采空塌陷地質災害的治理
㈠ 采空塌陷的防治
(一)采空塌陷的范圍和深度的確定
1.采空塌陷的一般規律
摸清采空塌陷規律是進行塌陷預測的基礎,而地表塌陷預測是進行塌陷區環境影響評價、提出防治措施、制訂礦區土地復墾與塌陷區綜合治理規劃和工程設計的依據。
采空塌陷與礦層厚度、礦層傾角、采深、采厚、上覆岩層厚度和性質、鬆散層厚度、開采方式等有密切關系。
當采礦的深厚比大於30時,地表的變形和移動在時空上是連續的、漸變的,具有一定的規律性;當深厚比小(一般小於30)或具有較大的地質構造時,地表的變形和移動在時空上是不連續的,沒有規律性,地表可能出現較大的裂縫和塌陷坑。
開采急傾斜礦層時易出現塌陷坑。開采傾斜和淺層緩傾斜礦層時,一旦地表出現非連續性破壞,也可以出現漏斗狀塌陷坑。在采深小或采厚大時,房柱式采礦或長壁式采礦(采厚不一致)也可在地表產生漏斗狀塌陷坑。
淺部開采急傾斜礦層或厚礦層時,形成漏斗狀塌陷坑和台階狀裂縫。這類塌陷坑常突然發生,其上方的建築物和耕地均遭破壞。但塌陷只在局部發生,危害劇烈,但范圍小。
開采深部的急傾斜礦層和開采深厚比大於20、傾角小於45°的礦層,易產生大范圍平緩下沉的移動盆地,緩慢地形成塌陷,雖不劇烈,但影響范圍大。
2.移動盆地邊界及最大塌陷深度的確定
(1)用移動角確定盆地邊界
從井下采空區邊界至盆地邊界之間的水平距離(q或L)的計算公式如下
由采空區往上山方向,計算公式為
地質災害防治技術
式中:H為采空區邊界深度(m);h為表土層厚度(m);ψ為表土移動角(°);α為煤層傾角(°);θ為采空區邊界與煤層走向之間所夾的銳角(°);γ′為斜向移動角,cotγ′=cot2γcos2θ+cot2δsin2θ,其中δ和γ′分別為走向和上山方向的基岩移動角。
由采空區往下山方向,計算公式為
地質災害防治技術
式中:β′為斜向移動角,cotβ′=cot2βcot2θ+cot2δsin2θ,其中,β為下山方向的基岩移動角;其他符號意義同前。
(2)確定移動盆地的最大塌陷深度
移動盆地的最大塌陷深度(W0)可直接根據采動前後地形圖上反映的高程變化來確定,也可用下式計算:
地質災害防治技術
式中:q為地表下沉系數;m為礦層平均開采厚度(m)。
用上述公式計算塌陷盆地的邊界和最大塌陷深度時,對於有實測參數的礦,可用實測參數計算;對於尚沒有實測參數的礦,可根據上覆岩土性質確定參數進行計算。在礦厚比均勻且地表達到或接近充分采動的條件下,其計算結果的相對誤差一般為10%左右。以確定走向方向的盆地邊界為例,當塌陷盆地的最大塌陷深度W0>2m時,用移動角確定盆地邊界的精度與用地形圖確定盆地邊界的精度相當,而當W0≤2m時,用移動角確定盆地邊界精度較高。
另外,在盆地的邊緣區,地表下沉量小、下沉均勻,形成的地面附加坡度很小。
(二)采空塌陷的防治
1.政策措施
為進一步保護礦產資源和礦山開采環境,規范礦產資源開採行為,我國已頒布實施《中華人民共和國礦產資源法》、《中華人民共和國煤炭法》、《中華人民共和國地質災害防治條例》、《中華人民共和國礦產資源法實施細則》、《礦產資源監督管理暫行辦法》等法律法規。依法規劃開采礦產資源是有效防治采空塌陷災害的重要手段:①要求各級礦產資源主管部門應加強礦產管理和宏觀調控,依法取締無證開采礦山。以煤礦為例,近年來,村辦、聯辦、個體辦的小煤窯大量涌現,有些地區對小煤窯管理失控,出現大量無證開采礦井。在某礦區,有小煤窯146個,其中無證礦達73個,還有不少村民在自家院內開挖淺部煤層,有的井架相隔僅有10餘米,造成塌陷坑、地面開裂隨處可見,學校教學樓開裂,房屋基礎下沉,連新蓋的小樓也東倒西歪。②要求各級礦產資源主管部門加強地質災害的監督管理,依照《中華人民共和國地質災害防治條例》規定的「誰誘發、誰治理」的防治原則,對礦區內已出現的塌陷坑、地面開裂進行治理,防止地質災害的進一步發展。③應嚴把礦山開採的審批關,對那些無開發利用方案或方案中無有效措施防治采空塌陷等災害的擬建礦山,堅決不予批准。
2.井下技術措施
主要是採取合理的采礦方式和采空區頂板管理方法。頂板管理方法又稱為采空區處理技術,目前有充填法、垮落法、頂板緩慢下沉法和條帶開采法等,如圖4-9所示。
圖4-9 采空區處理技術
(1)礦井充填
對采空區進行充填,是預防塌陷的一項重要措施。一般在開采厚層和巨厚礦層或在開采重要建築物下礦層時採用,可用選礦廢石充填采空區,山東新汶礦務局已試驗成功。
(2)減少開采厚度或採用條帶法開采
地表移動變形值與其最大下沉值(或開采厚度)成正比。減小礦層的開采厚度可降低地下開采對建(構)築物的損害程度。
條帶法開采具有對圍岩擾動輕、地表變形小的特點,目前已成為建築物下采礦的有效開采措施。合理確定條帶開采尺寸是條帶開采能否取得成功的關鍵。在進行條帶開采尺寸設計時,必須遵循下列3項原則:
1)強度穩定性。在進行條帶開采時,首先應保證所留設的條帶礦柱的強度大於實際承受的荷載,使礦柱具有長期的穩定性。通常礦柱的深寬比不應小於2(充填條采)或不小於5(垮落條采),如圖4-10所示。
2)抗滑穩定性。採用走向條採回採傾斜礦層時,隨著礦層傾角的增大,向下山方向產生滑移的可能性增大,因而需要進行條帶礦柱的抗滑穩定性分析。
3)變形穩定性。條帶開採的目的就是為了保護地面建築物,使其免遭開採的影響。因此在進行條帶開采尺寸設計時,應根據建築物的質量和保護要求,確定一個合理的地表變形值,並使得條帶開采後地表出現的變形值小於該合理的變形值。國內外條帶開採的經驗表明,當采出條帶寬度達到采深的1/3時,地表會出現波浪形下沉盆地。為了保證條帶開采後地表出現單一、平緩的下沉盆地,采出條帶寬度一般為采深的1/10~1/4 。
圖4-10 水砂充填開采示意圖
(3)均勻控制開采推進速度
均勻控制開采推進速度,避免工作面長期停在建築物下方,合理進行協調開采。
㈡ 礦區地質災害防治與環境保護對策
山東省礦產資源豐富,在開采過程中反映出來的地質災害也具多樣性、復雜性。比如說,即使同類礦產,由於成礦條件和礦區地質、水文地質條件的差異,以及礦山開采階段的不同,產生的礦區地質災害類型、危害程度等也各具側重性。我們進行礦區地質災害類型、分布發育規律及危害程度調查研究,歸根結底還是為了預防和減輕災害帶來的破壞和損失,更好地保護礦區地質環境,這也是進行礦區地質災害防災減災對策研究工作的主要目的。目前,礦區地質災害防災減災對策,在省內、國內乃至國際上尚處於研究、摸索階段,本次礦區地質災害防災減災對策研究主要依據各主要礦山實踐經驗和野外實地調查資料,具有一定的科學性和可操作性。
一、礦區地質災害防治對策
(一)采空塌陷防治對策
采空塌陷是礦區地質災害中發生規模及危害最大、影響最廣的主要地質災害。因此,前人在其防治對策方面也頗有研究。
1.探索科學的采礦方式
(1)充填法采礦
預防采空塌陷最為有效的方法是充填法采礦。中國礦業大學研製的高水速凝充填材料,具有充填速度快、強度高且較穩定等特徵,充填液只需20分鍾便連砂帶水一起固化成高結晶水充填體,其強度1d可達3MPa,3d可達4~5MPa,最終可達5MPa以上。該充填材料不需脫、排水且有一定膨脹性,充盈系數優於混凝土,在招遠金礦進行充填試驗效果良好。
