合)的特征。4）群發(fā)性地震、滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害具有群發(fā)性和同步性。如1976年8月16日、21日、23日在四川省松潘、‘平武相繼發(fā)生7．2、6．7、7．2級強震群。1989年7月在四川東部連降特大暴雨，波及全省85個縣，降雨量最大達144．8毫米/小時、時，由于暴雨強度大，持續(xù)時間長，致使山洪暴發(fā)，山崖垮塌，山體滑坡，泥石流多處同時發(fā)生。5）災(zāi)害類型轉(zhuǎn)化性滑坡、崩塌災(zāi)害的滑、崩堆積物為泥石流提供了物質(zhì)來源，可能生成、轉(zhuǎn)化為泥石流；滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害又可轉(zhuǎn)化為水土流失；水土流失災(zāi)害又可轉(zhuǎn)化為河、湖、海淤積災(zāi)害等。這種災(zāi)害的惡性循環(huán)，構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害鏈。6）誘發(fā)或伴生災(zāi)害特征如地震災(zāi)害可以誘發(fā)滑坡、崩塌√泥石流等災(zāi)害，同時，伴生地面裂縫、沙土液化等災(zāi)害。7）突發(fā)性地震、火山、滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害具有突然暴發(fā)、歷時短、成災(zāi)快、危害大的特征。8）災(zāi)害累進性土地沙漠、土地鹽堿化、水土流失、地面沉降、煤田自燃、沼澤化、淤積災(zāi)害及河、湖、海岸變遷災(zāi)害等，它們皆以物理、化學(xué)和生物的累積性緩慢變異，逐漸加重災(zāi)度，逐步擴張、外延和遷移為特征。（3）人類行為與地質(zhì)災(zāi)害(man-madedisaster)

我國地質(zhì)災(zāi)害日趨嚴重的原因是多方面的，地質(zhì)作用的周期性變化和全球環(huán)境、氣候條件的變化是十分重要的原因之一。然而人類違背自然規(guī)律，造成地質(zhì)環(huán)境破壞，也加劇了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。據(jù)地質(zhì)災(zāi)害成因分析，全國50％以上的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因是人類行為。地質(zhì)災(zāi)害表面上看是自然運動的必然規(guī)律，是一種不可抗拒的自然運動。但大量事實表明，地質(zhì)災(zāi)害的孕育、發(fā)生和破壞程度皆與人類的活動密切相關(guān)。如大面積的地面沉降和地面裂縫是過量抽排地下水所引起的；礦區(qū)的塌陷災(zāi)害是人們采掘地下礦藏資源采空所引發(fā)的；許多大型滑坡、崩塌、泥石流和大面積的水土流失是由于人們毀林墾荒、采掘礦藏、修筑道路、興建水利工程、破壞植被和濫伐森林所致。

我國地質(zhì)災(zāi)害類型和破壞程度與人類活動相關(guān)，甚至地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)展也與人類活動密切相關(guān)。西北地區(qū)主要為高山、高原和一些大型內(nèi)陸盆地等地形地貌，氣候寒冷，人類活動微弱，主要的地質(zhì)災(zāi)害為土地沙漠化、凍融等，地質(zhì)災(zāi)害類型較單一，加之，人口密度與經(jīng)濟密度皆較低，因此破壞程度也低。東南地區(qū)主要為沿海平原、低山丘陵及其與西北高山、高原過渡的山地地形地貌，氣候冷暖和降水豐枯變化劇烈，人類活動頻繁，其地質(zhì)災(zāi)害類型有地震、崩滑流、地面變形、特殊巖土、礦井災(zāi)害等；同時，該區(qū)域人口稠密，城鎮(zhèn)和大型企業(yè)及骨干工程密布，因此地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育種類多，發(fā)生的頻率亦高，造成的破壞強烈。

由此可見，我們要防治地質(zhì)災(zāi)害，將地質(zhì)災(zāi)害損失降低到最低限度，就要求人們遵守自然界的發(fā)展變化規(guī)律，自覺地遵守和維護國家的有關(guān)法律和法規(guī)，保護我們的生存環(huán)境?？v觀中國建國以來的地質(zhì)災(zāi)害活動史，其范圍、頻度、強度和破壞程度皆與我國人口和經(jīng)濟發(fā)展具有正相關(guān)的關(guān)系。我國的人口將進一步增長，城市化將進一步加快，資源開發(fā)和工程建設(shè)活動也將擴大，不僅沿海繼續(xù)為經(jīng)濟建設(shè)的開發(fā)區(qū)，中部和西部地區(qū)也逐漸將進行大規(guī)模的經(jīng)濟開發(fā)，人類的活動將加劇，因此，將來我國的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育和破壞程度均會不斷提高，地質(zhì)災(zāi)害也會達到前所未有的嚴重程度。加強地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作有助于國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展。1．3地質(zhì)災(zāi)害的對策（1）地質(zhì)災(zāi)害防治的現(xiàn)狀(presentsituation)1）目前世界許多國家已由災(zāi)后被動救災(zāi)，轉(zhuǎn)為災(zāi)前主動地、有目的地勘察、監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)防和治理。

2）在防治方面仍然存在①無預(yù)報無預(yù)防；—：②有預(yù)報而無預(yù)防；③有預(yù)報、有預(yù)防、沒有組織實施等問題。在地質(zhì)災(zāi)害防治的實踐中，有預(yù)報、有預(yù)防、并組織實施的實例也越采越多了?？傮w上看，我國在災(zāi)害的防治方面仍處于消極救災(zāi)的狀況，災(zāi)前投資不到位，災(zāi)后則全力以赴。

（2）地質(zhì)災(zāi)害的對策(countermeasure)

1)認真貫徹執(zhí)行“以防為主，防治結(jié)合”的方針。開展全國地質(zhì)災(zāi)害時空的分布、形成機理與現(xiàn)今地殼變形研究，進行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、預(yù)警分析，逐步掌握地質(zhì)災(zāi)害的分布發(fā)育規(guī)律，做好重大地質(zhì)災(zāi)害的事前防范工作。

2)進一步加強法制建設(shè)，建立健全防災(zāi)法規(guī)。大力宣傳、認真貫徹《防震減災(zāi)法》、《地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法》、《若干建設(shè)項目環(huán)境保護管理辦法》和《水土保持工作條例》、《環(huán)境保護法》、《礦產(chǎn)資源法》、《土地法》、《森林法》、《草原法》、《水法》、《江河管理條例》等，進一步增強各級領(lǐng)導(dǎo)和廣大群眾的法律意識，提高依法加強地質(zhì)災(zāi)害防治的自覺性，以法規(guī)的形式來管理地質(zhì)環(huán)境，預(yù)防和減輕地質(zhì)災(zāi)害，逐步把防治地質(zhì)災(zāi)害納人法制的軌道。3)建立起統(tǒng)一管理與分級、分部門管理相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害防治管理體系，實行嚴格的責(zé)任制，一是做好以地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀、防治目標、防治原則、易發(fā)區(qū)和危險區(qū)的劃定、總體部署和主要任務(wù)、基本措施、預(yù)期效果為內(nèi)容的地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃；二是擬定好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)防重點；三是做好工程建設(shè)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性，工程建設(shè)本身遭受地質(zhì)災(zāi)害危害的危險性，及擬采取的防治措施等地質(zhì)災(zāi)害危險性評估；四是做好地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時間、地點、成災(zāi)范圍、影響程度等的地質(zhì)災(zāi)害防治預(yù)報。4)加強地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和信息系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)及防治措施確定監(jiān)測內(nèi)容，并建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)，密切觀察地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展動態(tài)，實行防治信息化施工。

