阳新县李家山钼铜矿外围东侧地面塌陷原因分析.doc

阳新县李家山钼铜矿外围东侧地面塌陷原因分析 【摘要】地面塌陷是矿山地下开采经常遇到的主要地质环境问题，尤其是在隐伏岩溶地区，地下开采过程中的疏干排水往往会引发地面塌陷地质灾害。本文介绍了李家山钼铜矿矿区的地质环境条件、地面塌陷过程及特征和矿坑疏排水、突水等情况，对矿区外围东侧地面塌陷原图进行了分析，指出了第四系下覆碳酸盐岩发育为其内因，而地下开采过程中的矿坑突水是地面塌陷的外因。 【关键词】地面塌陷；矿坑突水；原因分析；李家山钼铜矿 引言 矿区地面塌陷是矿山开采过程中产生的最主要的矿山地质灾害之一，其发生、发展过程具有隐蔽性和突发性等特点。李家山矿区位于阳新县城关西约20公里，行政区隶属阳新县浮屠镇管辖，为一在生产矿山，2008年10月14日，矿区外围东侧发生地面塌陷现象，不但影响了矿山的正常生产，而且严重威胁到当地村民的生命财产安全。通过对矿区内及外围地质环境条件、地面塌陷现状等调查，结合地面塌陷形成条件综合进行分析，指出了矿山地面塌陷的成因，为及时处理该矿山地面塌陷提供了技术支持。 1地质环境条件概况 矿山位于李家山东侧，属低山丘陵地区，区内最高峰李家山标高318.6米，山脚标高30米左右，地形坡度20～30度育。矿区属亚热带气候特征，四季分明，雨量充沛，年最大降雨量2180.1毫米，多年平均降雨量1321.4毫米，降雨主要集中在3～8月份。年平均蒸发量1300～1400毫米，最高气温40.3℃，最低气温负11℃，多年平均气温17℃。 矿区含（隔）水层主要为第四系残坡积类孔隙含水层，主要分布于沟谷及山麓斜坡地带，富水性较弱；第四系冲洪积类孔隙含水层，分布在矿区东部，富水性中等；碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组，为矿区的主要含水组，分布在矿区西南角和矿体两侧；岩浆岩类风化裂隙含水层，主要位于矿区北部，富水性贫乏。矿区隔水岩组主要为志留系中下统砂岩、碳质页岩隔水层和微风化岩浆岩隔水层。 分布于矿区中部矿体两侧奥陶系中统碳酸盐岩裸露地表，为本矿区地下水的主要补给区。碳酸盐岩主要受大气降雨补给，大气降雨沿岩溶裂隙渗入地下，另一部分沿山坡汇入冲沟，流入低凹处及河流。矿坑充水主要为大气降雨通过对岩溶裂隙、构造破碎带等通道直接进入矿坑，补给条件较好。地下水排泄方式主要是一部分顺平硐自流排泄，一部分从井下水仓由水泵抽排至地表。 2矿山开采及疏排水情况 矿山已经开拓四个中段，准备开拓第五个中段。开拓完成最深为-140m中段。根据矿山收集资料，李家山钼铜矿-50米地下正常抽水涌水量为30立方米/日，矿山疏排地下水以静储量为主，受季节性降雨影响不大。 2008年10月14日，在-50m中段13线进行探水作业时，当钎杆探进岩层1.6m时，发现钢钎孔突然冒水，其涌水量约6～7m3/h。 3地面塌陷及房屋开裂分布及特征 通过调查共发生地面塌陷坑3处，其中尾砂库2处，村民房屋后院内1处，总塌坑面积约58.36m2。各地面塌陷坑的具体情况如下 TX1塌陷坑位于尾砂库南侧，塌坑大致呈圆形，直径10m，塌陷面积31.4m2，塌坑中心深1.5m，坑内无积水。 TX2塌陷坑位于尾砂库北侧，塌坑大致呈圆形，直径4.6m，塌陷面积14.4m2，塌坑中心深1.1m，坑内无积水。 TX3塌陷坑位于村民房屋后院围墙内，直径4m，塌陷面积12.56m2，陷坑中心深度2.7m，2008年10月17日，观测到坑内无水，10月23日坑内积水水位已与地面水平。 4地面塌陷成因分析 4.1形成的基本条件 李家山钼铜矿外围东侧地势较为平坦，大部为第四系松散层覆盖，老河道穿越该区，新河道从西部沿山边改道。根据钻孔揭露，该区地层岩性为（图1） （1）回填土层杂色，由选矿尾砂、粉土夹碎石等组成，厚4.47～8.99米，其结构松散。 （2）粉土褐色，软塑硬塑，局部夹粉砂或碎石。厚0.35～3.09米。 （3）冲洪积砂砾石层由中细砂、砂砾石、砂卵石组成，其结构松散，砾石、卵石成份为大理岩、闪长岩、砂岩，该层厚度2.72～8.4米。 （4）粉砂岩为志留系中下统，岩石破碎，岩心呈土状、碎块状、砂砾状。主要分布在南部。 （5）大理岩为奥陶系中统，呈灰白色，溶蚀较发育，见溶隙。岩心呈块状、柱状、角砾状。大理岩在中部呈东西向分布。 （6）闪长岩埋深6.7～20.80米，强风化为主，岩心破碎。闪长岩分布在北部。 根据钻孔揭露情况，李家山钼铜矿外围东侧可大致划分四个地质结构区其一，为第四系下伏粉砂岩区，分布于南部，其顶板埋深6.08-7.30米。其二，为第四系下伏大理岩区，分布于中部，呈东西向分布。大理岩顶板埋深一般在9.3～15.5米。其三，为裸露型大理岩区，分布在西部。其四为第四系下伏闪长岩区，分布于北部。 4.2诱发因素 矿坑突水是该矿区发生地面塌陷的主要诱发因素。2008年10月14日下午1430左右，坑采车间一名风钻工在-50M中段13线一作业点用2.5M钎杆进行探水作业，当钎杆探进岩层1.6M时，发现钢钎孔突然冒水，其涌水量约6～7m3/h。至17时许，老尾砂库（干库）有一处塌陷（TX1），1小时后塌陷点相邻处又出现一处塌陷（TX2）。10月16日18时左右，老尾砂库周边居民蔡东明家围墙内发生塌陷（TX3）。 据居民反映，矿山突水后从水井压水明显困难，水量变小，后经矿山封堵才逐渐恢复正常使用。另外，10月17日观测到TX3塌陷坑（居民蔡东明家围墙内）坑内无水，10月19日见TX3塌陷坑坑内有水（水位24.5M），10月23日见TX3塌陷坑坑内水位已与地面（水位25.64M）水平。上述地下水位监测资料反映出，本次突水引起区域地下水位的急剧的波动，不同含水层地下水位均显现了一个从相对稳定～突然下降～恢复的一个动态波次。 矿井突水前，矿山疏排水与区域地下水位迳流场基本可视为处于相对的动态平衡状态，矿井突水后，各类含水层地下水位都出现急剧下降，突水导致区域地下水水动力条件发生急剧变化，地下水流速增强、水力坡度加大，致灾动力作用加强，由此诱发了本轮岩溶塌陷变形破坏。 5结语 区内具备产生岩溶塌陷和地面变形的地质环境条件，由于矿山突水导致含水层地下水位均呈现了一个明显的从相对稳定～突然下降～回升的一个动态波次，地下水动力条件急剧变化是本次岩溶塌陷产生的动力作用。