采空区防治实施专业方案.doc

XXXXXXXXX化工有限责任企业XXXXXX
采空区防治实施方案

XXXXXXXXXXXXXXX
二○○六年十二月

XXXXXXXXX化工有限责任企业XXXXXX
采空区防治实施方案

编写单位：XXXXXXXXXXXXXXX
编 写 人：
参与人员：
审 核 人：
总工程师：
技术负责：
经 理：

提交汇报单位：XXXXXXXXX化工有限责任企业

提交汇报时间：二○○六年十二月
目 录
0.前 言 1
0.1任务由来 1
0.2目标任务 1
0.3工作依据 1
0.4矿山概况 2
0.5调查采空区范围 3
0.6前人工作程度 3
1. 矿区自然地理及地质环境条件 3
1.1自然地理概况 3
1.2区域地质环境概况 5
1.3水文地质特征 7
2.矿区地质和开采现实状况 9
2.1XXXXXX矿区地质 9
2.2XXXXXX矿区水文地质特征 12
2.3矿区采空区现实状况 13
3. 采空区塌陷及地表变形地质特征 16
3.1采空区分类 16
3.2采空区塌陷区工程地质条件 16
3.3采空区塌陷区及地表变形分布、规模及特征 19
3.4采空区地面塌陷及地表变形分布规律 22
3.5地面塌陷成因分析 22
3.6采空区塌陷危害性 24
4.采空区稳定性分析及评价 25
4.1 采空区地表变形规律性 25
4.2地面塌陷计算和变形最大值计算 26
4.3采空区顶板稳定性分析和评价 27
4.4采空区塌陷发展改变趋势及危害性估计 30
4.5对未来采空区影响估计 33
4.6 本章小结 33
5 综合分析和提议 34
5.1综合分析 34
5.2采空区防治方案提议 34
6综合防治方案 36
6.1综合防治方案目标、标准 36
6.2采空区处理方法 37
6.3采空区处理方案比选 38
6.4采空区处理方案选择 40
7采空区防治工程设计 41
7.1隔离工程 41
7.2复垦 45
7.2.1 工程复垦基础标准 45
7.2.2 复垦地参数确定 45
7.3前期已做处理工程 47
7.4工程量统计 47
7.4监测工程 48
7.5工程费用预算 52

附图
1、XXXXXX采区防治实施方案工程地质平面图 (百分比尺1：）附图1
2、XXXXXX采区防治实施方案工程地质平面部署图 (百分比尺1：）附图2
3、XXXXXX采区防治方案监测点平面部署图 (百分比尺1：）附图3
4、XXXXXX采空区塌陷1-1′工程地质剖面图 （百分比尺1：1000）附图4
5、XXXXXX采空区塌陷2-2′工程地质剖面图 （百分比尺1：1000）附图5
6、XXXXXX采空区塌陷3-3′工程地质剖面图 （百分比尺1：1000）附图6