充填法采礦防止采空塌陷,在目前開採的鐵、金礦山中具有較強的可操作性,因為這類礦山礦體多呈脈狀或條帶狀發育,相應采空區也呈條帶狀,便於充填,所需充填材料相對較少,經濟上不需投入太大而且效果明顯。充填法開采鐵、金礦目前在全省已進行了全面推廣和應用,其中萊蕪鐵礦區及招遠金礦區基本上都採取了此種采礦方式。而煤礦等沉積型礦產開采采空區范圍廣,如果實行充填,花費巨大且效果不明顯,從煤礦開采經濟效益上分析也不合算,因此,目前煤礦開采以頂板陷落法為主。
(2)「自下往上」異向開采
煤礦開采一般是從上層煤起自上而下采,這樣對煤礦建設來說,具有見效及投資回收快等優勢,但對於采空塌陷來說,是愈采愈烈,許多塌陷區是反復塌了再塌,同時淺部采空塌陷也構成對深部采礦的威脅,比如,在汛期,大氣降水直接通過塌陷坑進入巷道,增加礦坑排水量乃至造成淹井事故的發生等等。
湘潭礦業學院與煤炭部門立項研究煤礦開采方式,提出具有多層煤的煤田,採用由深部至淺部開採的方式,可有效地減輕采空塌陷危害。目前,這一研究已通過國家正式鑒定,如果這種開采方式可行的話,在魯西南及黃河北遠景煤田區開采應該參考、借鑒。
2.加強科學研究,提高採煤技術水平
目前,世界上有些國家井下採煤矸石不出井,用來充填井下采空區,既可以減輕采空塌陷又可避免排矸對地質環境的影響,如此可謂一舉兩得。而省內煤礦的採煤方式與我國大多數煤礦一樣,使得利用煤矸石充填井下采空區變得復雜化且費用較高,這在新汶礦務局張庄煤礦及國內其他煤礦都已得到證明。這就是,目前技術水平條件下,欲使矸石不排向地表直接充填采空區是不現實的,因此,需加強科學研究,努力改進採煤技術,趕上國際先進水平。目前,煤礦開采為減輕采空塌陷危害,根據各礦實際條件,採用的主要技術措施有:
1)同一煤層多工作面協調開采,減少地表不均勻下沉,減少傾斜和水平變形對民房的影響;
2)分煤層交錯布置工作面,可減少不均勻下沉和靜態變形值,使部分變形得以抵消。不同煤層開采邊界交錯布置,錯距控制在40~80m;
3)積極推廣沿空送巷、沿空留巷等採煤新工藝、新方法,實行無煤柱開采,以使地表均勻下沉;
4)積極開展新技術、新方法的研究。如華豐礦通過注漿減沉,取得較好的效果;汶南礦在采13層、15層煤時,採用矸石充填老空區,既減少了礦井排矸量,又減緩了頂板下沉,減輕了采動對地表的影響。
3.治理對策
堅持以防為主,防治結合的原則,做到預防為先。
(1)防範
1)實行預報制度,對可能出現的地面塌陷地區(重點為地下采空區)進行預測預報工作,從發生時間、發生地點到成災范圍和影響強度進行長、中、短期全方位預測預報。
2)加強地質環境監測,建立群測群防監測系統。
3)禁止年產3萬t以下的小型煤礦繼續開采。這類小煤礦因無力負擔巨額抽水費用,通常開採煤層較淺,極易形成采空塌陷。
4)嚴密監測地下水動態。在采空區,今後誘發地面塌陷的因素除繼續疊加開采外,就是地下水位變動對其產生的影響,因此,一切引起地下水位變化的人類工程活動,都要經過嚴格的論證和控制方可實施。
5)采空區內進行工程建設必須進行地質災害危險性評估。
(2)治理
1)界定地質災害的責任,實行「誰引發,誰治理」的原則,由造成地質災害的責任人或單位提供治理經費,制定或委託制定地質災害治理方案,承擔或委託承擔地質災害治理工程。
2)采空區回填,推廣中國礦業大學研製的高水速凝材料,該充填液只需20分鍾便可使砂水凝結成高結晶水充填體,最終強度可達5MPa以上。
4.減災措施
在山東省各類礦山中,煤礦開采產生的采空塌陷規模大、危害程度高,因此采空塌陷減災措施主要針對煤礦而言,其他礦種可參照。
山東省煤炭資源多分布於人口多、村莊建築物稠密的廣大農村地區,壓煤量大。目前,煤炭部門為減少採空塌陷危害,采礦前實行一次性徵地。這些地區,往往在采空後半年至一年內發生采空塌陷,使大量耕地減產或絕產。
為減輕采空塌陷危害,除了進行村莊搬遷、重點交通和水利設施布置禁采區或留設防護煤柱以保護人民生命財產和國家重點建築物不受損害外,更重要的是對於塌陷地區進行治理和綜合利用。根據實際情況,塌陷區內大部分土地可以復墾還田,少部分地區塌陷程度嚴重,常年積水或地形起伏過大,不能復墾,建議發展水產養殖業,亦可以修建公園,既美化環境又改善人們的精神生活。
山東省治理和綜合利用塌陷區做得較好的是肥城市。肥城市狠抓采空塌陷地的開發復墾,目前已累計開發復墾塌陷地2萬余畝,其中建成魚塘6000餘畝,復墾土地14000餘畝,創經濟效益5億元。肥城市現有采空塌陷地6.5萬畝,並仍以每年2000畝的速度遞增,開發復墾塌陷勢在必行,為此,該市規定:凡復墾塌陷地進行糧食生產的,3年內不交合同定購任務;從事林果業、養殖業生產的,從有收益之年起,3年內免徵農林特產稅,並適當延長承包期,種植業延長到20年,養殖業延長到30年。對4000多萬元塌陷地開發資金的使用,該市實行以獎代補、規模治理的重點扶持辦法,對常年較深的積水區,實行挖塘養魚、淤泥造地、種養結合、立體開發;對塌陷變形地,削高填窪、劃方整平,恢復耕種。該市湖屯鎮西湖西村在復墾的500畝塌陷地上搞特色種植,畝收達千元以上,石橫鎮馬坊村利用塌陷地養甲魚,每畝收益超過10萬多元。可觀的經濟效益,進一步激發了廣大群眾投資的積極性,全市每年都有幾十萬人投身塌陷地開發之中。
由此看來,采空塌陷區的綜合治理工作,應當在當地政府的高度重視和大力支持下,根據塌陷程度、周圍環境進行統一規劃,力爭使之具有新的地面生態環境,形成新的經濟增長點。
值得可喜的是,全社會正在逐步重視地面塌陷的治理工作。據悉,經國務院開發辦批准國家級采空塌陷地綜合治理示範區目前在山東省棗庄市設立。示範區第一期治理工程為期3年,總投資達2400萬元。有關部門將對采礦塌陷地有計劃地進行綜合治理,使其發揮更好的經濟效益和社會效益,以促進全市耕地總量的動態平衡。
(二)崩、滑、流(渣石流)重力地質災害防治對策
1.避讓
避讓是減災防災最有效最可行的方案之一,在渣堆重力危害即將發生或短期來不及治理的渣堆可採取避讓措施。
2.削坡
渣堆坡度大多大於40°,未達到平衡狀態,可採用削坡減重的方法減小其坡角。
3.擋土牆
擋土牆是對不宜削坡的較大型渣堆進行的一種工程治理方法。採用擋土牆可以有效地防止渣堆坍塌,保護渣堆下建築物的安全。
4.綠化護坡
對難以治理的渣堆,可進行植樹、種草等綠化措施。植被是斜坡穩定的重要因素,植被對渣堆提供一個保護層,緩沖了雨水對渣堆的沖擊。
5.綜合利用
可利用渣堆進行鋪路、制磚、回填采空區等。矸石堆主要用於以下方面:①公路建設及做磚、水泥等建材行業的輔助材料;②進行重選硫精礦及硫鐵礦;③作為輔助原料進行低熱發電。
(三)地面沉降及散落油污染治理對策
加強地面變形和地面沉降監測和研究,建立預測預報系統,採取減少開采量、回灌注水措施,減少地面沉降量。
對散落油污染防治的重點是防止油氣開發區跑、冒、滴、漏現象。
二、礦區生態環境保護與恢復
