地下水活动对采空区覆岩移动影响机理分析

文章编号：

1672-1683（2015）04-0742-05

Impact mechanism of groundwater flow on overlying strata movement in the goaf

WANG Yun-guanga，ZHANG Zi-yueb

（a.School of Energy Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China;

b.School of Surveying and Land Information Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

Abstract：The current research on the overlying strata movement in the coal mine goaf rarely considers the influence of groundwater flow;however，groundwater loss can result in strata movement and both factors occur simultaneously in some area.In this paper，the basic form of overlying strata movement and the effects of groundwater flow in the water-bearing stratum passing through the fracture on the strata were analyzed，and the impact mechanism of groundwater flow on the overlying strata movement in the goaf was discussed.The findings suggested that groundwater flow can “help” the overlying strata movement under certain conditions，and long-time groundwater flow can cause the overlying strata movement with larger area and degree and lead to locally sudden collapse.

Key words：groundwater;goaf;overlying strata;movement and deformation;impact mechanism;analysis

地面沉降是国内外都十分关注的复杂的环境地质问题，具有易发性、累进性、不可逆等特点[1]。全国地面沉降防治规划（2011年-2020年）[2]显示我国地下水超采形势严峻，涉及地域广、影响人口多，目前我国因地下水超采造成地面沉降灾害的城市超过50个，分布于北京、天津、河北、山西、河南等20个省（区、市），累计沉降量超过200 mm的总面积超过7.9万km2。地面沉降造成建（构）筑物地基下沉、房屋开裂、地下管道破碎、井管抬升、洪涝及风暴潮灾害加剧等一系列问题，给国民经济造成巨大的损失，已成为影响我国区域经济社会持续发展的重要因素之一。

地下水的流失（超采）引发的水位下降可引发地表大范围沉降。在煤矿开采区，因地下煤层开采发生地质灾害的主要表现特征为地表的不均匀下沉对各类建（构）筑物的破坏甚至损毁;同时，在井工采煤过程中，上覆岩层及冲积层中地下水位的下降对地表最终的下沉状态有不可忽视的影响[3]。在矿区，既有煤炭开采留下的大量采空区域，也存在地下水的严重流失，因此在煤炭开采过程中，具备引发地表沉降的双重地质因素，但在目前的开采沉陷研究中，往往仅从煤炭开采引发的地表沉陷单一视角进行研究，而忽视了，特别是从长时间看由采矿活动引发地下水流失带来的地表沉降，这显然是不严谨、不全面的，特别是在一些地下水补给充足、水量丰富、渗流活跃及特殊地层（富水松散层、透水性强的卵砾石覆岩层等）条件下，地下水活动造成的地表沉降及危害是无法人为忽视的。关于此类区域的地表沉陷及覆岩移动，就需要在具体的开采沉陷研究过程中，将地下水作为开采沉陷的重要影响因素加以考虑并综合研究。然而，现阶段真正将地下水活动状况作为影响因素进行考虑的研究并不多，所取得研究成果更为有限[4-6]。对地下水渗流给覆岩移动的作用机理、影响程度等重要内容的认识尚不深入，因此开展地下水活动对采场岩层移动的影响机理及因素研究，对丰富开采沉陷的规律性认识、提高开采沉陷预计精度、指导工程实践、保障人员及设施安全、服务社会经济发展具有重要的现实意义。