0.前 言
0.1任务由来
为有效、合理开发矿产资源，依法从事矿产开发经营活动，XXXXXXXXX化工有限责任企业委托XXXXXXXXXXXXXXX进行XXXXXX采空区调(勘)察工作，并提出对应防治实施方案。
0.2目标任务
0.2.1根据现行勘察、设计规程规范对采空区及其影响范围进行野外调查、试验等必需勘查工作，查明采空区上覆岩层稳定性，估计采空区危险性，编制采空区处理实施方案；
0.2.2对XXXXXX采空区内地质灾难进行具体勘查，查明灾难体地质环境、规模、结构、稳定性、发展改变趋势、可能成灾范围及该范围内关键实物指标。
0.2.3对XXXXXX采空区内地质灾难危险性、危害性和防治必需性作出基础评价，为XXXXXX采空区提出切实可行处理方案，并对工程防治经费初步估算。
0.3工作依据
0.3.1《中国矿产资源法》
0.3.2《湖北省地质环境管理条例》
0.3.3《地质灾难防治条例》
0.3.4《土地复垦要求》
0.3.5《XXXXXXXXX化工有限责任企业XXXXXX采区采空区处理实施方案协议及委托书》。
0.3.6《岩土工程勘察规范》
0.3.7《工程地质手册》常士骠主编
0.3.8《岩土工程勘查设计手册》林宗元主编
0.3.9《XXXXXXXXX化工有限责任企业XX磷矿开发利用方案》
0.4矿山概况
XX矿段XXXXXX采空区其开采历史已经有几十年，其中第一磷矿层进入地下开采已近20年。因为特定历史原因，乱采滥挖现象极为严重，形成采空区无规则，留设矿柱无计划。因为保安矿柱稀疏不一、大小不一，造成应力分布失衡，出现了局部顶板开裂、矿柱坍毁、顶板冒落等现象，从而引发局部地表开裂、塌陷。截止，已形成采空区全长1200m，斜长平均350m，采空区面积达40万㎡。
3月之前，XX矿段属XXXX化工集团企业管理辖，XX矿段移交XXXXXXXXX化工有限责任企业后，经荆门市XXXX改革脱困小组组织专题会议，确定XXXXXX空区隐患治理仍由XXXX企业为责任主体。负责XXXXXX采空区治理项目标具体实施，并由XXXXXX国土资源局负责监督管理。
XXXXXX采空区处理问题，从就已提出，至XXXX化工集团企业委托XXXXXXXXXXXXXXXXXXX开展研究和设计，设计采取矿柱崩落和切顶联正当治理方案，7月，XXXX企业组织项目施工单位中原爆破企业进场，并由XXXXXXXXX化工有限责任企业和中原爆破企业签署协议，明确施工安全监督管理等相关事项。
7月XXXX企业组织项目施工单位中原爆破企业进场对采空区采取崩顶法进行治理。不过在施工过程中，局部顶板出现裂缝，对应地表也出现了不一样程度塌陷。为避免盲目施工可能造成安全事故和形成更大隐患，XXXXXXXXX化工有限责任企业按相关协议，于11月请其暂停施工。负责XXXXXX采空区项目课题技术责任人李俊平博士曾于2月到现场并制订了施工方案，但该项目至今一直没有再动工。现在，采空区最低高程呈阶梯形，南端被盗采（越界）至-17m-0m标高，中部约+40m-50m标高，北端+57m-+63m标高。
因为施工已处理回收了部分矿柱且施工中途停止，加之近几年盗采行为从未中止过，XXXXXX采空区极其对应地表不停发生改变，空区顶板冒落、地表开裂、塌陷区逐步扩大。
0.5调查采空区范围
此次工作范围为XXXXXX矿区勘探线W138—W150范围采空区，沿矿层走向长1200m，倾向上斜长平均350m，采空区总面积40万㎡。
0.6前人工作程度
1976年11月XXXXXXXXXXXXXXXXXXX对XXXX磷矿进行了具体勘探并编制了《湖北省XX县XXXX磷矿XX矿区XX矿段具体勘探地质汇报》。
1981年XXXXXXXXXXXXXXXXXXX对XXXX磷矿进行了具体勘察并编制了《湖北省XX县XXXX磷矿XX矿区水文地质初步研究汇报》，具体叙述了矿区水文地质。
12月XXXX集团企业和XXXXXX于合作开展XXXXXX采空区治理研究，并联合编制完成《XX矿段XXXXXX采空区处理研究和设计汇报》，对采空区进行具体研究，利用多方法和理论进行采空区顶板崩倒极限跨度计算，提出沿矿层走向为W138—W150线，采取矿柱崩落和切顶联正当处理XXXXXX采空区。
