环境评估分析汇报6地表塌陷影响评价.docx
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环境评估分析汇报6地表塌陷影响评价
6地表沉陷影响评价
煤炭开采最显著的特征是地表塌陷及其对生态的影响。
主要表现在对地表形态、土地资源及农田、地面建筑、铁路公路、地下水、地表水、水土流失、滑坡及井田内的植被破坏等方面的影响。
地表沉陷的预测计算按煤炭工业三下采煤规程中规定的概率积分模式进行预测和评价。
6.1地表沉陷的预测方法及模式
根据井田地质、煤层赋存条件、采煤方法等开采技术条件，以及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中所列预计方法，本次评价采用概率积分法进行地表变形预测。
概率积分法预测模式如下：
（1）井田煤层为缓倾斜煤层，对主剖面地表移动变形，充分采动时按下面公式计算：
下沉：
倾斜：
曲率：
水平移动：
水平变形：
（2）非充分采动时按下面公式计算：
下沉：
倾斜：
曲率：
水平移动：
水平变形：
（3）在计算倾向主剖面，公式同上，仅需以Y代X，以rl（或r2）代r即可。
（4）计算充分分采动时，地表移动变形最大值用下列公式计算
最大下沉值：
Wcm=m·q·cosα（mm）
最大倾斜值：
最大曲率值：
最大水平移动值：
Ucm=b·wcm（mm）
最大水平变形值：
6.2参数选取
井田构造简单，总体为走向北东—北北东，倾向北西—北北西的单斜构造，地层倾角为2°～10°。
在单斜构造的基础上发育有次级宽缓的褶曲。
因无概率积分法中所需的地表移动变形基本参数，本评价根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（以下简称《开采规程》）确定矿井的地表移动基本参数。
确定的地表移动变形参数见表6.2-2。
表6.2-2地表移动变形基本参数
项目
覆岩
类型
下沉系数q
水平移动
系数b
主要影响角
正切tgβ
开采影响
传播角θ
拐点移
动距s/H
开采规程
中硬
0.55～0.85
0.3～0.35
1.92～2.4
90-（0.6～0.7）α
0.08～0.30
2号煤
中硬
0.55
0.35
1.92
86.1
0.30
6.3兼并重组整合工程地表沉陷预测结果
6.3.1地表下沉、移动与变形最大值预测结果
根据2号煤层埋深情况，选取250m-700m的采深进行计算。
根据上述各参数计算得到的地表下沉、移动与变形最大值见表6.3-1。
由表6.3-1可见，2号煤层开采后平均最大下沉值随煤层厚度的变化在0mm～1553.41mm之间；平均最大倾斜值随煤层厚度和采深不同在0mm/m～11.93mm/m之间变化；平均最大曲率值随煤层厚度和采深不同在0～0.14（10-3/m）之间变化；水平移动最大值的平均值在0mm～543.69mm之间；最大水平变形平均值随煤层厚度和采深不同在0～6.35mm/m之间变化。
6.3.2地表沉陷程度和影响范围预测结果
根据敏感目标的分布情况，选取全井田范围2号煤层进行预测计算。
地表沉陷影响范围受煤层厚度、上覆岩层的厚度、岩性、移动角和边界角影响。
根据本井田的地质特征及开采条件估算的相关参数计算的首采煤层地表沉陷等值线图和全井田地表沉陷等值线图如图6.3-1和图6.3-2所示。
由图6.3-2可见，煤矿开采后总沉陷面积为126.61万m2，沉陷区域超出井田北部边界最远101m，超出井田西部边界最远102m，超出井田南部边界最远60m，超出井田东部边界75m。
表6.3-1地表下沉、移动与变形最大值计算结果
煤层
采深
（m）
煤层倾角（度）
r
（m）
开采厚度（mm）
Wcm（mm）
icm（mm）
Kcm（mm）
Ucm（mm）
εcm（mm）
Min
Max
Avg
Min
Max
Avg
Min
Max
Avg
Min
Max
avg
Min
Max
Avg
Min
Max
avg
2#
250
6
130.21
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
4.62
11.93
6.39
0.05
0.14
0.07
210.59
543.69
290.99
2.46
6.35
3.40
300
6
156.25
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