21世紀是山東省全面推進信息化、工業化、城市化和國際化進程,加速社會主義現代化建設,建設經濟文化強省的重要時期。礦產資源是經濟社會發展的重要物質基礎,礦業是經濟與社會發展的基礎產業。為貫徹中央人口、資源、環境基本國策和「有序有償、供需平衡、結構優化、集約高效」的總方針,實施可持續發展戰略,加強對全省礦產資源勘查、開發利用宏觀調控,促進資源利用方式與管理方式的根本轉變,推動礦業開發的經濟效益、社會效益、資源效益和環境效益協調發展。依據《山東省礦產資源總體規劃》保護和合理開發利用礦產資源,提高可持續發展的保障能力,促進礦產資源開發利用與生態建設和環境保護協調發展。
(一)調整礦山規模結構
保持礦山開采與礦床儲量規模相適應,優化資源配置,杜絕資源分割與重復建設,實現規模經營。礦山最低開采規模,按礦種及按大、中、小型礦區(床)分別限定,作為新建礦山准入條件之一。對不符合最低開采規模要求的小型礦山企業,加快改組、改制和資產重組,形成規模經營。對不符合生產條件、生產能力過小、破壞浪費礦產資源、污染破壞礦山生態環境的礦山依法予以關閉。
(二)優化采、選、冶結構
按照山東省抓大扶優和促進結構調整的要求,加大采、選、冶結構調整力度,改變過去盲目建設選礦廠、冶煉廠,采、選、冶失衡,經濟效益低下的局面。實現合理采、集中選、定點煉,資源相對集中開發,采、選、冶基本合理配套的開發建設模式。以改造提升傳統產業的關鍵技術為中心,加大科技創新力度,著力研究提高采、選、冶水平的新工藝、新技術、淘汰落後工藝。禁止使用堆浸法提金、土法煉油,關閉選冶能力小於100t/d的金礦選冶廠,關閉生產能力3萬t/a以下的小鋼廠、10萬t/a以下的立窯水泥廠和日熔量400級以下的浮化玻璃廠。在不久的將來,力爭全省采、選、冶結構基本合理配套。
1.提高礦山開採回採率
加大監管力度,完善「三率」考核體系,「三率」水平較低的礦種、礦山要重點考核。鼓勵礦山企業依靠科技進步,提高采、選、冶技術裝備水平,開發利用低品位、難選冶礦產。金礦、鐵礦等地下開採的金屬礦山,應採用膠結充填采礦法,提高開採回採率,防止地面塌陷。加強鐵、銅難采礦體高效采礦方法和貧鐵礦開發利用研究;石膏礦開采,要積極推廣房柱式-崩落采礦法,試驗臂式采礦法,開展同時開采多層石膏、多層鹽、多層硫技術研究;煤礦推廣無礦柱開采,厚煤層可先採上分層後放頂,極薄煤層無人工作面開采等采礦法,提高開採回採率,繼續對「離層注漿」、地下氣化、膏體充填等技術進行研究試驗,解決「三下」煤的開采問題;鐵礦、石膏礦限制使用房柱式采礦法;金礦禁止使用房柱式采礦法。
2.提高礦產資源綜合利用水平
通過加強礦產資源綜合利用監督管理,加大礦產資源綜合利用投入,抓好礦產資源綜合利用技術開發應用,努力提高礦產資源綜合利用水平面。重點做好鐵礦中伴生的銅、鈷、金,金礦中伴生的銀、銅、鉛、硫等元素的綜合回收;同時鼓勵煤礦企業綜合利用與煤共(伴)生的高嶺土、耐火粘土礦、硫鐵礦等礦產。到2005年綜合利用共(伴)生礦產的礦山數達到60%,回收率平均提高2~3個百分點。
(三)新建礦山准入條件
為優化全省礦業結構,有效保護和合理利用礦產資源,設立新建礦山企業除應符合國家有關法律、法規外,還必須具備下列准入條件:
———資質條件。有與所建礦山規模相適應的資金、技術、人才及其有關規定的條件。
———資源條件。必須有經資源儲量管理部門認定的相應類型的礦產資源儲量。
———規模條件。應符合《山東省礦產資源總體規劃》確定的礦區(床)最低開采規模標准,並與可供開採的礦產儲量相適應,礦山建設須符合規模生產、集約經營的原則。
———技術經濟條件。有符合國家規定的礦山設計或礦產資源開發利用方案、開采方法、選礦工藝及采、選設備必須科學、先進、合理、安全。開採回採率、采礦貧化率、選礦回收率指標能達到規定要求,對具有工業價值的共(伴)生礦產能綜合開采、綜合利用。
———生態環境保護條件。符合《山東省礦產資源總體規劃》確定的生態環境准入條件,並提供經有關部門批準的環評報告;礦山環境影響報告書、土地復墾及地質災害防治措施應符合國家有關規定,並與礦山建設同時進行。
沿海及海洋礦產資源的開采,還必須符合《海洋環境保護法》、《海域使用管理法》,應當與海洋功能區劃相銜接。
———規劃分區條件。國家和省礦產資源規劃所規定的禁止開采區、禁止開採的礦種和已規劃開發利用的礦區以外的區域,是新建礦山准入的礦種地區。
㈢ 礦山采空區地面塌陷的防治
(一抄)采空區地面塌陷危害的預防
(1)礦山開采前應結合開采方式、開采進度,運用采動理論估算不同開采期,以及地面變形的范圍和程度,做出風險評估,必要時修改原有開采方式和流程。
(2)要明確禁采區和限采區,對地表重要建築物、水庫和城鎮所在地要結合採深采厚和地質條件分析,制訂出危害後果最小的開采方案。
(3)開采過程中要對不同區塊的地面變形進行監測預報,及時撤離人員。
(4)礦坑排水設計必須考慮地面塌陷的可能地點、規模,避免單純追求疏干工期的做法。
(5)改進井巷頂板管理方法,在條件允許的情況下,盡可能採用充填法。在一般情況下,為減少地面變形造成的損失,應留有足夠數量的保安礦柱,而且禁止對礦柱進行回採。
(二)采空區地面塌陷的治理
(1)對破壞的土地應進行整理、平復,以防滑坡、崩塌的出現。
(2)危房改造必須到位,嚴重損毀的房屋必須拆除。
(3)對進入充分采動階段(冒落帶發育到地表)的地段,土地整理工作至少應在塌陷後兩年進行,由於殘余變形將持續很長時間,這些地段短期內一般不宜建造永久性建築物。對仍處於非充分采動階段的地段,不宜開展正規的土地整理,以免前功盡棄,或採用鑽孔灌注法,填充地下空腔,使之達到穩定狀態。
㈣ 采空塌陷
我國礦山采空區塌陷,多出現在被第四紀沉積物覆蓋的隱伏岩溶地區和采空區頂板岩石軟弱地段。礦山采空去塌陷時,常引起地面塌陷和地面裂縫,引起管道變形和破壞。有時塌陷還引起塌陷地震。
2.8.1礦山采空區的調查
管道通過采空區時,應查明老采空區上覆岩層的穩定性,預測現采空區和未來采空區的地表移動、變形的特徵和規律;判定其作為工程場地的適宜性。
采空區的勘察宜以搜集資料、調查訪問為主,並應查明下列內容:
(1)礦層的分布、層數、厚度、深度、埋藏特徵和上覆岩層的岩性、構造等;
(2)礦層開採的范圍、深度、厚度、時間、方法和頂板管理,采空區的塌落、密實程度、空隙和積水等;
(3)地表變形特徵和分布,包括地表陷坑、台階、裂縫的位置、形狀、大小、深度、延伸方向及其與地質構造、開采邊界、工作面推進方向等的關系;
(4)地表移動盆地的特徵,劃分中間區、內邊緣區和外邊緣區,確定地表移動和變形的特徵值;
(5)采空區附近的抽水和排水情況及其對采空區穩定的影響;
(6)收集建築物變形和防治措施的經驗。
對老采空區和現采空區,當工程地質調查不能查明采空區的特徵時,應進行物探和鑽探。
2.8.2采空區地表移動和變形的計算
對現采空區和未來采空區,應通過計算預測地表移動和變形的特徵值,計算方法可按現行標准《建築物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》執行。
2.8.3采空區穩定性評估