5)實施專業(yè)隊伍與群眾相結(jié)合，技術(shù)業(yè)務(wù)與行政措施并重的綜合防治方針，動員全社會力量，建立群測群防體系，建設(shè)有社會各界共同參與的防災(zāi)網(wǎng)絡(luò)，走出一條具有中國特色的地質(zhì)災(zāi)害防治之路。(錄像)2、礦山開采沉陷與開采損害（minesubsidenceanddamages）煤礦地質(zhì)災(zāi)害：背景`構(gòu)造應(yīng)力場活動構(gòu)造構(gòu)造活化區(qū)應(yīng)力重新分配地質(zhì)構(gòu)造活動附加應(yīng)力采空卸載抽排地下水礦山采掘重力地面沉降滑坡地面塌陷地震瓦斯突出煤突出建筑變形水田、山塘滲漏人員傷亡及設(shè)備破壞地道地震地裂縫地陷爆炸火災(zāi)中毒窒息

地下有用礦體被采出以后，其開采周圍的巖體的原始力平衡狀態(tài)受到破壞，應(yīng)力重新分布，達到新的平衡。在此過程中，覆巖產(chǎn)生非連續(xù)破壞(斷裂、垮落)和連續(xù)的移動、變形(撓曲)，隨著開采，不久這種移動變形就會達到地表形成盆地，這種現(xiàn)象稱為覆巖沉陷(overburdensubsidence)。因開采而引起的覆巖運動稱為開采擾動或采動。處在采動影響范圍之內(nèi)的設(shè)施及自然對象稱為采動對象。實踐證明，任何采動對象承受采動變形的能力是有限的，采動變形達到一定程度時，采動對象就會受到損害，這種損害稱為開采損害(miningdamage)。也有叫災(zāi)害（disaster）開采損害的表現(xiàn)形式可以是：

(1)采動對象的使用條件惡化，甚至不能繼續(xù)使用。(2)采動對象的穩(wěn)定性惡化，部分喪失甚至全部喪失穩(wěn)定。幾個世紀以來，人們認為覆巖沉陷地表損害是大多數(shù)地下開采的必然結(jié)果。從上世紀中葉開始，這種地表損害已對地表建筑物、結(jié)構(gòu)物、道路和農(nóng)業(yè)帶來嚴重破壞。事實上，有關(guān)開采損害財產(chǎn)的爭論和訴訟，在英國法院的記載中可追溯到15世紀初，比利時16世紀曾經(jīng)發(fā)布過一項法令，對因進行開采而使列日城的含水體受到破壞的責(zé)任者處以死刑。19世紀至20世紀以來，美國、英國、德國、波蘭也紛紛制定相應(yīng)法令，對開采造成的損害，礦主負責(zé)加以修復(fù)和賠償損失。為了防止在訴訟中提出無根據(jù)的賠償要求，采礦企業(yè)的礦山工程人員本世紀初開始在礦建立觀測站，對地表移動進行系統(tǒng)觀測。在綜合這些觀測成果和進行相關(guān)理論探討的基礎(chǔ)從本世紀開始逐漸產(chǎn)生了一門新的科學(xué)——開采沉陷及損害防治(miningsubsidenceanddamagecontrol)。·

世界各個采煤國家在煤田開發(fā)過程中，為了保護地面建筑物、鐵路等免受開采的有害影響，以及防止水體潰人采空區(qū)淹沒礦井，在井下留設(shè)了大量煤柱。隨著工業(yè)的發(fā)展，礦區(qū)地面建筑物和鐵路線日益增多，煤炭開采深度逐漸加大，煤柱的尺寸要比地面保護的對象大得多，例如，波蘭上西里西亞煤田生產(chǎn)礦井壓在保護煤柱中的煤炭儲量達35億t，為礦井總平衡表內(nèi)儲量的40％。英國海下壓煤量達6．5億to我國“三下”壓煤量也很嚴重，壓煤可開采儲量達145億t，有些新投產(chǎn)的礦井壓煤占全礦井儲量的40％～60％，山東省特大型煤炭基地兗州煤炭集團責(zé)任股份有限公司1995年用于壓煤村莊搬遷及沉陷區(qū)土地賠償費就達1．5億人，民幣。其壓煤情況見表0．1所示。山東、江蘇、河北、安徽、河南等省地區(qū)人口密集，農(nóng)村村莊下壓煤問題突出。我國主要產(chǎn)煤省村莊下壓煤情況見表0．2。其中山東兗州礦區(qū)121個村莊壓煤6．0億t河南平頂山礦務(wù)局114個村莊壓煤2．1億t河北開灤礦務(wù)局75個村莊壓煤5．8億t安徽淮北礦務(wù)局122個村莊壓煤2．2億t而江蘇徐州礦務(wù)局村莊壓煤2．1億t，占該局總可采儲量的31％。

同時，生產(chǎn)礦井留設(shè)大量保護煤柱使礦井開采條件復(fù)雜化，影響井下巷道和采區(qū)的正常布置，而且造成地下煤炭資源不能充分利用，縮減了礦井的服務(wù)年限。特別在高潛水位礦區(qū)，地表沉陷不僅損害地表建(構(gòu))筑物，而且破壞耕地，造成巨大經(jīng)濟損失，由此引起地貌變異和地質(zhì)作用過程所造成的環(huán)境破壞將影響到子孫后代。它涉及礦業(yè)及礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活等各個方面，是一個重大的社會和環(huán)境問題。近30年來，-隨著科學(xué)的發(fā)展，人們在科學(xué)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中逐步加深了對采動覆巖沉陷規(guī)律性的認識，世界上大多數(shù)采煤國家都主張盡可能不留保護煤柱，尋找和采用在經(jīng)濟和技術(shù)合理的工程控制方法，防治開采損害。

我國人均耕地面積約0.93ha，不到世界平均水平(2.93ha)的1／3，且山地多，平原少，全國現(xiàn)有耕地約1億ha，只占全部土地面積的10.4％，每人平均約O.087ha，僅為世界平均數(shù)(0.37ha)的24％。我國土地后備資源潛力不大，耕地后備資源不足，與此同時，近幾十年來，由于城鄉(xiāng)基本建設(shè)和工業(yè)發(fā)展的需要，從1958--1978年每年平均以160ha速度占用和毀壞耕地，近幾年雖有所減少，仍以年40萬ha的速度遞減，煤炭開采形成的地表塌陷自90年代以來每年約2.2萬ha，至1994年底累計形成的塌陷已達32萬ha，預(yù)計到2000年累計形成塌陷面積將達40余萬ha，至21世紀初，采礦業(yè)每年占用和破壞土地將達3.4萬1m。在高潛水位礦區(qū)，井工開采造成的塌陷區(qū)常年積水或季節(jié)性積水，造成耕地絕產(chǎn)，并使原地面農(nóng)田水利設(shè)施遭受嚴重破壞。根據(jù)近幾年我國中東部具有代表性的開灤、淮北、平頂山、徐州、兗州和大屯礦區(qū)，以及東北內(nèi)蒙古等10大礦區(qū)土地塌陷統(tǒng)計調(diào)查，我國各礦區(qū)每采萬噸煤的塌陷影響面積約在0.1---0.3ha，平均0．2ha：每采萬噸煤因塌陷而積水絕產(chǎn)需征地面積約0．01--0．29ha，平均O．067ha，我國在1991—2000年期間，井工煤礦計劃年產(chǎn)原煤11億噸，以此估計每年新增塌陷面積2.2萬ha，其中絕產(chǎn)征地面積約0.7萬ha，加上露天開采挖損、壓占及矸石山占地，1990—2000年累計毀地25.7萬ha，這一毀地趨勢已引起采礦業(yè)學(xué)者的密切注意。隨著我國煤炭資源的開發(fā)力度的不斷加大，開采沉陷和開采損害日益嚴重，因此對開采損害的研究變得日益重要。對于煤炭工業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

