地裂缝地质灾害成因分析范文

摘要：山西霍州早期就发生了严重的地裂缝地质灾害，损坏了很多耕地和房屋，直接影响了地下水资源分布，给当地经济发展造成了很大影响。目前还不能清楚掌握当地地裂缝的原因，很难制定有效的防范措施。文章主要从水文地质、经济活动和工程地质等方面分析了霍州西部地裂缝形成原因及造成的地质灾害，并提出了治理措施，以期给相关人员提供借鉴。

关键词：霍州西部；地裂缝；地质灾害；成因分析

霍州煤炭资源丰富，给大家提供了大量的煤炭资源。但是随着人们开采力度的增加，产生了地裂缝和地面塌陷等灾害。据相关调查显示，地裂缝对当地耕地和农田种植造成了大量破坏，影响了当代经济的发展。目前，地裂缝成因还不清楚，不能及时制定相关防范措施。所以必须加强地裂缝研究，结合实际状况，提出应对措施，促进当地经济的平稳发展。

1概述

1.1地质状况

霍州位于山西中部，地势呈东高西低走向，山势险峻，其中老爷顶为太岳山最高山峰，是境内最高点。地形总体变化为东北向西南。地裂缝产发于霍州中部与西部地区，长发作于山势平滑、被黄土地层覆盖地区，为主要产煤区域。

1.2煤矿开采情况

霍州煤矿资源较丰富，分布于霍山隆起西侧，主要由山西号1,2号煤与太原组4，5，6，9，10，11号煤矿组成。其中可采集煤矿的主要是1，2，9，10，11,号煤层，煤矿总厚度维持在10米左右。霍州煤矿历史悠久，数量较多，煤矿采煤差异大，绝大多数煤矿为竖井开采。

2地裂缝发育特点分析

2.1空间分布

霍州地裂缝集中在中西部采空区和地带为第四系的黄体地层，方向平行于巷道，无规律。从形态分布来看，大多数地裂缝均为直线，少数为折线，裂缝长度维持在200~2000米不等，宽度小于0.1~1.5米。剖面上下呈楔形，具有上下拉张下错的特点，深度在5~15米。裂缝常见形式为排列组合，主要由5条左右单缝组成，其中非陶唐裕南程村裂缝群可达18条。

2.2时间演变特征

霍州地裂缝绝大多数均呈现空间塌陷变形演变，与矿井采煤活动密切相关，形成表现滞后于煤矿开采时间。同时地裂缝容易受到将与因素影响，扩大了原有规模，导致农民日常耕种无法进行。即使农民采用一些方法清理了地裂缝，但受来年雨季再次冲刷，依旧会形成地裂缝，且规模不断扩大。

3地裂缝形成原因分析

3.1地面采空塌陷

从野外分析数据来看，地裂缝的形成与煤矿活动具有很大联系。一般形成采空区之后，就会导致煤层顶部和页岩等岩层架空，受周围应力作用，损坏了平衡状况，受自身重力和上层覆盖岩石等因素的影响，导致岩层向下弯曲并发生一定。一旦顶板岩层内部拉力应力超过岩层抗拉极限后，就会发生顶板脱落，上覆岩层移动、弯曲等问题，进而形成地裂缝。随着采集范围的扩大，地裂缝会不断向地表延伸。此外，在采空区不断扩建的、人为原因等因素的影响下产生变形，就会重新分配上覆盖地层营地，进而产生上覆盖地层不均匀沉降，形成地裂缝。地裂缝形成简图如图1所示。因此地裂缝形成原因与煤层采塌陷裂缝即下采空在上覆岩体中形成的裂隙带及地表不均匀沉降即采空形成的上覆岩层不均匀塌陷均会导致地表土地发生破坏，进而形成地裂缝。

3.2地下水位下降

采煤排水导致地面不均匀沉降也是霍州地裂缝形成的重要原因。霍州产煤量较大，经过长期开采，很多煤矿煤炭资源已经枯竭。进行开采时，由于排矿坑水主要为基岩裂隙水，排水量较小，影响了岩溶水；下层煤采集主要与郭庄泉奥陶系岩溶水密切相关。复杂的地理条件决定了霍州矿区采煤时必须抽取大量地下水，导致采煤区水位急速下降，直接影响了含水截止孔隙水压力，增大了上覆地层压力，导致松散土层差异加大，地表压密沉降出较大部位拉张较集中，受土层拉张作用，产生开裂变形。此外，地下水动力条件也是地裂缝产生的主要原因，会形成隐伏地裂缝。

3.3其他因素

霍州采空区地表岩性为灰黄色粉沙土和粉土质粘土，底部为棕红色土壤。地质较疏松，空隙较大，垂直节理发育，遇水强度降低，湿陷性和压缩性明显。所以地裂缝形成后，受降雨影响，导致地裂缝发生潜蚀或冲蚀，加大了地裂缝变形，扩张了其范围。此外，采煤放炮等震动和矿柱设计不合理也会影响地裂缝发展。据从上分析可知，沉积物是地裂缝产生的物质基础，地下水位下降和煤矿踩空是地裂缝产生的动力因素。所以霍州地裂缝主要受人类活动影响。采空矿柱系统示意图如图2所示。

4防治措施分析

从上述分析可知，霍州地裂缝的产生与大规模采煤形成的大面积采空区具有很大联系，进而诱发低下水位降低，因此，为了及时防止地裂缝扩展，减少裂缝对当地经济的影响，必须从以下几方面做起：1）进行矿产资源开发时，深入落实“在保护中开发，在开发中保护”的策略，减少因煤矿资源随意采集产生的滥挖现状，防止地裂缝扩展，维持霍州地区经济的可持续发展。2）及时处理采空区形成的裂缝、塌坑等问题，主要采用填封，密集区可采取围堤挖沟等措施处理，及时排除塌陷和裂缝区积水问题，避免产生严重坍塌和沉降等问题。3）采用矸石回填采煤法操作，即借助风力作用充填到采空区，提高采空区围岩的稳定性，减少地裂缝产生。4）强化灾害区域生态环境建设。结合当地地质及地貌等特点，适当地采用修建淤地坝和鱼鳞坑等水利工程操作，拦蓄小泉和红石，减少地表径流量，提高地下水补给量。同时还要结合当地发展，开展植树造林活动，及时退耕还林，涵养水土，提高大气降水渗量。5）完成采煤排水处理后，结合实际发展需求，建立合适的地下水注入点，实现人工补偿操作，增加空隙含水量，提高承载力。

5结束语

文章主要结合山西霍州西部地裂缝发育特点，分析了地裂缝形成的原因，然后针对性地提出了几点防范措施。在实际操作中，还要加强地裂缝监控和防御，及时发现并处理问题，减少对当地经济的影响，促进霍州西部地区的发展。

参考文献：

[1]薛丁炜，刘海涛，李婧.地裂缝地质灾害成因分析及防治措施[J].西部探矿工程,2013(3).

[2]孟令超.山西断陷盆地地裂缝成因机理研究[J].长安大学,2011(12).

[3]齐琼.山西黄土地质灾害特性及预防研究[J].太原理工大学,2015(3).

作者：马顺 单位：山西省矿山调查测量队