采空區宜根據開采情況,地表移動盆地特徵和變形大小,劃分為不宜建築的場地和相對穩定的場地,並宜符合下列規定。
2.8.3.1下列地段不宜作為建築場地
(1)在開采過程中可能出現連續變形的地段;
(2)地表移動活躍的地段;
(3)特厚礦層和傾角大於55°的厚礦層露頭地段;
(4)由於地表移動和變形引起邊坡失穩和山崖崩塌的地段;
(5)地表傾斜大於10mm/m,地表曲率大於0.6mm/m2或地表水平變形大於6mm/m的地段。2.8.3.2 下列地段作為建築場地時,應評價其適宜性
(1)采空區采深采厚比小於30的地段;
(2)采深小,上覆岩層極堅硬,並採用非正規開采方法的地段;
(3)地表傾斜為3~10mm/m,地表曲率為0.2~0.6mm/m2或地表水平變形為2~6mm/m的地段。
采深小、地表變形劇烈且為非連續變形的小窯采空區,應通過搜集資料、調查、物探和鑽探等工作,查明采空區和巷道的位置大小、埋藏深度、開采時間、開采方式、回填塌落和充水等情況;並查明地表裂縫、陷坑的位置、形狀、大小、深度、延伸方向及其與采空區的關系。
小窯采空區的建築物應避開地表裂縫和塌陷地段。對次要建築且采空區采深采厚比大於30,地表已經穩定時可不進行穩定性評價;當采深采厚比小於30時,可根據建築物的基底壓力、采空區的埋深、范圍和上覆岩層的性質等評價地基的穩定性,並根據礦區經驗提出處理措施的建議。
㈤ 地質災害的應急處置
突發性地質災害的誘因絕大部分是強降雨。每年汛期地質災害造成的人員傷亡和經濟損失佔全國的80%以上。
地質災害的應急處置包括編制應急預案和進行應急治理等。
在汛期,特別是5~9月的主汛期,通過加強巡迴檢查,及早發現地質災害前兆,根據出現的前兆劃定地質災害的危險區,並在危險區邊界設置警示標志,採取工程治理或搬遷避讓措施,通過預防和治理,達到避免和減少人員傷亡和財產損失的目的。
對那些危害性大,危險性大的重要災害隱患點,應在汛前施工必要的簡易阻排水工程和削坡減災,壓腳工程等。並預選好應急避讓的安全地點和撤離路線,保護供水供電設施安全等。地質災害應急處置工作,往往具有時間緊、任務重、責任大、投資少、在短期內減災效果明顯等特點。
3.4.1 地質災害應急處置工作現狀
地質災害應急處置已成為各級政府關注的頭等大事。它是保障地方政治、經濟發展的戰略基礎。通過汛期地質災害應急處置,保護人民群眾的生命財產安全,是政府實施「以人為本」思想的戰略舉措。已開展的地質災害應急減災工作主要有以下幾方面:
(1)編制與落實地質災害防災預案
為預防和減輕汛期地質災害,根據《中華人民共和國防洪法》和《各省汛期地質災害防災預案》,各省(區、市)地質環境監測總站每年編制主要針對崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等對人類活動構成危害的突發性地質災害的汛期地質災害應急防災預案。目前,全國各省(區、市)已陸續編制了全省地質災害防災預案。
部分省區對地質災害嚴重的地區開展了突發性地質災害群防群測工作。2002年汛期四川省暴雨頻繁,年初由四川省國土資源廳編制的2002年地質災害防災預案列出的161處主要地質災害隱患點均受到暴雨影響。為使災害損失降到最低限度,加強了地質災害群測群防工作的指導性和針對性。省廳還先後20多次派出專家工作組,分赴全省地質災害多發區開展汛前地質災害巡迴檢查。
浙江省認真落實險情巡查制度和防災預案,對地質災害隱患點逐一排查,僅溫州市就排查了1104個地質災害隱患點,各災害點都落實了防災預案。
陝西省地質環境監測總站成立了「蘭花花」地質災害防治科普服務隊,深入地質災害易發區,大力宣傳地質災害防治知識,增強了群眾的防災減災意識。
(2)建立汛期地質災害應急指揮系統
為提高各級國土資源主管部門在汛期地質災害防治方面的應急反應能力,更好地落實地質災害防災預案、險情巡查、汛期值班、災情速報等汛期防災制度,盡最大努力將地質災害造成的損失降低到最低程度,國土資源部決定建立全國汛期地質災害防治應急指揮系統。國土資源部一名副部長擔任全國汛期地質災害防治應急指揮部指揮長,國土資源部辦公廳、地質環境司、規劃司、財務司、中國地質調查局、中國地質環境監測院等單位負責人為指揮部成員。
防禦台風期間,國土資源部門人員24小時值班,落實責任制,把任務分解到人。各縣(市、區)國土資源局都成立了應急小分隊,整裝待命,隨時准備應對突發災害事件,配合當地政府做好受災群眾的安置工作。國土資源部門還准備了充足的抗災物資,遇到緊急情況,應急小分隊立刻以最快的速度投入到抗災搶險中。據悉,由於防災措施及時、充分,16號台風登陸期間,福建省發生滑坡、崩塌等地質災害635處,浙江省也發生108起地質災害,但均無人員傷亡。
2002年6月24日,位於河南省信陽市新縣城區向陽新村的一處滑坡體因大雨誘發產生數條裂縫,滑坡前沿地表水平錯位35cm,垂直位移20cm,部分居民房屋牆壁出現裂縫、凸起,整個滑坡體出現臨滑徵兆。該滑坡體由長約100m,寬30多m的花崗岩風化破碎體組成,地處居民稠密區,直接威脅百餘戶居民房屋、近千人的生命財產安全,滑坡一旦發生,後果不堪設想。群眾報險後,河南省國土資源廳、河南省地質環境監測總站、市、縣國土資源主管部門以及縣政府先後趕赴現場調查災情,及時研究採取了應急防災措施,人員無一傷亡,並避免了巨大財產損失。
(3)應急勘查及應急治理工程
在「以人為本」思想指導下,為了減少人員傷亡,減少經濟損失,少花錢、多辦事,我國政府實施了一些民心工程,應急勘查與治理了一些危害性大的地質災害。1998年以來,國家實行政府投資和地方自籌資金相結合,完成應急勘查項目7項、應急治理項目32項(表3.14),安定了人心,促進了社會穩定,取得了顯著的社會效益、經濟效益和環境效益。
表3.14 我國地質災害應急治理工程一覽表
3.4.2 應急治理的方法及特點
地質災害應急治理以滑坡、泥石流災害為主。應急治理之前,須進行必要的應急勘查。
3.4.2.1 應急勘查
(1)應急勘查的特點和方法
地質災害應急勘查不同於一般勘查,必須以救災為中心,圍繞亟須解決的問題來確定勘查的目的和任務,做到工作目標明確、具體。地質災害應急勘查技術必須要有針對性,突出快速、簡單和准確的特點,盡量節約時間和費用。應急勘查的主要手段包括遙感解譯、地質測繪、物探、山地工程等。
地質災害應急勘查,要初步查明災害的規模、性質、特點、類型及其危害程度,分析地質災害體的穩定性和發展趨勢,分析影響災害點穩定性的一般因素、關鍵因素、觸發因素,進而提出應急治理方案。
(2)舉例
內蒙古自治區扎蘭屯市東山泥石流應急勘查,工作費用15萬元,勘查工作量如表3.15所示。通過勘查,初步查明了東山溝流域1.31km2的地形地貌等地質環境條件,重點對流域基本特徵、泥石流形成條件和特徵進行了詳細研究,對固體物質來源進行實地調查,對固體物質量進行了估算。東山溝流域共有四條溝谷具備發生泥石流的條件,估算鬆散固體物質414.46萬m3,其中可移動鬆散固體物質135.7萬m3,泥石流重度為17.6kN/m3。溝口100年一遇的泥石流流量為69m3/s,50年一遇的為53m3/s,20年一遇的為41m3/s。經收集研究有關資料和實地勘查,對設計參數(重度、流速、流量)進行了計算。在此基礎上,提出了採取以穩定谷坡和排導為主,主支溝治理相結合,工程治理與生物水保措施相結合,行政和法規管理相配合的綜合治理方針。