3.85
9.94
5.32
0.04
0.10
0.05
210.59
543.69
290.99
2.05
5.29
2.83
350
6
182.29
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
3.30
8.52
4.56
0.03
0.07
0.04
210.59
543.69
290.99
1.76
4.53
2.43
400
6
208.33
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
2.89
7.46
3.99
0.02
0.05
0.03
210.59
543.69
290.99
1.54
3.97
2.12
450
6
234.38
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
2.57
6.63
3.55
0.02
0.04
0.02
210.59
543.69
290.99
1.37
3.53
1.89
500
6
260.42
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
2.31
5.97
3.19
0.01
0.03
0.02
210.59
543.69
290.99
1.23
3.17
1.70
550
6
286.46
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
2.10
5.42
2.90
0.01
0.03
0.02
210.59
543.69
290.99
1.12
2.88
1.54
600
6
312.50
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
1.93
4.97
2.66
0.009
0.02
0.01
210.59
543.69
290.99
1.02
2.64
1.42
650
6
338.54
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
1.78
4.59
2.46
0.008
0.02
0.01
210.59
543.69
290.99
0.95
2.44
1.31
700
6
364.58
1100
2840
1520
601.67
1553.41
831.40
1.65
4.26
2.28
0.007
0.02
0.010
210.59
543.69
290.99
0.88
2.27
1.21
6.3.3地表变形裂缝区和坡度增大区范围预测
地表裂缝产生于采空区周边上方的拉伸区域，工作面上方地表裂缝会随着工作面的推进逐渐闭合，而工作面切眼、上山边界、下山边界和停采线边界上方的地表裂缝则是永久性的。
煤矿开采结束后永久地表裂缝区域的总面积据预测约为28.31万m2，约占总沉陷面积的22.36%。
坡度增大的区域位于沉陷盆地边缘的沉陷陡坡区面积约94.92万m2。
6.3.4导水裂隙带高度预测
煤炭开采对地质环境不可避免的造成一定破坏，就采煤对煤系地层上部裂隙水的破坏而言，其地质环境变化可分为三种：
冒落带、裂隙带、整体移动带，即所谓的“三带”，造成上部含水层漏失，具有重要影响的是冒落带和裂隙带。
通过对冒落带、裂隙带最大高度预计，可以预测井下采煤对地下含水层、地表水体等产生的影响。
冒落带最大高度和导水裂隙带高度预测选用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中推荐的模式。
裂隙带最大高度和冒落带高度计算公式见表6.3-2。
表6.3-2裂隙带最大高度和垮落带高度计算公式
岩性
裂隙带最大高度（m）
冒落带高度
（m）
公式1
公式2
中硬
根据上述公式计算得到各煤层开采后的最大冒落带高度、导水裂隙带高度如表6.3-3和综合柱状图所示。
表6.3-3煤层开采后各煤层冒落带和裂隙带高度预测结果
煤层
最大开采厚度（m）
与上层
煤间距（m）
冒落带高度（m）
导水裂隙带高度（m）
公式1
公式2
确定裂隙带最大高度Hli（m）
2
2.84
—
10.98
40.47
43.70
43.70
6.4地表沉陷影响评价
6.4.1地表沉陷影响受体情况