《湖北省XXXXXXXXXX磷矿XX矿区XX矿段二○○六年度矿产资源储量检测地质汇报》。
1. 矿区自然地理及地质环境条件
1.1自然地理概况
1.1.1地理交通位置
XXXX磷矿XX矿区XX矿段在湖北省XXXXXXXX镇境内。距XXXXXX北西（直距）60km；其西有焦枝铁路和207国道，距焦枝铁路线XX站4km，交通方便（见图1-1）。
图1-1 交通位置图
1.1.2矿区自然地理和经济概况
矿区属低山丘陵区、内陆气候，四季分明，年平均气温15°C左右，最高气温39.9°C,最低气温—7.1°C；年平均降雨量1048mm，降雨期多集中在4—9月，旱季为12月至翌年2月；风向通常为北北西风。
区内居民点密集，劳动力充裕，农业发达。工业以磷化工最为发达。有XX化工有限责任企业、放马山等大中型磷化工企业，中小型磷化工企业林立。
1.2区域地质环境概况
1.2.1地形地貌
区内属低山丘陵区，山脉走向呈北北西—南南东向条带状分布，区域结构侵蚀作用中等。
1.2.2地层岩性
区域地质以前震旦系至第三系除侏罗系外，全部有出露。其中前震旦系和震旦系、三叠系和第三系—白垩系及第三系上、下统呈不整合接触，震旦系于寒武系、志留系—三叠系间呈假整合接触，其它均为接触。
(1)前震旦系（AnZ）
为一套以片麻状花岗岩为主，夹片岩、粗晶白云岩变质岩系，组成含磷岩系沉积基底，其厚度不详。
(2)震旦系（Zb）
①、陡山沱组（Zb1-1）
本岩系在XX以西冷水以北，除在宜城板桥店以北地层走向东西向外，其它皆呈NW—SE向分布。岩性以白云岩、泥灰岩为住，总厚度为271—360m。
②、灯影灰岩组（Zb1-2）
本组岩层分布于陡山沱组同，关键为厚层状白云岩，内夹燧石结核及条带。各处岩性略有不一样，但通常改变不大。
③、寒武系（€）
本系下部为细晶白云质灰岩及页岩,以页岩为主,中上部则已白云岩为主。
④、奥陶系（O）
本岩系呈条带状分布，奥陶系底部通常为白云质泥灰岩，上部为硅质页岩、泥质灰岩及页岩。
⑤、志留系（S）
下部以杂色页岩为主,夹有灰岩,上部为页岩、粉砂岩、砂质页岩互层。
⑥、泥盆系（D）
本岩系关键以砂岩、石英砂岩为主。
⑦、石炭系（C）
本岩系岩性为粗晶块状灰岩。
⑧、二叠系（P）
下部为含燧石结核灰岩，上部为硅质结核灰岩及薄层灰岩。
⑨、三叠系（T）
本系下部为细晶灰岩及泥质灰岩，上部为白云质灰岩夹砾状灰岩。
⑩、第三系（E）
岩性为泥灰岩夹粘土层、砂岩及砂砾岩。
⑾、第四系（Q）
关键由亚粘土、碎石、砂砾石组成。厚0—38米，通常为3米左右，分布于沟谷和山坡地。
1.2.3结构特征
大地结构上，属杨子淮地台中段边缘，乐乡关地垒北段。东部有以XX—沙洋断裂为界汉江地堑，西部有以武安—石桥断裂为界南漳地堑。其内关键褶皱和断裂和区域结构线一致，呈北北西向。XX矿段为一平缓褶皱结构，断裂结构不发育。
矿段结构较为简单，基础形态为平缓背、向斜褶皱结构。关键由除皮山向斜和滴水崖背斜组成。褶皱轴线为北北西——南南东走向，和区域结构线大致平行，且均由北西往南东倾伏。断层结构不发育，对开采影响不大，总讲本区结构属简单—中等类型。
(1)褶皱
①除皮山向斜：在XX矿段东部，其基础形态为——北窄南宽，向南东倾伏平缓褶曲，倾伏角大小不等，北陡南缓，通常7°—10°，两翼产状：东翼倾向220°—240°，倾角12°—25°；西翼倾向70°—90°，倾角12°—70°。轴面向西倾斜，倾角上下陡缓不一，通常60°—85°。
②滴水崖背斜：在XX矿段西部。其展布方向和除皮山向斜方向基础一致。其基础形态为—大致对称并向南东倾伏背斜结构，结构形态显著，背斜轴倾伏角通常6°—10°。两翼产状：东翼倾向70°—85°，倾角10°—50°；西翼倾角220°—240°，倾角10°—50°。
(2)断层
