金顺昌煤矿地质环境影响评价(1).pdf

麒蒯魄墨熙 一一一 金顾昌煤矿地质环境影响评价 邹本利 中南冶金地质研究所 湖北宜昌4 4 3 0 0 0 摘要 对采煤活动区进行地质环境影响评价，一方面便于科学公正、合理地解决纠纷，另一方面也便 于指导矿山企业的开采，避免诱发更多的地质灾害。运用采空区项板变形分带法和深厚比指标判剐法，对湖 北省长阳县资丘镇黄柏山金顺昌煤矿作地质环境影响评价。 关键词黄柏山采煤地质环境影响评价 长阳县金顺昌煤矿位于湖北省长阳 县城南西约5 6 k m 处，地处资丘镇黄柏山 办事处对舞溪村境内，距清江码头2 k m ， 水陆运输条件较为便利。由于煤炭资源 的开发，自2 0 0 0 年以来，区内逐渐出现 一些环境地质问题，如房屋开裂、地面裂 缝等。当地群众认为采煤是引起这些地 质灾害的主要原因，因此多次到矿山、镇 政府及县国土资源局反映，要求外迁、赔 偿损失等。为平息区内群众的愤怒情绪， 当地政府决定查明地质环境恶化的原 因，以便科学合理地处理群众与矿山业 主的纠纷，正确指导矿山开采。本文主要 就地下采煤对地表建筑物变形破坏的影 响程度进行评价。 1 地质环境概况 1 ．1 地形地貌 本区属中山地貌，西高东低，海拔在 16 1 0 ．2 8 8 0 m 之间，区内植被较发育，以 灌木为主。 1 ．2 气象水文 本区为鄂西山区，具有明显的亚热 带大陆性潮湿气候，四季分明，冬冷夏 热，具有平均气温高、空气湿润、雨量充 沛、少冰雪、炎热等特点。多年平均气温 1 6 ．3 9 ℃，月平均最低气温1 ．3 ℃，多年平 均降雨量21 1 1 ．8 9 m m ，日最大降雨量 1 4 4 ．8 m m ，月最大降雨量4 2 9 ．1 m m ，但多 集中于4 6 月份。区内主要河流为对舞 溪，河底宽5 ～1 0 m ，由南西向北东流，平 时水量较小，雨汛期流量较大。 8科技创业月刊2 0 0 4 年第1 1 期 1 ．3 地层岩性 区内出露地层为上二叠统孤峰 组三叠系下统大冶组及第四系，其 中上二叠统龙潭组为该区的主要煤系地 层。 1 ．4 地质构造 该区地处资丘向斜江南段南翼，为 一近东西向的单斜构造，产状3 4 0 0 一3 5 0 0 ￡3 0 。～4 5 0 ，平均倾角约4 0 。，构造简单， 未见大的褶皱和断层。 1 ．5 水文地质、工程地质条件 区内岩层含水性除与裂隙发育程度 有关外，主要受岩性控制，地下水类型主 要为基岩裂隙水和岩溶水，三叠系大冶 灰岩、二叠系长兴灰岩是区内主要含水 层、页岩、粘土岩及粉砂岩为相对隔水 层。 区内地形切割强烈，坡度大，地形和 岩性不利于大气降水对地下水的补给， 降水多随地表斜坡排泄于对舞溪中，小 部分沿含水层地表露头呈面状下渗，另 外还有部分通过岩溶洼地注入。区内侵 蚀基准面以上的地下水电于地形不利于 大气降水的下渗与聚集，致使地下水受 降水补给的资源十分有限，而本矿开采 标高在8 1 2 ～1 3 5 0 m ，当地最低侵蚀基准 面约为8 7 5 m ，故在8 7 5 m 以上的水文地 质条件简单。侵蚀基准面以下的深部地 下水相对较丰富，其补给来源于地表对 舞溪的下渗补给。 灰岩的力学强度高，抗压强度一般 为4 0 0 1 6 0 0 k g ，c m ，抗拉强度为2 2 4 7 k g ／c I n 2 ，抗剪强度为3 9 ～2 1 2 k g ，c m 2 。