近几年矿山地质灾害事件
1. 近年来,湖南发生了哪些地质灾害
我国湖南省东西南三面环山,中北部地势较低,且错落分布着湘江、资江、沅江、澧水四大主要河流,北部为洞庭湖平原。这一地形特点在很大程度上给湖南带来了地质灾害隐患,主要灾害有泥石流、滑坡、崩塌、塌陷等。下面对湖南省近年来发生的地质灾害事件进行一个大致的盘点,帮助人们对湖南省地质灾害有一个更为清晰的了解,能够做出准确的分析并做好以后的预防工作。
泥石流
2016年7月4日,湖南怀化驻地溆浦县大江口镇土桥乡白水溪村因山洪引发泥石流,数十名群众被困,其中一户人家共5口人全被掩埋在泥石流中,后经过武警怀化支队的紧张救援,成功转移受困群众15人,成功解救被泥石流掩埋人员4名,但仍有1人不幸遇难。
2016年6月20日,湖南湘西龙山县,在经历强降雨之后,引发山洪泥石流,整个县城被围困在洪水泥淖之中,逾4万多人受灾。
2016年5月9日,湖南安化县仙溪镇一载有3名小学生的校车在途径大桥村和山漳村交界处时突遇山体滑坡,校车被泥石流推入河床,3名学生和1名司机顺利救出,仅1名学生受轻微伤。照管员殷胜群因保护学生不幸去世。
2015年11月16日,云南锡业郴州矿冶有限公司屋场坪锡矿尾矿库因连日来持续强降雨导致山洪暴发,并引发泥石流,山洪直泄尾矿库,致使尾矿库排水竖井上部坍塌,库内积水及部分尾矿经排洪涵洞下泄,致使排洪出口杨家河两岸居住人员4人失联。
2015年7月7日,湖南特大暴雨导致怀化、湘西州、邵阳、娄底、衡阳、株洲、郴州7市州50县区约109万人因暴雨洪涝受灾,死亡2人(泸溪县1人,南岳区1人,均为滑坡泥石流掩埋),紧急转移安置人口2.6万余人,需紧急生活救助1万余人,农作物受灾面积57千公顷,绝收8.2千公顷,倒塌房屋596户1670间,严重损房1028户2211间,一般损房2261户5306间,直接经济损失12.5亿元。
滑坡
2016年7月8日,邵阳市隆回县金石桥镇树仁村3组出现重大滑坡险情,威胁29户105人。隆回县政府、国土资源局和地勘局技术人员赶赴现场进行应急处置。经认定,险情有继续发展扩大的趋势。
2016年7月3日,湖南安化县由于连降暴雨致使原BOT常安公司管理建设的仙溪洢水1号特大桥部分桥体被巨大山体滑坡冲垮,临近的207国道也被水流冲毁。所幸此次山体滑坡未造成人员伤亡和设备受损。
2016年3月21日,新邵县大新乡磁溪村集市附近一处山体突然滑坡,土石迅速掩埋了正停在山脚下的四台车辆。所幸的是,当时车内并无人员,此次山体滑坡没有造成人员伤亡。
崩塌
2016年7月4日,长沙宁乡县双江口镇槎梓桥村涧溪、槎子片区1500亩农田瞬间被漫过路面的洪水淹没,且造成河堤崩塌,原本就汹涌的“翻堤水”更加肆意的翻越堤岸经堤外的低洼田注入下游的团头湖,造成湖水迅速上涨,危及望城区格塘镇的柏叶、青山、和平等村数千亩稻田和数十栋民房。次日,在经过奋战抢险之后,河堤已经成功合拢。
2016年5月31日,湖南省新宁县安山中学发生水塔坍塌事故,造成2死4伤,死伤人员均为在校学生。
2016年3月28日,湖南省邵阳市湘西南物流中心一建筑物发生坍塌事故。该建筑目前尚在施工阶段,事故导致13名施工人员受伤送医。
塌陷
2016年7月7日,湖南长沙书香路与黑石铺路的十字路口发生塌陷,路面出现一个直径近5米的大洞,一辆吉普车正好经过此处,轮胎报废,司机成功逃生。经过市住建委专业人员通过现场勘测,初步分析造成塌陷原因主要是深埋于道路交叉口以下的东西向农排老管道塌陷所致,并指导天心区市政部门制定维修施工方案,确保现场安全。
2015年12月21日,湖南邵东县黄陂桥乡出现“天坑”,并伴随有房屋开裂倾斜、桥体塌陷、池塘水井干涸等一系列地质异常现象,其中坍塌点共50多处,总面积超90亩,原因疑石膏矿开采所致。
2. 年上半年全国地质灾害灾情及下半年地质灾害趋势预测
国土资源部通报 2011 年第 40 期
2011 年上半年全国地质灾害发生数量大,人员伤亡相对较少,经济损失较严重。6月份地质灾害加重,原因是1 ~5月全国大部分地区偏旱,而6月出现旱涝急转,致使东南、西南、华东地区受灾严重。2011 年下半年防灾形势严峻,7 ~ 9月份是地质灾害的高发期,特别是极端天气事件诱发突发性地质灾害的可能性很大;10 ~ 12月虽然是地质灾害的低发期,仍然会有突发地质灾害。预测下半年地质灾害重灾地区可能主要在东南、中南、西南等地区。汶川地震影响区、三峡库区地质灾害的危险性较高,需要重视。同时应高度重视台风 (热带风暴)带来的强降雨对东南沿海地区的影响。
一、地质灾害灾情
(一)2011 年 1 ~6月总体灾情
2011 年 1 ~ 6月全国共发生地质灾害 10710 起,其中滑坡 8495 起、崩塌 1355起、泥石流608 起、地面塌陷183 起、地裂缝60 起、地面沉降9 起; 造成人员伤亡的地质灾害 50 起,97 人死亡、13 人失踪,49 人受伤; 直接经济损失 9.39 亿元。与去年同期相比,发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均减少 (表 1)。
表 1 2011 年 1 ~6月与去年同期地质灾害基本情况对比表
1 ~ 6月全国共成功预报地质灾害 156 起,避免人员伤亡 4674 人,避免直接经济损失 2.69 亿元。
1 ~ 6月地质灾害分布在 26 个省 (区、市)。按发生数量由多到少依次是湖南、江西和浙江等 (表2); 按造成的人员死亡失踪人数依次由多到少是广西、湖北和山西等 (表3); 按造成的直接经济损失由大到小依次是甘肃、湖南和湖北等 (表 4)。
表 2 2011 年 1 ~6月各省地质灾害发生数量统计表 单位: 起
表 3 2011 年 1 ~6月地质灾害造成死亡失踪人数统计表 单位: 人
表 4 2011 年 1 ~6月地质灾害造成直接经济损失统计表 单位: 万元
(二)6月灾情
6月全国共发生地质灾害 10268 起,其中滑坡 8327 起、崩塌 1208 起、泥石流588 起、地面塌陷 86 起、地裂缝 53 起、地面沉降 6 起; 造成人员伤亡的地质灾害32 起,49 人死亡、10 人失踪、24 人受伤; 直接经济损失 4.22 亿元。与去年同期相比,发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均减少 (表 5)。受灾较重的省份是湖南、湖北、福建、江西、安徽、浙江等。
6月全国共成功预报地质灾害 140 起,避免人员伤亡 3007 人,避免直接经济损失 6369 万元。
表 5 2011 年 6月与去年同期地质灾害基本情况对比表
二、1 ~6月地质灾害特点
(一)多年同期相比人员伤亡最少、经济损失较严重
与 2005 年以来多年同期相比,2011 年 1 ~6月地质灾害发生数量排第二位,低于 2010 年 (19563 起); 因灾造成死亡失踪人数为历年最少 (108 人); 因灾造成直接经济损失排第四位,低于 2010 年 (18.7 亿元)、2006 年 (16.7 亿元)、2005年 (15.7 亿元)。2011 年 1 ~6月,全国地质灾害发生数量大,人员伤亡相对较少,这得力于地方党委、政府高度的重视,采取了各种有效措施落实地质灾害防治责任和加强监测预警等工作,其中地质灾害应急演练起到了重要的作用。
(二)年内相比,1 ~5月灾情偏轻,6月加重
1 ~ 5月全国发 生 地质灾害 442 起、死 亡 失 踪 人数 51 人、直接 经 济 损失51719.8 万元。而 6月发 生 地质灾害 10268 起、死 亡 失 踪 59 人、直接 经 济 损失42229.8 万元,分别占上半年发生数量的 96% 、死亡失踪人数的 54% 和直接经济损失的 45%。原因是 1 ~5月全国大部分地区偏旱,造成地表土体开裂,一旦遇水极易引发地质灾害; 而 6月出现旱涝急转,南方遭遇几次强降雨,致使湖南、湖北、福建、江西、安徽、浙江受灾严重。尤其是湖南,发生地质灾害 8727 起,占当月全国总数的 85%。
