1、唐山市古冶區地質災害發育特征與防治措施建議摘 要由于地質環境逐步惡化,采空塌陷、地裂縫等災害在古冶區頻繁發生,嚴重危及人民群眾生命財產安全并且影響和制約經濟建設的順利進行。從古冶區的地質環境現狀、地層巖性及巖土體工程地質特征入手,系統分析p 地質災害的發育特征和形成條件,在此基礎上,提出防災減災的對策建議。【關鍵詞】：p 地質災害;發育特征;防災減災對策;古冶區中圖分類號_43文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2021)-0112-02古冶區位于唐山市中心區東部,面積253.4km2,人口40萬,是唐山市最重要的工業基地之一。古冶區礦產資非常豐富,社會經濟發達,區內

2、采礦活動已經有一百多年的歷史,隨著煤礦、礬土礦、石灰石礦等礦產資的大規模開采、利用,地質環境遭到破壞,地質災害不斷發生、加劇,給古冶區造成了嚴重經濟損失,給人民群眾的生產生活帶來了很大影響。通過開展地質災害調查、評估、防治等相關工作,多部門相互協調、配合、補充,加大防災、減災投入,促進了古冶區地質環境的好轉,防災減災工作初見成效,同時對后續工作的開展也將起到積極的借鑒和參考作用。1地質環境條件1)地形地貌。古冶區地處燕山南麓低山丘陵與南部傾斜平原交界部位。北部丘陵區地面標高50300m,地勢高低起伏,侵蝕較強,沖溝發育;南部平原區地面標高2550m,上部為山前傾斜臺地,地形整體向南傾斜,表面波

3、狀起伏,下部為沖洪積平原,地勢平坦,在河流兩岸斷續發育著級階地及河漫灘。2)地層巖性。古冶區主要地層有古生界奧陶系、石炭系、二疊系,以及新生界第四系。奧陶系巖性主要為灰巖和白云巖,巖溶發育,局部有洞隙、裂隙存在;石炭-二疊系為含煤地層,巖性主要為砂巖、泥巖、頁巖及煤層。第四系,平原區主要為沖洪積層,巖性為砂及卵礫石與粘性土互層,丘陵區主要為殘坡積粉質粘土層。3)新構造運動及地震。古冶區地處燕山臺褶帶,馬蘭峪復式背斜,開灤臺凹之開平向斜東部,燕山運動奠定了區域構造格局,塑成了主要構造骨架。區域上主要活動斷裂為唐山斷裂,其孕育了197_年唐山7.8級地震。根據地震部門監測資料,從20_4年至今古冶

4、區及附近發生4.0級及以下地震達60多次,這些都說明本區為地震頻發區,新構造活動強烈。4)工程地質。古冶區出露基巖可分為碳酸鹽巖和碎屑巖兩類。碳酸鹽巖主要由白云巖、泥灰巖、灰巖組成,堅硬、塊狀,節理裂隙發育,局部有巖溶存在;碎屑巖主要由頁巖、泥巖、砂巖組成,巖體遇水有軟化特性。土體主要為丘陵區殘坡積粉質粘土層和平原區的沖洪積層,工程地質性能差異較大,容許承載力一般都大于100kPa,沖洪積層淺部飽水粉細砂存在振動液化現象,工程地質性質相對較差。5)水文地質。依據地下水賦存條件和埋藏特征,本區地下水劃分為第四系松散巖類孔隙水和奧陶系巖溶裂隙水。第四系孔隙水分為淺層含水組和深層含水組,由于人工開采

5、在局部區域存在水位降落漏斗;奧陶系巖溶水分為裸露型弱富水區、覆蓋型強富水區和掩埋型弱富水區,受采礦疏干地下水影響,水位且呈連年下降趨勢。2地質災害發育特征及形成條件古冶區地質災害主要分布在人類工程活動區。根據調查,古冶區地質災害類型為采空塌陷、地裂縫、巖溶塌陷,以及崩塌(危巖)災害隱患,其中采空塌陷災害是古冶區最嚴重的地質災害,危害大,范圍廣,人民群眾飽受其害。地質災害統計見表1。2.1采空塌陷和地裂縫1)采空塌陷發育特征。古冶區地下賦煤面積達170km2,國有和個體煤礦總數約50家,百余年的地下采煤活動,地表形成了大范圍的采空塌陷區,總面積近120km2,占全區面積的47,最大單個塌陷坑面積

6、近10km2。塌陷范圍之內受影響村莊還有50個,影響嚴重已搬遷村莊有90多個,塌陷區內地面下沉極為普遍,塌陷坑,地裂縫、錯臺隨處可見,鐵路、公路、輸電線路、通訊設施以及河道、耕地等也都受到不同程度的影響。2)地裂縫發育特征。古冶區地裂縫均為采空塌陷的伴生災害,主要分布在平原區的上部,危害對象主要為耕地、道路、村莊和場礦等。單條裂縫長一般11.5km,最長5km,寬度1015cm,最寬2m,垂向位移1550cm,最大1m。地裂縫都處于發展期,整體穩定性很差。3)形成條件和成因機制。古冶區采空塌陷和地裂縫災害均為地下采煤活動形成。區內北部賦煤區巖層產狀陡峭、直立,上覆土層薄,一般小于20m,這使得

7、采煤地面塌陷沿煤層開采方向(走向)呈條帶狀分布,塌陷帶往往朝傾向方向偏移,巖層越陡,偏移量越大,地面變形值也就越大,地面裂縫就比較發育;南部賦煤區巖層產狀相對平緩,土層厚度大,一般50-150m,采煤地面塌陷多呈橢圓形或近圓形塌陷坑,范圍較大,地面變形均勻且緩慢,地裂縫很少。2.2巖溶塌陷1)巖溶塌陷發育特征。本區巖溶塌陷災害根據成災特點可簡單地分為緩慢發展型和大災伴生型。緩慢發展型主要指趙各莊、林西-彭家塔坨一帶出現的巖溶塌陷坑,規模較小,直徑小于3m,深度小于2m,塌陷主要由地下水波動、降雨、振(震)動等多種因素長期、共同作用下形成。大災伴生型主要指197_年唐山大地震和1984年開灤范各