第二篇巖層與地表移動Part1strataandsurfacemovement1地表沉陷與損害特征Chapter1characteristicsofthesurfacesubsidenceanddamages1．1礦山開采沉陷與損害Section1miningsubsidenceanddamages1.1.1世界和我國礦產(chǎn)資源概況礦山開采的對象是各種礦產(chǎn)資源。礦產(chǎn)資源是人類發(fā)展生產(chǎn)、賴以生息的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦產(chǎn)資源的種類和數(shù)量是衡量一個國家綜合國力的重要標志。因此，古今中外，各國都很重視地質(zhì)勘查工作，大力尋找可供開采利用的礦產(chǎn)資源。迄今，世界上已發(fā)現(xiàn)能被作為礦產(chǎn)的有163種之多。礦產(chǎn)除用于基礎(chǔ)工業(yè)之外，還廣泛應(yīng)用于國計民生的各個方面。近代，在發(fā)展高新技術(shù)、開發(fā)高精尖產(chǎn)品方面，礦產(chǎn)更是不可缺少。今后，隨著世界經(jīng)濟、技術(shù)的迅猛發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求更會與日俱增。這種需求不僅表現(xiàn)在數(shù)量上，而且表現(xiàn)在品種和質(zhì)量上。因此，礦產(chǎn)資源的種類及其應(yīng)用范圍也將會隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高而不斷增加與擴大，新的礦產(chǎn)資源將會陸續(xù)被勘查出來。1.世界礦產(chǎn)資源概況地球在其形成與演化過程中，經(jīng)過幾十億年的內(nèi)力和外力地質(zhì)作用，促使一些元素、礦物或巖石聚集成為可供工業(yè)利用的礦產(chǎn)，廣泛分布于地球的地殼中和水域中。但是，由于各地地質(zhì)條件的差異，造成世界各國礦產(chǎn)資源的種類、數(shù)量以及埋藏條件等的差異，有的差異甚遠，因而造成世界礦產(chǎn)資源總的分布狀況極不均衡。如煤主要集中于俄羅斯、中國、美國、德國、波蘭等。北半球煤炭占世界總量的92％，南半球只占8％。根據(jù)擁有礦產(chǎn)資源的種類、數(shù)量和質(zhì)量等進行綜合評估，俄羅斯、美國、中國、澳大利亞、加拿大五國為世界礦產(chǎn)資源大國，而日本及歐洲一些國家則屬于礦產(chǎn)資源貧乏國家。2．我國礦產(chǎn)資源概況我國各類礦產(chǎn)齊全，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)163種，其中149種已探明儲量。20多種礦產(chǎn)的探明儲量居世界前列，如煤、錫、稀土、螢石、硼、滑石、高嶺土等。130多種礦產(chǎn)已開發(fā)利用，每年礦石采掘量達50多億噸，我國已成為世界第三礦業(yè)大國。煤炭資源的儲量十分豐富。中國近年來大力加強南海及東海大陸架油田和塔里木盆地等地油田的開發(fā)工作，石油及天然氣的儲量正在急劇增加。上述這些豐富的礦產(chǎn)資源，為我國持續(xù)、高速發(fā)展國民經(jīng)濟提供了資源保證。但是，我國礦產(chǎn)資源的分布也是很不均衡的，按人均占有量與世界各國相比，仍然偏低；許多，重要礦產(chǎn)的質(zhì)量差，分布地區(qū)過于集中；有些礦產(chǎn)缺口較大等。這在一定程度上影響了經(jīng)濟、技術(shù)的發(fā)展。1．1．2礦山開采的現(xiàn)狀礦山開采是在地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上進行的。只有經(jīng)過詳細的地質(zhì)勘查，求出可供礦山開采的工業(yè)儲量之后，才能夠進行礦山開采。礦山開采的效能和安全狀況取決于諸多方面，首先是地質(zhì)資料的準確性和礦山設(shè)計的科學(xué)性與合理性，其次是采掘、運輸?shù)臋C械化程度、各種設(shè)備和設(shè)施的技術(shù)性能、勞動組織、安全管理以及各種技術(shù)措施的實施等等。當前，世界各國礦山開采狀況，大致可從以下四個方面來衡量：1．主要礦產(chǎn)的產(chǎn)量。礦產(chǎn)的產(chǎn)量，特別是主要礦產(chǎn)的產(chǎn)量是衡量一個國家礦開采狀況的直接和現(xiàn)實的標志。1990年世界一些主要國家煤炭和原油的產(chǎn)量見表：

從以上統(tǒng)計表可看出，世界礦產(chǎn)開采量(不包括天然氣和地下水)是巨大的。其中，能源礦產(chǎn)煤炭和石油的開采量占80％以上。礦山開采量中最大者為煤炭，占全部礦山開采量的近80％。中國的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，中國煤炭產(chǎn)量現(xiàn)已達12億噸，居世界第一位，占中國礦山開采量的90％以上。2．開采手段開采手段的先進與否也是反映一個國家礦山開采水平的重要標志。

