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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇地质灾害及其防治范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
地质环境是人类赖以生存的条件,一旦人类栖息地遭到破坏,将会给人民生命财产、国家建设带来巨大灾难,严重阻碍国家经济建设的健康发展,因而备受国民关注。在煤矿生产实际中,经常会遇到各种地质构造,而这些构造往往对安全生产有着重大的影响。矿井地质工作是煤矿生产技术工作的基础。对于地质、水文、瓦斯及其他相关资料的收集、整理、总结,能够保证为生产环节的多个侧面提供基础参数,从而实现安全指导生产。优化矿井地质工作,可以有效地避免多类事故的发生,对促进煤矿的安全生产具有极其重要的意义。
1、煤矿地质灾害的主要类型
我国地质条件复杂,因此煤矿遭受的自然灾害种类也很多,主要有地表沉陷、煤与瓦斯突出、矿井突水淹井、井筒破裂及采矿废弃物污染灾害、水土流失等,严重地危及着矿山正常生产和人民生活。
1.1 地表沉陷
这是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。由地下采空区顶板的冒落所造成的地面变形。在长期承载过程中,采空区矿柱系统中一些最薄弱部位往往会因风化、地震等作用而首先破坏。局部破坏的累积,最终波及整个系统。一般当矿柱的破坏率超过60%时,采空区顶板就要发生冒落,并或多或少地波及到地表。大范围的采空区顶板冒落通常是突发性的,往往伴随有强烈的气浪冲击,且多引起地表沉陷和张裂,造成地上或井下建筑物的破坏。有时,沉陷中形成的裂缝还可使地表水或地下水大量流入井下,直接威胁采矿工作的安全。如湖南锡矿山南矿就曾多次发生大规模的采空区冒落。最大一次冒落面积达34000平方米,使地表产生急剧的下沉和张裂,最大下沉量达1.075米,下沉范围近96000平方米,致使地表的一些井架和烟囱偏斜和弯曲。通常,地表沉陷的范围大于采空区。沉陷洼地的边界与采空区边界连线的倾角称移动角,是预测沉陷范围的重要数据。
1.2 煤与瓦斯突出
地质构造往往是造成同一矿区内瓦斯含量不同的主要因素。通常,张性断层是通达地表的张性断层,有利于瓦斯的排放;压型断裂不利于瓦斯排放,甚至有一定的封闭作用,促进瓦斯在煤层内聚集。褶皱构造对瓦斯分布也有重要影响。当顶板为致密岩层且未暴漏地表时,一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大,在向斜槽部瓦斯减少。当顶板为脆性岩层且裂隙较多时,瓦斯易于扩散,因而脆性岩层顶板的煤层背斜顶部瓦斯含量减少,在向斜轴部瓦斯含量增加。大量的瓦斯地质调查资料说明,与地质构造有关的突出点所占的比例很大,地质构造与突出的关系极为密切。有些突出点虽然其附近的地质条件并无明显异常,但却处于某些封闭构造劝闭的范围,或受某些特殊的构造边界所控制。
据统计,我国在1984—1995年的11年间,煤矿中发生煤与瓦斯突出近10万余次,造成的经济损失约100亿元。1991年4月21日,山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸,死亡147人。无论是从经济效益上看,还是从人民的人身安全来看,灾害的防治都是刻不容缓的。
1.3 矿井突水及淹井灾害
受开采破坏与影响,通过各种自然的或人为的通道进入井巷和采掘工作面空间的水,称为矿井水。煤矿中突水事故是比较常见的,并且严重影响了煤矿的生产、效益和安全。比如1975年9月26日,徐州矿务局权台矿南二采区-225水平325工作面刮板输送机道掘进放炮时,透老下山发生突水事故,最大突水量40m3/min,几分钟刮板输送机道全被水、煤块和矸石杂物淹没淤塞,共29人遇险。当时跑出14人,其中1人被水冲出时受轻伤。被堵在独头切眼上山15人,经过12小时清淤抢救,全部脱险。给矿井带来严重的人员伤亡和重大的经济损失。
2、地质灾害防治措施
为了保持经济持续稳定发展和维持社会的安定,必须切实重视对煤矿地质灾害的防御,制定防御自然灾害的对策和措施。
2.1 加强科学管理
地质灾害有着偶然性,但也有一定的规律可循。作为煤矿开采来说,要合理规划开采范围,杜绝私挖乱采现象。要在煤矿采掘资料的基础上结合矿区实际情况,建立健全矿井地质观测,查明影响煤矿正常生产和建设的各种地质因素,是矿井地质工作的首要任务之一。因此要再矿井地质工作中队煤系、煤层、地质构造等进行观测。还要建立地质灾害预报制度,并提出相应的防治措施。总之,地质灾害预防和管理工作是一项长期的、艰苦的工作,只有做好这项工作,才能够做到来雨绸缪,防患于未然,才能彻底减轻灾害带来的损失。
2.2 加强政府部门对地质灾害防治工作的领导
首先,要摸清地质灾害底数,掌握地质灾害分布规律,制定出地质灾害易发区和危险区,在此基础上拟定防治规划、计划。其次,坚持每年组织有关专家进行汛前、汛期和灾后的检查研究,以防为主,综合治理。第三,加强行政管理执法力度,健全完善5个体系:建立地质灾害防治的法律法规体系;完善政府部门执行法律法规的机构和体系;建立完善的地质灾害监测机构体系;建立一套完善的信息体系,及时掌握地质灾害动态;建立政府预测预报体系,分定期、不定期、长期、中期、近期及临灾警报等,对问题严重的要进行通报、曝光。
2.3 加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识
广泛宣传各种地质灾害知识,培养全民灾害意识,可以做到灾前有防,灾中不慌,灾后自救,提高生存能力,减少灾害损失。在广大人民群众中,通过各种途径做好防灾抗灾的宣传教育工作,引起人们对灾害的足够重视,增强人们的防灾意识,达到心中有数、居安思危的效果。
3、结语
总之,矿井地质工作是煤矿安全工作的一个重要组成部分。加强矿井地质工作的预防,对减少和杜绝各类事故发生,实现安全生产,有着重要的基础性意义。
1 废弃矿山引发的环境地质灾害的类型分析
废弃矿山所引发的环境地质灾害是多个方面的,但这些不同的灾害现象都是相伴而生,互相依存不可分割的。对废弃矿山引发的环境地质灾害进行类型化分析是探寻治本之策的前提。