本矿段断裂结构不发育，规模较小。已发觉有9条断层，其中以F74、F71和F75等对矿层有一定影响。此次调查范围未发觉断层。
1.3水文地质特征
本区出露岩层，通常以碳酸盐岩岩层及泥质类岩层为主。依据地下水赋存介质和赋存条件，区内地下水有两类：第四系孔隙水和碳酸盐岩溶、裂隙水。第四系孔隙水关键靠大气降水、地表水入渗；岩溶水关键由第四系孔隙水越流补给、降雨入渗、地下径流，矿层底部有前震旦系变质岩系作为隔水边界。区内没有大地表水体及河流，地下水补给路径关键是接收大气降水补给，矿区水文地质条件简单。
1.3.1第四系残坡积层孔隙水含水层组
第四系残坡积层孔隙水关键赋存于山坡上第四系残积物中，关键由碎、块石和粉质粘土组成。地下水以孔隙水形式赋存于残坡积层中孔隙中，关键接收大气降水补给，向下入渗补给基岩裂隙水，渗透快。
1.3.2碳酸岩盐溶裂隙含水岩组
(1)第一磷矿层、底砾岩、页岩及含锰白云岩含水层（组）（Zb1-1abc）；
该组各小层厚度改变较大，富水性不一，底砾岩、页岩为隔水层，含锰白云岩裂隙不太发育，局部有小溶孔，属极弱岩溶裂隙含水层，第一磷矿层也含水极弱。
(2)含磷白云岩含水层（Zb1-1d）
岩性致密、坚硬、抗风化能力强，厚度通常为25—35米，该层地表宽0.1—0.5厘米裂隙普遍发育，地表裂隙率2—5%。岩溶形态以溶孔及小溶沟发育，裂隙溶蚀后常呈蜂窝状，溶孔中岩心较破碎，有地下水活动痕迹。该层为第一磷矿层直接顶板，矿段关键含水层之一，富水性很不均一，为中等富水岩溶裂隙含水层。
(3)含磷泥质白云岩为主含水层（组）（Zb1-2a-d）
包含第二及第三磷矿层。厚度通常为58—84米，地表风化节理裂隙发育，地表裂隙1—4%，钻孔局部岩心段岩心破碎，深部岩心完整。单位涌水量0.0605升/秒·米，渗透系数为0.119米/昼夜，为富水弱裂隙含水层（组）。
(4)泥质白云岩隔水层（Zb1-2e、f）
厚度稳定，通常为29—53米，节理裂隙不发育，未见地下水活动痕迹，隔水性能良好。
(5)灯影组白云岩含水层（组）（Zb2）
总厚434—500米，地表裂隙发育，常见0.1—0.5厘米宽裂隙，地表裂隙率2—6%钻孔中多见有0.5—2厘米直径溶孔，尤以浅部发育，向深部减弱。单位涌水量为0.2147升/秒·米，渗透系数为0.5232米/昼夜，属中一强富水岩溶裂隙含水层（组）
1.3.3地下水补给、排泄和迳流条件
矿段内第四系不发育，仅零星分布，基岩大多裸露，地表裂隙发育程度中等，溶蚀现象普遍多见，为大气降水渗透补给地下水发明了有利条件，地下水关键补给起源为大气降雨。
XX矿区地下水迳流区，东侧为片麻状花岗岩阻隔，西侧为志留系页岩阻隔，地势由北西向南东渐低，地下水迳流特点和地势相一致，沿走向顺层面由北西向南东流动。
矿段内仅有灯影组含水层少许泉水出露，陡山沱组含水层无泉水出露，排泄条件较差。
2.矿区地质和开采现实状况
2.1XXXXXX矿区地质
2.1.1地层
矿段内出露地层有前震旦系变质岩和震旦系上统陡山沱组及灯影组（缺铁震旦系下统南沱组）。前震旦系和陡山沱组呈角度不整合接触；陡山沱组和灯影组为整合接触。地层自下而上详见表2-1：
矿区关键含矿层有以下四层，XX矿段关键开采PH1、PH3矿层。
第一磷矿层（Zb1-1c）自下而上由黄褐色泥质条带状磷块岩，浅肉红色白云质条带状磷块岩、灰色蠕虫状磷块岩及紫酱色致密状磷块岩组成。厚0—33米，通常3—7米。第二磷矿层（Zb1-2a）关键由砂岩状、互层状、条带状矿石组成，矿石类型改变较大，仅局部可采。厚0—15米，通常2—6米。第三磷矿层（Zb1-2c）由灰及灰黑色砂岩状和互层状磷块岩组成。P2O5含量8—20%，全层平均14.03%。厚3—36米，通常15—23米。第四磷矿层（Zb1-2e）底部为黑色结核状磷块岩，厚0—2.48米，通常小于0.8米，P2O5含量通常在10%±，中部为含硅磷质结核泥质白云岩；顶部为角砾状，结核状磷块岩，厚度通常小于0.7米。全层厚8—18米，通常14—17米。现在矿关键采第一层矿和第三层矿。