三、重大地质灾害实例
(一)2011 年 3月2日,甘肃省临夏州东乡县县城撒尔塔广场发生一起滑坡,滑坡体规模 18 万立方米,造成直接经济损失达 44300 万元。
(二)2011 年 5月9日,桂林市全州县咸水乡洛家村委广坑漕采石场降雨引发大型滑坡,规模 20 万立方米,造成 22 人死亡、1 人受伤、直接经济损失 350 万元。
(三)2011 年 6月10日,湖南省桃江县马迹堂镇月形湾村张公塘组发生滑坡,造成 8 人死亡。
(四)2011 年 6月26日,山西省代县新高乡白峪里村小东沟发生滑坡,规模52200 立方米,造成 9 人死亡,4 人受伤。
四、下半年地质灾害趋势预测
根据地质灾害多年发生规律,7 ~ 9月份是地质灾害的高发期,防灾减灾形势将更加严峻,特别是极端天气事件诱发滑坡、泥石流等突发性地质灾害的可能性很大,需要严加防范群死群伤灾害事件; 10 ~ 12月虽然是地质灾害的低发期,仍要重视做好地质灾害防治工作,不可掉以轻心。遭遇数十年一遇旱灾的南方地区,持续干旱造成岩土体松散开裂,一旦遭遇强降雨,发生崩塌、滑坡和泥石流地质灾害的概率将会明显增加。另外,要十分注意防范水利水电、铁路公路等在建工程以及采矿、削坡建房等人类工程活动引发的地质灾害。
预测下半年地质灾害重灾地区可能主要在四川、云南、贵州、重庆、湖南等省(市)部分山地丘陵区,尤其要注意汶川地震强烈影响区,其次是福建、浙江、江西、安徽、广东、广西、陕西、甘肃和山西等山区。要进一步加强三峡库区由于水位消涨、降雨等因素所引发地质灾害的防范,高度重视台风 (热带风暴)带来的强降雨对东南沿海地区的影响。
国土资源部
二〇一一年七月六日
3. 最近发生的地质灾害
2011年冬季的真没有,冬季降雨少,滑坡,泥石流降雨使主要因素,所以比较少,给你搜罗了一下2011年3起比较重大的地质灾害,希望能帮到你
2011年5月9日发生的广西壮族自治区桂林市全州县滑坡事件,事件造成22人死亡、1人受伤,直接经济损失350万元。国土资源部认为,根据调查,滑坡灾害产生的原因与所处的地层岩性、地形地貌、降雨、采石场开采等因素有密切关系。
2011年7月5日发生在陕西省汉中市略阳县岩质崩塌事件,事件造成18人死亡、4人受伤,直接经济损失1000万元。国土资源部说,灾害发生的主要原因是,当地岩质结构特点以及连续强降雨是造成本次灾害的主要原因。
2011年9月17日发生在陕西省西安市灞桥区的特大黄土滑坡,此次地质灾害造成32人死亡、5人受伤,直接经济损失5200万元。国土资源部门调查认为,当地土质情况以及连续强降雨是造成此次灾害的主要原因。
4. 矿山开采过程中引起哪些地质灾害
地面矿山地质灾害
主要有地面塌陷、地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、煤自燃等专,
井下矿山地质灾害属
主要有冒顶、片帮、突水、突泥、井下热害、矿震、岩爆、井下煤自燃、油气井管套损坏、矿坑水污染等。狭义的矿山地质灾害是指发生在井下的地质灾害。
在各种矿井中,以煤矿最严重,其矿井地质灾害种类多,发生频率高,分布广,破坏损失最大。除煤矿外,铁矿、铜矿、铅锌矿等金属矿和一些非金属矿也有不同程度的矿山地质灾害。开采放射性矿产,还有放射性灾害。
望采纳
5. 地质灾害状况
地质灾害严重危害人民生命、财产和生存环境,严重威胁国家重大工程的建设与安全运营。据统计,1995~2008年全国崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害共造成13900人死亡或失踪,平均每年死亡和失踪993人(图2.3)。
图2.3 1995~2008年中国地质灾害造成死亡(失踪)人数对比(2008年“5.12”汶川地震引发的崩塌、滑坡造成的死亡数除外)
图2.3显示的总趋势是明显的。从2001年全国普遍推行群测群防工作体制和2003年开始实行全国地质灾害区域预警预报以来,虽然人类活动的范围和强度仍在发展,但全国突发性地质灾害造成人员死亡或失踪的总数量逐年呈下降趋势。
1998年,中国南北方(长江流域和松花江流域)比较普遍的大雨和洪灾以后,发生滑坡、泥石流灾害的地质物质储备相对减少,可能是1999年死亡人数出现低谷的一个原因。2006年多次超强台风暴雨登陆在中国广大地域引发群发型滑坡、泥石流灾害,具有点多分散,单点灾害伤亡人数少,合计伤亡人数多的特点。
据分析对比,中国因地质灾害年均致死人数与全国人口总数之比约在1∶106量级,美国和加拿大的比率约为1∶107,日本近于1∶106。中国人口基数大,又处于基础工程建设的高速发展时期,因地质灾害造成的年平均致死人数约为美国的25倍。若按等量人口计算,两者的比例数仍高达5倍,说明中国地质环境的科学利用仍处于比较低的水平,防灾减灾工作的努力空间还是很大的。
据国土资源部门统计,2001~2008年因突发性地质灾害造成的经济损失在35亿~51亿元之间,这个数据主要反映了农村和城镇地区的经济损失量,对于公路、铁路、矿山和水利、水电等工程类的反映严重不足。因此,由于部门管理的分割,单纯地质灾害造成的直接经济损失统计尚缺乏可信的数据,估计年平均直接经济损失在80亿元以上,年最高经济损失应在150亿元以上,并有逐年增加的趋势。
中国地质环境的复杂性造就了中国是世界上地质灾害最严重的国家之一。中国广大的山地丘陵区是崩塌、滑坡和泥石流灾害多发区,严重危害山地居民的生命安全,严重制约中国经济、社会、环境和人文等方面的可持续发展。
据不完全统计,全国有1588个县(市)长期受到突发性地质灾害的困扰,约200个城市受到突发性滑坡、泥石流灾害的威胁,数千万人生活在地质灾害严重的地域,缺乏生存的安全感。全国共有各类矿山20多万个,每年产生固体废物140×108t、尾矿30×108t,这些废弃物任意堆放成为比较严重的滑坡、泥石流灾害隐患。另外,全国有20余条铁路干线、数千座水电工程和多数山区公路不同程度地受到滑坡、崩塌、泥石流的危害和威胁。
降雨是诱发地质灾害的重要因素之一,统计数据表明,约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接诱发或与大气因素相关。地质灾害的发生频率逐月统计结果显示,地质灾害主要集中发生在汛期(5~9月)(图2.4)。
图2.4 全国重大崩塌、滑坡、泥石流灾害逐月分布
在空间分布上,地质灾害主要分布在我国东南和西南广大山地、丘陵地区。2004~2006年,浙江、福建、广东、广西、云南、贵州、湖南、四川、重庆、陕西等省(区、市)为主要的地质灾害分布地区。
2.3.1 滑坡
我国滑坡主要集中分布在西南的四川、云南、贵州、西藏地区和西北的陕西、甘肃、山西地区,以及中南、东南的福建、湖南、湖北等地区。在上述省(区)内滑坡多成群、成片、成带状分布,而其余地区则较少发生滑坡,即使有滑坡也多属零星散布。我国滑坡分布的基本特点是:西部地区多于东部地区,南部地区多于北部地区,其中我国西南地区是滑坡分布最集中、发生频率最高的地区。
滑坡分布的东、西两大区存在明显差异:在太行山—贵州高原一线,以西滑坡分布密集,以东滑坡分布明显减少,特别在以东的北部地区几乎很少发生滑坡,更没有滑坡的集中发生区。大兴安岭—太行山东麓—贵州高原东缘一线是我国的第一级地貌界线,它把我国划分为地貌景观截然不同的两部分,即高耸深切割的以大高原、高山、极高山和大盆地为主的西部地区和低矮而浅切割的以平原、低山、丘陵为主的东部地区,东、西两大区滑坡分布存在明显差异。
