岩溶塌陷和地面沉降

煤矿地面岩溶塌陷十分常见，主要塌陷形式有松散层塌陷、地表开裂和塌陷孔洞。在松散沉积物覆盖的岩溶地区，当矿山大量排水、城市大量开采岩溶地下水时，岩溶地区的地下水位必然会大幅度下降，原地下水位以下和现地下水位以上的洞穴充填物和覆盖层的浮力减小，相当于增加了对土壤的附加荷载，同时， 会诱发与之保持水力接触的上覆松散孔隙含水层中的地下水向下渗流，增大水力梯度和水流速度，地下水流会对介质中的骨架和溶洞填充物产生渗透压。 掘进从溶洞充填开始，然后在覆盖层底部的溶洞口形成土洞，再逐渐向上发展。由于土洞的扩大，顶板土体不稳定，导致地表开裂、下沉、塌陷。

岩溶塌陷是由岩溶充水矿床中地下水的排泄引起的。塌陷不仅发生在煤矿，也发生在金属和其他矿山。从地域上看，几乎遍布南方各省，尤其是湖南、广东、湖北、广西、江西等省。广东凡口铅锌矿共发现崩塌1600余处，范围5 km2。湖南恩口煤矿1972开始塌陷。截至目前，塌陷坑6000多个，塌陷面积25km2，冲毁农田9500亩，搬迁小型水库8座，房屋18300m2。据1982统计，该矿用于农业补偿和塌陷综合治理的费用高达980万元。从1967到1983，湖南省斗笠山煤矿共出现2200个塌陷坑。坍塌不仅毁坏了农田和建筑物，还造成了重大损失和4人死亡。

中国北方岩溶塌陷主要分布在东部沿海省份和太行山以东。唐山开滦早在20世纪20年代就发生了现代岩溶塌陷，但数量很少。较大的一次发生在20世纪70年代的山东莱芜铁矿。顾家台矿区1973至1974抽水试验期间，发生岩溶塌陷，其中叶壮矿塌陷坑3个，赵庄矿塌陷坑1974个。叶壮矿1975排水试验中，距叶壮矿区2000m的国娘泉天窗有16塌陷坑，距1000m的孟家庄天窗有11塌陷坑。

矿井突水也会引起岩溶塌陷，开滦矿区多次发生矿井突水，岩溶塌陷是由于岩溶水位下降引起的。早在1965438+2004年6月7日，汤山矿西北井突水造成庄磊陡河河床塌陷，1920矿坑突水反复塌陷。1954 65438+2月5日，林西矿井突水造成两次坍塌。6月2日，1984范各庄矿发生罕见突水，突水点以北3 ~ 7公里范围内奥陶系灰岩隐蔽露头区彭家塔坨至林西机械厂一带出现17地面塌陷坑。北部主要矿区岩溶塌陷见表2-1。

表2-1中国北方主要矿区岩溶塌陷一览表

矿井不断排水导致区域地下水位下降，上覆第四系松散层地下水以“天窗”或“溢流”的形式向下渗透。松散层内地下水位下降，孔隙水压力减小，有效应力增大，颗粒发生位移，排列更加紧密，颗粒接触面积增大，孔隙度减小，松散层被压缩，从而引起地面沉降。如鼓山铁矿鼓山露天采场，第四系含水层通过排水巷道进行疏干。在排水过程中，采场周围地面下沉，采场中心下沉30 ~ 60 cm，形成以矿坑为中心的地面下沉漏斗，影响范围2km。