1)采礦機械化程度。

2)采礦工藝

3)采用特殊鑿井法

4)鑿井設(shè)備大型化3開采方式1．1．3礦山塌陷的狀況和損害特征

1．人為地質(zhì)作用與地質(zhì)環(huán)境的反饋趨勢礦山開采造成了許多巖層斷裂、地表塌陷，改變了地面形態(tài)，干擾了生態(tài)平衡，破壞了自然地質(zhì)環(huán)境，帶來了許多環(huán)境地質(zhì)問題，給人類和其他生物的正常生活和生存造成了危害。人類只有一個地球。由于地球上內(nèi)、外力地質(zhì)作用的長期協(xié)調(diào)發(fā)展，才形成了許多美好的自然環(huán)境，人類和其他一切生物才得以和諧地生息和繁衍。但是在近代，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，作用于地球的各種人為地質(zhì)作用急劇增長。在許多方面，這種人為地質(zhì)作用的速度和強度已經(jīng)大大超過了自然地質(zhì)作用。據(jù)估計，人類活動每年搬運的物質(zhì)總量已達10000立方公里，超過了全球自然水流的搬運總量，而且人工搬運的物質(zhì)數(shù)量還在不斷增加。這種遞進的人為地質(zhì)作用施加于地殼，影響地質(zhì)環(huán)境，而地質(zhì)環(huán)境的容量是有限的。當人為地質(zhì)作用達到一定程度或超出地質(zhì)環(huán)境的容量時，地質(zhì)環(huán)境就會不斷產(chǎn)生反饋作用。這種反饋作用有兩種趨勢，一種是良性反饋趨勢，即由于人類活動，改變了惡劣的自然條件，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量得到改善，如人類改造沼澤和鹽堿地，使之成為適宜種植的良田草場，造福于人類；另一種是惡性反饋趨勢，即人為地質(zhì)作用破壞了原來美好的自然風(fēng)貌：地下巖層被采動，廢硐老塘密如蛛網(wǎng)，地表塌陷，坑坑洼洼，廢石垃圾到處堆放，地下水位下降，泉水消失，酸雨酸霧時常降臨，水質(zhì)被污染，混進了化學(xué)物質(zhì)和重金屬離子，森林消失，草原退化，良田變成了污水坑，無法種植而絕產(chǎn)，房屋開裂，路基變形，空氣渾濁，粉塵增加，沙暴和塵暴瀕瀕襲來，加快了沙漠化的進程……這種惡化了的自然環(huán)境，致使許多生物無法生存而絕跡，自然界生物和諧的食物鏈和食物網(wǎng)發(fā)生斷缺，破壞了生態(tài)平衡，最終危及人類自身的生存與發(fā)展。礦山開采是人為地質(zhì)作用中最為活躍的內(nèi)容，也是其主要構(gòu)成部分，對地質(zhì)環(huán)境的破壞和干擾是廣泛的，影響是深遠的。由于礦山開采活動而引起的地質(zhì)環(huán)境的反饋趨勢基本上是惡性的。它不僅使礦山開采區(qū)的環(huán)境質(zhì)量普遍下降，而且還常常造成嚴重的地質(zhì)災(zāi)害，使礦區(qū)附近的生命財產(chǎn)遭受重大損失，其中，礦山塌陷就是礦山開采這種人為地質(zhì)作用造成的嚴重惡果之一。2．礦山塌陷狀況礦山開采是人類經(jīng)濟活動的重要內(nèi)容。人類為了從地下掘取礦產(chǎn)資源，建設(shè)了數(shù)以十萬計的各種采礦企業(yè)，運用各種開采手段、方式和工藝方法進行采礦活動，設(shè)計和施工了大大小小的井巷工程和覆巖剝離工程，以及一系列通風(fēng)、排水工程等，然后把各種有用礦物和礦石從地下深處采運上來，同時把大量廢石或丟于地下或堆放于地表。這就破壞了地下各種地質(zhì)體的原始賦存狀態(tài)及其相互關(guān)系，改變了礦區(qū)附近的地球物理場及地球化學(xué)背景值，也同時改變了地下巖石自身的力學(xué)性質(zhì)及各地質(zhì)體之間的力學(xué)平衡狀態(tài)。地下采空區(qū)上部覆巖，在重力、應(yīng)力作用下，便會產(chǎn)生裂隙或斷移，不斷發(fā)生冒落，造成地面塌陷，并由此引發(fā)出一系列嚴重后果。目前，人類每年通過各種采礦工程，利用各種設(shè)備，從地下采運到地面的煤、石油及各種礦石已大大超過了100億噸，如果加上夾運上來的各種矸石、廢石以及天然氣和難于測計的地下水開采量，其數(shù)量就更加可觀丁。如此年復(fù)一年，逐年遞增，大量物質(zhì)被采出，地下空間必然要得到填補，這便在地球表面造成了十分普遍而嚴重的礦山塌陷。由于世界上煤礦數(shù)量多；分布廣，開采普遍，所以，在礦山塌陷中，以煤礦開采引起的塌陷最為普遍，危害也最大。例如江蘇??；共有大小煤礦200多座，蘇北煤礦開采歷史悠久，井型大，產(chǎn)量高，是華東重要煤炭基地。蘇南煤田規(guī)模小，分布零散。全省因采煤造成的土地沉陷面積達127平方公里，平均萬噸沉陷率達2670平方米左右。江蘇省屬經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，全省村鎮(zhèn)密度大，：人口稠密，土地多是高產(chǎn)的良田沃土。由于大片土地沉陷而絕產(chǎn)或牛絕產(chǎn)，使農(nóng)業(yè)遭受巨大損失。國家每年都要投入大量資金進行塌陷區(qū)村鎮(zhèn)遷建、賠償及綜合治理，增加了企業(yè)負擔(dān)，制約了煤炭生產(chǎn)。

兗州礦區(qū)因開采引起的地面塌陷范圍廣，塌陷速度快，根據(jù)地表塌陷形態(tài)和積水情況，大致分為三個區(qū)域：

(1)沉陷盆地裂縫區(qū)開采煤層所造成塌陷盆地在一定的范圍地面大面積的裂縫。

(2)低潛水位沉陷區(qū)如葛亭、代莊、濟二、許廠礦等，地下水位在10～16米。地表塌陷范圍0.45~0.8H；萬噸塌陷率在0.7~0.8之間。季節(jié)性積水。

(3)高潛水位沉陷積水區(qū)興隆莊、鮑店、東攤、南屯等。地勢平坦，潛水位高3～6米，河流縱橫，塌陷區(qū)普遍積水，又通過地下砂層與河水有補給關(guān)系，所以積水難于排干，地表大面積積水，農(nóng)田絕產(chǎn)，對地面村莊和建筑物損害嚴重，對當?shù)氐娜嗣竦纳a(chǎn)、生活及區(qū)域生態(tài)環(huán)境也造成了極大的影響。1．1．4礦山沉陷的屬性和特點礦山塌陷是由于礦山開采所引起，凡有礦山開采之處，必然會造成程度不同的礦山塌陷，從而對自然環(huán)境和人類的生命財產(chǎn)造成危害。礦山塌陷是一種人為的地質(zhì)災(zāi)害，有它的屬性和特點，只有認識了這些屬性和特點，才能對其危害有全面深入的了解。

1礦山塌陷是一種人為地質(zhì)災(zāi)害這種人為地質(zhì)災(zāi)害是由于人類在采礦活動中，對地殼表和內(nèi)部施以各種人為地質(zhì)作用，改變了地殼表面的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，破壞了地質(zhì)環(huán)境在天然地質(zhì)作用下的平衡關(guān)系，從而引發(fā)出一系列災(zāi)害。與礦山開采有關(guān)的人為地質(zhì)作用主要表現(xiàn)在以下三個方面：

1）人為剝鑿地質(zhì)作用。露天礦山覆巖剝離、井下開采鑿井掘巷、平整礦場等都屬此類。這種作用使地殼表面改觀，結(jié)構(gòu)改變。隨著礦山開采強度和速率的提高，人為剝鑿地質(zhì)作用的強度和速率也會不斷提高，其影響的廣度和深度也不斷加大。2）人為搬運地質(zhì)作用。人類在采礦活動中，利用開鑿的井巷為通道，把地下深處的物質(zhì)搬運到地面，改變了地下物質(zhì)原來的賦存狀態(tài)，破壞了地下物質(zhì)間原來的平衡關(guān)系。為了實現(xiàn)新的平衡，地下巖層便要發(fā)生種種變化，覆巖斷裂、移動乃至塌陷就是這些變化中的突出表現(xiàn)。

3）人為堆積地質(zhì)作用。人類把從地下采掘出來的礦石和夾石、矸石堆放在地表礦場，經(jīng)過選礦，把有用部分取走，把剩下的廢石、尾砂或填平溝壑，或堆放在礦區(qū)附近，形成許多矸石山、廢石山，大大改變了原來的自然風(fēng)貌，破壞了原來的自然環(huán)境，塑造了新的人工地形，形成許多人為地貌景觀。人工堆積的規(guī)模和速率目前也已超過了自然堆積地質(zhì)作用。2．礦山塌陷是一種突發(fā)性和累進性兼?zhèn)涞娜藶榈刭|(zhì)災(zāi)害

