水溶开采盐矿大面积突然沉陷模型与致灾机理

近年来,水溶开采盐矿地表大面积突然沉陷事故屡有发生,引起社会广泛关注.资料表明,上覆岩层在短时间内大面积突然垮塌、塌陷坑轮廓近似为圆形、地表冲出数米高水柱等是事故共同特征.为此,本文构建了2种沉陷模型,分别为上覆岩层整体沉陷的陷落柱模型和松散沉积物沿着通道流入溶腔的漏斗模型.模型参数分析和典型案例表明:1)溶腔内卤水对覆岩底部的浮托力、陷落柱的高度和半径大小、覆岩的岩性和结构等是陷落柱型沉陷发生与否的主要因素;2)联通通道尺寸和地表含水沙土层厚度对漏斗型沉陷的速度和规模具有重要影响;3)卤水顶蚀作用下覆岩的逐层垮塌、关键层的阻隔和卤水压力的突然丢失是沉陷发生的另外几个重要因素.最后,制定了溶腔上部预留盐岩保留层、保持井管密闭性以及严格控制顶板尺寸等预防措施,并给出了预警地表沉陷的几个关键时刻点.