说起“岩土工程”，某些朋友常局限为基坑、地基以及繁杂的力学分析。其实岩土工程的涵盖服务范围很广，还有道路、隧道、水利和矿山等等；除力学分析外，更重要的是机理研究和概念方案的比选。在我心目中，这些岩土工程领域在广度与深度方面的魅力和挑战性都远胜于学院式的地基加固、bioter法，真有流连忘返的感觉；更不必担心结构专业人员来抢饭碗。
　　因工作缘故，我近日接触到一起因矿山建设引起的矿山灾害，现把基本资料整理出来，供朋友们参考、分析。
　　
　　发生矿山灾害的是一个在建的石膏矿，面积约为0.8平方公里。如图所示，石膏矿体埋藏在中石炭系（C2）上部的砂页岩之中，是一个质量和规模都比较理想的矿床，具有较高的工业价值。砂页岩上部覆盖有厚度100m以上的上石炭系（C1）灰岩。砂页岩和灰岩共同组成了单斜构造，岩层倾角约为35度。矿体砂页岩顶板的厚度30～80m。灰岩以上覆盖有厚度3~16m的第四系冲积层。

　　矿区范围内，并辟有大量水稻田，分布有二百余栋低层民房，居住一千余居民。
　　据十余个勘探钻孔揭露，在标高-30m以上，灰岩中岩溶较为发育；但在-30m以下，没有发现明显的岩溶迹象，并据此把灰岩划分为上部强岩溶带和深部弱岩溶带。
　　矿山地下工程布设非常规范，竭力避开灰岩。运输斜井和所有的采矿工程都布置在砂页岩分布区，且首采标高选择在-65m标高。
　　2005年开始，矿山地下工程建设有条不紊地进行着，地下矿坑的总长度很快就达8400m之多，但地下水涌水量仅约300立方米/日。此时发生的一件“小事”却埋下了祸根：2006年6月底，在掘进-65m标高的上山巷道时，因为管理上的疏忽，巷道长度超出了预定要求，达到图中的C点方才停止掘进。
上山巷道超长一事并没有引起人们的注意，矿山地下建设仍按原计划进行。约7月10日，-65m标高上山巷道档头（C点处）发生了小型冒顶，落下了砂页岩碎块100立方左右，同时有较多地下水渗入，渗入量仅为400立方米/日左右。这样的小冒顶对矿山安全是毫无影响的，所以又被人们所忽略了。
　　灾害虽没有降临到地下矿坑中，却偷偷地降临到地面上来了。7月13日开始，冒顶巷道正上方的地面连续出现了频繁的塌陷。此时，当地***当机立断，下令该石膏矿立即停产。石膏矿在紧接的6天里，拆卸和运出了井下的全部机械设备，封闭了所有矿坑的进口，执行了***的停产令。
　　自7月13日开始，至10月底，地面塌陷由强变弱，直至停止。在近百天中，共发生了54起地面塌陷，塌陷多呈圆形或椭圆形，直径一般在3m以内，最大可达15m。塌陷群以巷道冒顶点为中心，呈椭圆状分布，长轴约220m，短轴约120m。所幸的是，塌陷区内仅有小量民房和一条简易道路，加上***的决断停产令和疏散令，故没有造成任何人员伤亡和明显的直接财产损失。
　　7.13事故至今已有9月了，矿山和有关单位进行了大量的调查、分析工作，并进行了专项矿山地质灾害勘探，分析和研究了这次矿山灾害的发生机理、治理方案和复产可能性。目前，该矿山正在准备和落实复产治理工作。


朋友们：如果你是***职能部门的技术顾问、或是矿山复产治理任务的设计者和承担者，或是该矿的领导或矿主，你将会如何分析这起事故，又将采取哪些治理措施达到确保证地面安全和有效开采地下矿床？

        岩溶地面塌陷确实是一种很常见的地质灾害，我参与处理过的有：天然发生的塌陷、隧道引起塌陷、基坑疏干引起的塌陷和矿山疏干引起的塌陷。本帖之所以选择石膏矿案例，其原因有二：一是本案例的研究程度较高，可以减少朋友们在讨论中的臆想成分；另外是本案例有自己特有的特性，但又不失其共性，有利于大家共同分析。
　　本案例最显眼的特征是：矿坑冒顶约一百立方、涌水仅400立方米/日，它们的规模很小，但所引起的地面塌陷区却有２万平方米，规模不算很小。之所以有这个特征，是其特有地质条件的反映：
　　1、矿坑冒顶、涌水点虽位于灰岩之中，但因深度较大，位于弱岩溶带之中，岩溶发育微弱，所以巷道揭穿弱岩溶含水层后，水量和塌方都不大，对地下工程没有构成明显的危害。由此可见，可溶岩并不是一定是十分可怕的，其中一个关键点是：设法查清岩溶分带情况，把工程布设在弱岩溶带之中，岩溶地下水对工程的危害就轻得多。
　　2、从6月底矿坑超前掘进到7月10日矿坑冒顶，经历了十余天“孕育期”，才出现矿坑顶部的残留砂页岩顶板冒顶。弱岩溶带虽阻挡了强岩溶带中的地下水大量涌入矿坑，使地下水位基本保持天然状态，但对砂页岩顶板以上却保留了一个高达96m的水头。正是在这个巨大水头作用下，砂页岩残余顶板逐渐软化、变形，直至发生冒顶破坏。由此可见，任何事物都是一分为二的，弱透水层顶板虽能减少地下水突水的威胁，但它所保留的巨大水头同样也会危害顶板安全，此时分析的问题的出发点不再常见的矿坑突水，而是地下工程顶板（包括砼拱）能否长期承受水头压力的问题。
　　3、地面塌陷发生在7月13日，比矿坑冒顶滞后了三天。这是因为矿坑冒顶后的涌水量不大，地下水位下降较缓，经历了三天才有明显的变化和发生地面塌陷。在这三天中，矿坑总排水量约为1200立方米，可见地下水位下降是不大的。后来的勘察孔水位也证实了这一点，塌陷前后的水位相差仅1m左右。
　　4、地面塌陷区总面积达2万平方米，但单个塌坑直径大多小于3m，属于小型陷坑为主。说明这些塌陷都是土洞塌陷，且这些土洞早已形成了，不过还能保持暂时的临界稳定；但在矿坑涌水引起不大的地下水位下降触发下，这种稳定突然被破坏了，一下子发生了五十余个塌陷点。由此可见，土洞的稳定性是很低的，早晚都要塌的；如果谁的运气不好，无意对已有的土洞作些轻微的刺激，它们就会“一塌糊涂”，这是只好自认倒霉。因此，在隐伏岩溶地区布设工程，一定要有充分思想和金钱准备去应付万分讨厌的土洞！

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