2.1.2结构
(1)节理裂隙
①XXXXXX采空区在除皮山向斜西翼，岩层倾向70-90°，倾角12-34°，NW和NE二组关键节理和层面组合关系易将岩体分割成为单独块体。
XXXXXX矿区第一层矿体顶板节理裂隙相当发育，发育节理裂隙走向关键有NE40-50°和NW330-340°向两组。
两组节理在矿区发育较为普遍，整个矿区内全部有发育，在不一样岩性段全部可见到，走向为NNW40-50°节理延伸35-77m，其发育密度为13条/m，部分被第四系残坡积碎石土充填，局部充填方解石脉和岩石碎屑，走向为NNE330-340°节理延伸26-122m，局部发育密度为13条/m，部分充填粘土。
裂隙走向玫瑰花图 图2-1
②实地勘查发觉第一层矿顶板厚层状灰白色白云岩中溶蚀裂隙较发育，发觉两组，裂隙近直立，产状分别为116∠70、259∠46，裂隙发育可见深大于2m，裂隙宽20-60cm，充填暗褐色粉质粘土。两组裂隙交汇处，常形成直径为1.5mm土洞，关键出现在W143线北西PH1层矿顶板岩层中，W143线南东PH1层矿顶板中没发觉。
(2)褶皱
XXXXXX采空区在除皮山向斜北东翼。除皮山向斜在矿段东部W172—W148线间，轴线走向呈北北西至南南东向展布，长2700米±。向斜基础形态为一北窄南宽，向南东倾伏平缓褶曲。倾伏角北陡南缓，通常在7—10度之间。向斜轴面向西倾斜，并伴随深度增加，因为西翼下含磷白云岩（Zb1-1d）厚度增大，地层倾角变陡，向斜轴位置逐步向西偏移。向斜两翼地层产状为：东翼倾向220—240°，倾角12—20°，西翼倾向70—90°，倾角12—34°。
2.2XXXXXX矿区水文地质特征
矿区内无大地表水体，矿段内无大地表水体，地下水关键补给源为大气降雨，次为邻区地下径流，组成矿坑充水关键原因。区内关键含水层和隔水层分述以下：
2.2.1、矿区内隔水层为XXXXXX北东前震旦系片麻状花岗岩隔水体，为矿区古老基底，节理裂隙不发育，浅部仅有几米至十多米风化壳，含极弱裂隙水，深部为完整隔水岩体。
2.2.2、页岩隔水体，完整，页剪发育，节理不发育，隔水性良好，为PH1层矿底板。
2.2.3、磷矿层含水层。现在采空区深部未采矿层渗透系数为1.211×10-6—1.648×10-6m/s，建矿早期涌水量为0.106—0.2134 l/s·m。
2.2.4、顶板白云岩含水层。裂隙发育，岩心很破碎。渗透系数为1.377×10-6m/s，建矿早期涌水量为0.0605 l/s·m。
2.2.5矿床充水关键是Ph1（矿层）顶板中—强富水下含磷白云岩岩溶裂隙水，含水层厚度通常25—35米。同时地表宽0.1—0.5厘米裂隙普遍发育，面裂隙率2—5％，抽水试验q＝0.106—1.018升/秒·米。K＝0.1046—0.7376米/昼夜，其次为Ph2（矿层）—上含磷白云质泥灰岩含水组，弱富水裂隙含水层，通常厚度50—84米，浅部裂隙发育，面裂隙率1—4％，q＝0.0605升/秒·米。K＝0.119米/昼夜，上述含水岩组组成磷矿层顶板直接充水含水层。
顶板含水层其上为白云质泥灰岩为主隔水层，厚度稳定，通常29—53米，隔水性能很好。
矿段内基岩裸露，地表裂隙发育程度中等，溶蚀现象普遍可见，第四系不发育，仅零星分布，厚度0.5-2m，为大气降雨渗透补给地下水发明有利条件，矿段处于区域地下水迳流区，结构形态关键表现为褶曲，断裂结构不发育，地形切割程度中等，矿段内泉水出露极少。
2.3矿区采空区现实状况
2.3.1第一层矿采空区
XXXXXXPH1磷矿层一直被当地对多家集体单位和个人开采，现在已形成了走向长1200m，平均斜长350m，总面积约40万㎡采空区（见图2-2）。XXXXXX采空区分布在W138—W150勘探线之间。采空区垂直高度为2—3m，平均2.2m，局部4-5m。其中W138—W140之间靠近地表露头部分大多采空区已经冒顶，仅在深部残留有部分矿柱，且残留采空区沿倾斜长度不太大；W148—W150之间靠近地表露头部分采空区已经冒顶，但深部残留采空区沿倾斜长度较小，仅12-15m宽；W140—W148之间采空区沿倾斜长度较大，局部已采至露头并和地表连通，在该段采空区中残留有100多个较大矿柱和两个特大低品位矿柱（W143周围）。采空区形状不规则，采高和采空区斜长改变较大，大致趋势是采