1）突發(fā)性。礦山開采使覆巖懸空，重力作用于懸空覆巖，達一定程度即造成覆巖的突然崩塌，可以在瞬間掩埋井巷及采掘工作面，摧毀地面各種建筑物。如不及早預(yù)測，采取有效措施加以防范，就會造成生命財產(chǎn)的重大損失。

2）累進性。礦山塌陷災(zāi)害更多的是以緩慢的、累進的方式進行，表現(xiàn)為物理的、化學(xué)的和生物的變異、遷移、轉(zhuǎn)化和交換的長期累進過程，這種過程常常表現(xiàn)為逐漸擴張、外延和加重的趨勢。礦山塌陷時常在突發(fā)之后，轉(zhuǎn)為緩慢的沉陷，地面逐漸變得相對穩(wěn)定。在這期間，若受到某種因素觸發(fā)，如暴雨、地震、復(fù)采等，塌陷區(qū)仍會“復(fù)活”，造成新的危害。

3．礦山塌陷具有轉(zhuǎn)化成為其他災(zāi)害的特點由于礦山塌陷，造成地面凹陷、污水聚集，而覆巖斷裂則成為這些污水向地下深處及旁側(cè)滲流的通道，污染地下水，轉(zhuǎn)化成為新的災(zāi)害；如果礦山塌陷區(qū)位于海濱，海水則會倒灌或沿覆巖裂隙滲入地下，造成土地鹽漬化，無法耕種，地下水礦化度劇增而無法飲用，后果更為嚴重。1．1．5礦山塌陷的危害礦山塌陷所造成的災(zāi)害及其對地球生態(tài)環(huán)境的影響是多方面的?？v觀全球，這種危害和影響是十分嚴重和普遍的，因而被列為世界“公害”之一。但是，由于世界礦產(chǎn)資源分布的不均衡性，也使得礦山塌陷區(qū)的分布是不均衡的。另外，礦石的種類和性質(zhì)，礦體形態(tài)和產(chǎn)狀；礦體埋藏狀況及開采方式等也影響著礦山塌陷危害的程度。礦山塌陷的危害主要表現(xiàn)為以下幾個方面：1．破壞農(nóng)田，使之絕產(chǎn)或半絕產(chǎn)土地，特別是適宜耕種的農(nóng)田，是人類賴以生息的基礎(chǔ)，十分可貴。我國幅員雖大，但人口眾多，人均占地量不到世界平均水平的l／3。珍惜每一寸土地是我國的基本國策。但是，全國由于礦山塌陷，破壞農(nóng)田的現(xiàn)象十分嚴重，大片良田沃土因塌陷而無法耕種，成為絕產(chǎn)或半絕產(chǎn)地。目前，這種塌陷毀田的現(xiàn)象仍在蔓延，全國被毀農(nóng)田的數(shù)量還在不斷增加。其中，煤礦開采塌陷對農(nóng)田的破壞最為嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國21個礦區(qū)開采塌陷破壞的農(nóng)田已經(jīng)超過600平方公里。有的礦務(wù)局萬噸塌陷面積達到3000—4000平方米，每年破壞農(nóng)田3—4平方公里。農(nóng)田被毀，農(nóng)業(yè)連年減產(chǎn)，礦區(qū)附近農(nóng)業(yè)人口從每年提供商品糧，改為吃國家返銷糧，國家給予大量財政補貼和安排轉(zhuǎn)產(chǎn)就業(yè)，造成極其嚴重的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。一些露天礦，特別是一些大型露天礦，礦體上部覆巖剝離堆放在礦場附近，井下開采提運上來的大量矸石、廢石也，堆放在礦區(qū)附近。全國大大小小的礦山周圍幾乎都有或大或小的矸石山和廢石山，這種人工堆積的錐狀“山體”，高達數(shù)十米、近百米，占地少則數(shù)畝，多則幾十畝，加起來占用的農(nóng)田十分可觀，嚴重損壞了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另外，這種人工堆積的矸石山和廢石山，結(jié)構(gòu)松散，坡度較陡，時常發(fā)生崩塌，毀房傷人。2．毀壞村莊、建筑物及交通水利設(shè)施許多煤層和礦體賦存于村莊；建筑物、水利設(shè)施和鐵路、公路之下，它們時常被采礦塌陷所毀壞。為了保證安全，在開采之前，就需要另尋新址，搬遷村莊和建筑物。這樣一拆一建，舍舊圖新，占用雙倍土地，勞民傷財，損失嚴重。由于礦山采動，地面塌陷，損壞交通設(shè)施，路基變形，路面曲拱，邊坡崩塌，阻塞交通的事例屢見不鮮。如兗州礦區(qū)由于地下煤層厚，采空后，連年塌陷，路側(cè)房屋開裂、傾斜、變形，路基下陷，坎坷不平，還出現(xiàn)許多裂隙、臺階狀塌坑和漏斗狀塌陷穴，塌陷邊沿落差達數(shù)米，雖經(jīng)多次墊高、整平，仍不斷塌陷，經(jīng)常阻塞交通損壞交通工具。3．破壞水源地，造成水污染水是生命之源，人類及任何生物都離不開水。人類生活、生產(chǎn)所用的水為礦化度低的潔凈淡水，淡水大都來自雨、雪等大氣降水，數(shù)量很少，僅占地球總水量的0.65％，十分可貴，必須珍惜。但是，由于人類廣泛的采礦活動，對地球上許許多多的水源地和水質(zhì)造成了極大破壞和污染，危害極大。1)破壞水源地。地下水位大幅度下降，甚至斷水干涸。由于礦山采動和排疏地下水，破壞了覆巖的巖石力學(xué)性質(zhì)和地下水動力狀況，覆巖產(chǎn)生斷裂、冒落或塌陷，地下水流量、流向都被改變，地下水位大幅度下降，原來的水源地便會斷水干涸。這些水源地先后干涸廢棄，使這個地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量大大下降。

2)造成水污染。由于礦山開發(fā)，大量礦山污水、廢水被排入江河湖海、農(nóng)田、，水庫及塘洼之中。而地面污水也會積存在塌陷區(qū)內(nèi)并沿井巷、巖石裂隙倒灌入地下采空區(qū)內(nèi)，造成所謂“雙向污染”或“惡性環(huán)流”。未經(jīng)處理的礦山污水、廢水成分復(fù)雜，含有大量有害和有毒物質(zhì)，對人類和生物的危害甚為嚴重。

4．影響自然環(huán)境。改變自然景觀，破壞生態(tài)平衡無休止的礦山開采，是人類征服自然的重要舉措。這種舉措直接波及到地球外部的所有圈層，如巖石圈上部、土圈、水圈、大氣圈及生物圈。由于礦山開采造成的礦山塌陷，對自然環(huán)境及社會環(huán)境等諸多方面都有不同程度的影響和干擾。礦山塌陷自然環(huán)境水體農(nóng)業(yè)地面建筑社會環(huán)境地形、地貌、自然地理景觀地層、礦體賦存狀態(tài)及結(jié)構(gòu)土壤、植被自然食物鏈、生態(tài)平衡風(fēng)景名勝自然災(zāi)害加劇礦山塌陷礦山塌陷江、河、湖、海冰、雪等自然水體泉、井、地下含水層、溶洞水裂隙水、地下水位、流量及流向耕地面積土壤肥力水利設(shè)施—塘、溝、渠、堤、壩、水庫農(nóng)業(yè)產(chǎn)量廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)建筑物鐵路、公路、通訊、輸電線路輸水、油、氣、汽管道環(huán)境質(zhì)量、居民健康水平、發(fā)病率居民遷建、重新定居農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，棄農(nóng)從工、商、種植業(yè)居民生活水平供水量數(shù)、質(zhì)量安全保障