1.1 矿内污水触发水污染
矿井关闭后一般会引发区域内大范围的地下水污染和地表水污染,依据矿井的监测资料进行研究发现,上述后果是因为矿井关闭后其以前的排水系统也自然废止,从而使得地下采空区内含有很多有毒有害成分的污染水和不同含水层的水相互渗透融合,从而引发洁净水深度和广度均极为庞大的污染。另外,矿区因矿井关闭,有毒地下水因得不到正常的疏导,就会自动上溢至地表漫流,引发地表水域的污染。废弃的煤矿和金属矿及有关矸石堆对河流、湖泊和水库造成有害的影响,这些都是因为废矿渣中所含酸性污染物质造成的。
1.2 地下水外溢淹没矿区
矿井报废使得地下水失去既定的人为疏导排出路径,水位上升溢出可以导致矿区大面积的被淹没。如1999年,陕西省就因为对沿河几十处的小煤窑强制关闭而引发灾害,其中原因正是小煤窑中的污水上涨导致河流下游地下水位抬升,涌出地表后,使得大片农田被淹,形成了大块的沼泽地,造成严重的水域环境灾害。
1.3 地面崩塌以及伴生的毒气外泄
废弃矿区地下部分有着因矿产开采形成的大面积的采空区,矿井关闭后,地下采空区缺乏必要的维护,地下构造遭受很大的破坏,经过一段时间后就会产生大面积的地面开裂、塌陷。由于矿物在密闭高压作用下会产生许多有害气体,这些有毒物质也会从地面裂缝中逸出,造成严重的空气污染。
1.4 废弃矿井污水入侵威胁临近生产矿井安全
废弃矿井所产生的废水往往会漫流进入其他正常运行的矿井,对其他矿井的正常生产和人员安全造成极大的恶劣影响。近年来比较著名的案例是江苏徐州矿务局、湖南资兴矿务局的废弃矿的案例,2000年两矿在关闭矿井后,境内污染的地下水也随机停止疏导排泄,不断增加的废弃矿水涌入相邻的生产矿井内,对安全生产造成极大的威胁。
2 废弃矿山环境地质灾害的成因
众所周知,废弃矿山所引发的环境地质灾害的影响面积大,并具有极强的隐蔽性强,且往往潜伏期较长。故而,对其地质灾害形成的技术原因和人为原因进行研究显得非常必要。
2.1 开采技术原因
采矿活动往往都会对地下水和地表水系统造成影响,从而对开采区及其周边区域内的水文地质和地下水层系统的运行产生极大的作用力。矿山开采过程会对煤岩层进行极大的破坏,含有多种化学成分地下水从巷道、井壁及采空区等多种渠道渗入矿井与煤系岩层接触,从而融合其中的各种成份,在此过程中,许多物理、化学反应理所当然在其中发生。成分复杂的矿井水在矿井关闭后,由于既有的正常排水渠道消失,富含有毒元素的污染水就会进一步污染其他未污染的地下水层系统,当地表开裂或塌陷后,酸性矿井水就会漫溢而出,对地表水域环境造成极大的污染。
2.2 开发过程中追求经济效益,环境意识不强
在矿产资源的开发过程中,企业主往往过分注重经济利益,对公共利益漠然对之,引发“公地悲剧”。在相当长的时期内,由于国家监管不到位,在利益的驱逐下,很多地区引发采矿热,个体矿山企业和乡镇村集体矿山企业对矿产资源进行无序开采,所采用的开采技术也极为落后。开采过程中没有对今后的地质环境破坏进行必要的评估,缺乏配套的矿山治理措施,从而为引发今后大规模的地质环境灾害留下隐患。
2.3 缺乏关闭矿井治理的良性措施
我国许多矿山企业都是建立于计划经济时代,一般都是国家产权,企业的盈利很大的份额都要上缴国家财政,而政府并没有合理留置安排足够的矿山治理资金。开采的同时没有注重治理,一旦矿区资源枯竭,企业难以为继,也就根本没有经费采取对矿山环境地质灾害进行防治的经费。矿井关闭缺乏必要的预测评估的前置阶段,对矿井关闭后的风险识别、预测、防范的技术系统和资金来源也就不可能形成系统的方案,也缺乏矿山恢复的一整套机制,在这样的前提下对矿井进行关闭,对其所隐藏的危害视而不见,任其滋长,从而就为造成大规模的环境地质灾害埋下伏笔。
2.4 地表复杂的自然地理环境
矿区地表地形一般均为山地、高原地区,地形地貌与地质构造都比较复杂,地面往往多高山陡坡,地质构造多断层,在自然的风化侵蚀作用下,岩体结构破碎随之而生。由于生产需要以及环保措施的缺位,矿区往往植被稀疏,水土流失比较严重。在汛期暴雨的相互作用下,关闭矿井采空区容易引发区域内发生严重的塌陷,还会发生泥石流、滑坡等地质灾害,从而引发地下污水上溢,造成综合性的地质环境灾害。
3 废弃矿山环境地质灾害的防治措施
对废弃矿山环境地质灾害进行类型化分析,并对其产生的成因和机理进行系统的研究之后,结合我国废弃矿井区域的各种自然条件,如水文、地质以及气候环境等进行考量,基于我国学术界的研究现状,借鉴国外先进经验,可以对我国废弃矿井引发的地质灾害形成如下防治建议。
3.1 构建废弃矿山风险评价与预报系统
对于既存废弃矿井的相关环境进行合理的技术考量是预防灾害的必要举措。废弃矿井的风险评价与预报系统的构建需要考虑以下一些技术问题,包括地下水流及其动态的动力学评价与预报,具体工作有流体动力学观测,渗透介质参数试验。另外一项比较重要的技术工作是评价采矿扰动对介质渗透性的影响,该项评价主要通过水文地球化学进行动态监测与预报来实现,主要进行以下技术性的任务,如水质迁移机理与强度,现场示踪试验,地下水自净可能性,含水系统环境中物理化学状态变化规律。
3.2 构建废弃矿山风险识别系统
对于风险的识别与分析首先有必要建立系统管理资料的数据库,对于数据库所应包括的资料,技术领域一般要采集如下一些数据,即废弃矿井的空间物理形态,含水层的水力特征,以及气候、降水、土壤、植被等地质与相关环境数据。;废弃矿井所含的危险因素主要存在于两个领域,一是人力活动即采矿过程中所遗留的危险因素,二是客观自然地理环境因素。对于人力活动所形成的危险进行评估预测必须是全面的,即包括环境的、经济的的因素,也应该把社会的、人文的因素考虑在内。
3.3 采用先进的地质灾害防治措施
【摘要】地质灾害一直都是地质研究的重点问题之一,它不仅涉及到人类的生命、财产安全,同时对于自然环境而言同样重要,例如过度开采等人为活动,会导致滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、塌陷等现象。本文重点论述了滑坡、 崩塌、泥石流、 地面沉降与塌陷几种主要地质灾害的影响因素和防治措施。
关键词 地质灾害;防治措施;环境地质
0引言