高为南低北高，斜长是南（比如W138—W140）长北（比如W148—W150）短，中间（比如W140—W148）较长。矿柱呈无序分布，形状不规则。
勘探线W145—W151，在90年由XX矿采取平硐-盲斜井联合开拓方法，开采标高降到+102米，后因影响到上部三层矿开采而停止。W1462—W1482线是XX采选厂依据矿体赋存情况，用露天和斜坡道开采至+97米标高。因顶板局部冒落，开采难度大，安全性差被迫停产。W1482—W151线是XX采选厂95年利用W150线+119米斜井开采至+75米标高，W148—W154线，标高+50—+72米，因3月XXXX企业改制，矿山部分移交至XX化工有限责任企业而停止生产。现在勘探线W138—W154已开采至标高+49—+67m不等。W154以北、W140以南则更低。(见附图4、5、6)
2.3.2第三层矿采空区
矿层较稳定，矿层顶板为含磷泥质白云岩，岩性坚硬，稳定性很好，其中下部含不规则燧石团块及致密状线矿条，矿层和顶板有时为过渡接触，底板为页岩及含锰白云岩，稳定性很好。
采空区上部PH3矿层以露天方法开采至+158m水平，+158m水平以下采取地下开采。露采所留下底板即为PH1矿层顶板，距PH1采空区45—50m。
现在已形成PH1露天采空区形状不规则，W144线以南分布面积较大，以北则很小，呈长条状。采空总体长约1200m，宽约300m，面积约17万㎡，最深20余米，平均厚度17m，地形坡度约23°（见附图4、5、6）。出露岩性含磷白云质泥灰岩、含磷白云岩。
2.3.4采空区塌陷及地表变形概况
现在，采空区地表已发觉多处塌陷和地表裂缝，塌陷影响地表面积25991.7m2，占采空区面积6.5%。
3. 采空区塌陷及地表变形地质特征
3.1采空区分类
采空区依据开采现实状况可分为老采空区、现采空区和未来采空区三类。老采空区是指建筑物兴建时，历史上已经采空场地。现采采空区是指建筑兴建时，地下正在采掘场地。未来采空区是指建物兴建时，地下赋存有价值矿体，现在还未开采，而计划中要开采场地。依据上述分类条件将此次工作区采空区划分为老采空区。
3.2采空区塌陷区工程地质条件
本矿段关键开采矿层为第一磷矿层（PH1）及第三磷矿层（PH2），第二层磷矿（PH3）仅局部开采，矿层及其顶底板稳定性关键受岩石物理力学性质、地质结构、开采方法、水文地质条件等影响。采空区塌陷区岩土体类型关键有：
3.2.1人工填土
灰、灰黄、黄黑色，松散，关键由废石、弃土组成。关键分布在局部山谷中。
3.2.2 第四系残坡物
褐、黄褐色，中密-密实，地表局部松散，关键由碎石、块石及粉质粘土组成。地表零星分布。
3.2.3 层状、厚层状碳酸盐类
XX矿段地层见前震旦系变质岩和震旦系上统陡山沱组及灯影组地层，缺失震旦系下统南沱组地层，各层间除震旦系地层不整合于前震旦系地层之上升，其它均为整合接触。节理裂隙发育，局部发育有溶蚀裂隙。
3.2.4含磷页岩
为相对隔水层，常尖灭，质软易风化，遇水稍有膨胀性，稳定性较差。
3.2.5前震旦系片麻状花岗岩
为相对隔水层，浅部仅有几米至十多米风化壳，含极弱裂隙水，深部为完整隔水岩体，整体稳定性好。
矿石及围岩物理机械性质见表3-1（参考）。