5．突發(fā)性沉陷災(zāi)害世界上由于礦山開采，導(dǎo)致大規(guī)模塌陷、崩塌、滑坡等突發(fā)性災(zāi)害事故時有發(fā)生，1造成生命財產(chǎn)的慘重損失。著名的實例是1881年在瑞士埃爾姆村附近，由于開采山腳下的板巖造成上部高700米的山崖突然崩塌，約有1300萬立方米巖石崩落，碎石流砸毀并掩埋了沿途所有房舍，奪取了115，人的生命，損失可謂慘重。世界上發(fā)生過的類似上述災(zāi)害的例子不勝枚舉。6．經(jīng)濟損失巨大，社會影響深遠上述礦山塌陷造成的諸多危害中，以對農(nóng)田土地的破壞最為嚴重。世界各國特別是一些重要礦產(chǎn)國，為了恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年都要投入巨額資金用來整治復(fù)墾塌陷土地。如美國約有8000平方公里土地發(fā)生開采塌陷，每平方公里土地整復(fù)費用高達250萬美元／平方公里，全部整復(fù)費用需200億美元；英國從1960～1984年的25年期間，土地整復(fù)費用為30500萬英磅；我國每年整復(fù)塌陷地、村鎮(zhèn)搬遷、賠償農(nóng)民損失所用的資金也是十分巨大的，僅蘇北銅山縣，至1991年底，已復(fù)墾土地3500公頃，投入資金高達7950萬元。此外，世界各國每年還要花銷巨資用來處理各種礦山廢水、搬遷村鎮(zhèn)、賠償農(nóng)民損失、安排農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)、農(nóng)民就業(yè)等事宜加重了國家財政負擔(dān)。但是，礦山塌陷所造成的破壞和影響是多方面的，絕非用金錢所能全部補償?shù)摹Ｆ渲?，環(huán)境惡化，損害礦區(qū)人民健康，引發(fā)疾病；村鎮(zhèn)搬遷，農(nóng)民“戀土難移”，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，農(nóng)民棄農(nóng)從工，一時難于適應(yīng)，農(nóng)民生活水平降低，城鄉(xiāng)矛盾、工農(nóng)矛盾加劇等等，所造成的社會影響是惡劣、廣泛而深遠。1．2地下水動力沉陷與損害Section2motivesubsidenceanddamagesofgroundwater1．2．1城市地面沉陷（沉降）人類工程—經(jīng)濟活動引起的地面沉降與地裂縫往往出現(xiàn)于人口稠密的城市或工業(yè)區(qū)。它主要起因于人類大量抽取地下液態(tài)礦體(如地下水、石油等)，甚至天然氣，從而構(gòu)成城市地區(qū)最主要的環(huán)境工程地質(zhì)問題。自從意大利威尼斯城最早發(fā)現(xiàn)地面沉降以來，世界上許多國家，如日本、美國、墨西哥、中國、歐洲及東南亞一些國家，位于沿海或低平原上的工業(yè)發(fā)展速度較快、人口密度較高的城市或地區(qū)，均先后發(fā)現(xiàn)較嚴重的地面沉降問題?，F(xiàn)有研究表明，這些問題多出現(xiàn)在特定的地質(zhì)環(huán)境區(qū)域內(nèi)，是地質(zhì)環(huán)境的某種潛在屬性被抽取地下液體所誘發(fā)出來的一種表現(xiàn)。地裂縫的出現(xiàn)不如地面沉降那樣廣泛，但它一旦出現(xiàn)，在局部地區(qū)就會造成不可彌補的損失。因為這種變形破壞是不連續(xù)的，且不像地面沉降那樣舒緩。

地面沉降主要是由于人類過量抽取地下液體引起的。在我國，早在1913年就對上海的地面下沉有所察覺，但在1948年以前卻無可靠的觀測資料。60年代以后，我國對上海和天津地區(qū)的地面沉降進行丁重點研究，對地面沉降的產(chǎn)生、分布、機制和預(yù)測與監(jiān)測等方面、的研究都達到了較高的水平。目前，我國有確切資料證實出現(xiàn)地面沉降的城市達50多座，大部分地處沿海和河口三角洲地區(qū)，內(nèi)陸城市占少數(shù)。在日本，地面沉降被作為典型的七大公害之一，而被“公害對策基本法”明確定為應(yīng)予防治。（我國地面沉降表）

能夠誘發(fā)地面沉降的因素可以粗略地劃分為兩類：一類是自然動力地質(zhì)因素，它包括，內(nèi)營力(如新構(gòu)造作用、地震、火山活動)及某些外營力(如溶解、凍融和蒸發(fā)等)；另一類是人類工程—經(jīng)濟活動的作用，它包括工程建筑物的靜、動荷載，開采地下油、氣、水等液態(tài)礦藏。但靜、動荷載作用造成土層的沉降是有限的，其破壞性也是局部的，盡管有時較嚴重。它主要起因于建筑物對土層的壓縮以及車輛運行所產(chǎn)生的振動。固體礦床開采造成的下沉僅局限于礦體上方的很小區(qū)域,且往往礦體部分是基巖，因為這種下沉?xí)l(fā)展成塌陷，它與松散的長期持續(xù)沉降是有本質(zhì)區(qū)別的。大量開采地下水溶性氣體、石油或地下水等活動被公認為是人類工程活動中造成大幅度、急劇地地面下沉的最主要因素。開采水溶性天然氣的過程，事實上是伴隨著抽取含氣的地下水而進行的。

開采水溶性天然氣的過程，事實上是伴隨著抽取含氣的地下水而進行的，抽取水溶性甲烷引起地面大幅度沉降，地面沉降量與水溶性天然氣的開采量和地下水位的下降呈正相關(guān)關(guān)系。據(jù)觀測資料，地面沉降主要由各開采層自身的壓密所引起。由于含油層中液體壓力下降，含油層在上覆巖層自重荷載作用下壓密。此外，在油層中或其鄰近地帶的厚層半固結(jié)粘土巖中常存在有某些異常壓力層，其異常壓力的形成與該巖層固結(jié)過程中封存的超孔隙水壓力有關(guān)。當采油活動導(dǎo)致異常壓力層中的孔隙水排出，超孔隙水壓力得到消散時，該層將再次產(chǎn)生壓密變形，從而導(dǎo)致地面沉降量的增加。在這類油氣田區(qū)，地面沉降對工程建設(shè)的影響是不容忽視的。

