[科普中国]-矿山地表沉陷防治

矿山地表沉陷防治是指控制矿山地表沉陷和防止地表沉陷造成损害的技术措施。用地下开采法从地壳掘出矿岩和矿山排水疏下过程中，往往引起岩体位移、地表沉陷，造成十地、水源和建(构)筑物的破坏，危害人畜安全，构成严重的环境问题。地表沉陷变形一般分为断续变形和连续变形两类。在开采脉状矿床或不规则的矿体，以及疏干岩溶性岩层和溶洞岩层时，容易造成地表断续变形，形成崩落带。这往往与地质构造的自然断续性有关，例如断层和裂隙发育的地层，会加重其破坏程度，开采大面积的层状矿床时，地表沉陷常出现连续变形，形成移动盆地，在移动盆地中，地表建(构)筑物可能被破坏的地段称为危险变形区。其他部分称为非危险变形区。地表沉陷防治包括控制地表机陷、预防地表沉陷造成损害和沉陷区复垦。

简介矿山地表沉陷防治是指控制矿山地表沉陷和防止地表沉陷造成损害的技术措施。用地下开采法从地壳掘出矿岩和矿山排水疏下过程中，往往引起岩体位移、地表沉陷，造成十地、水源和建(构)筑物的破坏，危害人畜安全，构成严重的环境问题。地表沉陷变形一般分为断续变形和连续变形两类。在开采脉状矿床或不规则的矿体，以及疏干岩溶性岩层和溶洞岩层时，容易造成地表断续变形，形成崩落带。这往往与地质构造的自然断续性有关，例如断层和裂隙发育的地层，会加重其破坏程度，开采大面积的层状矿床时，地表沉陷常出现连续变形，形成移动盆地，在移动盆地中，地表建(构)筑物可能被破坏的地段称为危险变形区。其他部分称为非危险变形区。地表沉陷防治包括控制地表机陷、预防地表沉陷造成损害和沉陷区复垦1。

地表沉陷控制主要措施有：

(1)留保安矿柱

保安矿柱的尺寸根据“保护角”来确定。保护角通常等于移动角。留保安矿柱可以保护井筒、井口建(构)筑物及其设施，名胜占迹，铁路桥梁和隧道、水库等保护对象。

(2)应用充填采矿法

充填材料有砂、块石和水泥。砂石可单独使用，也可混合使用，如果砂石与水泥混合使用，则称胶结允填。充填采空区，可以防止地表断续性破坏。实际上，无论采用哪种充填材料和充填方法。地表都可能出现某种程度的连续变形，如果地表有重要保护对象，一般采用胶结充填法。

(3)应用房柱采矿法

在矿床开采范围内，按某种方法留有规则的或不规则的矿柱，以减少地表变形，若设计不佳或回采率过大，仍可能导致地表断续性破坏。因此，须慎重使用这一方法。通常用采后充填来弥补其缺陷2。

地表沉陷预防主要措施有：

(1)不许使用崩落带内的土地，通常在其周围设置标志和栅栏，禁止人员入内。

(2)开采沉积矿床时，随着采掘的进行，逐渐形成地表移动盆地，由于地表变形而产生的应变(拉伸与压缩)，连续地向采区边界伸展。此时地表建(构)筑物可能因处一四种状态(最大张力、最大压力、最斜度和最大扭矩)下而遭受破坏。为了防止建(构)筑物的破坏，必须回避上述四种状态。因此，在划分采区时，应使建(构)筑物的水平投影尽可能落在采区的中心部位，避免靠近采这的边界，并且，实行高速均衡回采，不留残柱，使上述四种状态的峰值达到建(构)筑物之前，就已移离这个地区。即利用时空差的原理来保护地表建(构)筑物。

(3)建(构)筑物的保护措施。对于已建在移动盆地内的建(构)筑物，采取结构加固和基础加固的措施。在移动盆地内新建建(构)筑物时，应避开断层等地质构造和采区边界，采用完全柔性或完全刚性的结构，将大型建(构)筑物设计成一系列的独立单元，各相邻单元之间留有变形缝，外形宜简单，高度宜小，基础设置圈梁,管道选用软骨和柔性接头，并实行露天架空敷设等。

(4)铁路保护措施。如果开采深度与采矿幅度之比达到安全要求时。允许在铁路之下开采矿石。但为了保证铁路运输的安全，必须加强线路的监视和维护，沿线要设置观察点、连续观测，及时恢复轨面的原始标高或整顺坡度，调整轨缝和轨距等。

(5)水体保护措施。在保证因开采而形成的导水裂缝带不扩展到水体的前提下。允许在水体下开采矿石。为了保证井下人员的安全和保护水源，必须采取预防措施，采前对水体和基岩作详细的水文地质、构造地质和工程地质的调查研究。确定安全的开采方案。开采时加强井上井下的水文观测、凿超前探水钻孔。设置防水闸门等，开采后作养后处理。加固永久性支护或充填采空区3。

沉陷区复垦在地表移动稳定后或矿口开采完毕、沉陷区必须复垦，以恢复自然生态环境3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学