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锡铁山矿山地面塌陷控制因素及其地表稳定性分析

张玉中  
【摘要】:锡铁山铅锌矿山位于青海省境内,矿山经过多年开采,采空区已达320多万m~3,沿开采走向,绝大部分地表都发生了地表塌陷,如果任其发展势必会对矿山的生产安全产生一定的影响。 本文根据野外现场调查和所收集的资料,做了如下研究工作:按岩石的工程地质特征,将塌陷区及周围的岩石划分为五组工程地质岩组;分析影响塌陷的控制因素;预测地表稳定性变化趋势,最后提出治理措施。 根据矿区岩石的物理力学性质,把塌陷区及其周围的岩性划分为五大工程地质岩组:大理岩组、片岩岩组、矿体岩组、火山岩组和紫色砂岩岩组。 塌陷区的形成与矿山存在巨大规模的采空区、塌陷区所处的地质构造、地层岩性及其物理力学性质和气象、水文地质条件这几个因素有关。 造成矿区塌陷的主要原因是由于采空区的存在,采空区的形状及规模直接影响着上覆盖层的稳定性,决定是否塌陷以及塌陷的规模。本文根据空区的规模以及它对地表塌陷是否产生影响大小,将空区分成四类:相对较为孤立和远离生产作业区的采空区、上下中段连通并靠近生产作业区规模较小的采空区、位于同一矿带,上下中段连通,区间空区直接或间接连成一片的巨大空区、位于2942到3062之间正在逐渐形成的空区;其中后两类空区对塌陷影响很大,它们决定了地表是否发生塌陷以及塌陷的规模。 矿区构造对塌陷的作用表现在:断层破坏了采空区上方覆盖岩岩体的完整性,使空区上覆岩体的承载力大大降低;矿区绿泥片岩中的小型褶皱使岩体发生扭曲,使岩体破碎成片状和块状,力学性质明显降低。 在五大工程岩组中,对塌陷区影响最大的是片岩岩组,它既是矿区的含矿层位,同时也是矿体的直接顶、底板围岩,其中含炭片岩、炭质片岩等软质岩石,由于构造作用,岩石破碎、节理裂隙发育,强度低,遇水易软化、膨胀,作为矿体围岩,稳定性差。 气象、水文对塌陷的影响主要表现为:在雨季或冰雪融化的季节,雨水在采空区上部汇聚,使上部的荷载加重,并且汇聚的雨水会通过岩体风化和构造裂隙向下渗透,使含炭片岩、炭质片岩等软质岩石处于浸泡状态,导致岩石膨胀、软化,致使强度降低。另外,矿区风化作用强烈,由于风化作用,地表岩体形成较厚的风化壳,这也导致表层岩体物理力学性质降低。


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