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1、唐山市古冶区地质灾害发育特征与防治措施建议摘 要由于地质环境逐步恶化,采空塌陷、地裂缝等灾害在古冶区频繁发生,严重危及人民群众生命财产安全并且影响和制约经济建设的顺利进行。从古冶区的地质环境现状、地层岩性及岩土体工程地质特征入手,系统分析p 地质灾害的发育特征和形成条件,在此基础上,提出防灾减灾的对策建议。【关键词】：p 地质灾害;发育特征;防灾减灾对策;古冶区中图分类号_43文献标识码A文章编号1673-9671-(2021)-0112-02古冶区位于唐山市中心区东部,面积253.4km2,人口40万,是唐山市最重要的工业基地之一。古冶区矿产资非常丰富,社会经济发达,区内采矿活动
2、已经有一百多年的历史,随着煤矿、矾土矿、石灰石矿等矿产资的大规模开采、利用,地质环境遭到破坏,地质灾害不断发生、加剧,给古冶区造成了严重经济损失,给人民群众的生产生活带来了很大影响。通过开展地质灾害调查、评估、防治等相关工作,多部门相互协调、配合、补充,加大防灾、减灾投入,促进了古冶区地质环境的好转,防灾减灾工作初见成效,同时对后续工作的开展也将起到积极的借鉴和参考作用。1地质环境条件1)地形地貌。古冶区地处燕山南麓低山丘陵与南部倾斜平原交界部位。北部丘陵区地面标高50300m,地势高低起伏,侵蚀较强,冲沟发育;南部平原区地面标高2550m,上部为山前倾斜台地,地形整体向南倾斜,表面波状起伏,
3、下部为冲洪积平原,地势平坦,在河流两岸断续发育着级阶地及河漫滩。2)地层岩性。古冶区主要地层有古生界奥陶系、石炭系、二叠系,以及新生界第四系。奥陶系岩性主要为灰岩和白云岩,岩溶发育,局部有洞隙、裂隙存在;石炭-二叠系为含煤地层,岩性主要为砂岩、泥岩、页岩及煤层。第四系,平原区主要为冲洪积层,岩性为砂及卵砾石与粘性土互层,丘陵区主要为残坡积粉质粘土层。3)新构造运动及地震。古冶区地处燕山台褶带,马兰峪复式背斜,开滦台凹之开平向斜东部,燕山运动奠定了区域构造格局,塑成了主要构造骨架。区域上主要活动断裂为唐山断裂,其孕育了197_年唐山7.8级地震。根据地震部门监测资料,从20_4年至今古冶区及附近
4、发生4.0级及以下地震达60多次,这些都说明本区为地震频发区,新构造活动强烈。4)工程地质。古冶区出露基岩可分为碳酸盐岩和碎屑岩两类。碳酸盐岩主要由白云岩、泥灰岩、灰岩组成,坚硬、块状,节理裂隙发育,局部有岩溶存在;碎屑岩主要由页岩、泥岩、砂岩组成,岩体遇水有软化特性。土体主要为丘陵区残坡积粉质粘土层和平原区的冲洪积层,工程地质性能差异较大,容许承载力一般都大于100kPa,冲洪积层浅部饱水粉细砂存在振动液化现象,工程地质性质相对较差。5)水文地质。依据地下水赋存条件和埋藏特征,本区地下水划分为第四系松散岩类孔隙水和奥陶系岩溶裂隙水。第四系孔隙水分为浅层含水组和深层含水组,由于人工开采在局部区
5、域存在水位降落漏斗;奥陶系岩溶水分为裸露型弱富水区、覆盖型强富水区和掩埋型弱富水区,受采矿疏干地下水影响,水位且呈连年下降趋势。2地质灾害发育特征及形成条件古冶区地质灾害主要分布在人类工程活动区。根据调查,古冶区地质灾害类型为采空塌陷、地裂缝、岩溶塌陷,以及崩塌(危岩)灾害隐患,其中采空塌陷灾害是古冶区最严重的地质灾害,危害大,范围广,人民群众饱受其害。地质灾害统计见表1。2.1采空塌陷和地裂缝1)采空塌陷发育特征。古冶区地下赋煤面积达170km2,国有和个体煤矿总数约50家,百余年的地下采煤活动,地表形成了大范围的采空塌陷区,总面积近120km2,占全区面积的47,最大单个塌陷坑面积近10k