而 炭质页岩、钙质页岩和煤层的力学强度 低，一般为3 ～1 0k 玑m 2 。区内龙潭组煤层 顶板为炭质页岩、粉砂质页岩，岩石物理 力学强度差，顶板易变形发生冒顶。地表 岩体中风化裂隙发育，在地表边坡较陡 地段易发生崩塌现象。 2 采煤概况 该区煤层赋存于上二叠统龙潭组 地层中，厚O ．5 一1 ．5 m ，在 1 0 4 5 m 水平以 下的露头附近煤层由以前的环宇公司 所属的煤矿采空，该煤矿目前已经关 闭， 10 4 5 m 水平以上的露头附近煤矿 由现在的金顺昌煤矿采空，目前该矿仍 沿 1 0 4 5 大巷向西掘进。据调查，在沿煤 巷道有底板底鼓及坑木弯曲折断现象。 3 采煤地质环境影响评价 3 ．1 影响范围的确定 影响范围主要与采空区范围，采空 区至地表的高差、采空区顶板地层岩性、 结构构造、产状等因素相关。评价过程中 一般按相对保守的原则，综合确定不同 岩土体沿倾向和走向的影响角，然后按 影响角计算影响范围，计算公式如下L h t 锄 9 0 a I 一以采空区范围边界为基准的 外推距离； h 采空区至地表的高差； 钟一采空区顶板变形影响角 该公式的计算模型如下图 万方数据 区域经济与科技管理 影响范围 采空区范围 ／ 采 空 区 至 地 表 高 差 图1 采空区影响范围计算模型 在评价过程中由于缺乏相应的实验 数据，计算时采用当地经验值，取灰岩影 响角6 7 0 。这样计算出龙潭组煤层采空区 边界各控制点外推距离如表l ，在此基础 上，通过绘图可得到采空区影响范围。 3 ．2 采空区地表移动规律及特征 地下矿层大面积采空后，上部岩层 失去支撑，产生移动变形，原有平衡条件 被破坏，随之产生弯曲、塌落，致使地表 下沉变形。地表变形开始成凹陷盆地，此 盆地称为移动盆地，如图2 所示移动盆 地形状。 图2 地表移动盆地 该区的岩层倾角约为4 0 0 ，倾向3 4 0 0 一3 5 0 。，即矿层走向近似于东西方向，因 此在东西方向上，盆地仍对称于采空区， 而在南北方向上，盆地中心略偏向于北 边。据调查，该区地表仅有少量的小裂 隙，且小裂缝宽约0 5 c m ，长约5 1 0 m 。 地表民房墙壁上出现宽约0 5 m m ，长约 1 3 m 的小裂纹。 3 ．3 采空区顶板变形分带高度的确定 采空区顶板岩土体一般划分为冒落 带、导水裂隙带和弯陷沉降带等三个分 带，其中，冒落带的变形特征以顶板冒顶 垮塌为主，导水裂隙带以岩土体开裂变 形为主，弯曲沉降带以岩土体的弯曲变 形为主。当地表至采空区的高差小于冒 落带和导水裂隙带最大高度之和时，则 地表变形破坏特征较为明显。各分带高 表1 龙潭组煤层采空区影响范围外推距离计算表 表2 龙潭组煤层影响范围内房屋所在地采煤深厚比计算结果表 度与采空区高度、采空区顶板岩性、结 构、构造以及其上建筑荷载、地下水等均 有关系，通常其值为一范围值，下式为煤 炭科学研究院北京研究院所推荐公式 H l _ 雨娶兰等百5 ．2 4 H 1 2 虿谔i 而矿 2 4 H F o 竺竽百6 ．0 3 H F 可丽；葡丁o u j H - 冒落带高度 H 厂导水裂隙带高度 M 采空区高度 煤层厚度 为稳妥起见，冒落带和导水裂隙带 高度均取上限值，即最大高度；采空区高 度采用煤层厚度加上伪顶厚度之和计 算。