喀斯特山区地质灾害成因及治理方案

2011-03-31谌洪星崔小平

城市地质 2011年4期

秦趣 ,谌洪星 ,崔小平

(1.六盘水师范学院生物与地理科学系, 六盘水 553004; 2.六盘水师范学院环境与化学工程系, 六盘水 553004)

六盘水市西部山区矿产资源丰富,煤炭资源种类齐全,炼焦用煤比重大;其它矿产资源有30余种,较多的有铁、铅、锌、镍等.矿产开发引发了山体滑坡、崩塌和泥石流等灾害.六盘水市处西南喀斯特山区,形成了喀斯特山区矿业城市特有的灾害特征.本文在分析城市地质灾害现状及成因的基础上,提出了治理方案和建议.

1 研究区概况

六盘水市位于贵州西部,与云南接壤,地处东经104°18′20 ～ 105°42′50″、北纬25°19′44″～ 26°55′33″之间.其矿产资源丰富,是我国西南地区的新型能源、原材料和煤化工基地.据统计,全市煤炭保有资源储量148.7亿吨,煤层气浅层资源量1.42万亿m3,煤矿资源在城市经济中占主导地位.

同时,六盘水市属于喀斯特山区城市.境内海拔高度1400～1900 m,岩溶地貌发育,碳酸岩分布面积占土地总面积的63.18%左右,约6263km2,其中石漠化面积达2575km2,约占土地面积的26%,是西南岩溶区石漠化最严重的地区之一[1].

2 地质灾害现状及成因

六盘水市是我国山地地质灾害的高发区之一.据有关资料统计,六盘水市目前共有地质灾害点1043处.滑坡、地裂缝和崩塌是六盘水市地质灾害的主要类型,分别占总灾害次数的59.9%、20.0%、12.2%.地质灾害给人民生命财产造成巨大的损失,据不完全统计,该地区共有9321户、40148位居民的房屋开裂或毁坏,因灾搬迁5009户居民,直接经济损失16285.5万元[2].

2.1 滑坡形成原因

滑坡是岩体自重应力、构造力、渗透力和震动力综合作用的结果.在喀斯特山区,地质环境十分脆弱,当发生灾害性降水时,更易发生滑坡灾害.2004年5月29日18时至30日凌晨4时,六盘水市水城县金盆乡营盘村鱼岭组一带出现150mm的强降雨,30日3时20分左右鱼岭组上方陡斜坡处的表层松散坡积物发生滑坡,造成3户村民房屋被掩埋,11人死亡,重伤4人,轻伤1人.根据现场调查,滑坡长90m,宽24m,体积约6500m3,由表层残坡积松散堆积物组成,滑坡属浅层推移式土质滑坡.该斜坡地形较陡,大部份在40度以上,且冲沟发育,表层岩体为软质碎屑岩,风化强烈、破碎,地质环境条件差,是地质灾害易发区.

2.2 地面塌陷及地裂缝的形成原因

地面塌陷及地裂缝主要分布在煤矿采空区.地面塌陷、地裂缝展布与矿井采掘平面相吻合;主裂缝走向与巷道一致,规模与煤炭的开采情况有关,较大的地面塌陷及地裂缝主要发育于大型煤矿采空区上部及其外围地带.中小型煤矿开采不规则,在地表往往形成不规则的、较密集的、小规模地面塌陷及地裂缝[3].六盘水市属于山区岩溶地貌,在沟谷斜坡地带更加容易发生地面塌陷及地裂缝.加上采矿废渣堆放在在斜坡上,遇到集中暴雨即造成灾害.六盘水市矿区较多,地面塌陷及地裂缝是主要地质灾害之一;地处岩溶山区,岩溶塌陷常见,加剧了地面塌陷及地裂缝的危害.上述严重地质灾害分布区主要有大湾、木果、汪家寨、蟠龙、新窑乡、发耳乡、都格乡、羊场、柏果、乐民、板桥、响水、大山、马依、老厂、新民乡等.这些区域煤炭资源丰富,采矿活动强烈,由此而引发的地面塌陷及地裂缝严重.2008年,该区域共发生地面塌陷及地裂缝206处.

2.3 泥石流的形成原因

泥石流形成的3个基本因素:①山地河沟流域内,坡地上或河床内有数量足够的岩土物质;②有足够数量水体冲刷;③有切割强烈的山地地形.泥石流的形成主要取决于地质因素、水文地貌因素和气象因素,然而,除此之外,植被、土壤、水文地质因素等有时甚至起决定性的作用.

六盘水市地处西南喀斯特山区,最高海拔2900.06m,最低海拔590.25m,地形起伏大,地形坡度一般在25°以上,沟谷相对高差达300～1000m,沟床平均纵坡在10°～20°,沟谷断面多呈"V"字型,沟谷切割强烈,加上喀斯特山区植被破坏严重,开矿中乱采滥挖,随意丢弃废土废石等固体碎屑物,在暴雨的激发条件下形成泥石流[4].2008年6月4日7时20分,六盘水市钟山区老鹰山镇木桥村福集组发生泥石流地质灾害,造成50余栋房屋受损,253人受灾,50人受伤.

2.4 崩塌的形成原因

崩塌灾害主要分布在切割强烈、边坡陡峻的沟谷或斜坡地带.岩石节理裂隙,断层软弱结构面和斜坡临空面对崩塌的形成起着重要作用.当煤层采空区暴露面积大或矿柱保留较少时,常导致顶板塌落而使上覆岩层(石灰岩)发育大量垂直裂隙,大气降水沿裂隙扩溶,使陡岩块脱落整个山体面逐渐失稳,大块岩体脱离母岩呈自由落体坠落[5],形成崩塌.近年来,随着道路建设和采矿活动的增多,人为因素引发的崩塌大幅度上升.崩塌主要发生于地形陡峻的山崖地段,所处部位常与断裂、节理和褶皱发育关系密切[6].

3 地质灾害治理方案

根据矿业城市地质灾害成因,结合喀斯特山区地质灾害实际,从技术、管理和规划等方面对山区地质灾害进行综合治理.

3.1 技术措施

(1) 改进采矿方式

充填法采矿是预防采空塌陷最有效的方法.煤矿等沉积型矿山开采采空区范围大,建议改目前的顶板陷落法开采为自下而上异向开采,即用自深部向浅部的开采方式,可有效地防治煤矿采空区的反复塌陷.另外,还可采用先进的采煤方式:①井下采煤矸石不出井,用于充填井下采空区,既可减轻地面塌陷,又可避免排矸对环境影响;②同一煤层、多工作面协调开采,可减小地表不均匀下沉,减少倾斜和水平变形对房屋的影响;③分煤层交错布置工作面,可减少不均匀下沉和静态变形值,使部分变形得以抵消.不同煤层开采边界交错布置,错距控制在40～80m.

(2)塌陷土地复垦

因地制宜进行塌陷地的土地复垦.地面塌陷深度较浅的地区,宜采用回填方式复垦;地面塌陷深度较深的地区,可采用改造成水库、鱼塘的方式复垦.具体复垦模式:①覆土造田; ②挖穴填土栽植果树; ③整治改造成建设用地; ④边建库、边复垦.

(3)煤矸石综合利用

为减少煤矸石风化扬尘、自燃产生的废气对大气污染及对水环境的破坏,防止煤矸石大量堆积产生滑坡、泥石流等地质灾害.可利用煤矸石生产建筑材料,建立矸石再选厂、回收煤炭,充分利用矸石热值、建立矸石发电厂,利用煤矸石铺路、充填塌陷坑、提取化工原料和稀有元素、生产矿物肥料等[7].