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摘要 ：地面塌陷在很多情况下会对周围的自然资源和项目 建设带来极为严重的负面影响， 因此要深入分析地质灾害， 并采 取针对性的防治处理措施。本文中， 以安徽省铜陵某矿山发生的 塌陷地质灾害为例，着重探讨塌陷事故的形成原因以及具体应 采取的防治措施， 以供参考。
关键词 ：铜陵,水文地质条件,采矿排水,塌陷灾害,成因分析
从综合角度来看，塌陷地质灾害通常会对其周边的建筑、工 程结构等产生不同程度的影响。因此， 全面提高塌陷地区的防范 能力已成为当前社会发展的必然趋势。在这个过程中， 相关政府 部门需要从多个方面提高塌陷预防和治理水平，包括灾害原因 的深入研究和动态优化等多个层面。在考虑预防和治理结合的 前提下， 全面规避塌陷地质灾害的发生也是至关重要的。
1 安徽省铜陵塌陷勘查区概述
1.1 地质条件
位于铜陵市狮子山区的塌陷区，属于亚热带湿润季风气候 区，具有春夏多雨、气候温暖湿润、夏季炎热、秋季干旱、冬季 温和等基本特征。在温度和湿度方面，该区域一直以来秉持着 16 摄氏度的平均气温和 40 摄氏度的最高气温作为基本标准，在 降水方面，平均降水量约为 1375.9 毫米，年平均蒸发量可达到 1359.8 毫米。降水量呈现明显的周期性特征，相隔 6 至 8 年左右 就会出现丰水年，而在每年 10 月至次年 2 月期间，地下水位往 往会不断下降。在这种情况下，地表泉水流量也会因此而枯竭。 整体上看， 该区域地貌条件主要为丘陵平原区， 微地貌则包括岗 地、低丘、冲积平原等。
1.2 水文地质条件
1.2.1 地下水类型
首先，勘查区地表结构的岩性为松散岩类，主要表现为可塑 状粉质黏土， 部分也包含少量碎石土， 这种岩性具有较强的渗水 性。其次，碳酸盐盐类裂隙水也是一种地下水类型，其特点在于 水量极其丰富，主要分布在灰色、肉红色厚状白云岩和灰岩中， 在变质后则呈现为白云质大理岩和中粒大理岩。这种地下水含 水量并不均匀，更容易在岩体接触位置和不整合地面范围内的 发育水平较高。根据相关调查研究，此岩体单位用水量远超出 1l/s ·m，显著高于正常含水层的含水性。最后，铜头尖组部位含水层的岩性通常以紫红色粉砂岩和页岩为主，整体厚度超过 300米，属于碎屑岩类裂隙水。
1.2.2 发育特征
首先，在南陵湖组的灰岩中，大多数的溶洞埋深都在 30 米 以下，最深的甚至能达到 76.4 米。其中，高度在 1 米至 3 米之间 的溶洞有2 个，总高度为2.57 米，占溶洞总高度的 9.3%。高度在 3 米至 6 米之间的溶洞有 4 个，总高度为 15 米，占溶洞总高度的 54.2%。高度大于 6 米的溶洞有 1 个，总高度为 6.8 米，占溶洞总 高度的24.6%。这说明该地区的溶洞以大型溶洞为主。其次，在 东马鞍山组的大理岩中，钻孔溶洞的最大发育深度为 101.25 米， 一般在深度 40 米范围内最为发达。这些溶洞的标高分布在 1.98 米至 -85.8 米之间，主要分布在深度在 -30 米以上的构造裂隙带 内。孔深在47米至 100米之间的溶洞均有发育。
1.2.3 地下水动态
根据资料的显示，位于勘查区北部的TK1 孔水位标高为 8.5 米(1996.04)，而东侧的朝山供水井水位标高则为 -2.1 米 (1996.07)。然而， 现今， 供水井水位标高已下降至-25米至-22米， 降幅达20 米至23 米。这表明勘查区内的地下水位已经发生了大 幅度下降，原因是矿山排水对其造成的影响。勘查区位于青山背 斜朱村向斜转折部位，自然情况下，大气降水是该区域内地下水 的主要补给来源，降水会通过区域径流区进一步补给地下水。但 由于附近矿山开采排水的影响，勘查区的地下水流向发生了变 化。根据最近的地下水观测资料，勘查区附近存在着两个地下水 漏斗，大致以南侧的鱼塘为界，以北的地下水向北流动，以南的 地下水则向南流动。因此，区域地下水已经成为区内地下水的主 要补给来源， 而采矿排水则成为区内地下水的主要排放方式。
