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1镇雄县胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区岩体内部变形和地表移动特征分析以及对工程的影响编写:吴奭论文关键词：胡家山水库采空区岩体内部变形和地表移动特征分析对水库工程的影响1.地下大面积采空后岩土体破坏和移动地下煤层大面积采空后，煤层上部失去支撑，平衡条件被破坏，采空区上方岩体随之将产生变形。采空区上方岩体的变形，总的过程是自下而上逐渐发展的漏斗状沉落，其变形情况分为四个带(采空区变形示意图下图)。1.1冒落带2在自重及上覆岩层作用下变形、破碎、坍落至采空区的那部份顶板岩层叫冒落带。冒落带的高度一般为采空厚的2~5倍。取大值，胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区估计冒落带高度约9米。1.2裂隙带：冒落带上部的岩体在重力作用下产生的弯曲变形超过抗弯强度时，因离层和断裂，而产生的楔形连通裂隙带，叫裂隙带。裂隙带的高度约为采空厚度的18~24倍。取大值，胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区估计裂隙带高度约44米。1.3弯曲带：裂隙带上方，在自重作用下，只产生弯曲沉落变形的那部分岩层叫弯曲带。此带内的岩层变形较轻，裂隙密闭，不连通，导水性弱。它的直接作用是使地面形成移动盆地。胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区地表移动边界线高程以上基岩裸露部分属于弯曲带。弯曲带岩体发生弯曲变形，不发生错动，枢纽上游临近的冲沟大部基岩裸露，岩体未见变形迹象，说明理论分析与实际变形是相符的。1.4覆盖层覆盖层,也叫地表沉落带，主要第四系地层，一般呈中间低，边缘高的凹地形，地表形状比采空区范围略大。胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区地表地形地貌为中低山峡谷斜坡至陡坡地貌，由于临空面和雨水等因素作用，地表沉落带呈向河床方向稍位3移，呈沉降状。胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区地表沉落带高程高于胡家山水库坝顶高程。2.地表移动盆地边界胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区煤系地层属古生代二叠系龙潭组煤系地层，煤层的上部地层以砂岩、页岩为主，薄层灰岩为煤层的顶板，煤层采厚M=1.8米；倾角α=10度；采深H300米；走向移动角δ=74度；上山移动角γ=74度；下山移动角β角=80—α；第四系移动角φ=55度；工程区河床部位煤层埋深80米，其他位置煤层埋深为80米加上地表与河床的高差。地质模型见移动角、破坏角、和边界角示意图。移动角、破坏角、和边界角示意图下山边界角=β—15×（1—0.01×α）=80—10—15×（1—0.01×10）=56.5度上山边界角=γ—15=74—15=59度4走向边界角=δ—15=74—15=59度本工程塌陷区第四系地层相对较薄，模型分析中不再考虑第四系地层对边界角的影响，北东面以边界角56度，其他方向以边界角59度为模型绘制胡家山水库枢纽左岸采空区地表移动边界线图。南东面地表裂缝和绘制的地表移动边界线图相似，范围小于绘制的地表移动边界线范围；北西面因为山脊的大部基岩裸露，形成下山方向山脊右侧第四系土层厚的地方裂缝明显，山脊左侧没见出露；北东面河床煤层埋深约80米，从河床到坝顶高程，大部基岩裸露，理论上和实际地表无采空变形的迹象。说明用这个地质模型来分析胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区岩体内部变形和地表移动特征是安全的，可行的。（胡家山水库枢纽左岸采空区地表移动边界线见下图）。53.地表移动盆地下沉终止时间移动盆地的下沉时间与采掘深度有关，胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区的采掘深度100~300米，据《铁路工程地质手册》第二版，下沉终止时间为1~1.5年。镇雄县人民政府镇政复［2010］28号文关于《镇雄县人民政府关于对河对门煤矿停止开采请示的批复》于2010年10月23前停止河对门煤矿开采，于2013年3月15日知晓胡家山水库枢纽区顺流左岸的边坡发现裂缝，历时已2.5年，理论分析胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区地表移动盆地下沉已终止。建议建立监测系统，一是监测采空区上方的基岩是否发生开变，二是监测采空上变形显著的地表是否还发生进一步变形。三个月内一周监测一次，以后一月监测一次。64.水文地质北东面胡家山水库枢纽大坝工程左岸坝顶高程枢纽上游约80米，有一水井，水井来水和往年同期相比，差异不大；少雨季节左岸基岩边坡上大部有水浸湿状从岩面渗出，这些水文地质现象说明边坡上裂缝没切穿采空区至地表的岩层。胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区岩体内部变形和地表裂缝对胡家山水库的水文地质条件无大的影响。5.岩体内部变形和地表移动对工程的影响分析胡家山水库枢纽工程左岸坝顶高程以下边坡，现已经大部基岩裸露，坝顶高程以下，岩面因有水渗出，大部有水印，说明边坡背后的裂缝没有切穿基岩，采空区形成的裂缝对胡家水库工程的储水影响小。胡家山水库枢纽大坝工程左岸局部位于左岸采空区地表移动边界线内，导流洞工程位于左岸采空区地表移动边界线内，见胡家山水库枢纽左岸采空区地表移动边界线图。大坝基础属岩石基础，导流洞工程围岩大部为Ⅲ类灰绿色粉砂岩，冒落带高度约9米，裂隙带高度约44米，枢纽区河床煤层埋深约80米，因此大坝工程只有局部位于左岸采空区岩体内部变形弯曲带内，导流洞工程大部位于左岸采空区岩体内部变形弯曲带内。胡家山水库枢纽区顺流左岸采空区地表移动盆地下沉已终止。工程施工注意灌浆工程处理好大坝因局部位于左岸采空区岩体内部变形弯曲带而产生的渗漏通道，导流洞工程补强7封堵段的固结回填灌浆，处理好导流洞工程与大坝帷幕灌浆的搭接，其他的按原计施工，能满足工程要求。大坝枢纽上游左岸因采空区地表沉落带形成的边坡第四系松散，岩体因弯曲变形易掉块，一是要另行边坡整治设计，二是加强施工安全措施。现阶段的应急措施：在主裂缝上侧3米外修建排水沟，对边坡采取卸荷、在主裂缝上覆盖不透水材料，防止雨水进入裂缝，种植草皮。建立边坡变形监测系统，为边坡设计整治提供依据。枢纽下游左岸的边坡失稳风险大，尽快应急处理是关键。6.结论和建议6.1胡家山水库枢纽区顺流左岸存在的采空区对水库工程宏观上影响不大，工程建设后能达到设计目标；6.2由于采空区造成岩体内部变形和地表移动会增加枢纽左岸帷幕灌浆工程量，增加左岸边坡裂缝处理工程量，增加左岸边坡稳定处理工程量，增加左岸边坡应急处理措施；6.3径流影响区内采矿，会造成地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、径流面积减少、水库渗漏、地陷、水质恶化、水土流失、工程失效等灾害，为确保镇雄县胡家山水库的正常建设和建后正常运行，径流影响区禁止采矿管理是该工程成败的关键。