钟祥市斑竹垱岩溶地面塌陷成因与治理效果分析

钟祥市斑竹垱岩溶地面塌陷是典型的采矿降水疏干影响区地面塌陷。该岩溶地面塌陷的形成与岩溶发育程度、水文地质条件、人类工程活动密切相关,构造破碎带(断裂)促使地下水富集带发育岩溶,岩溶管道和溶洞为塌陷提供空间条件,采矿降水改变疏干区地下水径流途径诱发塌陷形成。采用注浆加固、回填、河床整治、绿化等工程对斑竹垱岩溶地面塌陷区进行综合治理,取得预期建设效果。     

煤矿开采诱发岩溶地表塌陷的机理分析

为有效预测与防范我国一些岩溶地区由于煤矿开采诱发的岩溶地表塌陷灾害,以江西丰城矿区坪湖煤矿为工程背景,采用数值模拟、地表移动计算等方法,分析了因采动引起的附加应力扰动导致岩溶塌陷发生的机理和影响因素,确定了岩溶塌陷易发性的评价指标。研究结果表明,地下开采会在岩溶地层产生拉应力,形成拉伸破坏区,对于浅埋溶洞,拉伸破坏区易发展至地表,形成岩溶塌陷,经地表移动计算分析可知,当地表拉伸变形达到1.8 mm/m以上时,地表发生岩溶塌陷的可能性较大。为了防范采动区岩溶塌陷,进行采前岩溶探测和采动影响预测分析十分必要。     

豫南大别山区大理岩岩溶塌陷形成机理初探

豫南大别山区下古生界地层以变质岩、沉积岩为主,因气候、地形条件限制,岩溶塌陷发育微弱。但受人类活动影响,近年来发生了多起灰岩分布区岩溶塌陷灾害,造成较大经济损失,但在条带状大理岩分布区发生的岩溶塌陷未有报道。某镇某地一带大理岩脉长约2600m,宽度100～300m,却发生了危害程度较大的岩溶塌陷灾害。通过地质灾害应急勘查,查明了岩溶塌陷是由矿业活动、地质构造及极端降水气候引发,并分析研究岩溶塌陷形成因素、发育特征、形成机理,划分了塌陷危险区,提出防治建议,为豫南大别山区岩溶塌陷地质灾害的勘查及科学防治提供了新的思路和方法。     

福建永安大湖岩溶塌陷形成机制与塌陷模式研究

为探讨大湖岩溶盆地岩溶塌陷形成机制及塌陷模式,通过实地调查和实测地质剖面,采用野外钻探、取样、室内试验分析,对研究区的岩溶塌陷成因及机制进行综合分析,提出区内岩溶塌陷机制模型。研究表明,大湖镇坑源村塌陷主要是因区内矿坑涌排水,使塌陷区的地下水水位降低和改变流向,地下水原有的浮托作用减弱直至产生失托,并产生冲蚀及土体流变,在有地下溶洞发育且上覆土层较薄处发生地面岩溶塌陷。在对大湖镇坑源村发生的多起地面塌陷成因详细分析的基础上,提出"失托—土体流变效应"的致塌模式。     

岩溶煤矿部分开采合理采高的研究

为了探究岩溶煤矿部分开采方法的合理采高,防止岩溶塌陷,以丰城矿务局某煤矿的地质条件和生产条件为背景,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,模拟出了不同采高时上覆溶洞周围塑性区的发育情况,确定了矿井的最合理采高以及岩溶塌陷易发性的评价指标。研究结果表明,地下开采会使岩溶地层和表层产生拉应力,形成拉伸破坏区,对于浅埋溶洞,其周围拉伸破坏区易发展至表层破坏区而导致岩溶塌陷。由数值模拟结果可知,充分开采后上覆溶洞周围塑性区演化至非常接近贯通但又不贯通至表层塑性区时的采高为1.4 m,因此,该矿最合理采高为1.4 m。通过对数值模拟监测数据的计算分析及地表移动的计算分析可知,地表水平拉伸变形量大于1.89 mm/m时,地表可能发生岩溶塌陷。研究结论可为该岩溶煤矿安全、经济、绿色开采及相关研究提供依据。     