滑坡分布的南、北差异明显。以秦岭-淮河一线为界,北部滑坡稀疏,南部滑坡密集。秦岭-淮河一线是我国气候分区的第一级界线,年降雨量800mm等值线与此线吻合,其他的气候要素也多以此为界。此线以北是蒸发量超过降水量的少水地区,小河流大多数是间歇性的,河流密度较小;此线以南是降水量超过蒸发量的多水地区,小河流常年有水,河流密度较大。南、北两大区滑坡分布存在明显差异。
2.3.1.1 滑坡分布规律
1)滑坡直接受易滑地层的控制。中国95%以上的滑坡发生在易滑地层分布区。例如,四川省的滑坡集中发生在上更新统成都粘土、下更新统昔格达组、中生代红色砂页岩地层和下侏罗统、二叠系煤系地层中;贵州省的滑坡集中发生在二叠系煤系地层和三叠系红色泥岩、砂页岩地层中;云南省的滑坡主要分布在砂页岩地层和凝灰岩地层中;而陕西、甘肃两省的滑坡主要发生在第四系新、老黄土层中;山西省的滑坡主要分布在第四系黄土、上更新统—更新统的杂色粘土岩、上更新统红色粘土和三叠系砂页岩地层中;湖北、湖南两省的滑坡多集中发生在第四系红色粘土、裂隙粘土和砂板岩地层中;福建省的滑坡主要集中在富含泥质(或风化后形成泥质)的岩浆岩中。
2)滑坡集中发生在地质构造复杂地区。在强烈构造运动中形成的各种软弱结构面是滑坡发生与分布的一个重要指标,这些软弱结构面与有利的地貌条件相配合,为滑坡的发生提供了十分有利的条件。新构造运动对滑坡发育的影响中,一类是直接作用,地震是新构造运动的典型表现,强烈地震时会触发大量的滑坡灾害;另一类是间接作用,由于新构造运动的影响,地貌形态发生着深刻变化,地面隆升导致河谷下切和冲刷,间接地影响着滑坡的发生和分布。
3)地形切割程度影响着滑坡分布。中国绝大多数滑坡都分布在河流、沟谷的两岸。因此,在较小区域的滑坡分析预测时,地形切割度是非常重要的指标;但是,大区域的分析预测时,大的地貌单元界线更为重要。4)强降雨集中和剧烈的人类活动也是滑坡灾害频繁发生的重要因素。
根据滑坡、崩塌灾害历史分布情况、地质背景环境特征、灾害与环境条件相关关系分析,全国滑坡、崩塌灾害易发程度分区见图2.5。
图2.5 全国滑坡、崩塌灾害易发程度分区图(据孟晖,2006)(台湾省专题资料暂缺)
2.3.1.2 滑坡灾害特点
1)群发性:单个滑坡的成灾面积一般都很有限,但是滑坡灾点数量多,分布面广,因此群发性滑坡往往会造成严重的损失。特别是区域强降雨往往会诱发大规模的群发性滑坡灾害。
2)突发性:滑坡的突发性强,一方面表现在高速远程滑坡方面;另一方面表现在暴雨期间和地震期间,滑坡剧滑之前宏观前兆未被察觉或已发现但未引起警觉,往往损失惨重。
3)旋回性:其实质是在地貌侵蚀旋回背景中的某个阶段滑坡灾害发育活跃期(集中期)的一种表现。从幼年期-壮年期-老年期的地貌发育过程中,滑坡活跃发生在地貌从幼年期到壮年期的过渡阶段。
4)周期性:滑坡灾害的周期性是指更短时间尺度的活跃期和宁静期交替的规律,即不同时间段内,活泼灾害可能处于其活跃期,或者是宁静期。
5)人类活动的直接诱发作用:人类工程开挖活动、爆破作业、生产生活用水入渗坡体、坡上加载、采矿、冲刷坡脚、水库蓄水等活动对滑坡具有积极的诱发作用,能直接诱发滑坡或导致老滑坡复活。
2.3.2 泥石流
我国泥石流的分布,遍及23个省(区、市)。大体上以大兴安岭-燕山山脉-太行山山脉-巫山山脉-雪峰山山脉一线为界。该线以东,即我国地貌最低一级阶梯的低山、丘陵和平原,泥石流分布零星(仅辽东南山地较密集)。该线以西,即我国地貌第一、二级阶梯,包括辽阔的高原、深切割的极高山、高山和中山区,是泥石流最发育、最集中的地区,泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的集中在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边,以及陇东-陕南、晋西、冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。从泥石流的成因类型来看,冰川泥石流主要分布于中国西部山地,并大部分集中于西藏东南部地区;暴雨泥石流主要分布于西南地区,其次西北、华北和东北也有呈带状或零星分布。从泥石流物质组成看,泥石流分布遍及西南、西北和东北的基岩山区;水石流分布于华北地区,而泥流则分布于松散易蚀的黄土分布区。
2.3.2.1 泥石流分布规律
1)在断裂构造带分布密集。在多期地质构造运动影响下,构造断裂和褶皱十分发育,一些深大断裂活动强烈,尤其是第四纪以来差异性升降运动,致使岩层挤压破碎,降低了岩体的稳定性。易于发生崩塌和滑坡,常成为泥石流发生的源地。因此,断裂带多是泥石流分布密集带,其数量多,规模大,活动强烈,危害严重,诸如云南小江、四川安宁河、甘肃白龙江等断裂构造带。
2)在地震活动带成群分布。中国是一个多地震的国家,地震活动带多分布于深大断裂带,尤其是新的活动断裂和地震多发区,也是泥石流发育和分布带。
3)在深切割的中山高山地区普遍分布。
在高程方面,主要分布在我国西部地区。我国地势自西向东倾斜,呈现三级台阶的显著特点,在各级台阶的过渡地带的山区为泥石流普遍分布区。
在地形上,分布于具有一定坡度的山坡和一定沟床比降的沟谷内。坡面泥石流分布于25°~33°以上的坡地最为常见;沟谷泥石流多分布于沟床比降为100‰~400‰的沟谷。
在流域特征上,泥石流多发生在小流域。因为小流域沟谷处于发育期,具有丰富的固体物质补给,降水汇流和陡峻的地形等条件有密切的关系。
在气候方面,季风气候区分布普遍和集中。由于地形条件复杂,地势差异大,季风分布不均。就降水量来看,东南多于西北,山地多于河谷,迎风坡多于背风坡,使我国泥石流分布具有片状和带状分布的特点,季风气候影响和控制泥石流宏观分布的格局。
根据泥石流灾害历史分布情况、地质背景环境特征、灾害与环境条件相关关系分析,全国泥石流灾害易发程度分区见图2.6。
图 2.6 全国泥石流灾害易发程度分区图( 据孟晖,2006)( 台湾省专题资料暂缺)
2.3.2.2 泥石流灾害特点
1) 常发性: 这类泥石流多半是高频泥石流沟引起的,例如云南东川蒋家沟、四川的黑沙河、云南大盈江的浑水沟等。
2) 突发性: 主要与大规模的山区建设有关。这类泥石流沟大多是新生的,过去没有发生过泥石流的历史,突然发生,若不坚持治理,仍有泥石流发生的可能性,可称为低频泥石流。
3) 群发性: 因为局部大暴雨覆盖范围一般在几百至一千多平方千米,正好是我国山区一个小流域的范围。在某些具备泥石流条件的流域内,当遭受暴雨袭击时,常引发流域内各条大沟同时发生泥石流。
4) 同发性: 泥石流与崩塌、滑坡、洪水在一个地区往往同时遭遇,形成灾害,因为它们要求共同的最主要的发生条件,即降雨条件是一致的。
5) 转发性: 滑坡为块体运动,泥石流为固液混合流,它们为两种不同方式的运动,但有时滑坡、泥石流相伴而生,滑坡可迅速转化为泥石流灾害。
6. 矿山与地下工程地质灾害
地下采矿和地下工程开挖,最基本的生产过程就是破碎和挖掘岩石与矿石,同时维护顶板和围岩稳定。如果对地下洞室不加以支撑维护,则洞室围岩在地应力的作用下发生变形或破坏,这种现象在采矿界称为地压显现。由地压造成的灾害,对矿井来说,主要表现为顶板下沉和垮落、底板隆起、岩壁垮帮、支架变形破坏、采场冒落、岩层错动、煤与瓦斯突出及岩爆等。因采空区处理不当而引起的大规模地压灾害在地面表现为地表开裂、地面下沉、建筑物倒塌、水源枯竭等。对于煤矿,尤其是露天煤矿,常常表现为滑坡、崩塌、倾倒等边坡失稳及其引起的地面变形破坏。而煤与瓦斯突出是高瓦斯煤矿开采过程中最常见、危害性最大的地压灾害。这里主要讨论危害大、发生频率高、分布范围广的冒顶垮帮、岩爆、煤与瓦斯突出。
(一)冒顶垮帮
1.冒顶垮帮的特征及其影响因素
地下洞室开挖后,由于卸荷回弹,应力和水分的重新分布常使围岩的性状发生很大变化。如果围岩岩体承受不了回弹应力或重新分布应力的作用,就会发生变形或破坏。围岩岩体变形及破坏的形式和特点,除与岩体内的初始应力状态和洞形有关外,主要取决于围岩的岩性和结构(表92)。