6、m2。塌陷范围之内受影响村庄还有50个,影响严重已搬迁村庄有90多个,塌陷区内地面下沉极为普遍,塌陷坑,地裂缝、错台随处可见,铁路、公路、输电线路、通讯设施以及河道、耕地等也都受到不同程度的影响。2)地裂缝发育特征。古冶区地裂缝均为采空塌陷的伴生灾害,主要分布在平原区的上部,危害对象主要为耕地、道路、村庄和场矿等。单条裂缝长一般11.5km,最长5km,宽度1015cm,最宽2m,垂向位移1550cm,最大1m。地裂缝都处于发展期,整体稳定性很差。3)形成条件和成因机制。古冶区采空塌陷和地裂缝灾害均为地下采煤活动形成。区内北部赋煤区岩层产状陡峭、直立,上覆土层薄,一般小于20m,这使得采煤地面
7、塌陷沿煤层开采方向(走向)呈条带状分布,塌陷带往往朝倾向方向偏移,岩层越陡,偏移量越大,地面变形值也就越大,地面裂缝就比较发育;南部赋煤区岩层产状相对平缓,土层厚度大,一般50-150m,采煤地面塌陷多呈椭圆形或近圆形塌陷坑,范围较大,地面变形均匀且缓慢,地裂缝很少。2.2岩溶塌陷1)岩溶塌陷发育特征。本区岩溶塌陷灾害根据成灾特点可简单地分为缓慢发展型和大灾伴生型。缓慢发展型主要指赵各庄、林西-彭家塔坨一带出现的岩溶塌陷坑,规模较小,直径小于3m,深度小于2m,塌陷主要由地下水波动、降雨、振(震)动等多种因素长期、共同作用下形成。大灾伴生型主要指197_年唐山大地震和1984年开滦范各庄矿突水
8、两大灾害所伴生的岩溶塌陷坑,该种塌陷坑多呈圆形、椭圆形,规模大,直径一般410m,最大27.5m,深度48m,最大15m。岩溶塌陷主要危害耕地、矿井和房屋等。2)形成条件和成因机制。可溶岩的存在和水位差或水位波动变化是岩溶塌陷灾害形成的基本条件。岩溶塌陷成因机制主要有两种,即地下水潜蚀机制和真空吸蚀机制。缓慢发展型岩溶塌陷灾害即为地下水潜蚀作用所形成,地下渗透水流在土层中运动,使土层颗粒发生位移,不断被带走,从而破坏土体结构,在岩溶发育处形成土洞,随着土洞规模不断扩展,在土体自重力、空间吸附力、降雨、振动等作用下便会发生岩溶地面塌陷。1984年范各庄矿突水灾害,最大涌水量2053m3/min,
9、32小时淹没70000m2巷道,突水后区域内地下水位骤降20117m,降落漏斗面积84km2。由于地下水位骤降数十米,产生了强烈的真空吸蚀作用,在其作用下使原本存在的溶洞、土洞及陷落柱的区域,短时间内几乎是同时性地出现了多处岩溶塌陷坑,这些地面塌陷均系地下水位骤降产生真空吸蚀作用的结果。197_年唐山大地震时,其产生的强烈震动作用,使岩土体发生破裂、位移和砂土液化等现象,降低了岩土体的机械强度,从而发生岩溶塌陷。2.3崩塌(危岩)1)崩塌(危岩)发育特征。古冶区崩塌(危岩)灾害隐患均为采矿活动产生。区内西起巍山,沿山脉延伸方向向东北至高山、长山,再向东到达域山、万山和巍峰山,在这个大致呈弧形展