岩石力学性质汇总表 表3-1
岩石名称
取样
位置
取样
深度
试验
状态
挤压强度
普氏系数

内摩擦角
tgθ
岩石
等级
抗拉强度
抗剪强度
Mpa
容重
备注
受压方向
Mpa
受力方向
Mpa
上含磷白云质泥灰岩
CK1527
90-92米
风干
平行岩心轴
143.5
14
85°55′
Ⅲ
平行岩心轴
2.4
26.2

抗剪强度试验方向和抗压强度试验方向一致
Ph3砂岩状磷块岩
CK1527
92-101米
风干
平行岩心轴
176.5
18
86°47′
Ⅱ
平行岩心轴
7.2
19.4

下含磷白云质泥灰岩
CK1527
136-140米
风干
平行岩心轴
223.8
22
87°24′
Ⅰ
平行岩心轴
9.1
35.1

含磷白云岩
CK1448
210-218米
风干
平行岩心轴
152.3
15

平行岩心轴
87.5
20.47

Ph1条带状磷块岩
W116
5-7米
风干
垂直层面
513.
5

垂直层面
1.0
5.3

放马山矿段资料
含锰白云岩
CK1527
249-252米
风干
平行岩心轴
155.2
16
86°25′
Ⅱ
平行岩心轴
9.6
21.2

含磷白云岩
尖山平峒146米标高

风干
垂直层面
198.7
20
32.4°

垂直层面
8.4
43.4
2.86
第一磷矿层（Ph1）
尖山平峒146米标高

风干
垂直层面
34.9
3.5
34.3°

垂直层面
2.7
10.2
2.54
页岩
尖山平峒146米标高

风干
垂直层面
20.4
20
38.8°

垂直层面
6.4
23.9
2.82
第三磷矿层（Ph3）
杨龙山W156
露采场
风干
垂直层面
186.5
19
34.8°

垂直层面
7.1
32.3
2.86
下含磷白云质泥灰岩
杨龙山W156
露采场
风干
垂直层面
98.7
10
39.8°

垂直层面
4.8
19.0
2.77
上含磷白云质泥灰岩
石膏岭W164
露采场
风干
垂直层面
280.5
28
24.0°

垂直层面
9.3
55.4
2.82
第三磷矿层（Ph3）
石膏岭W164
露采场
风干
垂直层面
165.2
14
38.5°

垂直层面
11.5
35.4
2.76
下含磷白云质泥灰岩
石膏岭W164
露采场
风干
垂直层面
143.0
14
29.8°

垂直层面
7.6
36.5
2.69

3.3采空区塌陷区及地表变形分布、规模及特征
3.3.1地表发生变形
采空区及周围发觉10多处地表塌陷，在塌陷区内及周围见有很多呈74°和164°向（走向）展布带状地裂缝，裂缝宽几-几十厘米不等，并向中心塌陷坑错落。分述以下：
地表变形裂缝多呈NW—SE向，此次调查发觉15处较大裂缝，11处地表塌陷，其特征见表3-2、3-3。
依据地表上发生多种现象，我们对XXXXXX采空区进行调查，发觉整个采空区顶板岩石沿节理现剥离现象普遍，顶板冒落现象关键集中在采空区北西下部一带和顶板相对薄地段，采空区内溶蚀孔洞、溶隙发育。经过溶蚀孔洞溶洞、溶隙发育。经过溶洞、溶隙渗透，在其周围，见有呈扇形、锥形泥浆物，少许为浆状碎屑物，颜色呈褐红色、土黄色、灰褐色。揭露溶蚀裂隙宽通常在20-60cm，粘土充填，见较多溶洞、溶隙，即使连续有10余天晴天，但部分裂隙仍见有滴水现象。采空区出现突泥、流泥现象，突出物呈锥状堆积。
溶洞、溶隙大多沿裂隙分布，也基础上呈104°-169°展布在覆盖层较厚PH1顶板，土洞发育往往潜伏着地面塌陷，塌陷区上覆盖层厚度在0-2m，以粘土、亚粘土、粉质粘土为主，岩层顶普遍发育两组节理裂隙，其中北西-南东向节理尤其发育，常受到溶蚀形成20-60cm溶蚀裂隙。
地下水对松散盖层及岩溶充填物潜蚀和搬运作用加强，所以造成地面塌陷或不均匀沉降产生大量地裂缝。
裂 缝 调 查 统 计 表 表3-2
裂缝
编号
位 置
产 状（走向）
长
(m)
缝宽
(cm)
缝深
(cm)
落距
(cm)
形状
充填情况
裂缝性质
岩土体类型
最早发觉
时间
和其它裂缝关系
备注
L1
W150-W1502
160°
26
5-10

弧形
充填残坡积土
拉张
残坡积土

L2
W1492-W1502
147°
76
6-14
120
20
弧形
无充填
拉张
白云质泥灰岩

和L3、L4近于平行

L3
W150-W149
144°
62
5-12

弧形
无充填
拉张
白云质泥灰岩及残坡积土

和L2、L4近于平行

L4
W148-W150
145°
122
8-15

弧形
无充填
拉张
白云质泥灰岩残及坡积土

和L3、L2近于平行

L5
W144-W1442
60°
200
50-250

30-80
弧形
充填Q4残坡积物
拉张
残坡积土

和L7近于平行

L6
W1442-W1452
170°
20
40
20
20
弧形
充填Q4残坡积物
拉张
残坡积土

和L7相交

L7
W1442W145
77°
16
60
50

弧形
充填Q4残坡积物
拉张
残坡积土

和L6相交

L8
W144-W1502
140°
13
150-250

150-350
弧形
充填Q4残坡积物
拉张
白云质泥灰岩残及坡积土

L9
W144-W1442
50°
35
25-30

20
弧形
充填Q4残坡积物
拉张
白云质泥灰岩残及坡积土

和L10、L11近于平行

L10
W143-W144
40°
73
25-35

25
弧形
充填Q4残坡积物
拉张
残坡积土

和L9、L11近于平行

L11
W1422-W1432
70°
77
25-30

20
弧形
充填Q4残坡积物
拉张
残坡积土

和L10、L9近于平行

L12
W1412-W142
25°
46
50

9
弧形
充填碎石土
拉张
残坡积土

和L13相交

L13
W1412-W142
55°
12
30-35
120

弧形
充填碎石土
拉张
残坡积土

和L12相交

L14
W141-W1412
74°
﹥2
0.2-0.4

锯齿状
充填方解石脉和岩石碎屑
拉张
白云质泥灰岩

L15
W141-W1412
113°
93
0.3-1.5
﹥2m
30-60
弧形
充填少许残坡积土
拉张
白云质泥灰岩

在此次区外
塌 陷 调 查 统 计 表 表3-3
塌陷
编号
位 置
长轴方向
长
(m)
宽
（m）
垂直位移
（m）
岩土体类型
地表影响面积（㎡）
最早发觉
时间
备 注
H1
W1502以北
321°
122.2
19-22
1.2
白云质泥灰岩
2436.6
.10