该区煤层m 值取1 ．2 m 。计算结果为 H 1 3 3 ．5 4 m ，H 丑6 ．5 8 m 。 3 ．4 深厚比的确定 由于地下采煤对地表建筑物的影响 程度受采深、煤层厚度、建筑物的形状、 结构、尺寸及相对于采空区的位置等多 种因素的影响，故评价中应综合考虑以 上各种因素。 深厚比是指采空区埋深与采空区的 高度 煤层厚度加上伪顶高度 的比值。 为安全起见，计算时取采空区埋深与采 空区最大高度之比。值越大，表明采煤对 地表的影响越大，反之，值越小，表明采 煤对地表的影响越大。 ’据建筑物下采煤 煤炭工业出版 社，1 9 8 3 年 ，当深厚比小于8 0 时，一般 建筑物将受到严重破坏，若建筑物质量 好，长度小于1 0 m ，且位于采空形成的盆 地中央时也可能只受轻度破坏；当深厚 比为8 0 1 0 0 时，若建筑物位于移动盆地 中央，长度小于2 0 m ，则只受轻度破坏， 若长度大于2 0 m ，且长度方向平行于工 作面推进方向，则受中度破坏，若位于采 空区边界上方最大变形区时则受严重破 坏；当深厚比为1 0 0 ～1 3 0 时，建筑物一般 只受轻度破坏，若建筑物长度大于3 0 - n 且位于开采边界上方最大变形处时将可 能发生中度变形；当深厚比大于1 3 0 时 建筑物将只受轻度影响。因此，在评价工 作中，应根据深厚比及影响范围内地表 建筑物的形状、结构、尺寸及相对于采空 区的位置等进行综合调查，从而按上述 指标判断建筑物受采空区影响和破坏程 度是严重破坏、中度破坏、轻度破坏或轻 度影响。据此求得龙潭组煤层采空区影 响范围内各房屋处深厚比值如表2 。 3 ．5 龙潭组煤层采空区对地表民房变形 的影响评价 前面已计算了该区的煤层采空区冒 落带最大高度和导水裂隙带最大高度分 别为3 3 ．5 4 m 和2 6 ．5 8 m ，共计6 0 ．1 2 m 。而 采空区影响范围内民房至煤层顶板之间 的垂直距离在6 5 ～1 0 0 m 之间，故均在冒 落带和导水裂隙带之外；但I 号房屋 长 PJ O N E E R I N GW I T HS C l E N C E T E C H N O L O G YM O N T H L YN O ．11 2 0 0 49 万方数据 加强浚垒合作服务地方经济 段昌伟 倪红卫 武汉科技大学‘湖北武汉4 3 0 0 8 1 摘要“科教兴国”是高校的神圣使命。以武汉科技大学为例，指出高校要发挥自己的特色和优势，加 强校企合作，走产学研相结合的道路，积极为地方经济建设作贡献。 关键词校企合作科技服务经济 武汉科技大学是一所以理工科为 主，医学、经济学、文学、法学、管理学等 学科协调发展的综合性大学。多年来，学 校努力加强校企合作，积极拓展科研外 延，形成了“发挥特色，依托武钢，聚集实 力，幅射全省”的科技战略思想，走出了 一条产学研相结合、加快科技成果向现 实生产力转化的成功之路。 1 发挥冶金特色，做好服务湖北 钢铁工业这篇大文章 钢铁工业是湖北的支柱产业。湖北 有武钢、鄂钢、冶钢等大型钢铁企业，在 全国的冶金行业中具有十分重要的地 位。钢铁工业覆盖了机、电、材料等众多 学科，有着巨大的产业链。