随着世界人口密度的增大,土地的过度使用,植物的大量破坏等,各种自然灾害频发。特别是随着城市发展建设,人造工程越来越多和工程规模的日益增大会对自然环境的改造和影响也越来越大, 如边坡的变陡会造成山体滑坡、 崩塌和泥石流的发生, 过度开采地下水和矿藏会造成地面沉降、 地裂缝和塌陷等。
1)地形因素
随着世界人口密度的增大,土地的过度使用,植物的大量破坏等,各种自然灾害频发。,我国地形以西高东低,地形分为三大台阶,东部、西部、青藏高原三个方向为三大台阶,东部台阶多为平原地区,沉降是常见的灾害,上海、宁波等东部城市,沉降都有不程度的出现。而第二台阶西部地区主要是以山划分,从大兴安岭到雪峰山为界,这里比较容易发生滑坡、泥石流,而第三台阶的青藏高原则是滑坡的高发地,泥石流也是频繁发生。
2)地质因素主要包括地质构造和岩性两个方面
断层与节理发育地带, 容易形成滑坡, 这是因为断层与节理使完整的岩体破碎, 使岩体强度降低。再加上节理面、断层面、层理面通过各种运动之后,很容易产生滑动面或者是切割面,在这种情况下,山体滑动,或者推移,山体滑坡成为必然,再加上自然天气的破坏,例如暴雨,滑坡加剧泥石流就会出现。
3)气象因素
随着地质灾害频繁发生,我国对于地质灾害也越来越重视,专门在中央电视台综合频道把天气和地质灾害的预报同时进行,这样的预报方式被称之为“地质灾害气象等级预报”,足见两者之间的关系十分密切。通常来说,地质灾害隐患点多为地形及地质极易产生地质灾害的地方。特别是在恶劣的自然天气面前,地质灾害发生越来越多。
4)人类工程活动对地质灾害影响
随着国民经济的飞速发展,各类人为的工程项目越来越多,例如、公路、桥梁、房屋等等不仅占据了大量的空间,同时也破坏了植被。大自然的平衡也在不自觉的情况下受到破坏,从而各种山体滑坡,泥石流,水土流失等现象频繁发生,这些的主因完全是因为人为工程过多而造成的。
当然,植被本身也是造成地质灾害的原因之一,当植被处于茂盛时期,根颈与泥土紧密结合,泥石流等现象很少会发生,一旦植被被破坏那么泥土本身稀松,泥石流就有可能会发生,为此,为了减少地质灾害,对于植被的研究也应该引起重视。
1主要地质灾害及其防治措施
地质灾害不仅危害到国家的财产安全,同时也是危害人民生命财产安全的致命灾害,为此,对于地质灾害问题,不仅要加以重视,同时更应该做到提前预防,出现灾害要及时治理,从而减少灾害对人民生活带来诸多不便。
1.1滑坡
1.1.1影响斜坡稳定性的因素
影响斜坡稳定性的因素十分复杂, 但可分为两大类: 一类为主导因素, 是长期起作用的因素, 其中有岩土体类型和性质, 地质构造和岩土体结构、 分化作用、 地下水活动等。另一类为触发因素, 是临时起作用的因素, 如地震、 洪水、 暴雨、 人类工程活动等。
1.1.2滑坡的防治措施
1)支档工程:它是防治滑坡最主要的一种工程措施, 它可以改善斜坡的力学平衡条件, 以达到抵抗其变形破坏的目的。常用的措施有锚固、 挡墙、 抗滑桩和支撑等。
2)排水:地表水和地下水丰富的时期,特别容易渗到坡体,当渗到滑动面时,抗滑力大幅下降,滑坡也会随之出现,在坡顶开挖排水沟, 特别是在斜坡变形区四周开挖排水沟, 拦截地表水入渗, 排水沟应用片石或混凝土砌置。其它排水措施还有地下廊道等。
3)削减及反压:减载主要是将较陡的边坡变缓或将滑坡体后缘的岩土体削去一部分, 以达到减少下滑力的目的, 反压是将削减下来的岩土体堆积在坡脚阻滑部位, 减载与反压往往配合运用, 使之既降低下滑力, 又增加阻滑力的良好效果。
1.2崩塌
崩塌现象主要是因为岩土体拉裂面被破坏,从而与母体分离而产生位移、坠落等。造成崩塌的原因:地形是造成崩塌的主因,存在高陡临空面的斜坡易产生崩塌地质灾害。地形切割越强烈,崩塌现象越频繁。风化是造成崩塌的第二大主因,风化会造成裂隙加大,对于崩塌起助推作用。当然,崩塌同时也因为水压、采矿、暴雨等自然灾害及人为破坏而引起崩塌现象。
崩塌是一种毫无预警的自然地质灾害现象,为了更好的解决崩塌问题,不仅需要考察好地形地貌,产生的原因,以及受到破坏的范围等,同时对于地质测绘这样的工作是必不可少的。为了减少危害以及人民人身财产的安全,还是需要建立标知,让百姓避开,或者直接搬迁等办法。如果不具备搬迁条件,需要及时治理,进行相关植被的种植,以及坡底的加固。
1.3泥石流
泥石流是山区汛期常见的一种严重的水土流失(泥沙失稳搬运) 现象。它是泥沙在水动力作用下失稳后, 集中输移的自然演变过程之一, 具有严重的灾害性。
1.3.1泥石流形成条件
①地形条件:陡峭的山岳是泥石流高发区,在特殊的地形条件之下,既是形成泥石流的主因,也是泥石流活动场所,泥石流是沿着坡降大的沟谷进行活动,每一个泥石流都会自成流域。流域可以分为形成区、流通区和堆积区三大区域。
②地质条件:泥石流的物质条件主要是由地质条件所决定的,当所处的地质构造相对繁杂,岩土松软、风化严峻,植被被破坏或者护理不佳,很容易就会在山坡处,或者沟谷之内堆积大量的碎状物质,这一些物质其实也是泥石流的一个隐患。
③气象水文条件:泥石流的形成必须有强烈的地表径流作为动力条件。泥石流的地表径流来源于暴雨,高山冰雪强烈融化和水体溃决等,气象水文因素是激发泥石流发生的决定性因素。
1.3.2泥石流的防治办法
①防治泥石流的生物措施:生物措施其实就是把原有的地质进行修复,让地质回归最初的形态,其中包括植被的培育,地貌的维护,特别是对于出现过崩塌的地段,或者有可能出现这种情况的地段严禁耕作。
②防治泥石流的工程措施:拦挡、蓄水、引水工程都是预防及治理泥石流的工程措施,坝体的建筑需要在流通区域进行建造,不仅起到加固坡体同时还具有拦挡泥石流的效果。为了起到更好的拦挡作用,坝体内还应该有排水孔,并且分布要合理科学,同时为了更好的阻拦泥石流的冲击力,可以进行分级坝体的建设,这样可以通过一级一级的分化泥石流的冲击力,所造成的危害也会减少。同时还应该建设蓄水库,截水沟、引水渠等引水工程,这些工程不仅可以分化洪水的水量,同时也可以削减洪水的冲击力以及有效控制泥石流产生的暴发力。
2结语
近年来,地质灾害一直都是危害人民生命财产(下转第363页)(上接第324页)安全的一大主因。而产生地质灾害的原因众多,自然气候也是其中之一,以及人类工程活动等等各方面都有关联,同时也与地质条件有关。为此,减少地质灾害的发生成为本文章的关键性问题。
参考文献
[1]李振林,孙加荣,刘颖,袁晓军.崩塌块体形成原因及其演变过程探讨[J].安全与环境工程,2011(04).