6.4.1.1地形地貌
井田位于吕梁山南部东侧，地表为黄土半掩盖区。
纵观井田，为西高东低的剥蚀地貌，以梁、峁为主，沟谷较发育，一般呈“V”字型，井田内最高点位于井田西南部山顶上，高程为1688.6m，地形最低点位于井田东南角的碾沟沟底，高程为1250m，相对高差达438.6m，属中山区侵蚀地貌。
6.4.1.2井田内地表水
井田内无大的地表水体及常年性河流，仅在沟谷中发育小溪流，在雨季时，才有短暂洪水泄流，均汇入昕水河，属黄河流域昕水河水系。
6.4.1.3地面建筑物情况
就井田范围来看，村庄稀少，人口不多，主要有下花疙瘩村、上火石洼村、下火石洼村，以砖瓦结构为主，极易受到沉陷破坏。
6.4.1.4地表植被
井田内主要为林地为主，水土流失为微度侵蚀为主。
6.4.2地表沉陷对环境影响评价
6.4.2.1地表沉陷对地表形态影响分析
由地表沉陷预测可知，地表下沉值较大，井下开采对地表形态和地形标高会产生一定影响，但由于整个井田区域都会相继下沉，加上井田内地形复杂，因此不会改变区域总体地貌类型。
6.4.2.2地表沉陷对地面建（构）筑物影响分析
对于砖混结构的地表建筑物，《规程》中所列的破坏等级（保护等级）见表6.4-1。
煤炭开采后的地表移动变形最大值见表6.3-1。
表6.4-1砖混结构建筑物的破坏等级（保护等级）
破坏
（保护）等级
建筑物可能达到的破坏程度
地表变形
处理方式
倾斜i（mm/m）
曲率k（10-3/m）
水平变形ε（mm/m）
Ⅰ
墙壁上不出现或信出现少量宽度小于4mm的细微裂缝
≤3.0
≤0.2
≤2.0
不修
Ⅱ
墙壁上出现4-15mm宽的裂缝，门窗略有歪斜，墙皮局部脱落，梁支承处稍有异样
≤6.0
≤0.4
≤4.0
小修
Ⅲ
墙壁上出现16-30mm宽裂缝，门窗严重变形，墙身倾斜，梁头抽动现象，室内地坪开裂或鼓起
≤10.0
≤0.6
≤6.0
中修
Ⅳ
墙身严重倾斜、错动、外鼓和内凹，梁头抽动较大，屋顶、墙生挤坏，严重时有倒塌危险
＞10.0
＞0.6
＞6.0
大修重建或拆除
由表6.3-1及地表沉陷等值线图上看，考虑2号煤层开采的影响，井田内的上火石洼村不同程度地落入了-10mm和-200mm等值线之间，下花疙瘩村、下火石洼两个村庄在-10mm以外，所处区域的地表变形值如表6.4-2所示。
表6.4-2井田内村庄受影响等级及保护措施
村庄
户数
移动变形值
破坏
等级
保护措施
下沉（mm）
倾斜（mm/m）
曲率（10-3mm）
水平变形（mm/n）
下火石洼村
1
＜10
0.5
0.005
0.33
＜Ⅰ
留设煤柱
上火石洼村
2
＜100
1.78
0.02
0.95
＜Ⅰ
留设煤柱
上花圪塔
6
＜10
0.2
0.007
0.63
＜Ⅰ
留设煤柱
由表6.4-2可知，由于下火石洼村处于F1断层西南，与202采区相隔F1断层，因此开采不会对下火石洼村造成影响。
上花圪塔处于井田边界，在留设充分的煤柱下，开采不会对下花圪塔村造成影响，上火石洼村达到了破坏等级为Ⅰ级，为此评价要求矿方在开采过程中应该严格按照开采规程的要求，对井田内的受影响的村庄采取留设充分安全煤柱等措施。
另外，由于井田内村庄建筑物质量较差，人口较少，待条件成熟时，在政府的支持下，伴随着新农村建设的推进，应规划村民搬迁，减少压煤，增加资源的回收率。
6.4.2.3沉陷对居民用井泉影响评价
2号煤层开采后，导水裂隙带高度预测结果最大约43.70m，对照地层综合柱状图，可影响到下石盒子组（K8）的砂岩裂隙水。
本井田内村庄均饮用浅层水，由于地表裂缝破坏浅层储水构造的可能性存在，可以影响居民饮水。
一旦浅层水遭到破坏，影响到村民饮用水，应由万家庄煤业负责解决饮水问题，详细供水预案见地下水章节。
6.4.2.4沉陷对地表水体的影响评价
井田内无大的地表水体及常年性河流，仅在沟谷中发育小溪流，在雨季时，才有短暂洪水泄流，河床内出现地表裂缝会或多或少地加速沟谷内的地表水下渗。
应注意平时及时填堵裂缝，防止下渗对地表水体可能造成的影响以及地表水可能对井下工作面造成的安全影响。
6.4.2.5地表沉陷对生态环境和农作物的影响评价
对生态环境的影响主要表现在对农田、地表植被的影响。
由于井田内的农田均为旱田，因此对农田的影响主要表现在：
使土地产生裂缝，土壤结构变松，涵水抗蚀性降低，增加土壤侵蚀程度，降低土地生产能力。
对地表植被的影响主要表现在滑坡、地表裂缝造成的压埋、涵水抗蚀性降低等造成的植被覆盖率降低。