H2
W149-W1492
32°
53.4
10.9-15.4
1.2
白云质泥灰岩
613.1
.5

H3
W147-W148
294°
80.03
17-20
0.9-1.0
白云质泥灰岩
1256.9
.5

H4
W1442-W1452
285°
94.8
152.7
1.2-1.3
第四系残坡积土、白云质泥灰岩
10677.3
.7
空区顶板冒落
H5
W1442
324°
80.6
19.6
0.9-1.1
第四系残坡积土
1390.7
.7

H6
W145-W1452
300°
32.3
29.0
1.25
白云质泥灰岩
321.9
.7

H7
W144-W1442
329°
91.7
54.5
1.3-1.4
白云质泥灰岩
3728.7
.5

H8
W143-W1432
311°
44.1
21.8
0.5-0.7
残坡积土
731.5
.5

H9
W1442-W143

不规则
32.4
17.3
0.5-0.7
残坡积土
496.1
.5

H10
W139-W1402
35°
183
24.7
1.35
白云质泥灰岩
2436.6
.10

H11
W1442-W143
323°
52.7
24.7
6-8
白云质泥灰岩
1274.2
.10
在此次范围边界，浅部

3.4采空区地面塌陷及地表变形分布规律
经过对地表塌陷区出现多种地质现象分析，认为采空区地面塌陷及地表变形分布有以下规律：
1、采空区地面塌陷及地表变形分布关键集中在风化剥蚀严重W143-W146线一带，该区下面采空区矿柱稀疏，部分矿柱被盗采。
2、节理裂隙及岩溶发育地段，地表变形显著。
3、PH3层矿露天采空区基础结束，采空区地面塌陷及地表变形分布于PH1层矿顶板。
4、同时在部分大塌陷区内内叠有小塌陷坑。

3.5地面塌陷成因分析
经过对塌陷区范围内野外地质调查和室内搜集分析相关地质资料，得出以下结论：
3.5.1、地层岩性
采空区松散第四系覆盖层在区内零星分布，厚度在0-2m，岩性以褐、褐黄色碎石土为主。PH1顶板大多直接出露地表，基岩以震旦系上统陡山沱组碳酸岩系为主，溶蚀现象发育，节理裂缝普遍发育。塌陷区基岩为可溶性碳酸盐，受节理裂隙影响，碳酸盐岩溶发育。尤其在W144-W146线周围岩溶更为发育，该地段发觉塌陷坑6处,大裂缝12条。

3.5.2、矿层原因
经调查，塌陷区下部采空区顶板通常高2-4m，平均2.2m，采空区埋深由NE至SW逐步变深，顶板最薄处6-10m，最厚处约50m。采空区顶板节理、裂隙发育，顶板岩石崩落现象较常见。所以，此次地面塌陷是采空区顶板冒落引发。
3.5.3、结构影响
顶板岩层节理裂隙发育，促进变形加紧，增大变形范围，扩大地表裂缝区。节理裂隙常将顶板岩切割呈20-60cm菱形块体状，节理通常呈闭合、半闭合状。在采矿过程中，地质环境发生改变，节理裂隙面逐步增大、变形、破裂。如H11塌陷，在地表可显著看到塌陷体受到两组节理控制。
XXXXXX矿区采空区处于除皮山向斜北东翼，区内未发觉有大断裂结构，但区内岩溶裂隙、节理裂隙普遍发育。采空区顶板可溶性碳酸盐溶洞、溶隙发育，溶蚀裂隙通常宽0.2-0.6m，充填粘土，上覆盖层厚度小，顶板基岩大多直接出露地表，因为地下水渗透潜蚀作用，经过岩溶洞隙掏空上覆土体作用，局部形成大小不一土洞。
3.5.4、开采条件原因
XXXXXX矿区开采历史久远，如第一层磷矿层（PH1）进入地下开采已近20年，盗采现象从未真正间断过，矿柱疏密、大小不等。多个原因叠加，造成XXXXXX采空区顶板冒顶、地表开裂、塌陷逐步加剧，顶板稳定性逐步恶化。

3.5.5、地下水原因
区内地下水关键赋存于第四系残坡积土中和碳酸盐岩岩溶裂隙中。地下水活动(尤其是对抗水性弱岩层)会加紧变形速度，扩大变形范围，增大地表变形值。
该区属大陆性季风气候，四季分明，年平均降雨量947.6mm，蒸发量1517.2mm，降雨期多集中在4-9月，枯水期12月至第二年2月，通常年份有两期降雨过程：第一期集中在3-6月，第二期集中在9-10月，为阴雨期，其中7-9月多为雷雨期。7月25日，在W1452周围顶板冒落约300㎡，地表出现了不程度开裂和塌陷，6月23日，W1452线以北，因为空区顶板冒落，波及地表出现开裂和塌陷影响范围