中图分类号:TD161
文献标识码:A
一、 引言
地质灾害泛指由于地质营力或人类活动而导致地质环境发生变化,并由此产生的各种危害或严重危害,一般可导致生态环境破坏、人类生命财产遭受损失。地质灾害按照成因可分为两类:(1)自然地质灾害,即自然条件下形成的地质灾害,常见的有地震、火山喷发、滑坡、泥石流、龙卷风等;(2)人类活动影响诱发的地质灾害,如地面沉降等。当今社会人类活动已经触及我们生活的空间的各个角落,甚至是宇宙太空,人类的活动已经大大影响了地质环境的正常发展,从而导致各种各样的地质灾害的发生。
我国是一个煤矿赋存、生产大国,煤炭在较长时间范围内依然是我国主要依赖的能源矿产。然而,煤矿的开采在给国家带来巨大的经济效益的同时,也为煤矿区的地质环境带来巨大的影响,通常表现为破坏性的、难以修复的地质灾害,严重制约了国家的经济发展。因此有必要摸清煤矿区地质灾害的类型,并做好防治措施。
二、煤矿地质灾害的类型及防治措施
煤矿区地质灾害的类型多种多样,总体表现为突发性和缓发性两类。前者为突发性的,通常有矿井突水、露天矿滑坡、瓦斯爆炸、煤尘、岩爆等,突发性灾害一旦发生必然会造成矿井工人生命危险;后者为缓慢的、长期的量变引起质变的地质灾害,通常有地表沉降、建筑物变形、土地荒漠化等环境灾害,缓发性灾害的发生需要一定的过程和时间,灾害发生或过程中及时发现并采取适当的方法,可以减轻灾害程度。
(一)矿井突水。
矿井突水的主要原因主要有以下几方面:(1)煤矿区地质条件比较复杂,地下水源补偿丰富,随着开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大,水压逐渐升高,突水威胁愈加严重;(2)工作人员的突水危险意识低;(3)预测方法落后,野外采集和数据处理存在一定的局限;(4)防治措施不够完善,对于一些突发的现象不能及时判断和处理。
矿井突水应以“预防为主,防治结合”的方针,实际操作中应该在地面防水和井下防水两个方面进行防治。
地面防水主要以修建地面防水设施,减少大气降水和地表水直接渗入矿井井筒,防治方法如下:(1)合理选择井筒位置;(2)井筒附近修建排水沟;(3)渗水时堵塞通道;(4)强制矿区附近有潜在危险的河流改道或新建人工河道等。
井下防水主要防治地表水、老窑积水以及含水层中的地下水在水压力作用下,通过薄弱地段流入井下,主要防治方法有:(1)边开采边探测小窑老空、积水旧巷道、充水断层及含水层的位置,并在开采前及时放水;(2)留设防水煤柱;(3)疏水降压;(4)注浆堵截水和注浆加固改造底板;(5)设置防水建筑物等。
(二)露天矿滑坡。
滑坡是斜坡岩石在重力、水以及其外部营力的作用下,沿岩层结构软弱面形成的岩石破坏现象。当岩体应力超过其强度时,导致岩体破坏,即形成滑坡。滑坡产生原因主要是岩体自重应力、构造力、渗透力和震动力综合作用的结果。露天矿滑坡可以出现在任何一个露天矿开采现场,一般来说年代较老的矿山发生滑坡的危险更高。
露天矿发生滑坡主要有以下几方面的原因:(1)岩石本身具有结构软弱面,抗风化、抗氧化能力弱,其成为地表水、地下水、裂隙水的通道;(2)水流作用软化岩体边坡,降低岩体的强度;(3)露天矿爆破作业震动对边坡稳定性产生影响。
边坡滑坡的主要防治措施主要有以下几个方面:(1)确定合理的台阶高度,进行分层回采;(2)利用现代化手段加强边坡稳定性检测;(3)及时进行地表水和层间水的疏通,减轻岩体内外部的水压;(4)人工加固边坡,增强边坡的强度,改善边坡的稳定性等。
(三)瓦斯爆炸。
瓦斯爆炸是由瓦斯和空气混合后,在一定条件下,遇高温热源发生的剧烈的氧化反应,并伴有高温及压力(压强)上升的现象。瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。爆炸后通常生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡。一般认为瓦斯含量达到5%-16%之间(氧含量应高于12%),遇到高温火源就可能引起爆炸。我国煤矿中,瓦斯爆炸发生的几率较大,必须严格控制瓦斯浓度和火源才能降低其发生的几率。
瓦斯灾害的防治措施主要有以下几方面:(1)开采前及开采过程中必须进行瓦斯抽放,以减少瓦斯浓度;(2)杜绝明火火源、火花、高温物体的存在;(3)利用先进的瓦斯监控设备严格检测;(4)加强员工培训,保证以上三个方面完全落实才能将瓦斯灾害降到最低。
(四)煤尘爆炸。
煤尘是煤矿开采过程中形成的悬浮在空气中的煤粉,这种煤粉不仅污染井下的空气,危害工人的身体健康(形成尘肺病),达到一定浓度和一定温度时同样会发生爆炸。其通常与瓦斯爆炸共存形成链式反应。
预防煤尘爆炸的主要手段是向煤层中注水,在开采工作面喷雾洒水,及时通风,同时杜绝一切明火存在于工作面及巷道内。
(五)岩爆。
岩爆又称矿山冲击,这是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量飞落、喷射、爆散的现象。岩爆灾害的发生影响正常的生产活动,对施工设备和财产造成损害,并危及人的生命安全。
岩爆灾害的发生究其根本原因是岩体的地壳应力的减小,形成自由面,通常与矿井工作面的深度有直接关系,地壳的压力随着深度的增加而增大,岩爆的可能性就更大。
岩爆是一种突发性的地质灾害,其防治手段应以预防为主,主要有以下手段:(1)矿井开挖前期应进行地质构造与应力预测的研究,以选择合适的挖掘地点,避开高应力区等危险地带;(2)根据岩爆发生的机理,依据岩体地应力和岩石力学参数,预测岩爆发生的地点、影响范围和危害程度,提供解决方法;(3)运用爆破、注水、钻孔等卸荷措施,使地应力得到合理分布,以防止岩爆现象的发生;(4)加强安全监测,及时预报,并做好宣传教育工作,加强岩爆灾害应急救险的教育。
(六)地表沉降、建筑物变形、土地荒漠化等灾害。
富煤区地下煤炭的开采造成地下形成大面积的“空洞”,煤层上部的岩层由于应力发生变化而发生变形,在地表反映为凹陷,形成地表沉降。地表沉降与煤层开采的深度、开采范围、煤层厚度等因素密切相关。地表的沉降通常具有滞后性,且变形范围比开采范围大得多。地表沉降同时造成多种衍生灾害,引起地表建筑物的倾斜、变形、地表开裂等。地表下沉同样会导致地表潜水位的下降,从而使大量植物死亡,在生态环境比较脆弱的矿区易造成土地荒漠化的严重后果。
地表沉降的预防与防治措施主要有以下几个方面:(1)鉴于煤矿开采地表沉降的无法避免性,应大力投入地表沉降机理与防治措施的研究,提出适合于不同矿区的开采方式,降低沉陷幅度;(2)煤矿开采前应对地表建筑物进行评价,对于有重大意义的建筑物应该适当的设置保护煤柱;(3)对于以变形的建筑物则采用积极的加固保护措施;(4)恢复沉降区的地面标高,及时铺垫,尽量恢复基本农业需求,植树造林恢复生态环境。
三、总结
煤矿区各种地质灾害并不是相互独立的,总有千丝万缕的联系。所谓“牵一发而动全身”,各种地质灾害的都应以“预防为主,防治结合”的方针对待,在生产过程中运用现代化的科学手段努力把握各种地质灾害的成因机理,做到有备无患。同时,煤矿生产单位也应该具有社会主义责任心,早发现,早预防,保证生产的正常进行,工人的生命财产安全,以及矿区人民和谐的生活环境,保证煤炭行业的可持续发展。
(作者单位:湖北国土资源职业学院)
参考文献:
[1]闫荣荣,张雪梅.我国矿山地质灾害防治投融资多元化模式探索.中国矿业。2010,19(增刊).