煤层开采后，在沉陷盆地的边缘地带，可能会由于土地含水性降低等因素而导致植被覆盖率进一步下降。
同时也会影响农作物的生长。
根据预测，井田内采用综采方法开采的2层煤层采完后裂缝区域和坡度增加区域的总面积为94.92万m2。
在该区域内可能会使土壤侵蚀模数增大，土壤侵蚀程度提高一个等级。
6.4.2.6地质灾害影响分析
本井田地形复杂，沟谷纵横，侵蚀、冲刷剧烈，井田区域内的地质灾害主要表现在滑坡、陡坡坍塌等。
本井田地形复杂，土层较厚，在推进的工作面前方地表和永久煤柱附近，产生边坡失稳、陡坡重心偏移等多种不测因素造成的滑坡、陡坡坍塌等地质灾害的可能性较大，应建立地表变形观测站或委托由资质的单位进行观测，严密监控可能的滑坡对各地面目标造成的危害。
在井下开采过程中，也应按照地质灾害评价报告的结论，采取相应措施减轻或避免因井下开采而带来的地质灾害。
6.4.2.7井田开采对水土保持的影响分析
由于井下采煤造成的地面沉陷和地表变形、浅层地下水疏干而直接或间接地影响到地面植被、微地形、土壤、土地生产力等因子的变化，从而引起加速侵蚀、植被退化、土地退化等荒漠化危害，对生态环境和社会经济可持续发展产生一定影响。
本煤矿煤炭开采后地表移动与变形较为严重，在沉陷盆地的边缘区域会不同程度地加重土壤侵蚀。
6.4.2.8对安全生产的影响
开采2号煤层，由于煤层上覆含水层富水性不强，补给条件也不好，顶板和井筒渗水量均不大，据该矿开采情况，整个矿井涌水量不大，一般不会影响矿井正常生产。
6.5地表沉陷影响防治措施
6.5.1对村民饮用水的恢复措施
本井田内村庄均饮用第四系孔隙水。
虽然导水裂隙带直接破坏居民饮水的可能性小，但由于地表裂缝破坏浅层储水构造的可能性存在，同样可以影响居民饮水。
一旦浅层水遭到破坏，影响到村民饮用水，应由万家庄煤业负责解决饮水问题。
6.5.2对地表水影响恢复措施
井田无大的地表水体，应及时巡查，及时填充河床内可能的地表裂缝。
6.5.3地面建筑物保护措施
煤矿在开采过程中应该按照开采规程的要求，对井田内的村庄从专业的角度留设围护带宽度并且采用规程规定的方法，同时考虑上下山方向留设不同尺寸的煤柱。
确保不对该村建筑物造成影响。
另外还应设地表变形观测站或委托有资质部门进行地表变形观测，及时发现险情，及时处理。
6.5.4对土壤侵蚀、水土流失、地质灾害的防治措施
对于地表沉陷引起的土壤侵蚀和水土流失，应加强塌陷区水土流失的防护措施。
处于地表沉陷裂缝区和坡度增加区的地方会增加水土流失量，从而也会影响到植被覆盖率，防护措施为：
6.5.4.1对裂缝的治理
根据裂缝的宽度大小，对较小的裂缝经耕地平整恢复原状，对较大的裂缝采取充填、平整的措施使耕地恢复原状，减少雨水侵蚀，减轻水土流失。
6.5.4.2对塌方、滑坡的治理
沉陷盆地边缘坡度大于45°的山坡受采动的影响有发生塌方或滑坡的可能。
在采动影响活动期，对可能产生塌方和滑坡边缘修筑排水沟，减少降水进入塌方或滑坡处，防止塌方或滑坡的产生。
待影响稳定后，在塌方体进行护坡工程，对滑坡采取滑坡治理工程，主要以植物护坡为主，工程护坡为辅的综合治理措施。
6.5.5对农田、农作物、草地的影响恢复措施
受地表沉陷影响的土地治理主要是填堵地表裂缝和整理、复垦土地。
根据山区、丘陵及塌陷土地类型特点，对坡度较小的耕地进行复垦；对坡度较大的坡耕地应采取退耕还林还草的措施；对草地应保持原地貌，只对塌陷裂缝进行充填处理。
治理工程可采用人工治理和机械治理两种方法。
人工治理适用于轻、中度破坏程度的土地，即采用工人就近挖取土石直接充填塌陷裂缝，将梯田挖高填低进行平整。
这种方法土方量小。
土地类型和土壤理化性质基本不变。
另一种方法是机械治理，一般是用推土机和铲运机械，适用于破坏程度严重或产生采动滑坡的土地治理。
其特点是工序复杂，土方工程量较大，梯田整治后，土地类型和土壤的理化性质会有改变。
裂缝填充后，对取土处和裂缝周边土地适当平整后即可恢复植被，重塑生态环境。
具体措施应根据本地区的气象条件，选择适宜生长的物种、草种，通过合理配置和采用高标准的栽培技术，恢复原始生态环境。
对于滑坡等地质灾害设地表变形观测站或委托有资质的部门观测，加强地质灾害的预测预报；对于形成的地质灾害，应加强生态恢复措施。
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