以导水裂隙法预测煤矿地表塌陷区范围
——以贵州安顺某煤矿为例

周呈艳，肖 鸿

（贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州贵阳550081）

在进行煤矿土地复垦的过程中，有许多预测地表塌陷区的方法，诸如概率积分法、导水裂隙法等，但许多学者指出概率积分法预测的塌陷区范围较大，不太适用于南方中高山地区；而导水裂隙法预测塌陷范围比概率积分法要小且更符合实际情况，更适用我国南方如云南和贵州等地的中高山地区[1-2]。本文以贵州安顺某煤矿为实例，采用导水裂隙法对该矿的地表塌陷区范围进行预测，为该矿土地复垦规划提供依据。

1 项目概况

项目区位于普定县北东方向猫洞乡，属猫洞乡所辖。

项目区范围内及周边出露的地层有上二叠统峨眉山玄武岩组（P3β）、龙潭组（P3l）、长兴组（P3c）、下三叠统大冶组（T1d）、永宁镇组（T1yn）及第四系（Q）。上二叠统龙潭组为井田含煤地层，含可采煤层3层（0、8、9号煤层），可采煤层平均总厚3.60m。

项目区总面积459.2400hm2，项目区土地利用类型为水田、旱地、果园、有林地、灌木林地、其它林地、其它草地、坑塘水面、村庄、采矿用地、风景名胜区及特殊用地等。

经现场踏勘及资料分析，区内已损毁土地主要是工业广场的基础设施建设过程中对土地的压占损毁，拟损毁的土地主要是新建的辅助工业场地和煤矸石临时堆放场对土地造成的压占损毁，还有生产过程中可能引发的地表裂缝、塌陷对土地造成的塌陷损毁。

2 导水裂隙法预测塌陷区范围

2.1 导水裂隙法的原理

通过导水裂隙计算公式，求取导水裂隙带最大高度,结合矿区上下山移动角参数以及地质剖面确定塌陷影响范围，扣除禁采区范围，最后得出预测塌陷范围。

导水裂隙带高度根据《矿区水文地质规程及勘探规范》[3]（附录F：冒落带导水裂隙带最大高度经验公式）进行计算，见表1。

表1 冒落带导水裂隙带最大高度经验公式预测表

2.2 实例分析

根据资料，该矿开采0、8、9号煤层。故本次根据开采这3层煤的情况下来预测塌陷区。

（1）移动角。井田内煤层平均倾角7°～15°。根据矿区地质特征及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》[4]附录五中附表5-3，参考附表5-1、附表5-2，走向移动角取75°，因此地表移动盆地移动角参数选取为走向移动角δ=75°，上山移动角γ=75°，下山移动角β=75°-0.6α=75°-0.6×23°≈61°。

井田为山区开采，且为3层煤叠层开采，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附录五—四—6，移动角减小5°～10°，取5 °，确定本区地表移动盆地移动角参数选取为：走向移动角δ=70°，上山移动角γ=70°，下山移动角β=56°。

（2）综合作用厚度。井田内3层煤叠层开采，其综合作用厚度采用公式：

式中：Mn——第n层煤的综合作用厚度，m（若煤层厚度不足2.2m则按2.2m取值）；

Mn-1——开采第n-1层煤的综合作用厚度，m；

C——相邻两煤层间距n与两煤层中靠下一煤层的可采厚度m之比的函数（查表可得）。

综合作用厚度计算结果见表2。

表2 综合作用计算结果表

（3）导水裂隙带高度。矿区内煤层平均倾角为7°～15°，为缓倾斜矿层，上覆岩层主要为石灰岩、细砂岩等，根据矿层特性，本方案选取下列公式作为导水裂隙带最大高度计算公式：

式中：H——导水裂隙最大高度，m；

M——可采矿层综合作用厚度，m；

n——可采煤层层数。

根据上述综合作用厚度计算结果，运用导水裂隙带最大高度公式分别计算各层导水裂隙带最大高度H，得H0煤层=60.09m、H8煤层=74.97m、H9煤层=82.17m。

（4）塌陷范围的确定.运用剖面图解法，将各层导水裂隙最大高度值标注于剖面图上,并结合上下山移动角确定其影响范围，将各煤层影响范围叠加，取最大范围作为该矿预测塌陷范围（见图1）。将预测塌陷范围投影到矿区地形图上，从而圈定该矿区地表塌陷范围（见图2）。

3 土地损毁情况分析

3.1 面积、地类及损毁方式预测结果

经过统计分析，预测塌陷面积为61.3679hm2，损毁地类为耕地、林地、草地，各类用地占地面积如表3所示，损毁方式为塌陷。

3.2 损毁程度分析

图2 预测塌陷区范围示意图

根据本矿矿体赋存情况、开采技术条件及上覆岩层的结构特性，再参照省内相似矿区已塌陷情况及经验结合实际情况对预测塌陷区域土地损毁程度进行分析，本矿预测塌陷损毁程度见表4。

表3 预测塌陷区损毁前土地利用类型及面积汇总表（单位：hm2）

表4 预测塌陷区损毁损毁程度统计表（单位：hm2）

4 结论

通过预测分析，该矿塌陷损毁的土地面积为61.3679hm2，损毁的土地类型为水田、旱地、有林地、灌木林地、其他林地以及草地，在后期的土地复垦过程中，应结合实际情况尽可能地将土地恢复成损毁之前的地类，使土地资源得到合理利用。

[1]张合兵，王世东，李春意.煤矿区土地复垦中土地损毁预测方法研究[J].金属矿山,2013(9).

[2]冉启洋，杨洪.矿山土地复垦方案中对开采塌陷区预测方法的探讨[J].贵州地质，2010（27）.

[3]GB12719-91矿区水文地质工程地质勘探规范[S].国家技术监督局，1991.

[4]煤行管字[200]第81号文通知.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[S].北京：煤炭工业出版社，2004.

[5]刘太琴，肖鸿，罗细梅，等.安顺盘龙树集团投资有限公司普定县猫洞乡铜鑫煤矿（预留）土地复垦方案报告书[R].