8、莊礦突水兩大災害所伴生的巖溶塌陷坑,該種塌陷坑多呈圓形、橢圓形,規模大,直徑一般410m,最大27.5m,深度48m,最大15m。巖溶塌陷主要危害耕地、礦井和房屋等。2)形成條件和成因機制。可溶巖的存在和水位差或水位波動變化是巖溶塌陷災害形成的基本條件。巖溶塌陷成因機制主要有兩種,即地下水潛蝕機制和真空吸蝕機制。緩慢發展型巖溶塌陷災害即為地下水潛蝕作用所形成,地下滲透水流在土層中運動,使土層顆粒發生位移,不斷被帶走,從而破壞土體結構,在巖溶發育處形成土洞,隨著土洞規模不斷擴展,在土體自重力、空間吸附力、降雨、振動等作用下便會發生巖溶地面塌陷。1984年范各莊礦突水災害,最大涌水量2053m3/

9、min,32小時淹沒70000m2巷道,突水后區域內地下水位驟降20117m,降落漏斗面積84km2。由于地下水位驟降數十米,產生了強烈的真空吸蝕作用,在其作用下使原本存在的溶洞、土洞及陷落柱的區域,短時間內幾乎是同時性地出現了多處巖溶塌陷坑,這些地面塌陷均系地下水位驟降產生真空吸蝕作用的結果。197_年唐山大地震時,其產生的強烈震動作用,使巖土體發生破裂、位移和砂土液化等現象,降低了巖土體的機械強度,從而發生巖溶塌陷。2.3崩塌(危巖)1)崩塌(危巖)發育特征。古冶區崩塌(危巖)災害隱患均為采礦活動產生。區內西起巍山,沿山脈延伸方向向東北至高山、長山,再向東到達域山、萬山和巍峰山,在這個大致

10、呈弧形展布的低山帶上,山體幾乎全部處于開采狀態,采掘活動殘留的廢棄山坡是危巖的主要發育地帶,山坡高度一般5080m,大者近20_m,危巖主要位于廢棄山坡的中上部,規模達幾萬方,甚至幾十萬方,穩定性較差,危害對象主要廠礦、道路及行人等。2)形成條件和成因機制。人類的亂采濫挖、無序無規開采等采礦活動是本區山坡危巖形成的最主要原因。不規范的采礦活動在采面上形成了大量的危石、浮石、探頭石以及山坡裂縫等,這些隱患,在降雨、振動等因素作用就會垮落,發生崩塌并可能造成危害。3地質災害防治對策人為因素為主,自然因素輔助,使古冶區地質環境變得非常脆弱,不穩定因素的相互推動,導致災種疊加,增大了災害的危害程度。一

11、方面人類不完全合理的經濟活動激發并加劇了地質災害的發生和發展,另一方面由于經濟能力原因和采取工程治理的難度和收效等問題,使得古冶區地質災害有增無減,也是災害頻繁發生的癥結所在。基于此,提出幾點防災減災的對策與建議。3.1避讓搬遷工程由于古冶區地質災害,特別是采煤塌陷災害多發生在村莊較為集中的平原地區,而且災害體規模很大,防治難度也大,治理費用高昂,一般的防治措施收效甚微,難于產生良好的社會效益和經濟效益,而避讓搬遷費用遠小于工程治理的投入,此種情況宜選擇避讓搬遷。對于無法避讓的工程設施,則應采取避重就輕的方案,避開規模大、危害重、治理困難的地段,選擇規模小,治理相對容易,費用低的地段。3.2工

12、程治理措施工程治理是指以工程措施治理為主,輔以適當生物措施,以保證和強化治理效果,達到對災害體綜合治理的目的。1)塌陷區和地裂縫災害的治理工作要重點保護村鎮、交通干線,公共設施等,采取采空區回填,塌陷區挖深墊淺,裂縫區充填,廢棄地綜合整治等措施進行治理,相關工作必須在地質環境允許,工程措施可行,資金投入適度,投保比例顯著的情況下才能進行。2)巖溶塌陷災害雖然規模均不大,但具有突發性強、隱蔽性高、危害性大的特點,因此進行治理也是必要的。對于一定區域的巖溶防治工作,主要措施為控制地下水超采;對于局部地段可采用注漿、填堵等措施治理巖溶塌陷災害。3)崩塌災害在雨季成災幾率高,治理應及時、可靠。工程措施

13、可采用清除危石、削坡減荷、被動攔擋、坡面加固等,并應加強監測預報工作。3.3防治管理建議應該說這是最重要的防災對策,任何治理措施和治理方案,離開了各級管理部門的重視和實施,都是一句空話。首先,應建立健全法制觀念和執法系統,各級管理部門應嚴格執法,建立監測預警信息系統進行全面管理,向政府提供災情決策依據。其次,合理開發礦產資,優化開采設計和采礦方法,盡量降低對地質環境的破壞,并且相應的災害治理和環境恢復工作應及時進行。第三,對治理難度大的采煤塌陷區應制定地方性政策,嚴格控制開采范圍,堅決取締資少危害大的小煤窯,加強監督管理,嚴禁超深越界開采。第四,加強地質災害知識宣傳,做好防災減災避災工作。綜上所述,古冶區是地質災害多發區,規模大,治理任務繁重,恢復和保護地質環境,需遵循自然規律,針對