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中图分类号:F407文献标识码: A
一、形成滑坡的条件及主要特征
(1)、滑坡灾害形成条件
1、地形特点。主要包括斜坡和洼地地段,在这些地方地表水和地下水容易汇集壮大;河流的凹岸和缓坡,因其容易受到雨水冲刷和水流侵蚀往往形成滑坡;上陡下缓的堆积体地段和下伏基岩向外倾斜的斜坡;黄土地区阶梯前缘的缓坡地段等。
2、地层条件。容易风化或见水易软化的软质岩层;夹有软弱夹层的硬质岩;上松下密的黏土、膨胀土层和堆积而成的黏性土地层等在具备贮水功能、聚水条件和地层有隔水软弱面时易形成滑坡。
3、地质构造。倾向性较大的斜坡和断层交接面以及不整合面、岩层层理面,连通节理面、褶曲两翼的倾斜面等软弱结构层(面),由于地质结构的脆弱性易形成滑坡。
4、环境因素。水、气候、地裂、地震等自然因素。
5、外在因素。乱砍乱伐,破坏植被等人为破坏地表的行为。
(2)、滑坡判别特征
1、形态特征。滑坡主要呈现圈椅状或马蹄状环形谷。上部常有裂缝、中部是起伏的坑洼;前缘有鼓丘且常伴有扇形裂缝、后缘有陡壁和擦痕;两侧有羽状的裂缝并常常形成双沟谷现象。滑坡时常会形成鼻状凸丘和多级平台,有的还会伴随凹地积水、房屋倾斜、道路开裂和建筑倒塌等现象。
2、土层特征。滑坡发生时地层的完整性遭到破坏:岩层层位、产状或构造与不连续;有的岩层发生重叠或顺序颠倒;地表出现张性裂缝,并掺杂有树叶及泥土等参杂物。
3、水文特征。发生滑坡灾害时,地下含水层发生断裂,完整性和连续性遭到破坏。具有单独的含水层的滑坡体,此时水文特征变得毫无规律可言:水位变化、方向错乱、滑动带前缘位置溢出泉水等。
二、滑坡防止中的关键技术及处理方法
(1)、抗滑桩
1、滑坡治理中抗滑桩的设计
第一,确定桩群平面布置,确定桩距桩位。桩群平面布置和桩距一般是按照规定通过计算而得。桩位的确定有悬臂梁法、地基梁法、有限单元法、地质工程法、经验法。不同桩位将影响滑坡的稳定安全系数和滑动面的形状等。这里主要谈谈有限单元法。有限元折减法把滑带和滑体的强度参数进行折减,从而得到相应安全系数。把桩看作是埋入滑坡体中的梁单元,利用有限单元法计算其推力等,从而确定桩位。通过设计滑坡推力大小、地形、地层性质及理论计算,选定桩长、锚固深度、桩截面尺寸和桩间距。第二,选定桩型,确定桩长等,根据地质条件和一般规定选择。第三,力的分析。作用抗滑桩的力系分为作用于桩上部的滑坡推力和桩周围地层对桩的反力也可以说是内力。一般采用地基梁法测定内力确定变形。而对于滑坡推力的,其在桩背上的作用点和大小分布与滑坡的类型、部位、变形情况、地基反力等有关。可以用不平衡推力传递系数法去计算滑坡推力的大小。处于弹性阶段时,地基反力按弹性抗力计算,而在塑形阶段时,计算反力较复杂,但反力大小不能超过锚固段的许用承载能力。由于抗滑桩主要是承受水平荷载作用,而某些引起竖向压力的力如摩阻力、粘着力、桩变形等对抗滑桩的稳定安全可忽略不去计算。
2、施工机械抗滑桩施工技术探析
在当前大型工程施工机械抗滑桩的施工中,技术人员需要在进行抗滑桩施工之前首先对工程项目测量放样,并对施工图纸中的导线点、水准点、桩位坐标进行过复测。通过测定的桩位中心进行抗滑桩桩孔的开挖。在进行水下抗滑桩孔的孔口护壁施工时由于采用孔口钢护筒,故不需进行混凝土护壁的浇灌。施工机械抗滑桩进机械挖孔施工时一般采用隔桩施工法。每次需要对固定数量的桩基进行施工然后才能对其他桩基进行施工,以保证工程桩基之间土体的稳定。施工人员在进行桩孔土方的挖掘时,需要首先将桩孔间的土方进行挖掘,然后逐步进行周围的扩挖。施工中施工人员需要控制桩孔截面的尺寸,每个阶段的开挖高度与钢护筒的高度相差不大。当施工中发现地质情况发生变化施工人员需要及时进行汇报并积极采取措施,保证施工的安全。技术人员在每个阶段的桩孔开挖完成后及时进行施工机械抗滑桩孔径和垂直度、桩孔中心位置的测量,保证桩孔开挖的过程中其中心位置与桩中心在同一垂线之上,保证钢护筒的安装的垂直性和衔接的密封性,使抗滑桩的护壁厚度和孔径保持高度的一致。
在进行施工机械抗滑桩的施工中,桩孔挖掘过程中施工人员需要注意安全的进行施工,在施工中当桩孔挖到设定深度时需要利用杆孔规进行桩孔的直径和井壁圆弧度的测量,若发现不符合施工机械抗滑桩的设计要求,技术人员需要及时进行修正作业,保证桩孔的上下贯通和垂直。桩孔挖掘完成后技术人员进行钢护筒的下方和固定,每个阶段下放的钢护筒需要保证衔接的密封性和垂直性,并进行针对性的加固施工,保证施工机械抗滑桩孔中钢护筒的有效性和稳定性。施工机械抗滑桩采用钢护筒技术能够有效提高滑面的抗剪力,通过科学的灌浆施工使钢套筒桩孔具有良好的特性,如有较高的刚度,钢套筒在桩孔中施打比较容易和便捷,其横向刚度较小,在工程施工中布置比较灵活,有效提高施工机械抗滑桩的施工效率和施工质量。
(2)、快速锚固技术
快速锚固技术主要包括:快速钻探成孔、快速下锚和快速注浆技术与工艺的组合,而深层自适应锚固技术具有快速、安全、经济、创新的特点。
1、快速下锚技术与工艺概述
在复杂地层条件下,快速下锚技术以锚索的快速安装为基础,通过机械化辅助装置的使用,尽量缩短长大锚索的安装时间,实现钻进效率高、锚索安装速度快、注浆时间短、施工工艺先进、锚固效果好。
为了在场地狭窄的应急救灾现场快速、准确地将锚索安装到位,提高锚索施工效率,锚索辅助安装装置的设计原则是小型、灵活、操作简便、适应性强,与国外大型、安装和灌浆一体化设备互为补充。因此,机械化辅助下锚装置技术方案为:锚索安装系统由孔内和孔外两大部分组成,孔内装置主要起锚索定位作用,孔外装置主要起孔外固定、支撑和送绳辅助作用,二者相配合达到辅助下锚的效果。孔内装置由孔底装置和送绳装置两部分构成,是整个锚索快速安装系统的核心部分,关系到锚索孔内定位的可靠性。孔外装置由绞车、电机、减速机、联轴器、底座、配重钢轨等部分构成,作用是连接并牵引孔内装置已安装到孔底的牵引钢绳,将锚索安装到锚孔内的需要深度,实现机械辅助下锚准确到位,减轻锚索人工安装的强度,提高安装速度,从而提高锚索加固效果。