多因素诱发矿区岩溶地面塌陷的实例分析

发生在福建省安溪县剑斗镇湖丘角落的岩溶地面塌陷，具有典型的多因素致塌的特点。基于塌陷区环境地质条件和成灾机理的分析，地下水强排疏干形成较大的降落漏斗、岩溶矿井突泥诱发盖层生成大量土洞、大气突发性强降水降低盖层土体的抗剪强度等因素的共同作用导致了该处岩溶地面塌陷的发生。     

煤层底板含隐伏溶洞滞后突水机理

为了避免华北煤田底板含隐伏溶洞滞后突水事故的发生,以丰沛矿区三河尖矿特大水害为例,通过特殊环境下岩溶溶洞的形成原因与滞后突水的物理过程分析。数值软件模拟与事故现场观测资料对比,综合研究含隐伏溶洞底板的滞后突水机理,结果表明：新构造断裂对原始封闭地下水系统的打破及高温高压高矿化度岩溶水对白云岩的融化剥蚀是溶洞形成并不断扩大的主要原因;受采动应力与高岩溶水压力影响,隐伏溶洞顶部不断形成新岩溶塌陷且破坏隔水层的现象客观存在,是突水通道形成的关键因素;工作面推过隐伏溶洞上方一定距离,受岩溶塌陷持续剥蚀而逐渐变薄的残余隔水层因强度不足以抵抗高岩溶水压力而瞬间破断,致使采动裂隙与岩溶塌陷相互贯通,引发滞后性突水。     

多因素诱发矿区岩溶地面塌陷的实例分析

发生在福建省安溪县剑斗镇湖丘角落的岩溶地面塌陷，具有典型的多因素致塌的特点。基于塌陷区环境地质条件和成灾机理的分析，认为地下水强排疏干形成较大的降落漏斗、岩溶矿井突泥诱发盖层生成大量土洞、大气突发性强降水降低盖层土体的抗剪强度等因素的共同作用导致了该处岩溶地面塌陷的发生。     

武昌倒口湖地区F地块岩溶特征、地面塌陷机理分析及治理措施

通过大量勘探资料,总结出该地区溶洞多分布在灰岩面附近及以下一定深度范围内,其中灰岩面往下5 m范围内溶洞最为发育,5 m以下溶洞相对较少;-14 m标高以上溶洞最多、最发育,为岩溶强发育带,-14 m标高以下溶洞相对渐少,为岩溶弱发育带。在水平方向上,多数为独立成洞,贯通的可能性较小,溶洞以单层为主,多层较少。岩溶地面塌陷是因上覆松散砂土颗粒受地下水潜蚀影响,长期不断流失,在砂土层中逐渐形成漏斗状疏松体,随着漏斗状疏松体的不断扩大,最后发生塌陷,属于"潜蚀—漏斗状疏松体型"塌陷。有针对性地采取高压水平帷幕、静压注浆以及渗透注浆的治理措施,可有效防止岩溶地面塌陷的再次发生。     

采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的数值模拟研究

基于坪湖矿的塌陷情况,运用UDEC模拟软件对采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的过程进行模拟。结果表明,在采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的大致过程分为:溶洞的潜伏阶段、溶洞顶板垮落形成开口溶洞阶段、土洞不断发育阶段、地表塌陷阶段;溶洞顶板破坏的原因是由于水平应力的急剧减少造成的。模拟结果为采动作用下岩溶塌陷机理提供了分析依据,对于岩溶地区的生态保护有重要意义。     

岩溶地质对隧道施工稳定性的影响评价

根据依托工程的工程地质特点,利用三维有限元数值模拟方法,选取典型断面,通过分析有溶洞与无溶洞两种工况下隧道开挖引起的隧道围岩的位移、应力等指标的变化,来评价溶洞对隧道稳定性的影响,指出岩溶离隧道顶部较近时,隧道开挖可能使顶板断裂而出现垮塌,从而造成突水突泥等地质灾害。     

霍州团柏井田岩溶陷落柱发育特征分析

在华北型煤田中岩溶陷落柱较为发育,已经严重威胁到了矿井的安全开采。通过对团柏井田矿井地质、水文地质和岩溶陷落柱空间展布特征分析,寻找陷落柱在井田内的发育规律,并讨论其形成机理,认为该区总体在走向为北东向的缓倾斜单斜地质构造背景下,受井田南部下团柏断层控制,奥陶纪灰岩水向西南方向有一定潜流量,向东南部郭庄泉强径流排泄,受径流环境的影响,总体上陷落柱具有定向分布、中心轴偏移方向与径流方向一致的发育规律。     