2 塌陷地质灾害的形成原因
2.1 塌陷的形成条件
从全局的角度来看，塌陷事件往往受到多种外在因素的影 响。如果考虑具体的区域勘查流程和基本特点， 可以将其主要形 成条件和影响因素归纳为以下几个方面 ：
第一，该地区的三叠系南陵湖组灰岩和铜头尖组粉砂岩与 周围浅层地层直接接触。根据施工过程中所做的钻孔情况， 可以 发现钻孔率达到29.4%。溶洞通常是半充填的，而裂缝则为后续 的塌陷事故创造了更多的发展和储存空间。
第二，覆盖层相对较薄且具有较低的粘结性。相关研究表 明，土壤结构厚度在 4.3 米至 14.4 米之间，上部为全新统粉质黏 土，整体表现出松散和渗透性等特点，其本身的黏结性不高。下 部主要是中更新世粉质粘土， 具有较高的隔水性能， 在受到外部 力量作用下容易出现塌陷破坏现象。
第三，地下水的径流排放条件良好。从全局角度来看，塌陷 区域的地下水资源非常丰富，但由于周边矿山排水条件的不利 影响，该区域的地下水位逐步下降了约 34 米至 37 米。此外，地 下水位处于各种基岩之间，在地表水和地下水径流的影响下容 易引起土壤结构的迁移、破坏和移动等情况， 从而导致一系列塌 陷事故。此外， 地下水位的大幅度变化和被动也会导致洞隙空间 承受高强度的负压力， 在真空吸附作用下加剧塌陷问题的发生。
2.2 塌陷的动力因素
2.2.1 周边矿山排水变化状况
依照相应的调查及研究所得，可推断朝山村发生塌陷事故 前后，狮子山的全区域硫铁矿排水量仍稳定维持在约 1500 立方 米左右， 且其总体变化幅度并不十分显著。
2.2.2 周边矿山排水
此地区发生的塌陷事故主要与周边矿山进行高强度排水试 验阶段有关。结合附近塌陷区及铜陵其他部分塌陷区的发生规 律可以发现， 塌陷事故的规模与矿山排水量呈同向增长趋势。矿 山排水会对地下水的平衡性造成负面影响，导致地下水位在短 时间内急剧上升或下降，从而增强了地下水的搬运能力和潜蚀 能力， 提高了塌陷的发生强度和速率。
勘查区的地下水水位变化与新华山铜矿山排水也存在相关 性。新华山铜矿充水含水层位为三叠系东马鞍山组(T2d) 大理 岩，与勘查区塌陷坑下伏基岩属于同一层位。通过分析新民 G2 孔(勘查区外南侧) 和朝山供水井的监测数据，可以发现，自 2011 年 12 月 15 日矿山停止排水以来，2 孔的水位同步回升，说 明勘查区地下水受新华山铜矿排水的影响较大。
2.3 塌陷形成机制
根据对铜陵区域塌陷的整体勘查及检测工作的研究发现， 该地区的塌陷主要是由吸蚀致塌和潜蚀致塌等机制引起的。在 这个过程中，潜蚀致塌代表土体结构在地下水流动时逐渐消失， 形成大规模空洞， 地表土体结构也会失去足够的支撑力， 在外部 条件的影响下发生轻微或重度垮塌。塌陷区域所涉及到的地表 水系类型呈现出多样化的特点， 土体主要由粉质粘土组成。地表 水在发展阶段中通过土体结构逐步渗入灰岩层次内部，最终引 发地表结构塌陷等严重事故。而吸蚀致塌主要是指当地下水在 固定时间范围内以最高速度不断降低时，地下溶蚀裂隙和空洞 内部所具备的气压系数不断降低， 形成负压效应， 通过真空吸蚀 作用， 导致上层土体结构的压力逐步升高， 土体也朝向地下空洞 内部缓慢移动， 进而导致地面出现严重的塌陷。
2.4 塌陷形成原因
2.4.1 人为因素