为确保安装质量,对锚索的安装工艺进行了研究。施工时,首先将孔底装置送至锚索孔内底部,靠机械装置进行固定,然后再连接锚索和送绳装置,与孔外装置联合作用将锚索安装到孔内指定位置,最后取出送绳装置,进行锚索的下一步施工,以达到快速、准确的施工效果。
2、深层滑坡自适应锚固技术研究
在深层滑体的锚固过程中,由于滑面埋置较深、钻孔深度大,如果采用传统的拉力型预应力锚索,锚索势必很长,工程造价成本较高。自适应锚固技术是指锚索在基岩和滑体中均设置锚固段,滑面位置设置自由段,利用滑体剩余下滑力在基岩与滑体中分别产生锚固力,在中部自由段(钢绞线套管防护,套管外钻孔注浆)产生“预应力”。当岩土体有滑动迹象时,自适应锚固即产生锚固力,中部自由段产生位移,适应岩土体变形,两端锚固段产生锚固力,及时控制岩土体变形,达到加固岩土体的目的。同时由于不张拉、不安装锚具、一次性注浆完成,具有快速、安全、经济、效果好的特点。同样的原理,这种自适应锚固技术也可用于多层滑面的快速加固工程。
为了尽快完善自适应锚固技术的程序和工艺,利用试验和数值模拟研究自适应锚固作用的机理,探讨自适应锚固的适用性,为自适应锚固的工程应用提供科学依据。试验技术流程为:预制混凝土块(预留孔道)―制锚―应力传感器埋设―锚索安装―注浆―试验模型组装―加载试验及数据采集―数据分析与处理。其中关键技术环节包括:应变传感器埋设、注浆、加载试验及数据采集以及数据分析与处理。然后采用FLAC3D对室内试验进行数值模拟,以检验室内试验的可行性及试验成果。
计算结果表明,在受外界干扰,如滑体发生较大变形时,锚索能利用岩土体与砂浆体的粘结力进行自锚固,且其内力分布模式为对称于滑动面的双曲线。
(3)、锚索 + 格构梁系统
该系统是利用锚索外端与格构梁联接固定于坡面,另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线,从而直接在滑面上产生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使结构面处于压紧状态,以提高边坡岩体的整体性,从而从根本上改善岩体的力学性能,有效地控制岩体的位移,促使其稳定,达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。
因而在实际的滑坡体治理措施中该系统得到了广泛的应用。其施工工艺为:确定孔位钻机就位调整角度钻孔清孔安装锚索注浆制作框架梁锚索张拉封锚。施工前坡面需修整成一定的坡比,格构梁纵横正交呈“井”字形( 或斜交呈菱形) 紧贴在坡面上,锚索设在纵横梁的交点上,并可考虑在坡面上的梁格内植草绿化,在适当部位还可以种植一些低矮的灌木,既保证其抗滑的效果又增加了美观性。
三、结语
总而言之,在长期的山体滑坡治理过程中,需要根据总结滑坡的防治原则,采取及时有效的滑坡预防措施,使治理方案的实施更加具有时效性和安全性。参与国家防灾减难的工作人员应该根据滑坡的变形特征、滑体物质及性质组成特征、稳定性影响因素等影响程度分析,秉着“技术可行、经济合理”的宗旨,科学合理的对地质灾害中的滑坡进行防治,同时也希望滑坡的防治工作可以引起社会的广泛关注,同时促进我国防灾减灾事业的发展。
参考文献
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随着我国对于矿山的开采,在开采的过程中由于各种自然因素和人为因素,或者二者的共同作用导致的自然灾害频繁的发生,矿山地质灾害一旦出现,会给周围的自然环境和人文环境造成很大的破坏,也会给人们的财产和生命安全造成很大的威胁,所以,我们要在矿山开采的各个阶段做好相关的预防和治理工作,尽量避免矿山开采造成的各种地质灾害,无法避免的情况下,也尽量的将其危害性控制在最小范围内,这就是我们研究矿山的地质灾害的最主要的目的。
我们要想合理的预防矿山的地质灾害,就必须对其进行必要的了解和研究,才能做到有针对性的预防和治理,首先我们要明确的是矿山地质灾害是地质灾害学科的一个分支,是由于自然地质作用和人为因素导致矿山生态地质环境恶化,并造成人类生命财产损失或人类赖以生存的资源、环境严重破坏的灾害事件,这一定义揭示了矿山地质灾害的主要的产生原因和最终影响的因素,也为我们研究矿山的地质灾害提供了科学的方向。随着改革开放和市场经济的深入,我国新一轮的经济快速发展,社会生活的各个方面对于矿物资源的需求量大大的增加,也就导致了采矿产业的快速发展,开采量的加大也就大大的增加了环境的压力,尤其是除了正常的开采活动外的各种开采事故的出现,对矿山的周边的自然环境的影响是非常不利的,这种影响也会间接的通过环境的演变作用于人类的生活和生产。就我国目前矿山的开采现状来看,虽然取得了显著的发展的成绩,为生产和生活的各个领域做出了突出的贡献,尤其是提供资源这个方面,更是起到了非常重要的作用,据有关的资料显示,我国的矿业为各种工业和农业提供的生产资源占其消耗的总资源的三分之二以上,可见其为经济发展做出的重要贡献。但是不可否认的是我国的矿业发展还存在种类多,分布广,影响大,潜在灾害隐患突出等特点,并且存在上升的趋势,给人民生命财产安全带来很大的威胁。因此,为了减少这种危害和威胁,加深了解矿山地质灾害的主要类型,对合理有效地利用资源和防止矿山地质灾害具有重要意义,下文中笔者将结合自己的经验和知识学习,从几个方面进行简要的阐述。
1.我国矿山地质灾害的主要类型