冒顶事故是对矿山工人人身安全威胁大且发生频率最高的矿山地质灾害之一。据不完全统计,我国各种矿山每年工伤死亡人数中有40%死于矿坑冒顶,死亡频率占各种矿山地质灾害之首。
表9-2 围岩的变形破坏形式及其与围岩岩体和结构的关系
续表
(据张倬元等,1994)
湖南锡矿山南矿的开采实践表明,当失去支撑能力的矿柱达到全采场矿柱60%左右时,采空区顶板就可能冒落。而一个采空区的冒落会在相邻采空区引起连锁反应,导致采场地压急剧增大,采场和巷道严重破坏,人员伤亡。美国、英国、日本等国金属矿山冒顶事故死亡人数均占井下事故死亡总人数的1/3~1/2,日本为40.7%,美国为30.2%,英国、俄罗斯、波兰和比利时等国约占30%~50%。
我国冶金矿山顶板冒落及其他地压灾害死亡人数占全部伤亡人数的25%~27%;大中型统配煤矿近年发生的重大死亡事故中,顶板冒落灾害占30%左右。
顶板冒落或侧壁垮帮的征兆有:顶板掉渣由小而大,由稀变密,裂隙数量增多、宽度加大,煤帮煤质在高压下变软,支架压坏、折断,瓦斯涌出量突然增多,淋水量增大等。
2.采空区处理方法
防止采空区大冒落的处理方法可归纳为“充填”、“崩落”、“支撑”、“封闭”8个字(隋鹏程,1998)。
1)充填法:采空场采矿开采完毕后,要及时用碎石、尾矿砂、水沙、混凝土等物质充填采空区,从而起到支撑顶板、减小其承受上覆岩土体压力的作用。如湖南锡矿山南矿在3次大冒落后,新采区地压剧增,地表不断沉陷,为保证安全,对采空区进行了全面充填处理,充填率达90.6%,使地压活动得以缓和。
2)崩落法:指利用深孔爆破的方法将采空区围岩崩落,充填采空区。
3)支撑法:以矿柱或支架等支撑采空区,防止其发生危险变形。
4)封闭法:常用来处理与主要矿体相距较远、围岩崩落后不会影响主矿体坑道和其他矿体开采的孤立小采空区。封闭这些小采空区的目的主要是防止围岩突然冒落时空气冲击波对人员和设备的危害。
为有效预防冒顶垮帮,还必须采取合理的开采方案,避免片面追求产量而采富弃贫,坚决杜绝开采保护矿柱的乱采行为;采用合理的设计方案,进行科学的顶板管理;根据围岩应力集中大小与分布形式,采用声发射监测技术及其他测定地应力方法,预测预报顶板来压的强度和时间,掌握地压规律,及时采取有效措施;制定科学合理的工作面作业规程、支护规程、采空区处理规程等。
(二)岩爆
岩爆又称冲击地压,是指承受强大地压的脆性煤、矿体或岩体,在其极限平衡状态受到破坏时向自由空间突然释放能量的动力现象,是一种采矿或隧道开挖活动诱发的地震。在煤矿、金属矿和各种人工隧道中均有发生。
岩爆发生时,岩石碎块或煤块等突然从围岩中弹出,抛出的岩块大小不等,大者直径可达几米甚至几十米,小者仅几厘米或更小。大型岩爆通常伴有强烈的气浪巨响,甚至使周围的岩体发生振动。岩爆可使洞室内的采矿设备和支护设施遭受毁坏,有时还造成人员伤亡。
1.岩爆的类型和特点
由于发生部位和释放能量的差异,岩爆表现为多种不同的类型,它们的特点也各不相同(张倬元等,1994)。
1)围岩表部岩石破裂引起的岩爆:在深埋隧道或其他类型地下洞室中发生的中小型岩爆多属这种类型。岩爆发生时常发出如机枪射击的噼噼啪啪响声,故被称为岩石射击。一般发生在新开挖的工作面附近,掘进爆破后2~3h,围岩表部岩石发生爆破声,同时有中间厚、边部薄的不规则片状岩块自洞壁围岩中弹出或剥落。这类岩爆多发生于表面平整、有硬质结核或软弱面的地方,且多平行于岩壁发生,事前无明显的预兆。
2)矿柱围岩破坏引起的岩爆:在埋深较大的矿坑中,由于围岩应力大,常常使矿柱或围岩发生破坏而引发岩爆。这类岩爆发生时通常伴有剧烈的气浪和巨响,甚至还伴有周围岩体的强烈振动,破坏力极大,对地下采掘工作常造成严重的危害,被称为矿山打击或冲击地压。在煤矿中,这类岩爆多发生于距坑道壁有一定距离的区域内。四川绵竹天池煤矿就曾多次发生此类岩爆,最大的一次将约20t的煤抛出20m以外。
3)断层错动引起的岩爆:当开挖的洞室或坑道与潜在的活动断层以较小的角度相交时,由于开挖使作用于断层面上的正应力较小,降低了断层面上的摩擦阻力,常引起断层突然活动而形成岩爆。这类岩爆一般发生在活动构造区的深矿井中,破坏性大,影响范围广。
2.岩爆的产生条件与发生机制
岩爆是洞室围岩突然释放大量潜能的剧烈的脆性破坏。从产生条件来看,高储能体的存在及其应力接近于岩体极限强度是产生岩爆的内在条件,而某些因素的触发则是岩爆产生的外因(张倬元等,1994)。
围岩内高储能体的形成必须具备两个条件:①岩体能够储聚较大的弹性应变能;②在岩体内部应力高度集中。弹性岩体具有最大的储能能力,受力变形时所能储聚的弹性应变能非常大,而塑性岩体则无储聚弹性应变能的能力。
从应力条件看,围岩内高应力集中区的形成首先需要有较高的原岩应力。但在构造应力高度集中的地区,岩爆也可以发生在浅部隧洞中,甚至有可能发生在地表的基坑或采石场中。
洞室围岩表部岩爆经常发生在如下一些高压力集中部位:因洞室开挖而形成的最大压应力集中区,围岩表部高变异应力及残余应力分布区以及由岩性条件决定的局部应力集中区,断层、软弱破碎岩墙或岩脉等软弱结构面附近形成的应力集中区。
对地下洞室造成破坏的岩爆主要有三种形式:岩体扩容、岩石突出和振动诱发冒落。岩体扩容是指由于岩石的破碎或结构失稳而使岩体体积增大的现象,如果扩容的幅度很大且过程较为猛烈,就会给洞室造成危害。当远处传来的扰动地震波能量较高时,可直接将洞室围岩碎块以非常快的速度(可达2~3m/s)弹射到洞室中而形成灾害,这就是以岩石突出形式发生的岩爆。振动诱发岩石冒落是当洞室顶部有松动岩块或存在软弱面时,在扰动地震波和巨大重力势能作用下发生垮落的现象。
3.岩爆的预测及防治
(1)岩爆的监测预报
对岩爆灾害的预测包括对岩爆发生强度、时间和地点的预测。由于地下工程开挖和岩爆现象本身的复杂性,岩爆的预测工作需要考虑地质条件、开挖情况以及扰动等许多因素。以往的岩爆记录是预测未来岩爆的重要参考资料。
岩爆的预测预报可以分为两个方面:①在试验室内测量煤岩或岩块的力学参数,依据弹性变形能量指数判断岩爆的发生几率和危险程度;②现场观测,即通过观测声响、震动,在掘进面上钻进时观察测量钻屑数量等进行预测预报。目前国内外常用的岩爆预测预报方法有钻屑法、地球物理法、位移测试法、水分法、温度变化法和统计方法等(张斌等,1999)。
1)钻屑法或岩心饼化率法:对于强度很高的岩石,若钻孔岩心取出后在地表发生饼化现象则表明地下存在较高的地应力,可根据一定厚度岩心中岩饼数量的相对大小来进行判断。在钻进过程中,还可借助钻孔中的爆裂声、摩擦声和卡钻现象等动力响应进行辅助判断。
2)地震波预测法:利用已发生岩爆(诱发地震)的信息来预测未来开挖过程中的岩爆,并建立岩爆次数、大小、分布及其与地应力场变化的关系,从而预报大中型岩爆的时空位置及数量和大小。此外,还可以利用单道地震仪对掌子面及前方岩体进行监测,如沿水平线每隔1 m逐点测试岩石弹性波速度,采用强度概念推测发生岩爆的可能性等。
3)声发射(A-E)法:声波发射A-E法即Acoustic-Emission方法。此方法的建立基于岩石临近破坏前有声发射这一实验检测结果,它是对岩爆孕育过程最直接的监测预报方法。其基本参数是能率和大事件数频度,二者在一定程度上可以反映岩体内部的破裂程度和应力增长速度。岩爆发生前通常有一个能量的积蓄期,这一时期是声发射平静期,可以视为发生岩爆的前兆。这种方法可望在现场对岩爆进行直接的定量定位监测,是一种具有很大发展前景的监测和预报方法。
岩爆预测是地下建筑工程地质勘查的重要任务之一,在总结已有的实践经验和研究成果的基础上,国内外学者目前已建立了一些可行的准则。挪威曾采用巴顿的方法,将岩石单轴抗压强度(Re)与地应力(σ1)的比值(α=Re/σ1)作为岩爆的判别准则:
1)当α=5~2.5时,有中等岩爆发生;
2)当α<2.5时,有严重岩爆发生。