安溪县剑斗地区地面塌陷探讨

近年来,安溪县地面塌陷灾害日益严重,已危害工程建设及人员生命财产安全。通过分析安溪县剑斗地区的地质环境条件及地面塌陷的特征、影响因素和形成条件,认为地面塌陷与溶洞、地下水、第四纪盖层厚度、地质构造、地下开采活动等因素相关,并分析了地面塌陷的形成机理,提出了防治建议。     

隧道施工中溶洞超前探测的雷达技术应用研究

岩溶山区隧道施工过程中,大型充水溶洞是造成隧道突水突泥事故的重要因素。该文以现场试验为基础,研究了雷达探测技术在岩溶洞穴探测中的应用,分析了典型溶洞的雷达图像特征,论述了雷达探测的频率选择、探测方法、影响因素与控制方法等相关问题,提出了雷达在隧道中探测岩溶洞穴的技术流程。     

北京石花洞岩溶景观特色及成因探讨

北京石花洞地质公园区内地貌类型属典型的中低山构造剥蚀地貌,在碳酸盐岩沉积分布区经长期风化剥蚀和地表水的切割溶蚀,形成了较典型的岩溶地貌形态。在全国范围内,北京石花洞的层数最多,洞穴钟乳石种类齐全,毛细渗透水沉积的石花美丽,裂隙渗透水沉积的石盾最多、体积最大,滴水沉积的石笋叠置关系最明显,流水沉积的石旗发育奇特,池水沉积的月奶石发育最好,全新世石笋微层理发育最清晰。本文主要讨论石花洞岩溶景观成因,是本小组对石花洞进行的一次大体沉积类型研究。     

太原西山煤田陷落柱空间形态特征及其成因分析

通过查阅矿井地质报告及其他相关地质资料,运用构造力学、岩石力学解释了陷落柱受构造作用形成机理,同时就柱壁角、柱冒落高及下伏溶洞塌落的临界大小、陷落柱倾斜与分叉等空间形态特征进行探讨,研究了陷落柱的垂向与水平面特征与成因,总结出了分布规律,为类似的研究提供了理论指导.     

New Karst Sinkhole Formation Mechanism Discovered in a Mine Dewatering Area in Hunan,China

The Meitanba Coal Mine in Hunan province, China, has experienced severe karst sinkhole hazards since 1982. Mine dewatering that began in 1955 has produced a groundwater cone of depression encompassing an area of 219.19 km² as of 2014. Most dewatering-induced sinkholes occurred on three occasions: at the beginning of dewatering, at times when groundwater level dropped beneath the bedrock surface, and at times when water inrushes occurred. Sinkholes would not be typically anticipated in the stabilized groundwater cone of depression. However, over the last decades, many sinkholes including a large one, 80 m in diameter and 30 m in depth, that occurred at a primary school in 2010 have formed in the dewatering zone, even though a series of treatments have been taken to prevent such karst hazards. To determine the dynamic mechanisms of the sinkhole formation in the dewatering zone, the Dachengqiao region was selected as a study site and high-frequency monitoring of groundwater–air pressures was performed in the underlying karst conduit system. The monitoring results showed very intense pressure changes in the dewatering zone with a maximum fluctuation of 54.72 m and a maximum instant fluctuation rate of 70.6 cm H₂O/min. The abrupt pressure changes are more likely caused by air blasting and soil collapse and can be a key factor triggering the sinkhole collapses.     

武汉(湖北)地区岩溶地面塌陷

本文对武汉市及周边地区自1931年以来所发生的岩溶地面塌陷分布规律进行了较全面总结.发现武汉市岩溶地面塌陷仅仅出现在南部石灰岩带长江一级阶地上的二元结构地层中,而周边地区的老粘性土分布区只有存在土洞或有大量抽取地下水或矿井突水时才发生塌陷.从"潜蚀机理"和"真空吸蚀机理"两种塌陷机理阐述了塌陷发生的原因,进而划分了不同地貌单元、不同时代地层组合条件下产生塌陷的可能性和类型以及防治此类灾害的工程措施.