我国的矿山分布比较广,也就导致了矿山的地质灾害的类型的多样。同时,矿山地质结构的不同和施工的复杂性也决定了矿山的地质灾害种类繁多,但是在众多的地质灾害中常见的矿山目前涉及较广危害较大的地质灾害主要有地表崩塌,井下突水、深井岩爆等。
1.1地表塌陷
所谓矿山的地表塌陷,就是指在各种矿物的开采的过程中,我们通常会对存矿层进行深浅不同的挖掘,导致了地表与地层的分离,这种分离和采空的状态下,如果控制不当,就会导致表层的地面发生坍塌,造成地质灾害。通常情况下,地表塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在开采的过程中,矿山开采到一定的程度,就会形成大面积的采空区,这个时候的操作技术和方式是非常重要的。因为在采空区,我们通常会利用一定的支撑手段来保持地表的稳定,但是若保留的矿柱不足,或因矿柱受损而失去支撑能力,就会造成地面塌陷,不仅不利于矿物的开采,也会造成人员的伤亡和经济的损失。一般情况下,处于开采中的矿山都会有不同程度的地表塌陷的隐患,特别是那些矿体埋藏较浅,产状较平缓的矿区(如煤矿),地面塌陷的现象更为常见,也就要求有关的施工部门重点的进行预防。对于一些工程规模较小,或者有条件的开采作业,我们可以采取回填的方式有效的避免地表塌陷的发生。但是若采空区不回填,当矿层开采的范围扩大到某一时刻,在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地,一旦地表遭受到各种外力的刺激,就会出现塌陷情况,比如大量的自然降水。此外,在岩溶分布区,还会因矿山排水疏干而导致溶洞上方地面塌陷。但是,由于采矿过程是十分复杂的,并且涉及岩层的结构、构造、岩性、成分等许多因素,因而至今尚未形成公认的通用的采矿塌陷机理,不过也不是说地表塌陷就是无法预防和避免的,我们可以根据采矿的经验和当地的地理条件的分析,得出一个地表塌陷的发生的大致情况,并据此做好相应的预防工作,并要随时注意对各种地质情况的监测,一旦出现异常,要尽快找出原因,做出应对反应。
一旦地表塌陷发生后,我们要及时的组织好人员的撤离,以及各种相应的控制措施,以免地表塌陷引发其他的矿山地质灾害,造成更大的经济和人员的损失。
1.2井下突水
据有关的资料显示,目前我国的已知矿山有十二万座,且南北分布状况复杂,这也就决定了各个矿山的具体地质情况和矿产贮藏量有着很大的不同。而且在长期的开采的过程中我们也发现,我国有许多矿山地质和水文地质条件很复杂,地下水作为对于采矿工作的一个重要的影响因素,必须引起各个部门的重视。所以,采矿时对地下水必须进行疏干排水,甚至要深降强排,在这个过程中,由于具体的操作的问题,经常会出现一系列的地质环境问题,给矿山生产带来许多灾害。井下突水是最常见的矿山水文灾害,具有突发性强、规模大,后果严重等特点,是我们主要预防和治理的矿山水文灾害之一。据统计,近30年来,我国煤矿突水,淹没全矿井58次,部分淹井64次,造成经济损失达27亿元。由于突水的威胁,我国煤炭矿床约有150亿t储量不能开发利用,可见其危害性之大。井下突水主要由含水层引起,所以发生的位置也就是地下水的存储位置,这种位置上的确定比较便于我们的预防工作的开展,其发生的状况是在违规操作或者非正常开采条件下,遇到积水巷道或采空区、溶洞、地下暗河等含水体,容易引起隔离岩层失稳,从而引起灾害,所以我们要强调的仍是在开采的过程中的操作问题,要注意严格按照事前的勘察计划所指导的方式进行开采。尤其是在水体下采矿,应经过专门论证以及采取专门的防治措施,要结合当地的水文情况对矿区的水文特点进行综合的判断,以便顺利的开始排水工作,对于不影响开采作业的水文情况,尽量保持原状,以防止任意的改流和引流造成的其他地质问题的出现。另外,矿坑突水往往水文地质条件复杂,存在软弱破碎带及断裂构造,造成顶、底板的稳定性差,在开采的过程中我们也要做好相关的预防工作,尤其是断裂构造,其中的存水情况和地下水流动情况不好勘察,操作不慎即会引起大量的地下水的突水现象。
1.3深井岩爆
深井岩爆一般发生在大型的开采施工中,因为在我国,当硬岩矿山开采深度超过600m即公认为深部开采。近年,一些大型的开采工程甚至实现了部分金属矿山进入1000m以下深部开采,远远超过了深度开采的标准,这也就导致了开采的难度的增加和地质灾害的发生几率的增大。尤其是高应力条件下的硬岩层往往会发生地下岩爆。岩爆问题已是困扰采矿正常生产的主要问题之一。岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中,硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力分异,储存于岩体中的弹性应变能突然释放,因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。岩爆就其破裂机制而言,是一种开挖卸荷条件下岩石自身弹性应变能突然释放所造成的脆性破裂或爆裂;爆裂造成的岩块(片),则可以爆裂松脱、爆裂剥离、爆裂弹射或抛掷等不同方式脱离母体,其脱离方式、初速度和规模大小等与爆破时的破裂机制及释放弹性应变能的多少和波及深度等诸多因素有关。它的后果是十分严重的,可能造成施工人员伤亡、施工设备毁坏、施工进度延缓,导致施工综合成本增加,已成为世界性的地下工程难题之一。如红透山铜矿目前开采已进入+900~+1100m深度,在1999年发生的一次中等程度的岩爆,导致近100m长的斜坡道一次性崩塌报废和部分采场停产,可见其危害性之大,所以做好相关的预防工作是十分必要的。所以,基于岩爆的危害性,我们要在深井作业时,做好相关的预防工作,对于存在危险的硬岩矿山的开采,尽可能的控制其深度,对于一千米及以上的深井尽可能的不加深其开采。
2.矿山地质灾害的防治措施