在一定地質(zhì)環(huán)境條件下，人類對地下水資源的大量開采是產(chǎn)生嚴重地面沉降的重要誘發(fā)因素。當開采量限于某含水系統(tǒng)補給資源范圍內(nèi)時，由于消耗部分在較短周期內(nèi)可以得到自然補充，含水地層隨著地下水的周期性升降而產(chǎn)生的變形大多屬于彈性變形，一般可以恢復(fù)。當開采量超過某含水系統(tǒng)的補給資源而長期動用其儲存資源時，區(qū)域地下水位將不斷下降，并產(chǎn)生等效附加應(yīng)力效應(yīng)。此時，含水層本身除產(chǎn)生彈性變形外，尚可能出現(xiàn)程度不同的塑性變形或永久變形。前者可隨地下水儲量的可能恢復(fù)而復(fù)原，后者則不能恢復(fù)。同時，含水系統(tǒng)中及其頂?shù)装宓牡蜐B透性及飽和粘土層中的孔隙水或結(jié)合水產(chǎn)生的排水或釋水效應(yīng)，使土顆粒間產(chǎn)生相對位移及重新排列。由此產(chǎn)生的土體變形在宏觀上即表現(xiàn)為地面沉降，并具有不可逆性。由于粘性土的排水固結(jié)過程具有時間滯后性，因而所導(dǎo)致的地面沉降也具有滯后效應(yīng)。這是在一些沉降地區(qū)，當抽水活動停止或受到一定限制后，地面沉降仍在繼續(xù)的主要原因?？傊?，地面沉降的發(fā)生，具備沉降特性的地質(zhì)環(huán)境模式是必備的內(nèi)在因素，人為抽汲地下液態(tài)礦體是重要的外在條件。

水動力沉陷所謂水動力塌陷是指和地下水活動有關(guān)的土層、基巖的塌陷、沉降和陷落。如巖溶塌陷、過量開采和疏干地下水引。起的地面沉降、流砂沖潰引起的地表塌陷和沉降等。這類坍塌、沉降和陷落常常造成嚴重的災(zāi)害，破壞建筑物、農(nóng)田、水利設(shè)施，影響地下礦產(chǎn)資源的開采，危及人類生命安全，惡化環(huán)境，造成重大經(jīng)濟損失。因此，它已成為塌陷學(xué)研究的重要課題。地面沉降的環(huán)境危害:

地面沉降所造成的環(huán)境危害是多方面的。由于現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的地面沉降多在沿海地區(qū)，其破壞危害特點自然也反映了沿海地質(zhì)環(huán)境的特點，它又可分為直接危害和間接危害兩方面。1)直接危害①地面沉降引起區(qū)域性海水內(nèi)侵。我國上海地區(qū)的部分地面標高已降到低于或接近海平面。日本的東京、大阪和新瀉，美國的長灘等地也是如此。有的甚至造成長期積水，嚴重影響和威脅當?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)和生活。②一些港口、碼頭、堤岸，因沉降而降低，甚至喪失其效能，如美國長灘港口因地面下沉而失效，上海市的碼頭也因沉降而受到一定影響。③橋墩下沉，橋梁凈空減小，影響水上與陸上交通.。④一些地面沉降強烈的地區(qū)，伴隨地面垂直沉降而發(fā)生較大的水平位移，在往會對地面和地下建筑物造成損壞。⑤地面沉降還嚴重地破壞了市政工程，并影響新的城市規(guī)劃，如深井管上升、井臺破壞、高樓脫空等。

2)間接危害

①加劇風(fēng)暴潮危害②降低海岸工程抗災(zāi)能力③明顯影響港口功能；④加大河流排洪難度⑤加重地表水污染和鹽水入侵。

總之，地面沉降的出現(xiàn)是廣泛的，其造成的環(huán)境危害也是很嚴重的，對其發(fā)生發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境及人為作用的評價必須從多個方面來進行。

國內(nèi)外一些地面沉降地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境比較表地區(qū)名稱地質(zhì)時代沉積環(huán)境地層構(gòu)造沉降原因承壓水位下降量(m)地面沉降量(m)比率=圣華金(金)新生代末期沖積、湖相沉積砂、粘土過量抽取地下水91.571.75.72.756.2%3.8%休斯敦(美)新生代末期上新世、更新世河相與淺海沉積砂、粘土抽水、采油611.2m/a2.1m/a1.50.06m/a0.07m/a2.5%5.0%3.3%圣何塞(美)新生代末期更新世沖積砂土、粉土、砂質(zhì)粘土抽汲地下水45.73.98.5%威明頓(美)新生代末期更新世近代沉積砂、粘土開采地下水、石油和煤氣33a內(nèi)共抽石油2.0336104m39(垂直)3(水平)白石平原(日)新生代末期上新世、更新世海相沉積砂、砂石、粘土、粉土抽水灌溉0.6m/127mm/a4.5%大阪市(日)新生代末期更新世沖積粘土、砂抽汲地下水292.910.0%新瀉市(日)新生代末期第四紀沖積粘土、砂、粉質(zhì)粘土、砂礫抽汲地下水440.53m/a上海市(中)新生代末期第四紀海陸交替相河相湖相沉積三角洲砂、粘土、粉細砂抽汲地下水18-2626-2954mm/a125mm/a天津市(中)新生代末期第四紀濱海三角洲砂、粘土等抽汲地下水，新構(gòu)造運動1.12-4.02m/a44.95mm/a1.8%西安市(中)新生代內(nèi)陸沉積砂、粘土等抽汲地下水，新構(gòu)造運動107-135mm/a1．2．1巖溶沉陷

巖溶又稱喀斯特（karst），是指地下水、地表水對可溶巖石以溶蝕為主要地質(zhì)作用并由此產(chǎn)生一系列特殊的地質(zhì)、地貌現(xiàn)象的總稱。在桂林召開的我國喀斯特會議上將其正名為“巖溶”?？扇軒r石主要有碳酸鹽巖類、石膏和巖鹽等。在地下水的溶蝕、潛蝕和沖蝕等作用下亦可形成類似巖溶的現(xiàn)象，通常將這類溶蝕現(xiàn)象稱為類巖溶或假巖溶。但最常見的巖溶現(xiàn)象是碳酸鹽巖類形成的。巖溶不僅可以形成風(fēng)光如畫的自然景觀，而且還能產(chǎn)生形態(tài)各異的地下洞穴，成為地下水運移的通道和儲存空間。當巖溶洞穴發(fā)育到一定程度，覆蓋在其洞穴上方的基巖和松散堆積物在其自身的重力、水流等因素的綜合作用下會產(chǎn)生塌陷，即巖溶塌陷。據(jù)調(diào)查，巖溶塌陷遍及我國22個省區(qū)，塌陷坑在3萬個以上，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基本建設(shè)、地下礦產(chǎn)資源的開采及城鄉(xiāng)人民的生活、生命財產(chǎn)等帶來極大的危害，因此對巖溶塌陷的研究就顯得十分重要。巖溶塌陷的形成和巖溶的形成和發(fā)展關(guān)系十分密切，因此在介紹巖溶塌陷之前對巖溶形成機理作一簡單介紹。1．巖溶發(fā)育的基本條件和影響因素

1)巖溶發(fā)育的基本條件

巖石的可溶性。巖石的可溶性能強弱取決于巖石的成分和它的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。就碳酸鹽巖而言，其可溶成分主要是碳酸鈣和碳酸鎂。碳酸鈣是石灰?guī)r的主要成分，碳酸鎂是白云巖的主要成分，以碳酸鈣為主要成分的石灰?guī)r要比以碳酸鎂為主在要成分的白云巖溶蝕速度快得多。巖石的可溶性不僅與其成分有關(guān)，還與其結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān)。如可溶巖結(jié)晶顆粒越細小，向心結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)越發(fā)育，巖石就越容易溶蝕。

