地面沉降產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境類型及基本特征

　　(1)近代河流沖積環(huán)境模式

　　在河流中下游高彎度河流沉積相為主。屬于這種模式的河流常處于現(xiàn)代地殼沉降帶中，河床遷移率高，因而沉積物特征為多旋回的河床沉積土——下粗上細(xì)的粗粒土和泛原沉積土，并以細(xì)粒粘性土為主的多層交錯(cuò)疊置結(jié)構(gòu)。一般地說，粗粒土層平面分布呈條帶狀或樹枝狀，側(cè)向連續(xù)性較差。不同層序的細(xì)粒土層相互銜接包圍在砂體的上、下及兩側(cè)，其剖面如右圖。

　　(2)近代三角洲平原沉積環(huán)境模式

　　三角洲位于河流入海(湖)地段，界于河流沖積平原與濱海大陸架的過渡地帶。隨著地殼的節(jié)奏性升降運(yùn)動(dòng)，河口地段接受了陸相和海相兩種沉積物。其沉積結(jié)構(gòu)具有由陸源碎屑(以中細(xì)砂為主夾有有機(jī)粘土)與海相粘性土交錯(cuò)疊置的特征。在沒有強(qiáng)大潮流和波能作用時(shí)，三角洲前緣不斷向海洋發(fā)展形成建設(shè)性三角洲。在平面上可分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。

　　(3)斷陷盆地沉積模式

　　一般位于三面環(huán)山，中部以斷塊下降為主的近代活動(dòng)性地區(qū)。盆地下降過程中不斷接受來自周圍剝蝕區(qū)的碎屑物質(zhì)，堆積了多種成因的粒度不均一的沉積層。沉積物結(jié)構(gòu)受斷陷速率和節(jié)奏的控制。在這類地質(zhì)環(huán)境中兩大類誘發(fā)因素均可能導(dǎo)致較嚴(yán)重的地面沉降。按地理位置分為：

　　1臨海式斷陷盆地

　　位于濱海地區(qū)，常受到近期海侵影響。其沉積結(jié)構(gòu)由海陸交互地層組成。我國臺(tái)北和寧波盆地均屬于這種模式，并已產(chǎn)生了地面沉降現(xiàn)象。

　　2內(nèi)陸式斷陷盆地

　　位于內(nèi)陸的近代斷陷活動(dòng)地區(qū)。盆地內(nèi)接受來自周圍物源區(qū)的多種成因的陸相沉積。由于斷陷運(yùn)動(dòng)的不均勻性，造成沉積物粒度變化和不同的旋回韻律。

　　煤層開采后頂板形成的“三帶”及各帶的特征

　　(1)、冒落帶.冒落帶是采用全部垮落方法管理頂板時(shí)，采煤工作面放頂后引起的煤層直接頂板的破壞范圍。其特點(diǎn)是頂板巖石在自重作用下，發(fā)生法向彎曲，當(dāng)巖層內(nèi)拉張應(yīng)力超過巖石強(qiáng)度時(shí)，破碎成塊、垮落而形成。而且越是靠近煤層巖石越是破碎、紊亂。冒落巖塊之間的空隙多，連通性強(qiáng)，有利于水、砂和泥土通過。根據(jù)冒落巖塊的破壞和堆積狀況，冒落帶可分為不規(guī)則冒落和規(guī)則冒落兩部分。在不規(guī)則冒落部分內(nèi)，巖層完全失去了原有的層次;在規(guī)則冒落部分內(nèi)，巖層基本上保持原有層次。

　　冒落帶的高度取決于采出煤層的厚度和巖石的碎脹系數(shù)，通常為采出煤層厚度的3-5倍。煤層愈薄、冒落帶的高度愈小。

　　其中，m為采出煤層的厚度;K為巖石的碎脹系數(shù);a為煤層傾角。

　　巖石的碎脹系數(shù)取決于巖石的性質(zhì)，它的值恒大于1，一般為1.10-1.40。通常冒落帶高度h是采出煤層厚度m的4-8倍。

　　(2)、裂隙帶。位于冒落帶以上。由于冒落帶巖石的碎脹性，頂板巖層冒落到一定高度后，以上的巖層向下變形的空間減小，因此，裂隙帶內(nèi)巖層破壞的特點(diǎn)是：巖層發(fā)生垂直于層面的裂隙或斷開以及巖層順層面離開(稱為離層裂縫)。根據(jù)垂直于層面的裂隙、離層裂縫的不同張開程度以及裂縫的連通性好壞，裂隙帶又可分為嚴(yán)重?cái)嗔�、一般開裂和微小開裂三個(gè)部分。嚴(yán)重?cái)嗔巡糠謨?nèi)巖層大都斷開，裂隙的連通性好，漏水嚴(yán)重。一般開裂部分內(nèi)的巖層連續(xù)性未斷或很少斷開，裂縫的連通性較強(qiáng)，漏水程度一般。微小開裂部分內(nèi)巖層有裂縫，基本不斷開，裂縫的連通性不好，漏水性較弱。裂隙帶與冒落帶之間也無明顯的界限。

　　當(dāng)煤層埋藏深度較小，冒落帶和裂隙帶發(fā)展到地面時(shí)，在地面形成大的裂縫，與礦井工作面貫通，可導(dǎo)致地表水體和大氣降水通過裂縫導(dǎo)入礦井，引起礦井涌水量突然增加，造成工作面條件嚴(yán)重惡化，甚至發(fā)生透水事故而淹沒整個(gè)礦井。還可發(fā)生潰砂現(xiàn)象。

　　(3)、彎曲帶。裂隙帶以上直至地表的部分。帶內(nèi)巖層不再發(fā)生斷裂，而是在自重及上覆巖層重量作用下，產(chǎn)生法向彎曲變形，并伴隨有沿層面脫開(即離層)和層面剪切變形等現(xiàn)象。帶內(nèi)巖層保持其完整性和層狀結(jié)構(gòu)，移動(dòng)過程連續(xù)而有規(guī)律，巖層呈平緩的彎曲。如果開采深度大，彎曲帶的高度將大大超過冒落帶和裂隙帶之和，此時(shí)，裂隙帶不會(huì)達(dá)到地表，地表的變形相對(duì)比較和緩，在地表最終形成碟形沉陷洼地，其邊緣發(fā)育有與礦井不具連通性的上寬下窄的張性裂縫。

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