我国在一些工程实践中常采用巴顿法进行预测。例如贵州天生桥电站,根据巴顿法判断隧洞施工中可能有中等岩爆发生,工程开挖的实际情况证明预测基本成功(张倬元等,1994)。
此外,由于岩爆属于一种诱发地震,地震震级和发震时间的预报方法可用来预测岩爆的震级和发生概率。
(2)岩爆的防治
岩爆的防治问题虽然目前尚难彻底解决,但在实践中已摸索出一些较为有效的方法,根据开挖工程的实际情况,可采取不同的防治方法。
1)设计阶段的防治对策:
·洞轴线的选择:人们通常认为洞轴线方向应与最大主应力方向平行,以改善洞室结构的受力条件。然而,使洞室相对稳定的受力条件是围岩不产生拉应力、压应力均匀分布和切向压应力最小。在选择轴线方向时应多方面比较选择,以减少高地应力引发的不利因素。
·洞室断面形状选择:洞室断面形状一般有圆形、椭圆形、矩形和倒U形等。当断面的宽度高比等于侧压系数时,可综合考虑各种因素确定洞室断面形状。
2)施工阶段的防治对策:
·超前应力解除法:在高地应力区,洞室开挖后易产生超高应力集中。为了有效地消除应力集中现象,可采取预切槽法、表面爆破诱发法和超前钻孔应力解除法等提前释放地应力。在岩爆危险地带钻浅孔进行爆破,造成围岩表部松动带,可有效防止破坏性岩爆的发生。开采煤层时,首先开采无冲击地压或一般冲击地压的煤层,作为解放压力层。回采时,要用全面陷落法管理顶板,不要留煤柱;对不易冒落的顶板要采用深孔爆破法或强力高压注水法强制放顶。
·喷水或钻孔注水促进围岩软化:在洞室的易发生岩爆地段,爆破后立即向工作面新出露围岩喷水,既可降尘又可缓释围岩应力。因为注水使裂纹尖端能量降低,裂纹扩张传播的可能性减小,裂纹周围的热能转为地震能的效率随之降低。从而减少剧烈爆裂的危险性。
·选择合适的开挖方式:岩爆是高压力集中的结果,因此,开挖时可采取分步开挖的方式,人为地给围岩岩体提供一定的变形空间,使其内部的高应力得以缓慢降低,从而达到预防岩爆的目的。
·减少岩体暴露的时间和面积:在短进尺、多循环的施工作业过程中,应及时支护,以尽量减少岩体暴露的时间和面积,防止或减少岩爆发生。
·岩爆发生的处理措施:一旦发生岩爆,应彻底停机、躲避,对岩爆的发生情况进行详细观察并如实记录,仔细检查工作面、边墙或拱顶,及时处理、加固岩爆发生的地段。
3)合理选择围岩的支护加固措施:使开挖的洞室周边或前方掌子面的围岩岩体从单向应力状态变为三向应力状态,同时,围岩加固措施还具防止岩体弹射和塌落的作用。主要的支护加固措施有:①喷混凝土或钢纤维喷混凝土加固;②钢筋网喷混凝土加固;③周边锚杆加固;④格栅钢架加固;⑤必要时可采取超前支护。
(三)煤与瓦斯突出
在煤矿地下开采过程中,从煤(岩石)壁向采掘工作面瞬间突然喷出大量煤(岩)粉和瓦斯(CH4,CO2)的现象,称为煤与瓦斯突出。大量承压状态下的瓦斯从煤或围岩裂缝中高速喷出的现象称为瓦斯喷出。突出与喷出均是在地应力、瓦斯压力综合作用下产生的伴有声响和猛烈应力释放效应的现象。煤与瓦斯突出可摧毁井巷设施和通风系统,使井巷充满瓦斯与煤粉,造成井下矿工窒息或被掩埋,甚至可引起井下火灾或瓦斯爆炸。因此,煤与瓦斯突出是煤炭行业中的严重矿山地质灾害。
1.煤与瓦斯突出的特征及其影响因素
煤与瓦斯突出是地应力和瓦斯气体体积膨胀力联合作用的结果,通常以地应力为主,瓦斯膨胀力为辅。煤与瓦斯突出的基本特征是固体煤块(粉)在瓦斯气流作用下发生远距离快速运移,煤、碎块和粉尘呈现分选性堆积,颗粒越小被抛得越远。突出时有大量瓦斯(CH4或CO2)喷出,由于瓦斯压力远大于巷道内通风压力,喷出的瓦斯通常逆风前进;煤与瓦斯突出具有明显的动力效应,可搬运巨石、推翻矿车、毁坏设备、破坏井巷支护设施等。
发生突出的煤层具有瓦斯扩散速度快、湿度小,煤的力学强度低且变化大、透气性差等特点,大多属于遭构造作用严重破坏的“构造煤”。突出的次数和强度随煤层厚度的增加而增多,突出最严重的煤层一般都是最厚的主采煤层。突出的时间多发生在爆破落煤的工序。
煤与瓦斯突出灾害随采掘深度的增加而增加,其主要影响因素有矿区的地质构造条件、地应力分布状况、煤质软硬程度、煤层产状以及厚度和埋深等。一般说来,煤层埋深大,突出的次数多,强度也大。
此外,水力冲孔和震动放炮可使地应力作用下的高压瓦斯煤体在人为控制下发生突出。
2.煤与瓦斯突出的预防措施
预防煤与瓦斯突出的技术措施主要有以下4种:
1)首先开采没有突出危险或突出危险性较小的煤层。由于受采动影响,地应力以弹性潜能得以缓慢释放,煤层因卸压而膨胀变形,透气性增大,或者因层间岩石移动形成裂隙与孔道,有突出危险的煤层中瓦斯缓慢排放而使瓦斯压力和瓦斯含量明显下降,从而避免或降低煤与瓦斯突出的危险。
2)在有突出危险的煤层内均匀布置钻孔并预先抽放一定时间的瓦斯,以降低瓦斯压力与瓦斯含量,并使地应力下降、煤层强度增加。
3)在工作面前方一定距离的煤体内,超前钻探一定数量的大口径钻孔,使煤层内的瓦斯得以提前释放。
4)利用封堵、引排、抽放等综合方法处理洞穴内积存的瓦斯。
为防止煤与瓦斯突出造成严重危害,必须加强煤层顶板管理和地应力监测,加强职工安全教育。
7. 中国出现过哪些地质灾害
全国地质灾害通抄报如下:
http://www.cigem.gov.cn/BigClass.asp?TypeId=22&BigClassid=81
例如:2009年袭1-3月全国重大地质灾害
3月4日广西桂林市叠彩区大河乡大村白面山发生崩塌,伤亡情况4死2伤,直接经济损失12万元,引发因素:重力作用
8. 中国地质灾害概况
中国地质灾害种类繁多,除地震外,还有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、海水入侵、特殊岩土等多种类型。这些灾害分布广泛,活动频繁,危害严重。
据初步调查估计,自新中国成立以后到1994年底,全国共发生明显破坏作用的突发性地质灾害事件(地震除外)达4万多次;其中,一次死亡数十人以上或经济损失千万元以上的比较严重的灾害事件有几千次。各种地质灾害共造成几万人死亡,毁坏房屋达几千万间。此外,地质灾害还破坏铁路、公路和内河航运,破坏土地资源和农作物,每年造成的经济损失为几亿元到几十亿元。现对我国主要地质灾害分述如下。
一、崩塌、滑坡、泥石流灾害
崩塌、滑坡、泥石流是广泛发生在山地高原地区的地质灾害。它们形成条件和活动规律相近,区域分布密切共生,所以常称为崩滑流灾害。
中国是崩滑流灾害十分严重的国家。据初步调查,全国大约有中型以上灾害点3万余处,小型灾害点多达数十万甚至100多万处。1949~1994年的45年间,共发生破坏较大的灾害4200多次,造成重大损失的严重灾害事件至少有900次。
崩滑流灾害分布十分广泛。在全国32个省(市、自治区)中,除上海等个别省(市、自治区)外,均受到不同程度的危害。斜贯中国中部的辽、京、冀、晋、陕、甘、鄂、川、滇、黔地区,是灾害活动最强烈的地区;其中,川滇山地、鄂西山地、秦岭、黄土高原、燕山山地、辽东山地最严重。该带西部和西北部地区灾害活动较弱,主要分布在阿尔泰山、天山、祁连山和青藏高原的部分地区。东部和东南部地区,灾害活动主要分布在东南丘陵和台湾山地,除局部地区灾害严重外,灾害一般不强。
崩滑流灾害是危害最严重的地质灾害之一,其主要破坏作用有下列5个方面。
1.造成人员伤亡
1949~1990年,我国崩滑流灾害至少造成9595人死亡。在城镇、矿区等人口聚集地区暴发的崩滑流活动常造成一次死亡数百人的灾害事件。如:1980年6月3日凌晨,湖北远安县盐池磷矿崩塌,284人丧生;1983年3月7日,甘肃省东乡自治县洒勒山发生大型滑坡,三个村庄被摧毁,死亡237人,重伤27人;1989年7月10日,四川华蓥市溪口镇青龙嘴山发生滑坡后,因暴雨进一步形成泥石流,沿途村庄、工厂被掩埋,221人遇难。
2.破坏城镇、矿山、企业