因素主要指的是由人类活动引起的塌陷。人类活动对塌陷 造成的负面影响主要与项目强度、工程规模及活动频率等指标 有关。在工程规模方面来看，施工规模越大，整体重量也就越 大， 当地质结构所承受的外部压力超出自身承载能力时， 就会引 发塌陷事故。在项目强度方面，如果在实际施工作业期间，频繁 抽排水、振动幅度较大，便会加快水源的渗透率，在岩层遭受侵 蚀的情况下导致塌陷问题。在活动频率方面， 随着社会经济和地 区规模的迅速发展背景下， 项目活动频率越高， 则诱发塌陷事故 的概率越高， 也会加快塌陷问题的发生。
2.4.2 地下水活动因素
地下水的变化往往导致土壤结构内部含水量的变化，这种 变化的程度因地区不同而异。当地下水发生变化时， 土壤含水量 也会相应地变化， 进而影响整体土壤结构的重量。在含水量逐步 降低的时候， 土壤结构的稳定性及可靠性也会迅速下降。干旱的 气候条件过于恶劣时， 土壤局部可能发生裂缝问题， 进而加快了 地下水对岩石的侵蚀。
2.4.3 覆岩岩土结构因素
整体而言，覆盖岩与土壤结构具有的独特特征不仅对塌陷 事故的形成起到控制作用， 还会对塌陷的具体形态产生影响。多 数情况下，地面塌陷主要发生在上覆地带范围内，厚度通常在 0m 至20m之间。结合上覆岩层的基本岩性特点可以看出，除了 部分砂砾碎石塌陷问题，大多数塌陷主要发生于砾质粉质粘土 及粉质粘土当中。同时，根据覆盖层的结构状况来看，双层结构 和堆积结构的覆盖层地表塌陷事故发生的几率相对较高。
2.4.4 地质构造因素
通常情况下，塌陷区域的分布和延伸主要依据地质构造带 的规律性并在空间上与地质结构产生一定的关联性，展现出区 域分化和集聚的特点。此外，塌陷位置的方向和构造断裂带、背 斜方向往往存在基本一致的趋势。
2.4.5 隐蔽及深度因素
想要加强正确的有效控制，最重要的是充分了解发育水平， 然后结合具体发育水平建立完善的和有针对性的治理方法，从 而实现明显的控制效果。对于隐蔽式地形来说， 它们通常具有难 度大、复杂性高等基本特点。一般情况下，塌陷往往发生在发育 程度较高的地区，洞穴的发育程度越高，塌陷密度就越大。不同 类型的隐蔽式地形所引发的塌陷状况存在或多或少的差异，主 要涉及到沟渠溶洞的塌陷、浅层槽等，并且表现为星点状、面状 或串珠状等。
根据上述内容可见，导致勘查区塌陷的背景条件和动力因 素多种多样。针对安徽省铜陵市塌陷地质灾害的具体成因， 可以 总结为以下几点。由于该地区的矿山采掘历史较长， 采掘深度逐
渐加深，加上周围矿山排水的综合影响，十余年来，勘查区地下 水位已经显著下降。因此，本次塌陷与周边矿山排水密切相关。 综合分析近期矿山排水和地下水变化情况，发现塌陷前后周围 的矿山只有新华山铜矿的排水情况发生了变化。根据地下水监 测数据，勘查区地下水位变化与矿山排水活动同步。因此，初步 判断朝山塌陷主要是由新华山铜矿的地下水抽取引起的，这导 致了东马鞍山组地下水位下降， 并引发了塌陷。
3 塌陷地质灾害的防治措施
3.1 塌陷预警
进行科学化、全面化的塌陷预警工作，不仅可以从根本上保 障当地居民的生命财产安全，也是一种针对短期或临时性情况 的预警手段。目前主要是通过对塌陷前各种现象的精准预警来 实现这一目标。通常情况下，塌陷前的预兆现象主要包括以下 方面 ：一是重点观察孔水位变化趋势， 例如水位骤降或骤升等 ; 二是地面严重开裂或下沉 ;三是建筑物出现倾斜、下沉或开裂 现象 ;四是地下土层发生轻微震动或崩塌声响等。
3.2 塌陷监测