表3.15 內蒙古自治區扎蘭屯市東山泥石流勘查工作量一覽表
由表3.16可知,廣西永福縣鳳山滑坡應急治理等6項應急治理工程總投入628萬元,平均105萬元/項;總保護財產2.26億元,投保比為1∶36;總保護人數10695人,平均保護人數1782人。
又如:湖南省綏寧縣地質災害應急處理項目投入資金83.33萬元,其中中央財政補助資金70萬元,省財政補助資金15萬元。初步解除了綏寧縣鵝公鄉劉家村楊家滑坡及泥石流等10處地質災害的危險,保護了238戶953人145棟房屋的生命財產安全,幫助當地群眾克服了「6.19」特大山洪災害影響,改善和部分恢復了當地群眾的生產、生活條件,使他們能夠安居樂業,發展經濟。這些防治工程在2002年汛期很好地抵禦了地質災害的侵襲,雖然5~6月份當地集中降雨數次,但泥石流溝中的碎屑物質被牢牢穩住,居民房屋安然無恙。
江西省共對265處地質災害危險點進行了應急治理,投入資金2250.1萬元。
㈥ 地質災害防治措施與防治原則
一、地質災害防治途徑與基本方法
如前所述,地質災害的形成必須具備災害體和受災體。這兩方面條件決定了成災程度。因此,防治地質災害的基本途徑主要有兩方面:第一,限制災害源,消除或消弱災害體活動能量,解除或緩解災害活動威脅;第二,對受災體採取防避保護措施,使其免受災害破壞,或增強受災體對災害的抵禦能力。
防治地質災害的具體方法主要包括:
保護和治理區域地質自然環境,消弱災害活動的基礎條件。其基本措施是根據區域條件,科學地進行資源開發和工程建設活動,特別注意合理利用土地資源、水資源、生物資源,避免過度開發。在廣大山區應廣泛植樹造林,治山治水,宜農則農,宜牧則牧,宜林則林,涵養水土,防治水土流失。在城鎮和沿海地區,尤其注意合理開發利用地下水資源,量入為出,保持地下水動態平衡,防止地下水環境惡化,預防地面沉陷和海水入侵等活動。
加強地質災害勘查。弄清地質災害的分布情況與形成條件。合理制定城鎮規劃,選擇工程建設場地,盡可能避開地質災害危害區;對於必須在地質災害危險區實施的工程建設,制定防災規劃,實施預防措施。
對重要受災體實施專門性防治工程。為了保護城鎮、企業和鐵路、公路、橋梁、房屋等工程建設安全,應專門實施不同的防護工程、加固工程等。對不同防災工程措施不一,將在下面進行專門論述。
加強災害監測,有效地進行災害預測預報。應根據需要及時疏散人口、財產、或採取其它措施,最大限度地減少災害損失。
二、地質災害防治措施
雖然各種地質災害的防治途徑基本相同,但具體措施不一。所以,無論是哪種地質災害,都必須首先進行深入細致的勘查工作,以查清災害體范圍、性質、活動條件和受災體類型、分布情況等。在勘查的基礎上選擇防治措施,並合理地設計工程規模,取得充分的減災效果。
(一)崩塌(危岩)災害防治措施
1.清除危岩
對規模小、危險程度高的危岩體可採用靜態爆破或手工方法予以清除,消滅隱患。
2.部分削坡
對於規模較大的危岩體,難以全部清除其隱患。但可以在危岩體上部清除部分岩土體,降低臨空面的高度,減小斜坡坡度和上部荷載,提高斜坡穩定性,從而降低危岩的危險程度或減少其它防治工程的工程量。
3.排水防滲
在危岩體及其周圍地帶,應修建地面排水系統和堵塞裂隙孔洞,以防治過量地表水進入危岩斜坡,從而提高危岩穩定程度,減少崩塌機會。
4.加固斜坡、改善危岩岩土結構,提高斜坡穩定程度
所採取的措施,其具體內容有:①灌漿加固,以增強岩體完整性,提高岩體強度。②採用支撐墩、支撐柱、支撐牆等支撐措施保護斜坡,防止坍落。③採用預應力錨桿或錨索等錨固措施加固危岩體,防止崩落。④軟基加固,即在危岩或陡崖底部發育有泥岩等軟弱岩層時,採用噴漿護壁等方法保護軟基,防止強烈的風化作用和水體浸泡。如在軟基發育部位已形成風化凹腔,應根據規模、形態,採用嵌補、支撐、噴漿護壁等方法保護加固;如凹腔內積水,應進行疏干,並採取措施防止繼續浸水。
5.攔截
對於在雨季才發生活動的墜石、剝落或小型崩塌活動,可在岩石崩落滾動途中修建落石平台、落石槽、擋石牆等,以攔截落石,防止破壞建築設施。
6.遮擋
為了防止小型崩塌對鐵路等工程設施的破壞,可修建明硐、棚硐等對工程設施進行保護。
7.加強監測預報
(1)危岩體形變監測主要手段包括:通過地面觀察、形變測量、地傾斜測量、綜合自動監測等方法從外部監測危岩體位移、裂縫變形、地面傾斜等現象;採用鑽孔傾斜測量、電測、聲發射監測、地應力測量等方法從內部監測危岩體深部變形位移及應力變化情況。
(2)激發崩塌活動要素監測主要包括雨量監測、水文動態監測、地下水動態監測、地溫場監測、地震監測等。
(3)綜合分析與預測預報基本方法是分析斜坡穩定程度,建立危岩變形數值模型,確定崩塌活動的臨界值。在條件允許時,應建立預警系統,進行有效的災害預報。
8.躲避搬遷對於威脅嚴重,防治困難的建築設施,應選址搬遷,避免受害。
(二)滑坡災害防治措施
1.消除或減輕地表水、地下水對滑坡的誘發作用
(1)修建排水溝,攔截地表水,減少進入滑坡體的地表水量,並及時將滑坡體發育范圍內的地表水排走,減輕地表水對斜坡的破壞。
(2)修建截水盲溝和支撐盲溝、開挖滲井或截水盲洞、敷設排水滲管、實施排水鑽孔等,以攔截疏導地下水,減輕地下水對斜坡的破壞。
2.改善斜坡狀況,增加滑坡平衡穩定條件
(1)在滑坡體上部削坡減重,在坡腳加填,改變斜坡外形,降低斜坡重心,提高滑坡穩定程度。
(2)修建抗滑垛、抗滑柱、抗滑牆、抗滑洞等支擋工程,阻止滑坡體滑動,提高斜坡穩定程度。
(3)實施錨固工程,「加固」滑坡,提高斜坡穩定程度。
(4)採用焙燒法、電滲排水法、灌漿法等物理方法或化學方法,改善滑坡體岩土性質,提高軟弱岩土層強度,提高斜坡穩定程度。
3.加強監測預報
(1)滑坡體形變監測通過地面觀察、形變測量、地傾斜測量、綜合自動監測等方法監測裂縫變形、滑坡體水平位移、垂直形變以及滑坡體上樹木、房屋等工程設施形變等情況。採用傾斜儀測量、短基線測量、地應力測量等監測滑坡體內部形變位移情況。
(2)激發滑坡活動的外界要素監測主要包括降水監測、水文動態監測、地下水動態監測、地震監測等。
(3)綜合分析與預測預報方法與崩塌預測預報基本相同。
4.躲避搬遷
對於威脅嚴重,防治困難的工程建築,應選址搬遷,避免災害破壞。
(三)泥石流災害防治措施
1.實施生物措施,保護水土,消弱泥石流活動的基本條件
基本方法是保護森林植被。禁止濫砍亂伐,合理耕牧,並且有計劃地植樹種草,以提高森林覆蓋率和植被覆蓋率,抑制水土流失,減緩泥石流活動。
2.實施工程措施,限制泥石流活動,保護耕地與工程設施
(1)攔擋工程修建谷坊、攔砂壩、格柵壩等,蓄水攔砂,減小泥石流流速、容重、規模,抬高局部溝段侵蝕基準,護床固坡,降低泥石流沖刷破壞能力,減輕溝床侵蝕。
(2)排導工程修建導流堤、急流槽、束流堤等,引水輸砂,規范泥石流路徑,防止漫流,降低泥石流流速,削弱泥石流沖擊破壞能力。