全国受崩滑流严重侵扰的城市有59座,县城以下的城镇数百个。如重庆市共有体积大于500m3的滑坡129处,崩塌58处,解放以来多次发生活动,造成了严重损失;目前有66处滑坡处于活动或潜在不稳定状态,还有82处可能崩塌的危岩体,时刻威胁着城市的安全。一些城镇,如四川省松潘县、南坪县,云南省兰坪县及新疆库车县等因崩滑流灾害严重,不得不搬迁重建。许多建设在山区的工厂,特别是“三线”工厂,常遭到崩滑流灾害破坏,因此使一些工厂停产或搬迁。如第二汽车制造厂厂区内,共有崩塌、滑坡270处,总体积达750×104m3,十几年来,灾害频繁发生,造成严重损失。我国多数矿山不同程度地遭受崩滑流灾害的破坏或威胁,其中以抚顺西露天矿、四川攀钢蓝尖铁矿、华蓥山煤矿、甘肃白银露天矿等数十个矿山尤其严重。
3.破坏铁路、公路、航道,威胁交通安全
全国铁路沿线分布有大型泥石流沟1386条,危险性较大的大中型滑坡有1000多处,崩塌有近万处。22条铁路干线上,有9980km长的线路受到比较严重的危害或威胁。1949~1990年,因崩滑流灾害造成的较大行车事故180起,33个火车站被淤埋41次,毁坏大型桥梁27座,隧道6个,平均每年中断行车1100h,用于修复整治的工程费约1.5亿元。受害最严重的线路主要有宝成线、陇海线宝天段、成昆线、川黔线、湘黔线、东川线及鹰厦线等。
几乎所有的山区公路都不同程度地受到崩滑流灾害的破坏。如川藏公路沿线分布有泥石流沟1036条,滑坡419处,崩塌1525处,受害路段总长3176km。川滇、川陕、甘川、昆洛、成兰、滇黔等公路崩滑流灾害也十分严重。
大江大河两岸是崩滑流灾害的多发区,对内河航运造成严重威胁。如在长江中上游的重庆至宜宾之间的690km河段,发育有滑坡、崩塌和危岩体283处,总体积约15×108m3。金沙江下游的攀枝花至宜宾段,分布有崩塌、滑坡、泥石流935处,平均密度1.2处/km,总体积在35×108m3以上。几十年来,长江中上游两岸多次发生特大规模的崩塌、滑坡活动,给长江航运造成严重危害。如1985年6月12日发生的新滩滑坡,造成堵江停航12d。
4.破坏水利、水电工程
解放以来,我国有数百座水库和水电站遭受崩滑流灾害破坏。仅云南一省遭破坏的水库就有50余座,水电站有360余座。刘家峡水库自1968年蓄水后库岸不断崩塌,到1984年总崩塌量达1250×104m3以上,影响了库容。拟建中的长江三峡工程,库岸稳定性差,库区范围内发育有崩塌、滑坡214处,泥石流沟271条。在三斗坪至江津县的未来库岸地带,发育有5000m3以上的崩塌(危岩)、滑坡体392处,总体积28×108m3;其中,100×104m3以上的灾害体189处。全库岸崩塌(危岩)、滑坡体数量的平均线密度为0.14处/km,平均体积模数为91×104m3/km。如何防治这些灾害对水库工程建设和正常运行是水库建设和管理的重要问题之一。
5.影响资源开发,阻碍山区经济发展
为了使山区摆脱贫困面貌,需大力开发土地资源、矿产资源、水利资源等。然而在崩滑流活动区,这些经济活动受到严重阻碍。如四川省攀西地区(我国规划中的重要矿产基地),在大约6.6×104km2范围内,发育有体积50×104m3以上的滑坡或滑坡群200余个,为矿产资源开发造成了严重困难。
二、岩溶塌陷
我国岩溶塌陷灾害也十分严重。据初步调查,全国有岩溶塌陷2840处,塌陷坑约33200个,塌陷总面积为330km2。
中国岩溶塌陷广泛发育在24个省(市、自治区),以桂、湘、黔、粤、冀、赣、滇等省(自治区)最严重。从地理分布看,主要分布在长白山—燕山—吕梁山—四川盆地—哀牢山以东区域。该区域内可划分为两大岩溶塌陷分布区:秦岭和淮河以北的北方岩溶塌陷分布区和以南的南方岩溶塌陷分布区。北方区岩溶塌陷主要分布在辽东半岛、伏牛山山麓及一些山间盆地。南方区岩溶塌陷主要分布在川东山地、云贵高原和幕阜山、九岭山、罗霄山、南岭及粤北山地。
岩溶塌陷的危害主要是破坏房屋、铁路、水坝、电站等工程设施和城市、矿山、企业环境。全国发生岩溶塌陷灾害的城市近70个,造成严重破坏的44个,主要有唐山、武汉、昆明、黄石、九江、水城、杭州、柳州等。受岩溶塌陷严重危害的大中型矿山有60多个,主要有湖南恩口煤矿、湖南水口山铅锌矿、湖北铜录山铜矿、广西泗顶山铅锌矿、广东凡口铅锌矿、山东莱芜铁矿等。近年全国铁路沿线发生岩溶塌陷375处,其中危害严重的有55处,受害线路60多段,主要分布在贵昆线、湘桂线以及京广线、沈大线、胶济线的部分线段。有30多个车站受到危害,主要有黄石、大冶、水城、昆明、泰安、瓦房店、柳州、玉林等。近40年来,因岩溶塌陷颠覆列车3次,中断行车达2000多小时。
三、地面沉降
(一)我国地面沉降区的分布
据专门勘查和区域地形变测量结果分析,目前我国发生地面沉降的城市大约有70个。其中,累计沉降量达2m以上的有上海、天津、台北、宜兰、嘉义等5个城市;1~2m的有西安、太原、沧州、苏州、无锡等5个城市;0.5~1.0m的有北京、保定、嘉兴、常州、衡水、阜阳等6个城市。
从区域分布看,地面沉降活动主要发生在我国东部地区,尤其以沿海城市和华北平原等地区最严重。在该区域内,发生地面沉降的城市或地区有的孤立存在,有的则密集成群或断续相连,形成广阔的地面沉降区(带)。主要有下列6个区(带)。
1.下辽河平原的沈阳—营口沉降区。
2.北部黄淮海平原的天津—沧州—衡水—德州—滨州—东营—潍坊沉降区。这是我国沉降范围最广,沉降幅度最大的地区。地面沉降与区域地下水位下降在空间和时间上同步发展。中心区主要在渤海海湾西岸的天津市区及其外围的宁河、安次、南堡、塘沽、静海、大港、黄骅、沧州一带;其次是冀中平原的衡水、冀县、枣强及其外围地区;再次是鲁北平原的德州—滨州—东营—潍坊地区。
3.南部黄淮海平原的徐州—商丘—开封—郑州地面沉降区。
4.长江三角洲的上海—苏州—无锡—常州—镇江—南通地面沉降区。
5.汾渭河谷平原的太原—侯马—运城—西安地面沉降带。
6.台湾山地边缘的宜兰—台北—台中—云林—嘉义—屏东地面沉降带。
(二)地面沉降的主要危害
1.破坏城市设施,妨碍城市建设
主要表现是:造成房屋和桥梁开裂、倾斜或倒塌;道路凹凸不平或开裂;地下管道错裂失效;码头及其它港口设施下沉或被水淹没;抽水井管上升,设备须不断更新等。例如:上海市外轮停靠的码头,原标高5.2m,1964年下沉到3.0m,高潮时被水淹没而无法装卸,耗资900多万元进行加高后方可使用;西安市排水管道屡遭破坏,每年花费100多万元进行维修、改建;上海苏州河原来每天运输吞吐量(100~120)×104t,60年代以后减少了一半;天津塘沽海门大桥,两端沉降差达135mm,引桥发生错裂,使这座跨度为64m的开启式提升桥不能按原设计提升,影响了海河航运。
表2-1我国部分城市地面沉降灾害情况简表
①抽水指抽取地下水,下同。
地面沉降还导致观测和测量标志失效,使河流水位、海洋潮位、地形高程失真,给城市规划和建设造成困难。
2.积水滞洪,水患和潮灾加剧
严重的地面沉降活动,把一些城市置于洪水和海潮威胁之下,具体表现如下。
(1)滞汛积水地面沉降城市普遍存在比较严重的滞汛积水问题,不仅影响城市交通和环境,而且常使地下室和低层建筑物在汛期被水侵没,造成比较严重的经济损失。例如:天津市1977年7月下旬因暴雨积水造成的直接经济损失达2亿元以上;苏州、无锡、常州三市在1986年和1988年因积水造成的物资损失达100多万元。