10、布的低山带上,山体几乎全部处于开采状态,采掘活动残留的废弃山坡是危岩的主要发育地带,山坡高度一般5080m,大者近20_m,危岩主要位于废弃山坡的中上部,规模达几万方,甚至几十万方,稳定性较差,危害对象主要厂矿、道路及行人等。2)形成条件和成因机制。人类的乱采滥挖、无序无规开采等采矿活动是本区山坡危岩形成的最主要原因。不规范的采矿活动在采面上形成了大量的危石、浮石、探头石以及山坡裂缝等,这些隐患,在降雨、振动等因素作用就会垮落,发生崩塌并可能造成危害。3地质灾害防治对策人为因素为主,自然因素辅助,使古冶区地质环境变得非常脆弱,不稳定因素的相互推动,导致灾种叠加,增大了灾害的危害程度。一方面人类
11、不完全合理的经济活动激发并加剧了地质灾害的发生和发展,另一方面由于经济能力原因和采取工程治理的难度和收效等问题,使得古冶区地质灾害有增无减,也是灾害频繁发生的症结所在。基于此,提出几点防灾减灾的对策与建议。3.1避让搬迁工程由于古冶区地质灾害,特别是采煤塌陷灾害多发生在村庄较为集中的平原地区,而且灾害体规模很大,防治难度也大,治理费用高昂,一般的防治措施收效甚微,难于产生良好的社会效益和经济效益,而避让搬迁费用远小于工程治理的投入,此种情况宜选择避让搬迁。对于无法避让的工程设施,则应采取避重就轻的方案,避开规模大、危害重、治理困难的地段,选择规模小,治理相对容易,费用低的地段。3.2工程治理措
12、施工程治理是指以工程措施治理为主,辅以适当生物措施,以保证和强化治理效果,达到对灾害体综合治理的目的。1)塌陷区和地裂缝灾害的治理工作要重点保护村镇、交通干线,公共设施等,采取采空区回填,塌陷区挖深垫浅,裂缝区充填,废弃地综合整治等措施进行治理,相关工作必须在地质环境允许,工程措施可行,资金投入适度,投保比例显著的情况下才能进行。2)岩溶塌陷灾害虽然规模均不大,但具有突发性强、隐蔽性高、危害性大的特点,因此进行治理也是必要的。对于一定区域的岩溶防治工作,主要措施为控制地下水超采;对于局部地段可采用注浆、填堵等措施治理岩溶塌陷灾害。3)崩塌灾害在雨季成灾几率高,治理应及时、可靠。工程措施可采用清
13、除危石、削坡减荷、被动拦挡、坡面加固等,并应加强监测预报工作。3.3防治管理建议应该说这是最重要的防灾对策,任何治理措施和治理方案,离开了各级管理部门的重视和实施,都是一句空话。首先,应建立健全法制观念和执法系统,各级管理部门应严格执法,建立监测预警信息系统进行全面管理,向政府提供灾情决策依据。其次,合理开发矿产资,优化开采设计和采矿方法,尽量降低对地质环境的破坏,并且相应的灾害治理和环境恢复工作应及时进行。第三,对治理难度大的采煤塌陷区应制定地方性政策,严格控制开采范围,坚决取缔资少危害大的小煤窑,加强监督管理,严禁超深越界开采。第四,加强地质灾害知识宣传,做好防灾减灾避灾工作。综上所述,古冶区是地质灾害多发区,规模大,治理任务繁重,恢复和保护地质环境,需遵循自然规律,针对不同地质灾害,进行多种模式治理,是可持续发展,再造青山秀水和肥田沃土的基础。【参考文献】：p 1河北地矿建设工程集团隧道工程公司,唐山市古冶区地质灾害调查与区划报告,20_6,7.2开滦矿务局,开滦煤矿志,1992.3刘恢先等著.唐山大地震震害,1985.4王景明等著.冀京津区自然灾害及其防治,1994.作者简介于孝民(1980),男,工程师,主要从事水工环地质及灾害地质的勘查与评价工作。第 6 页 共 6 页