(3)停淤工程根據泥石流發育地區地形條件,修建停淤場,將泥石流引入預定場所減速停淤,防止漫流。
(4)溝道整治工程採用固床砂壩、水泥砂漿砌石、石籠等方法保護泥石流溝坡,防止岸坡坍塌、滑移;在溝底進行鋪砌或修建肋板穩固溝底,減少溝底沖刷。
(5)防護工程與錯避工程對泥石流地區的鐵路、公路、橋梁、隧道、房屋等工程設施,進行防護或錯避,抵禦或避開泥石流的危害。防護工程包括修建護坡、擋牆、順壩、丁壩等。錯避工程主要包括跨越式錯避、穿過式錯避等。跨越式錯避是指修建橋梁,使工程設施凌架於泥石流溝上空,免受泥石流破壞。穿過式錯避則是將工程設施置於泥石流溝地下,避開泥石流破壞。
3.監測預報
除利用遙感技術,結合氣象資料分析,進行區域泥石流活動中長期預報外,主要是利用降雨預測進行泥石流活動的短期預報和臨災警報。此外,還可利用泥石流遙測地聲警報器、泥石流超聲波泥位警報器、地震式泥石流警報器等儀器直接監測泥石流活動,並進行短期預報和臨災警報。
4.躲避搬遷
對於威脅嚴重,難以防護的工程建築,應選址搬遷,避免災害破壞。
(四)岩溶塌陷災害防治措施
1.控水措施
(1)地表水防水措施在塌陷區周圍修建排水溝,防止地表水進入塌陷區,減少向地下的滲入量。在地勢低窪、洪水嚴重的防治區圍堤築壩,防止洪水入侵灌入塌陷洞或岩溶孔洞。對塌陷區內嚴重淤塞的河道進行清理疏通,加速泄流,減少對岩溶水的滲漏補給。對嚴重漏水的河溪、庫塘,鋪底防漏或人工改道,減少地表水倒灌。對嚴重灌水的塌陷洞隙採用粘土或水泥灌注填實,減少地表水入滲倒灌。採用混凝土、氯丁橡膠、玻璃纖維塗料等封閉地面,增強地表土層強度,防止地表水沖刷入滲。
(2)地下水控水措施根據水資源條件規劃地下水開采層位、開采強度、開采時間,合理開采地下水。必要時進行人工回灌,控制地下水動態,限制地下水位的頻繁升降,並使動水位最低水位不低於基岩面,保持岩溶水承壓狀態。在地下水主要逕流帶修建堵水帷幕,減少區域地下水補給,促使外圍地下水位升高,防止塌陷向外圍地帶擴展。在礦區井下修建防水閘門,建立有效的排水系統,對水量較大的突水點進行注漿封閉,控制礦井突水、突泥,避免礦區地下水大排大放,防止地下水位和岩溶水壓力的大起大落,控制地面塌陷活動。
2.加固措施
(1)挖填當孔洞規模和埋藏深度較小時,可清除岩溶上部覆蓋層中的軟弱土層和洞穴中的軟弱充填物,回填碎石或混凝土,改善建築場地條件,提高地基強度。
(2)強夯在土體厚度較小,地形平坦情況下,採用強夯砸實覆蓋層,破壞土洞,提高土層強度。
(3)灌注填充在溶洞埋藏較深時,通過鑽孔灌注水泥砂漿,填充岩溶孔洞,提高強度。
(4)鑽孔充氣鑽孔深入到基岩面下溶蝕裂隙或溶洞的適當深度,破壞真空腔的岩溶封閉條件,減少發生塌陷的機會。
(5)採用錨固柱、柵欄柱,支撐建築物,防止洞穴坍塌。
(6)跨蓋採用梁式基礎、拱形結構,或以剛性大的平板基礎跨越、敷蓋溶洞,避免塌陷危害。
3.監測預測
目前對岩溶塌陷還沒有建立有效的預報方法,只能根據專門地質調查,查明岩溶分布情況和岩溶塌陷的活動規律,結合淺層地質雷達探測和地下水動態監測、水文動態監測、氣象預報等方法,進行一般性預測。
(五)地裂縫災害防治措施
1.控制人為因素對地裂縫活動的強化作用
主要是合理開采地下水,限制地下水位大幅度下降,從而控制地面沉降活動,防止地面沉降對地裂縫的促進活動。其次是在礦區井下開采時,根據實際情況,控制開采范圍,增多、增大預留保安柱,防止礦井坍塌誘發地裂縫。
2.建築設施避災、防災措施
(1)查明地裂縫發育帶及潛在危害區,據以作好城鎮發展規劃和場地工程地質勘查,合理規劃工程建築物布局,使工程設施盡可能避開地裂縫危險帶,特別是嚴格限制永久性建築設施橫跨地裂縫,一般避讓寬度不少於4~10m。
(2)對於已建在地裂縫危害帶內的工程設施,應根據具體情況採取加固措施進行加固。對於必須建在地裂縫危害帶內的新的工程設施,應實施設防措施。如跨越地裂縫的地下管道工程,可採用外廊道隔離、內懸支座或內支座式管道活動軟接頭連結措施預防地裂縫的破壞。對於已受地裂縫嚴重破壞的工程設施,進行局部拆除或全部拆除,防止對整體建築或相鄰建築造成更大規模破壞。
3.監測預測措施
通過地面勘查、地形變測量、斷層位移測量以及音頻大地電場測量、高分辨縱波反射測量等方法監測地裂縫活動發展情況,預測預報地裂縫發展方向、速率及可能危害范圍。
(六)地面沉降災害防治措施
1.控制人為活動對地面沉降的促進作用
(1)根據水資源條件,限制地下水開采量,防止地下水水位大幅度持續下降,控制地下水降落漏斗規模。
(2)根據地下水資源的分布情況,合理選擇開采區,調整開采層和開采時間,避免開采地區、層位、時間過分集中。
(3)人工回灌地下水,補充地下水水量,提高地下水水位。
2.防護措施
地面沉降除有時會引起工程建築不均勻沉降外,主要是因沉降區地面標高降低,導致積洪滯澇,海水擴侵等次生災害。次生災害可造成十分嚴重的破壞損失。針對這些次生災害,採取的主要防護措施是修建或加高、加固防洪堤、防潮堤、防洪閘、防潮閘以及疏導河道,興建排洪排澇工程等。
3.監測預測
基本方法是設置分層標、基岩標、孔隙水壓力標、水準點、水動態監測網、水文觀測點、海平面觀測點等。定期進行水準測量;進行地下水開采量、地下水位、地下水壓力、地下水水質監測及回灌監測;進行河流水位、流量監測;進行潮汐及海平面變化監測等。根據地面沉降活動條件和發展趨勢,預測地面沉降速度、幅度、范圍及可能危害。
(七)海水入侵災害防治措施
1.控制人為活動對海水入侵活動的促進作用
(1)限制地下水開采量,防止地下水水位持續下降。使地下水位保持在海平面或地下鹹水水位以上,並具有一定的水頭壓力。使其能維持濱海地區地下水與海水動力平衡,扼制海水入侵。
(2)利用回灌井、回灌廊道等實行人工回灌,補充地下水,提高濱海地區地下水水位。
(3)在發生海水入侵或容易誘發海水入侵的濱海地帶,禁止挖砂,保護海岸,防治海岸侵蝕,削弱海水沿河上溯活動。規范曬鹽、海產養殖,防止人為將大量海水抽引到陸地,減少海水補給源。
2.限制海水入侵的工程措施
(1)修建防潮閘,抑制海水沿河上溯活動。
(2)建造隔水牆或防滲圍幕,阻斷海水入侵通道,扼止海水擴侵。
3.監測預測
主要監測手段是建立地下水動態監測網,進行水位、水化學監測,必要時輔以海水水文動態監測。根據海水入侵活動機制和歷史海水入侵規律,預測海水入侵速率、規模、危害范圍。
(八)膨脹土脹縮災害防治措施
主要包括避災措施和防災、治災措施。
在進行城鎮規劃和建築工程選址時,要進行充分的地質勘查,查明工程地質條件,弄清膨脹土的分布范圍、發育厚度、埋藏深度以及膨脹土的物理力學性質;在此基礎上合理規劃建築布局,使容易受害的建築工程盡可能避開膨脹土發育區。在膨脹土分布面積比較大,難以選擇非膨脹土工程場地時,盡可能選擇地形簡單、膨脹土脹縮性相對較弱、厚度較小而且地下水水位變化較小、容易排水,而且沒有淺層滑坡和地裂縫的地段進行工程建築,最大限度地減少膨脹土的危害。