(2)洪水威胁发生地面沉降的城市一般地势低平,且大多沿河发展。地面沉降活动不仅使城市高程进一步降低,而且拦河堤坝等防洪设施因沉降而发生破坏。因此,一些城市御洪能力不断下降,出现严重的水患威胁。例如天津市海河干流两岸防洪堤,自1959年来普遍下沉1~2m,而且一些堤段因不均匀沉降出现许多裂缝,加上河道淤积影响,使海河泄洪能力由原来的1200m3/s降到400m3/s以下。遇到一般较大汛情,全市即处于高度戒备状态。如1990年汛期,海河泄洪130m3/s已显困难,如再遇1963年规模的特大洪水,将导致极其严重的损失。上海市区在20年代地面一般高程为4~5m,60年代后普遍降到3.5m以下,部分地区只有2m左右。伴随地面沉降活动,黄浦江、苏州河水位不断上升超过警戒水位的现象频繁发生,并多次出现黄浦江水倒灌,淹没市区的现象。为了确保城市安全,1956年开始沿江修建防汛墙,此后伴随地面沉降的发展,先后5次进行改建和加固,投资达4亿多元。目前,上海市区共建防汛墙224km,郊区建34km,外滩一带墙高已达2.3m,预计到2030年,还须再加高到2.7m左右才能防御黄浦江水。类似情况在其它一些地面沉降城市也普遍存在。
(3)潮灾加剧在滨海地区,地面沉降活动使陆地地面高程下降,海平面相对上升,导致海水侵袭和风暴潮灾害加剧。如天津塘沽地区,近几十年来相对海面上升50cm,而地面高程普遍下降到2m以下,局部降到平均海平面以下,最低处(塘沽河滨公园)为-3.3m。与此同时,滨岸防潮堤不但大幅度沉降,且发生局部开裂;许多防潮闸——耳闸、二道闸、海河闸、金钟闸等下沉0.4~2.6m。在这种情况下,天津沿海灾害性风暴潮日趋严重,其频度、强度和造成的损失均达到历史最高水平。如1985年8月2日和19日发生的风暴潮,使海水越过防潮堤闸涌入陆地,塘沽一些地区水深达1.3~2.0m,大量企业单位被淹,受灾居民1万多户,直接损失1.3亿元。近年来,宁波市沿甬江上溯的潮水也多次越过防潮堤闸,淹没沿岸码头、仓库、工厂和居民区,造成严重损失。上海以及长江三角洲地区风暴潮灾害也日益严重,不但潮位越来越高,而且高潮频次也不断增加,风暴潮造成的损失愈来愈大。1962年8月,7号台风袭击上海,吴淞口潮位高5.38m,苏州河口水位4.76m。在猛烈的潮水冲击下,防汛墙出现46处决口,半个市区进水,南京东路水深0.5m,直接损失达5亿元。
四、地裂缝灾害
我国地裂缝类型复杂,除伴随地震、滑坡、冻融以及特殊土的胀缩或湿陷活动产生的地裂缝外,主要是伴随构造蠕变活动而产生的构造地裂缝。
构造蠕变地裂缝的分布十分广泛,在华北和长江中下游地区尤其发育。在该区域中,地裂缝主要集中在汾渭盆地、太行山东麓平原、大别山东北麓平原地区,形成了三个规模巨大的地裂缝密集带。此外,在豫东、苏北以及鲁中南等地区,还有一些规模较小的地裂缝发育带(区)。
(一)汾渭盆地地裂缝带
自六盘山南麓的宝鸡,沿渭河向东经西安到风陵渡转向NE方向,沿汾河经临汾、太原到大同,发育有一个宽近100km、长近1000km的地裂缝带。该带沿汾渭盆地边缘断裂带内侧的第四纪沉积区延伸。各地区地裂缝的成因、活动方式等具有基本一致的特征。自60年代后期开始出现灾害性地裂缝,70年代中期以来活动加剧,使西安、大同、宝鸡以及周至、临潼、渭南、华县、蒲城、韩城、万荣、运城、绛县、临汾、洪洞、祁县、太谷、榆次等近50个市、县出现较严重的地裂缝灾害。
该地裂缝带自南向北可大致分为四个段落。
1.渭河盆地地裂缝
该区地裂缝分布在渭河两岸地区,以西安市地裂缝规模最大,危害最严重。此外,千阳、宝鸡、周至、武功、兴平、礼泉、三原、临潼、长安、渭南、蒲城、华县、华阴、大荔等20个县、市也发生不同规模的地裂缝。这些地裂缝给当地人民生活和工程建筑以及土地资源造成了不同程度的危害。如地处华山北麓的蓝田、华县、华阴,自1971年以来出现多处地裂缝,至今仍在发展。在华山半导体厂内,有两个以近EW向为主体,兼有SN向和NE向的地裂缝带。其长度分别为200m和250m;宽度分别为70m和100m,使刚刚建成投产和一些正在施工的车间、仓库等主要建筑物开裂,局部发生下沉达14.6cm,虽经多次加固处理,但始终不能摆脱地裂缝危害。在华山汽修厂亦有两条近EW走向的地裂缝带。其总宽200~300m,长约500m。在其影响范围内的5幢家属楼和其它建筑设施,相继发生大面积裂缝和变形,铁路路基也下陷变形;虽然每年耗费大量资金加固,但裂缝持续发展,防治效果不佳。陕西化肥厂于1972年建成,尚未投产,厂房即发生裂陷,下沉量达20~50cm,多次加固修理,仍未取得安全效果。
2.运城盆地和临汾盆地地裂缝
地裂缝分布在涑水河和汾河两岸的运城、夏县、合阳、韩城、万荣、闻喜、绛县、侯马、翼城、襄汾、临汾、洪洞等约20个县、市。这些地裂缝主要延伸方向为NEE、SN、NE、NW四组,单条长度为几十米到100m以上,宽度一般为0.4~0.2m,可见深度为0.2~0.3m。多条地裂缝常常组合成带,有时沿一个主导方向呈线状或串珠状延伸,构成长达几公里,甚至几十公里的地裂缝密集带;有时不同方向的地裂缝相互交叉,构成密集的地裂缝集中区。分布在工厂、村落、田野中的地裂缝,对房屋建筑和土地资源造成危害。例如1983年7月28日傍晚和29日早晨万荣县两次暴雨后,该县薛店村在29日9时30分地面开裂。地裂缝长1.5km;一般宽为1~2m,最宽达5.2m;一般深1.5~3.0m,最深达12m。大量积水顺缝一泄而光。裂缝所经之处,房屋开裂或倒塌,受损房屋300间(受害居民67户)。村内一口深223m、造价6万余元的机井也因而塌毁。1984年6月,绛县电厂地裂。地裂缝长50m,宽40cm。家属宿舍也随之开裂。运城东北的半坡乡,一条NE向延伸的地裂缝(长约9km,宽0.3~1.0m),造成数十间民房开裂,田地成为破碎的沟地。
3.太原盆地地裂缝
地裂缝主要发生在太原市南部的榆次县、太谷县、祁县等地。榆次县北部王湖至聂村一带,1982年出现4条近SN向的地裂缝,组成长约500m,宽约15m的地裂缝带,裂缝深2.5~3.0m,最深12m。处于地裂缝发育带内的省储备局仓库、地区变电所和部队等单位的办公楼、食堂、家属宿舍等建筑物出现大量裂缝,成为危房或者废弃。
4.大同盆地地裂缝
地裂缝主要发生在大同市,以市区西南边缘的大同机床厂一带最严重。地裂缝始见于1977年,发生在剧场街9号楼附近,长200m,使9号楼出现裂缝。80年代以后,地裂缝迅速发展,1986年延伸到1000m,1988年和1989年进一步发展到5000m,至今仍在活动。地裂缝走向NE57°,宽1~6cm。其南盘相对下滑,垂直相对位移2~5cm,最大18cm。地裂缝破坏带宽5~20m,所经之处,房屋墙体和过梁开裂,门窗变形,管道错动。机车厂8幢居民楼和食堂、学校等公用设施严重受损,受灾建筑面积29141m2,危害居民290户。除市区外,在北部天镇县的滹沱店、孙家店、顾家湾、宣家塔和阳高县的罗文皂以及大同市东南官道村等地,在1982~1984年前后亦发生不同规模的地裂缝,民房和田地受到破坏。
(二)太行山东麓倾斜平原地裂缝带
该地裂缝带始于1966年。该年3月在邯郸市电台和国棉一厂首先发生地裂缝活动。此后,不但在该市迅速发展,而且河北平原和豫北平原的许多地区相继发生日益严重的地裂缝活动,很快形成一个沿太行山东侧和东南侧倾斜平原延伸的地裂缝分布带。其北起保定,向南经石家庄、邢台、邯郸进入豫北的安阳、新乡、郑州一带以后,向西延伸,经洛阳达三门峡一带,与渭河盆地和运城盆地的地裂缝带相连,全长约800km。共有50多个县市发现400多处地裂缝。其中,河北省有39个县市、200多处,主要有易县、容城、涞水、保定、定县、博野、正定、藁城、束鹿、宁晋、新河、柏乡、临城、无极、南宫、邢台、南和、永年、邯郸、肥乡、广平、鸡泽、大名等;河南省约15个市县、100多处,主要有南乐、清丰、汤阴、浚县、辉县、获嘉、新安、渑池、三门峡、陕县、灵宝等。
分布在城镇和企业、矿山的地裂缝,对房屋和其它工程造成了严重危害。河北省邯郸市1963年发生地裂缝活动。1966年以后地裂缝迅速发展,在国棉一厂、电台、汽车修配厂及前郝村等地形成三条地裂缝。裂缝单条长度为185~700m,组合长度3~8km。地裂缝损坏楼房7处,平房数十间,错断管道2处,破坏围墙10堵,直接经济损失数百万元。发生在农村的大量地裂缝,除破坏民房、道路外,还对耕地和水利设施造成了不同程度的破坏。