进行塌陷监测的目标是为了规避塌陷事故发生，并提供有 力的依据进行预测、防治和评估。具体监测内容包括观测降雨 量、矿山排水量以及地面塌陷变形情况。相关人员可以在规定时 间内收听或观看地方电视台的天气预报节目，掌握该地区的气 象条件， 并详细记录周边矿山排水量， 并根据特定需求填写矿山 排水量的月报表、日报表等相关数据信息。此外，在发生塌陷事 故后，相关人员需要立即上报登记，并详细记录塌陷发生的时 间、区域、影响程度和特征等情况。除此之外，还需要利用现有 的地下水监测孔观测区域内以及周边地下水动态变化，掌握区 域内地下水动态以及矿山排水对塌陷区的影响。通常观测频率 为 5 天一次， 如果周边矿山进行大规模排水或者突发水情导致水 位突变，则需加密至每日进行一次观测。在此基础上，相关政府 部门还需要积极组织广大人民群众对开裂房屋进行简单观测， 重点关注地面开裂和墙体裂缝的扩展情况等。
3.3 工程治理措施
就安徽省铜陵市发生的塌陷地质灾害而言，为了应对此类 情况， 当地政府和相关施工单位可以采用多样化的措施方法。主 要的措施包括优化地面排水设施、采用水泥土密封方法及回填 抹灰等方式。对于露天的地表结构， 优化完善地表排水设施通常 能够有效地减少地表水的渗透效果。而在工程现场以及截割断 面，采用水泥土封堵方法会显著提升土壤结构的强硬度， 通过铺 设 0.6 米左右的水泥土混合料，能够有效防止地表水过度渗入。 此外， 回填抹灰的措施能够在一定程度上对洞穴进行堵住， 避免 它的进一步扩大和雨水渗透的影响。
朝山黄金屋位于西湖镇敬老院之上，其基础为条形基础，持 力层为第四系土体。目前，朝山黄金屋的墙体出现了裂缝，因此 建议首先对建筑物进行危房鉴定， 确定危险程度。为了解决基础 问题， 可以采用基础置换的方法。即在现有建筑物独立基础下施 工树根桩直至新鲜基岩， 待树根桩强度达到设计值后， 再对建筑 物的独立基础承台进行加固，最后回填施工基槽并地表浇筑混 凝土。这种方法能够使得建筑物持力层转移到新鲜基岩上， 不受 地面塌陷的影响。同时， 还可以采用以下几种科学化治理技术方 法来治理塌陷问题。
3.3.1 灌浆方法
注浆方法主要使用气动、液压以及电化学原理将泥浆注入 土壤中，以此改善土层结构。在渗透和压实等状态下，泥浆可以 有效地填充土壤颗粒和岩石缝隙， 排出其中的水分和空气。通过 多样化的手动控制措施，泥浆固结了原本过于松散的土壤颗粒 和裂缝，形成了一个强度更高、防水性更好的全新的石体结构。 值得注意的是， 这种方法不仅需要各方面技术的支持， 还需要具 有学术性和专业性的人才来指导和实施。
3.3.2 旋喷桩法
这种技术方法可用于处理含大量填充材料的溶洞段，通过 抬升和旋转高压喷射灌浆，将土壤结构合理凝固为定向射流状 态，并使其形成完整的板状墙。这不仅可以从根本上提高周围土 壤结构的固结效果和承载能力， 还可以发挥稳定幕墙的作用。此 外，该方法还可以有效地防止多余水源渗入内部， 并防止填充土 壤过度挤出而引发土壤坍塌事故。
3.3.3 动态夯实法
动态夯实法是一种土壤结构改善优化的技术方法，主要利 用重锤等较重物体对土壤进行压实处理。该方法通常针对非区 域展开一系列动态压实处理工作，施工人员需要在考虑土壤类 别和地下水分布特点的基础上合理选择夯实频率和方法。这种 技术方法高效经济，特别适用于大规模、大面积的地质结构，具 有显著的治理效果， 因此具有广阔的应用前景。在使用动态夯实 法时， 相关人员需要在发生严重塌陷的位置展开夯实处理， 以减 少土壤内气孔的存在，全面提升整体结构的承载效果。然而，此 技术方法通常只适用于地质薄弱、溶洞空间小等工程项目中。
4 结论
根据以上分析，在进行塌陷地质灾害科学治理和防控阶段 中，相关勘查团队应特别关注该区域的地质构造、地下水状况和 岩性特征， 并在此基础上深入研究其分布特点和发育程度， 以为 有效治理采矿引起的地质灾害提供重要参考依据。
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