巖石的透水性。巖石的透水性主要取決于巖石的空隙性。對可溶性碳酸鹽巖來說，巖石的空隙主要指在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的各種裂隙。地下水沿其裂隙長期運動不斷對周圍的巖石進行溶蝕和沖蝕，使狹小的裂隙逐漸發(fā)育成寬大的溶洞水的溶蝕性。純水對碳酸鹽巖溶蝕能力很差，當水中含有侵蝕性CO時水溶蝕能力增強。水的流動性。巖溶的發(fā)育和水的循環(huán)條件是分不開的。因為只有地下水不停地進行循環(huán)交遞，才能不斷地補充侵蝕性，使可溶巖不斷地被溶蝕。上述控制巖溶發(fā)育的四個基本條件之外，影響巖溶發(fā)育的還有其他因素，如氣候、地質(zhì)條件、地表水體等對巖溶發(fā)育都有很大的影響。2．巖溶沉陷的機制

巖溶沉陷類型泰安是巖溶沉陷的高發(fā)地區(qū)。1．2．2疏干地下水引起的地面沉降和塌陷

過量開采或礦床疏干、排泄松散含水層中地下水會弓[起地面沉降；有時還會引起地面塌陷，但主要是引起地面沉降破壞。過量開采地下水和采礦疏干排泄地下水引起的地面沉降和塌陷主要發(fā)生在大河下游近海沖積平原區(qū)。因為這些地區(qū)發(fā)育有厚度很大的第四系沉積，抗積物的砂層中富含地下水，是良好的供水水源。這些地區(qū)又是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別發(fā)達地區(qū)，對地下水的需求量很大，開采地下水的水源井密度高，開采量大。由于過量開采地下水，使承壓含水層中地下水的壓力降低，引起含水的松散堆積物被壓縮，造成地面大面積下沉。地面下沉已給許多大城市帶來很大的災(zāi)難，在雨季沉降區(qū)因排水不暢，路面積水阻塞交通，街道低層建筑物進水，淹沒地下庫房和洞室。世界上有許多大城市如曼谷、墨西哥城、東京、大阪、新揭等都因過量開采地下水而引起地面沉降。日本東京的最大下沉量達4．60米，墨西哥城地面下沉量達7．5米。

隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，大量開采地下水資源使許多城市發(fā)生地面沉降。據(jù)有關(guān)研究資料表明，我國發(fā)生地面沉降的城市已有70余座，大部分集中于沿海地區(qū)和大的河流三角洲地區(qū)。內(nèi)陸城市約7座，主要有上海、天津、西安、臺北等城市。我國上海市是世界著名的工業(yè)城市和金融中心，開采地下水的歷史悠久。自1860年打第一眼深井以來，開采地下水的深井不斷增加，上海市的地面沉降早在1930年前后就已被發(fā)現(xiàn)，特別是解放后隨著工商業(yè)的發(fā)展，人口的增加，地下水的開采量也越來越大，取水深井數(shù)達1000余眼，日取水量達65萬立方米，造成市區(qū)和近郊地下水位急劇下降，中心水位降至一40米，形成大范圍的水位降落漏斗，在地面則形成與地下水位降落漏斗相對應(yīng)的碟形沉降洼地，地面的最大下沉量達2.63米。由于地面沉降已給上海的工業(yè)生產(chǎn)和城市居民的生活帶來很大影響二由于愈來愈多的城市出現(xiàn)了地面，沉降這一環(huán)境公害，因此有關(guān)省市也相繼投入了大量的人力物力，對地面沉降做了大量的研究工作，并取得了一批水平較高的研究成果。下面把因過量開采地下水和礦山開采疏干。

沉陷、塌陷、崩塌區(qū)類型劃分及特征簡表我國地面沉降較嚴重城市情況表河北平原地面沉降情況表主要內(nèi)容1地表移動變形的概念2地表移動盆地及其特征3地表移動盆地的空間分布和時間過程4地表移動變形計算方法5山區(qū)開采地表變形的一般規(guī)律2024/1/1678地表移動變形的概念概念：開采沉陷規(guī)律

地下開采引起的地表移動變形的大小、空間分布形態(tài)及其與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系。內(nèi)容包括：

1.水平、緩傾斜煤層以及急傾斜煤層開采沉陷的分布規(guī)律；

2.沉陷穩(wěn)定后(又稱靜態(tài))及工作面推進過程中(又稱動態(tài))的分布規(guī)律；

3.簡單地質(zhì)條件和復(fù)雜地質(zhì)條件下的分布規(guī)律等等。

2024/1/1679地表移動變形的概念2.1.1地表移動的方式

1.地表移動盆地

2.裂縫及臺階

3.塌陷坑

1.地表移動盆地：在開采影響涉及到地表以后，受采動影響的地表從原有的標高向下沉降，從而在采空區(qū)上方地表形成一個比采空區(qū)面積大得多的沉陷區(qū)域，這種地表沉陷區(qū)域。或稱下沉盆地

地表下沉盆地主剖面圖

2024/1/1680地表移動變形的概念

2.裂縫及臺階

在地表移動盆地的外邊緣區(qū)，地表可能產(chǎn)生裂縫。裂縫的深度和寬度，與有無第四紀松散層及其厚度、性質(zhì)和變形值大小密切相關(guān)。地表裂縫一般平行于采空區(qū)邊界發(fā)展。當采深和采厚的比值較小時，在推進中的工作面前方地表可能發(fā)生平行于工作面的裂縫。地表裂縫的形狀為楔形，地面的開口大，隨深度的增大而減小，到一定深度尖滅。2024/1/1681地表移動變形的概念柴里礦301工作面地表裂縫實測圖

開采急傾斜煤層時地表移動特征

2024/1/1682地表移動變形的概念3.塌陷坑

塌陷坑多出現(xiàn)在急傾斜煤層開采條件下。但在淺部緩傾斜或傾斜煤層開采，地表有非連續(xù)性破壞時，也可能出現(xiàn)漏斗狀塌陷坑。在有含水層的松散層下采煤時，不適當?shù)靥岣呋夭缮舷?，也會在地表引起漏斗狀塌陷坑。例子：鶴崗富力礦用傾斜分層下行垮落法開采厚度為4～6m，傾角23°～24°的煤層，由于該工作面上邊界以上是采用落垛法回采，冒落破壞達到松散層底部，因此在地表產(chǎn)生了直徑5～6m、深4～5m的圓形塌陷坑.2024/1/1683地表移動變形的概念鶴崗富力礦淺部開采地表漏斗狀塌陷坑示意圖

2024/1/1684地表移動變形的概念2.1.2描述地表移動和變形的指標

描述地表點移動和變形的指標是：下沉、傾斜、曲率、水平移動、水平變形、扭曲和剪切變形（或稱剪應(yīng)變）。

1.下沉地表點的沉降叫下沉（W）。以本次與首次測得的點的標高差表示，即：

W=h1-hj=Δh

（2-1）式中h1和hj是第1次和第j次測得的點的標高，mm。2024/1/1685地表移動變形的概念2.傾斜地表下沉盆地沿某一方向的坡度叫傾斜（i），也叫斜率（圖2-5）。其平均值以兩點間下沉差ΔW除以點間距表示，即：

iAB=mm/m

（2-2）地表傾斜、曲率、水平移動、水平變形計算示意圖2024/1/1686地表移動變形的概念3.曲率

下沉盆地剖面線的彎曲度叫曲率（K）。其平均值以相鄰兩線段傾斜差Δi除以兩線段中點的間距表示，即：

KB=，mm/m2

4.水平移動

地表下沉盆地點沿某一水平方向的位移叫水平移動