(三)大别山北麓地裂缝带
1974年在大别山北麓的山前倾斜平原地区出现了大量地裂缝,主要分布在豫东南的固始、商城、淮滨、潢川、息县和皖西南的霍丘、颖上、寿县、六安、金寨、阜南等11个县市,其范围南北宽近100km,东西长约150km,可大致分为三个近EW向延伸的地裂缝密集带:北带从息县夏庄经淮滨县城、固始三河、霍丘周集至寿县;中带从潢川隆古、城关、桃林,经固始分水,至霍丘河口、列李集;南带从潢川仁和,经商城、金寨北部和固始、霍丘、往东延至六发县境内。每带宽15~20km,带内地裂缝密集,带间地裂缝比较稀少。单个地裂缝规模不等,长度一般在10~300m以上,宽10~50cm,个别达1m左右,深一般3~5m。
1976年唐山地震前后,大别山北麓地裂缝活动加剧,其范围几乎扩展到整个淮河流域和长江、黄河中下游地区。据不完全统计,在豫、皖、苏、鲁四个省中有152个县市出现了地裂缝,形成三个规模较大的地裂缝分布带:一是从大别山北麓的信阳、六安向东到南通、如东的EW向地裂缝分布带,其地裂缝除在潢川至寿县一带进一步发展外,在东部的马鞍山至如东一带也出现不少地裂缝;二是周口—阜阳—寿县和商丘—永城—蚌埠两个相近平行延伸的NW向地裂缝分布带;三是沂水—郯成—宿迁NNE向地裂缝分布带。
(四)其它地区的构造蠕变地裂缝
除上述三个大规模地裂缝带外,在其它地区还有一些零星的地裂缝或小规模地裂缝带。它们亦主要分布在华北的晋、冀、鲁、豫地区。如1988年在豫东平原上蔡县黄埠乡和太康县朱口乡发生的地裂缝活动,造成黄埠乡尚庄、杜庄等5个自然村,朱口乡的洼陈、二甲张等12个自然村的许多民房的墙体、门窗开裂0.5~6cm,当地群众惊恐不安。山东省淄博市南定玻璃厂和傅家、大徐家等地,自1985年以来,地裂缝活动持续发展,在玻璃厂厂区内形成一条近南北向延伸达300m以上的地裂缝,使主车间和其它一些工厂建筑、地面和墙体出现无数条2~30cm宽裂缝,工厂被迫搬迁;在傅家和大徐家,除上百户民房严重开裂外,田野、耕地之中亦出现多条延伸数百米的地裂缝。1989年,淄博市旦村水库的偏坝和附近地面亦发生开裂,使水库安全受到威胁。
五、海水入侵
海水入侵是由于滨海地区地下水动力条件发生严重变化,造成海水或高矿化咸水向大陆淡水含水层发生的入侵现象。海水入侵主要发生在城镇、矿山地区,通常是由于强烈开采或疏干地下水,使地下水水位持续大幅度下降形成的。其主要危害是破坏地下水水源,进而影响人民生活和工农业生产。
我国滨海地区发生明显海水入侵的地区主要有辽宁大连、河北秦皇岛、莱州湾和胶州湾沿岸、广西北海市等地。全国累计海水入侵面积在1000km2左右,最大入侵距离超过10km,最大入侵速率超过400m/a。
大连市海水入侵发生在1976年以后;到80年代末,海水入侵地区有12处,以大连泡、金县、南关镇、甘井子、营城子最严重,其次为革镇堡、大魏家、金纺、后盐村、周水子、牧城驿、龙眼井。入侵的累计面积为230km2,氯离子含量300~1000mg/L,最高超过7000mg/L。这些地区的地下水水源地遭到严重破坏,加剧了大连市水资源供需矛盾。
秦皇岛海水入侵发生在北戴河海滨区的枣园水源地,入侵面积24km2,氯离子含量500mg/L以上,水源地濒临报废。
山东省莱州湾、胶州湾沿海地区,是近年海水入侵灾害最严重的地区。截至1991年4月,累计海水入侵面积为431.2km2,地下咸水扩侵面积为299.5km2,累计730.7km2。主要发生在莱州市、龙口市、烟台市,其次为青岛市、胶州市、招远县,再次为蓬莱县、长岛县、牟平县、海阳县、胶南市等地。海水入侵活动使地下水资源遭受严重破坏,造成灾害区44.5万人无淡水使用。灾害区人民由于饮用劣质咸水,使身体受到严重危害,甲状腺肿、氟骨症、氟斑牙等地方病患者剧增,达40余万人。海水入侵还造成了土地资源严重退化,盐渍化发展,农业生产不断下降,粮食累计减产(30~45)×108kg。
其它地区还有一些小规模的海水入侵活动,虽然目前危害尚不严重,但存在不同程度的进一步发展的趋势。
六、膨胀土的胀缩灾害
膨胀土是一种胀缩能力极大的粘性土,对工程建筑具有很大的破坏性。它使房屋等建筑地基发生变形,进一步引起房屋沉陷开裂;对铁路、公路以及水利工程的危害也十分严重,导致路基变形,铁轨移动,大坝开裂等,破坏了运输安全和水利工程的正常运行。
我国膨胀土分布广泛,主要发育在云南、贵州、四川、广西、湖南、湖北、江苏、安徽、山东、河南、河北、山西、陕西等21个省(自治区)的205个县(市),其中以云南、广西、河北等地区尤为发育。如湖北省郧县县城,因丹江口水库蓄水而迁建,新城址膨胀土十分发育,严重受害房屋25.9×104m2,占全部房屋建筑的70%;其中,倒塌和被迫折毁房屋近10000m2。因破坏严重,县城被迫再次易地重建,造成直接经济损失2000多万元。类似灾害在湖北宜昌、贵阳、枝江、应城、孝感、云梦、新洲和广东省的广花盆地、东莞盆地、雷洲半岛,河南的平顶山市、南阳市,山西省泌水盆地,广西南宁,安徽合肥、泗县、蚌埠,云南蒙自、鸡街,四川成都,山东临沂、泗水,河北邯郸等地也有发生。
9. 矿山地质灾害治理现状
西南地区矿山地质灾害发育,破坏性强。为此,国家和矿山企业筹集经费约4.8亿元,对矿山地质灾害进行了恢复治理。治理成效较显著的矿山有云南省小龙潭煤矿、楚雄燎原煤业有限公司、华宁向阳煤矿,重庆市天府煤矿,西藏自治区罗布莎铬铁矿区,贵州省盘江火烧铺煤矿、万山汞矿、开阳磷矿,四川省有拉拉铜矿、泸沽铁矿、会东铅锌矿、攀枝花钒钛磁铁矿等矿山。地质灾害治理根据不同的地质灾害类型和经济条件采取了不同的工程防治措施。对于危害、影响较严重、治理难度较大、治理的经济意义不很大的地质灾害点,一般均采取了搬迁、避让的措施。对于崩塌、滑坡,一般除加强监测外,采取了地表排水、地下排水、削方减载,支挡及植树种草等措施。对于泥石流,除加强监测外,采取了固坡、拦渣、排导、生物工程等措施。对于地面塌陷、地裂缝,除加强监测、加强采空区管理外,一般采取了回填塌陷坑,加固地裂缝地区地基,防止塌陷对建筑物的破坏等措施。
云南省小龙潭煤矿是矿山地质灾害恢复治理较好的矿山。该矿属于云南省劳改系统,始建于1953年,目前年产煤630×104t,是云南省最主要的能源基地,全省50%多的火力用煤由该矿务局提供。小龙潭矿务局从建矿到2001年10月底,共实现工业总产值34.26亿元,实现利税10.69亿元。该矿采用凹露天开采方法,自20世纪90年代初以来2个采场(小龙潭采场、布沼坝采场)边帮发生多次滑动。小龙潭矿务局在上级有关部门的支持下,先后已投入地质灾害治理资金1.89亿元,通过多期治理取得了一定成效(表6-4,表6-5),使矿山生产得到了保障。
表6-4 小龙潭矿务局露天采场滑坡治理情况
表6-5 布沼坝露天矿西北帮边坡锚索加固工程治理效果
四川会东铅锌矿山亦属恢复治理较好的矿山。该矿位于凉山州会东小街乡,是集采、选、冶为一体的国有中型矿山。该矿山于1972年建成投产,1973年7月露天采场西边坡即产生第1次滑坡,滑体规模达21×104m3,处理扩大后的采场于1987年7月又在西边坡发生滑坡。第2代露采场1988年6月建成投产,西边坡上下高差达300m以上,坡度较陡,在其南段又形成了以垂直位移为主的滑移变形体,为稳定边坡,矿山投入大量资金对其进行了综合治理,主要措施是:
1)修建排水沟、泄洪道,部分改善西边坡不利的水文地质条件;
2)控制采矿爆破强度,减少对西边坡的震动破坏;
3)用锚索、抗滑桩及水泥挡墙对西边坡滑移变形体地段进行联合加固处理(图6-1)。
经以上加固处理后的西边坡基本是稳定的,多年未发生滑动,保证了矿山的安全生产。
10. 什么是矿山地质灾害
因矿山建设及生产活动而引发的崩塌、滑坡、泥(渣)石流、地面塌陷(采空塌陷、岩溶塌陷)、地裂缝和地面沉降等灾害。