在膨脹土發育區進行工程建築時,應避免大挖大填,加寬建築物四周散水,設置圈樑,敷設砂墊。鐵路、公路施工避免深長路塹,多填少挖,路堤底部墊砂,路塹設置擋土牆,邊坡植草鋪砂。水利工程要快速施工,合理堆放棄土;必要時設置抗滑樁、擋土牆;渠道要合理選擇渠坡坡角;穿過壠崗時使用涵管、隧洞。工程設施附近要修建排水設施,避免降雨、地表水、城鎮廢水等大量滲入地下。同時要合理開采地下水,保持地下水位相對穩定,避免地下水位大幅度地頻繁升降,防止膨脹土反復脹縮。
對於已受膨脹土破壞的工程設施則視具體情況,採用加固、拆除重建等措施進行治理。
綜合上述8種地質災害的防治措施,基本可分為4個方面,即:削弱災害活動強度措施;受災體防護措施;監測預報措施;避災措施。不同災害的具體方法不同(表8-1)。
三、地質災害防治基本原則
地質災害防治的根本目標是取得最充分的減災效果。然而要實現這個目的,必須遵照下列原則科學地規劃、設計、實施防治工程。
(一)預防為主的原則
地質災害雖然是一種不可避免和無法准確預測的自然現象。隨著人類科學技術水平及社會生產力水平的不斷發展,人類對地質災害的認識水平逐漸提高,因此,在災害面前擁有了越來越大的自主能力。這主要表現在兩個方面:第一,在一定程度上可以減少災害發生機會,削弱災害活動強度;特別是對於那些主要因人為活動控制的地質災害,可以通過調整人類活動基本扼制災害的發展,防止或減少災害的破壞損失。例如,可以通過人工改變斜坡形態、負荷,減少地表水入滲,加固斜坡等方法增強斜坡穩定程度,減少發生崩塌、滑坡發生的可能;可以通過限制地下水開采量,調整地下水開采層等方法,控制地下水水位,預防和限制地面沉降、海水入侵的發生與發展。第二,有效地進行災害預測預報,及時避災。在地面塌陷、地裂縫和膨脹土發育地區,盡可能使工程設施避開高危險區。對於崩塌、滑坡、泥石流等突發性災害可進行綜合監測,根據災害發生的危險程度,及時疏散人口、財產,減少災害損失。實踐證明,適時採取預防措施是防止災害破壞,減少災害損失的最有效途徑。
(二)防災減災的相對性、持續性原則
盡管人類對地質災害的防治手段越來越豐富,防治技術越來越高超,但要想制止地質災害的發生,或者是完全預測預報地質災害,徹底防治地質災害是不可能的;無論是現在,還是將來,對地質災害的防治效果永遠也不會達到百分之百。因此,任何時候人類所進行的防治工作都是相對的。基於這種現實,地質災害的防治是一項長期的、艱巨的任務。為了促進社會經濟的健康發展,地質災害防治要長期持續地進行下去,在不同社會經濟發展階段,力求取得與之相應的減災效果。
表8-1地質災害主要防治措施
(三)全面規劃與重點防治相結合的原則
地質災害防治除了具有長期性特點外,還具有廣泛性特點。因此,要取得充分的減災效果,首先要做好防治規劃,根據不同地區地質災害發育情況和不同時期社會經濟發展需要,提出地質災害防治目標、防治對策與措施,從總體上指導地質災害防治工作。
由於我國是一個發展中國家,目前科學技術水平和社會財力還都不高,因此,不可能對所有地質災害進行全方位的徹底防治。在這種情況下,只能在全國和地區災害防治規劃指導下,一方面加強區域環境保護與治理,改善地質自然環境,削除或削弱地質災害活動的背景條件;另一方面選擇受地質災害威脅強烈,破壞損失嚴重的城鎮、交通干線、重要企業等實施重點防治,使有限的資金發揮最大的減災效果,真正做到「好鋼用在刀刃上」。
(四)防治地質災害與其它社會經濟活動相結合的原則
實踐證明,地質災害防治工作常常並不是孤立進行的,它與其它社會經濟活動具有不同程度的聯系。因此,把防治地質災害措施與其它環境治理結合起來,並且把地質災害防治納入國家和地區社會經濟規劃,可以取得充分的效果。
首先,從宏觀上看,地質災害防治與土地資源開發、水資源開發、礦產資源開發、植被資源開發以及城鎮建設、交通建設等具有直接關系。因此,地質災害防治應該與這些活動有機地結合起來:一方面在這些活動中積極主動地進行相應地質災害的防治工作;另一方面地質災害的有效防治將促進這些活動的正常進行,二者取得相互促進的效果。另外,地質災害防治不僅是中央政府的責任,而且是一種廣泛的社會行為。因此,隨著國家改革開放的深入和市場經濟的發展,地方政府、企業以及個人在發展經濟活動中,為了免受災害損失,取得效益和利潤,就應該將所涉及的地質災害防治工作納入經濟活動之中,在市場經濟利益驅使下開展防治工作。
(五)防治工程最優化原則
地質災害防治工程一般需要比較巨大的投入。它所防治的對象是復雜的自然現象,所以地質災害防治工程既是復雜的技術工作,又是復雜的經濟工作。無論是哪個部門實施哪種防治工程都需要本著最優化原則審慎對待。最優化原則的核心就是實現科學性、可操作性與最小風險、最大效益的有機結合。
1.科學性
其科學性主要體現在:防治工程類型選擇要有充分依據,符合地質災害的減災特點或受災體的防護需要;防治工程設計要有針對性,符合國家有關標准和規范要求。
2.可操作性
其可操作性主要體現在:在目前技術水平條件下能順利實施;在人力、物力、財力方面有充分保障;現場環境沒有嚴重障礙。
3.最小風險
地質災害防治工程是在對災害評價基礎上實施的。由於對災害破壞損失認識的不徹底性,所以防治工程具有一定的風險。其主要表現在:防治工程不完全符合地質災害成災特點和受災體防護需要;設防標准不完全符合災害活動概率和成災規模,因而導致防治工程部分失效、完全失效或者超標准運行;防治工程不符合施工標准,達不到預期功能或達不到使用年限。基於這種性質,在設計、實施防治工程時,要力求將風險程度降到最低程度。
4.最大效益
其主要表現是以盡可能少的人力、物力、財力和時間投入,取得最大、最長效的經濟效益和社會效益、環境效益。
㈦ 地質災害危險性綜合評估及防治對策
一、地質災害危險性綜合評估
經現狀評估和預測評估,河南段地質災害危險性大的40.2km,危險性小的269.8km(圖11-5)。
圖11-5西氣東輸管道工程河南段建設用地地質災害危險性分區圖
1.危險性大區;2.危險性小區;3.危險性分區界線;4.崩塌;5.濕陷性黃土;6.風蝕沙埋;7.地裂縫;8.采空塌陷;9.輸氣管線;10.輸氣管線建議避繞線;11.活動斷裂;12.分輸站
根據上述地質災害的現狀評估和預測評估,西氣東輸管道工程河南段有可能發生地質災害的災種有:采空塌陷、崩塌、地裂縫、風蝕沙埋以及黃土濕陷可能造成的突發性地質災害(表11-6)。
表11-6西氣東輸管道工程河南段地質災害危險性綜合評估表
續表
二、地質災害防治對策和措施
(一)采空塌陷的防治措施
(1)該處采空塌陷眾多,地裂縫發育,且正在發展中,條件復雜,建議繞避。
(2)若繞避困難,對小型的塌陷坑,可先充填碎石,然後再注漿加固;對尚未塌陷的巷道,可採用塊石砼柱進行支撐和基礎梁跨越雙保險,以防塌落,確保管線安全。
(3)對采空區地裂縫,採用灌漿加固處理。
(4)管線兩側50~100m范圍內禁止采礦。
(二)崩塌的防治措施
基岩山區注意清除松動岩體,削坡減荷或設置支擋牆。黃土區對邊坡削坡減荷,在坡面種植草皮,防止沖刷、潛蝕。對河岸崩塌處,在坡腳用塊石砼襯砌,或堆積塊石,保護河岸,防止崩塌。
(三)地裂縫的防治措施
(1)滎陽北部地裂縫:
① 輸氣管線基槽開挖後,要進行驗槽,發現異常及時用洛陽鏟勘探查清,並採取有效的處理措施。
② 對基槽地基土適當超挖,用「二八」灰土回填夯實,管道鋪設後用素土或「二八」灰土回填夯實,並要略高於附近地面,防止降水滲入,影響管線的穩定安全。
(2)太康、淮陽及溫縣到沁陽一帶的地裂縫多為粘性土干縮形成的地裂縫,一般規模較小,當出現規模較大的地裂縫時,進行灌漿加固處理。
(四)黃土濕陷的防治措施
管線溝槽開挖後,要認真驗槽,發現異常地質情況,首先用洛陽鏟進行勘探,查明情況後,妥善處理;在鋪設管道前對溝槽底部夯實,盡量消除或減小黃土濕陷量;鋪設管道後,用素土或「二八」灰土進行回填夯實,防止雨水或地表水入滲誘發黃土濕陷;管線建成後,要經常檢查管線埋設質量,如發現管線附近有濕陷、塌落現象,要立即回填夯實或進行灌漿處理。管道通過沖溝地段,對沖溝溝壁要進行抗沖刷加固,導流排水,種草護坡等。
(五)風蝕沙埋的防治措施
風蝕沙埋災害防治,主要是建立防風固沙林,不僅保護管線免遭危害,而且可改善輕度沙化的不良環境,造福子孫後代。對管線區段要保持和進一步提高沙丘、沙地區植被的覆蓋率,對因建設管線而破壞的耕地、林地及草地要及時恢復。防止植被破壞,加劇風沙飛揚和水土流失。
三、關於輸氣管線部分地段改線的建議
(一)關於建議將鄭州西南部山前傾斜崗地(K82—K167)區段管線改到山前傾斜崗地前緣與古黃河沖積平原交界處的理由
1.改線前(山前傾斜崗地)
(1)管線區地勢較高,地形地貌條件復雜,沖溝發育,溝谷切割深度為20~40m,局部地段基岩淺埋,管線施工困難較大;
(2)岩土工程性質較差,崗地上部黃土狀粉土,為輕微非自重濕陷性黃土,易受水流侵蝕、沖刷,且有溝岸崩塌災害,影響工程的穩定性;
(3)局部地段有壓礦現象(K93+400—K98+000),工程建設對今後采礦將造成影響,且采礦也會危及管線的安全。
2.改線後(山前傾斜崗地前緣與古黃河沖積平原交界處)
(1)山前傾斜崗地前緣與古黃河沖積平原交界處,地勢較低,地形較平坦,沖溝較少,切割較淺,一般小於10m,施工較方便;
(2)除少部分地段為輕微濕陷性黃土外,大部分岩土工程性質較好,不具濕陷性,有利於管線工程的穩定;
(3)不存在壓礦問題;
(4)輸氣管線的線路長度83km,可縮短2km。
根據上述理由,經過調查,提出改線方案,有利於工程穩定,並可節約工程造價和縮短工期。
(二)關於太行山低山丘陵區(K1—K8)改線的建議
該段采空塌陷嚴重,並伴生一系列地裂縫,且目前采礦仍在進行,塌陷仍在發展,不僅施工困難,也影響輸氣管線的安全運營。為此,建議線路西移,避開石炭、二疊紀地層分布區,選擇西邊4~5km以外(逍遙村西)繞避,另選線路,繞線長度約13km(改線前7km)。
㈧ 礦山采空區地面塌陷的防治措施
最好就是回填,像徐州這里就利用垃圾回填,保持壓力平衡了就好些;另外可以的話種些草啊樹啊什麼的,也能起到作用
㈨ 采空地面塌陷
(一)霍西煤田區
據現場調查,霍西煤田區共發現6處采空塌陷,中型的1處(T5),小型的5處(T1、T2、T3、T4、T6),其形態多呈園形或橢園形,坑口直徑1~10m,有的為群集陷坑相連而成的長條形。深均為1~6m間。其中除T4塌陷基本穩定外,其他均穩定,其危害對象是破壞土地。地質災害危險性小。距管線距離均大於500m,對管線不構成威脅。各災害點分布和特徵詳見圖9-8及表9-10。
表9-15 泥石流基本要素及易發程度綜合評判表
表9-16 岩溶塌陷、黃土塌陷等發育特徵綜合說明表
管線在K278~K335區段穿越霍西煤田區,由南往北依次有:霍州煤電集團下屬的辛置煤礦、曹村煤礦、梭峪煤礦、李雅庄煤礦;臨汾市營的什林煤礦、師庄煤礦、王莊煤礦;靈石縣營或集體經營的柏圪塔煤礦、南頭溝煤礦、盪盪嶺煤礦、西嶺溝二坑煤礦、西嶺溝煤礦、石林溝煤礦、馮家壇煤礦、馬和煤礦、水峪煤礦和南王中煤礦,共17座。其中霍州煤電集團所屬各礦年實際生產能力均在100萬~250萬t之間,其開采方式為走向長壁式綜合開采,開采工作面寬120~150m,長1000~1600m,采深400~500m之間,機械化程度高,回採率高,形成的采空區極大,地面變形主要是大面積地面下沉引發的規模較大的地裂縫。目前2號煤已采空,主采5、6、9、10、11號煤,局部已存在多層復采空區。市營及其他集體煤礦年實際生產能力在5萬~30萬t之間,其開采方式為房柱式,開采工作面較小,回採率一般30%~50%,形成的采空區小,引發的地質災害主要是小型的地裂縫和塌陷坑。
本次調查和搜集霍西煤田區地裂縫共40條,采空塌陷6處,均發生於第四繫上更新統黃土中,受開采方式影響,大型煤礦采空區地裂縫規模較大,中、小型煤礦采空區地裂縫規模較小,其中巨型的6條,大型的16條,中型的14條,小型的4條。地裂縫多呈直線型,少數為折型,裂縫長一般0.2~2km,最長達4km,寬度一般0.1~1.5m,最寬達3m,剖面上呈上寬下窄的楔形,並具有拉張下錯的特點,可見深度5~15m,裂縫多以群縫式排列組合出現,每處地裂縫由多條單縫構成,斷續延伸。目前,多數地裂縫均處於不穩定狀態。地裂縫不僅破壞了土地的平整性,使大片土地棄耕荒蕪,而且使好多村莊因房屋受損而搬遷,危害程度較大,損失慘重。距離管線小於500m或與之相交的地裂縫有L3、L4、L5、L6、L9、L10、L13、L15、L17、L18、L20、L21、L24、L27、L28、L32、L33、L37,達18條,這些地裂縫都處於發展變形階段,對管線無疑有較大影響。現狀評估采空區地裂縫地質災害危險性中等一大。各條地裂縫分布和特徵詳見圖9-8及表9-11。
(二)東山煤田區
管線在K472~K495區段穿越太原東山煤田,由南往北穿越的煤礦區有:五龍溝煤礦、南寨灣煤礦、小窯頭煤礦、東山煤礦、蘆家灣煤礦、瓦窯頭煤礦、窯頭煤礦、中間河煤礦、紅光煤礦、朝陽煤礦、葫蘆套煤礦、寨溝煤礦等。其中大型煤礦有東山煤礦1座,中型煤礦有長溝煤礦和五龍溝煤礦,其他均為小型煤礦。小煤礦年實際生產能力在3萬~9萬t之間,其開采方式為房柱式,開采工作面較小,回採率一般30%~50%,形成的采空區小,引發的地質災害主要是中、小型的地裂縫和塌陷坑。
圖9-8 霍西煤田采空地面塌陷及地裂縫分布圖
本次調查和搜集東山煤田區采空塌陷20處,采空地裂縫共21條。大多發生於第四繫上更新統黃土中,小部分發生於二疊系砂質頁岩中。采空塌陷中型的7處,小型的13處,形狀多呈圓形、橢圓形或串珠狀密集分布的不規則形,單體形狀大小不一,多群集分布,主要破壞土地。采空地裂縫規模大型的3條,中型的8條,小型的10條。基本穩定的3條,不穩定的18條。地裂縫呈直線型展布,長一般0.2~1000m,寬一般0.2~0.5m,最寬2.0m,長者斷續延伸,常有串珠狀小塌坑分布;短者連續延伸,寬窄不一,方向雜亂,其危害對象是土地和村民住宅。由於管線穿越東山煤田小煤礦集中開采區,地面塌陷和地裂縫在管線上和其周圍比較發育,沿線村莊均已不同程度發生房屋裂縫。現狀評估地質災害危險性大。地面塌陷和地裂縫分布和發育特徵詳見圖9-9和表9-10、表9-11。