这种产业链几 乎涉及到武科大众多优势学科，做好服 务湖北钢铁工业这篇大文章，实际上就 融入了湖北地方经济的主战场。 1 ．1 利用多种形式。积极为湖北钢铁工 业培养人才 武科大的前身武汉钢铁学院，与武 钢同年诞生，从隶属关系看，过去同属冶 金工业部；从专业设置来看，武科大囊括 了钢铁企业从矿山开采到钢材轧制在内 的所有专业。学校通过学历教育、联合培 养、短期培训等形式，为武钢等钢铁企业 培养了大量的专业技术和工程管理人 才。如今，在武钢具有本科学历的6o o O 多名专业技术人员中，l ／3 以上是武科大 培养的；4 0 0 多名硕士员工中，一半以上 源自武科大；7 0 0 多名处级管理人员中， 近l ／3 也出自武科大。这些专业技术和 管理人才在武钢的建设和发展过程中发 挥着极其重要的作用。 1 ．2 构建合作平台．积极为钢铁企业的 技术进步作贡献 进入新世纪，钢铁企业面临着新的 挑战和技术跨越。近年来，武科大利用自 身优势，通过共建研究院、联合技术攻 关、建立定期交流制度，加大了与湖北钢 铁企业的科技合作力度，为钢铁企业的 技术进步做出了贡献。 武科大的科研成果最先推广运用到 武钢等企业的大生产中，直接转化为现 实生产力；武钢等企业在生产和建设中 的新课题，又成为武科大科研的主攻方 向。为此，学校承担了武钢为国家西气东 输工程研制急需的x 7 0 管线钢的科技攻 关项目，也承担了武钢焦化水处理改造 项目、冶钢6 0 万t 焦化项目等大型技改 工程。近5 年来，学校与武钢等钢铁企业 合作项目2 4 6 项，获省部级科研成果奖 励近2 0 项，为企业创造经济效益1 3 亿 多元。 1 ．3 发挥学科优势。为钢铁工业的相关 企业提供技术支撑 钢铁工业巨大的产业链衍生了耐火 材料、设备制造、冶金辅料等众多的相关 企业，在地方经济中占有重要地位。多年 来，学校在耐火材料、冶金设备制造等领 域形成了较大的技术优势，建立了技术 创新和成果转化的科研基地，形成了以 李楠等国内知名教授为学术带头人的科 研梯队，科研成果已在省内几十家耐火 材料生产企业得到应用，不少依托学校 1 0 m 其深厚比为5 8 ．3 3 ，3 号房屋 长与当地群众的矛盾，指导矿山合理设计式解释还不太圆满，但随着评价经验的 1 2 m 其深厚比为5 4 ．1 7 ，可能分别受到严与科学开采，保护矿山地质环境等方面不但积累，评价方法的不断完善，最终的 重破坏，2 号房屋 长1 5 m 其深厚比为均具有实际意义，但一些指标和评价标评价结果会渐趋科学合理。 8 3 ．3 3 ，但位于采空区边界，也可能受到严 准的确定主要靠经验或理想化方法简化另外，正确的评价结果依赖于细致 重破坏。处理，因此在实际工作中可能存在一定 准确的基础地质测量工作，尤其是对采 ，．德涟 的偏差，如在影响范围外还有三间民房 掘实况、房屋变形情况等应进行详细准 也发生了不同程度的变形迹象，墙面也确的调查，同时，还应充分利用前人的基 任用采空区顶板变形分带和深厚比 有裂纹、道场有小裂缝，裂纹、裂缝宽相 础成果，综合分析各种影响因素后，才能 等指标，对地下采煤与地表建筑变形破 比较来说比影响范围内的窄，可能是因最终得出正确的评价结论。 坏作了评价，为科学合理解决矿山业主 为放炮震动引起的，目前用影响范围公 责任编辑笑天 l O 科技创业月刊2 0 0 4 年第1 1 期 万方数据