我们知道,矿山的开采、挖掘是直接在岩土圈进行的,所以会直接作用于矿山的自然环境,伴随着我国矿山开采强度的增大,其所造成的环境破坏也越来越严重,周边环境的不和谐也会直接或者间接的影响矿山的开采安全,严重的会直接诱发各种矿山地质灾害,所以我们要注意加强对周边的环境的保护,但同时也不能放松对于各种地质灾害的预防和治理,这种灾害的防治从某种意义上讲就是一种环境的保护形式。下面笔者根据自己的工作经验和研究结果,主要从技术方面提出几点地质灾害防治措施,仅供参考。 2.1地表塌陷的防治
金属矿山采矿引起的地表沉降塌陷主要是由于采空区塌陷(空场采矿法矿柱支撑系统崩溃造成采空区顶板垮冒,崩落采矿法崩落顶板岩石形成覆盖岩层)造成的。金属矿山矿体开采多属于非充分开采,地质条件复杂多变,地表沉降、塌陷多具有局部性、突然性、随机性,规律性较差。因此,对采矿引起的地表沉降、塌陷,国内外开展的研究工作都较少,对于这种矿山的地表塌陷的预防我们主要依靠的是施工经验,由于后期的治理比较困难和复杂,所以我们要以预防工作为主,做好相关的塌陷事故的预测。对于煤矿山采空区塌陷的治理方法很多,但较常用的方法是充填复垦法。这种方法是利用矿区附近的煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离物等可供利用的充填材料充填采空塌陷地复田,将开采过后的采空无利用这些无用的材料进行回填,既可以避免材料的堆积,也可以防止地表的塌陷。这种方法多用于有足够的充填材料且充填材料无污染,可经济有效防护治理的地区,因其既解决了塌陷地复垦问题,又解决了矿山固体废弃物的处理问题,所以经济效益最佳,但是也仅限于煤矿矿山的开采后的地表塌陷的预防,并且要注意的是在回填的过程中的材料的无污染性,因为一旦材料对于地质具有污染,就会伤害到原有的地表的植被,从而导致水土流失和其他的矿山地质灾害的发生。
2.2井下突水的防治
预防断裂出水是矿井防治水工作的主要内容之一。首先应当查明工作面断裂分布情况,为预防断裂出水提供依据,对于断裂处要加强支护,重点监测,防止滞后出水。水压是造成隔离岩层出水的重要因素,通过降低水压来减少水压对于隔离岩层的“顶劈”作用,预防出水,所以我们在开采的过程中,要利用各种仪器和构造上的设计尽量的减少水压对于隔离层的影响,因为水的流动性强的特点,导致了其不好控制,所以我们也只能从预防的角度来加强对于井下突水的控制。此外,应当加强对矿井开采工作的管理,严禁违规操作和非正常开采,因为一些中小型的企业在开矿的过程中,为了追逐利益,不顾地下水的自然情况,随意的更改开采计划,导致了隔离层的破坏,从而形成了突水的地质灾害。
2.3深井岩爆的防治
关键词: 地质灾害;特征分析;诱发因素;防治措施
Key words: geological disasters;characteristic analysis;inducing factors;prevention and control measures
中图分类号:P5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)21-0296-03
0 引言
天峻县位于青海省东北部,青海湖的西北侧,东与刚察县接壤,西与德令哈市毗连,北靠祁连县,南部为乌兰县,隶属于青海省海西蒙古族藏族自治州管辖,全县总面积2.57万km2。县境内交通网较为健全,青藏铁路和国道315线横穿县境南部,另有乡级简易公路通往各乡,总体上交通较便利。县境内地质灾害较为发育,通过对泥石流、崩塌、滑坡及不稳定斜坡等主要地质灾害的发育特征、形成条件、诱发因素的分析,提出相应的防治措施及建议,对于保障人民生命安全,避免财产损失具有重要意义。
1 地质环境概况
1.1 地形地貌 天峻县位于祁连山南麓,县境内山峦重叠,地势高亢,地势总体为西北高,东南低,海拔在2850~5828m之间。
地貌形态上具有明显的断块山脉与断陷盆地相间的特点,山脉走向受地质构造控制,总体山体呈北北西或东西向展布。山脉由北向南依次为:北部为托莱南山、疏勒南山、沙果林那穆吉木岭;中部为大通山、哈拉湖南山;南部为宗务隆山、青海南山,县境内最高峰为团结峰,海拔5828m。海拔4500~5000m以上的高山区现代冰川发育,现代冰川和古代冰川作用的地貌类型都很丰富;山间盆地、平原地势较平坦,海拔3300~4100m[1]。
1.2 气象和水文条件 天峻县属大陆性高原气候,寒长暑短,四季不分明,无霜期短,日温差大,多风少雨,蒸发量大。极端最高气温28℃,极端最低气温-35.8℃。无霜期32天。天峻县大风日数较多,全年平均砂尘暴日数5.4天,大风日数为70天,平均风速为3.6m/s,最大风速为24m/s。年平均降水量344.7mm,最大降水量60.9mm,最大积雪深度21cm。县内东部海拔4000m以上地区,年降水量一般在400~500mm之间,县境内绝大多数地区年降水量都在300mm左右。
县境内水系十分发育,主要有疏勒河、哈拉湖、湟水河(黄河水系)、青海湖几个流域。由于大多数河谷受构造控制,干、支流河道曲折,坡度大、水流急、多峡谷。
1.3 地质构造 根据1:100万《青海省大地构造图》,天峻县在大地构造单元上处于秦祁昆(东昆仑、祁连、北秦岭)晚加里东期造山系祁连造山带与青藏北特提斯(东特提斯北部)华里西-印支造山系宗务隆山华里西造山亚带的复合部位。县境内构造为近东西走向的复式褶皱带和压性断裂带,同时有压扭性断裂与之斜交,张性断裂和它垂直。
2 天峻县地质灾害现状
近年来各地过度放牧,使林草植被遭到严重破坏,水土严重流失,使得地质环境日趋恶化,为泥石流地质灾害的频繁发生制造了有利条件。天峻县国土资源较丰富,随着国家“西部大开发”战略的实施,土地、矿产、森林、旅游等资源的开发力度逐年加大,城乡及公路建设都得到了快速发展,受这些工程活动的影响区域内地质环境加剧破坏,地质灾害问题也逐年增多。木里矿区露天采煤时不合理削坡,引发采坑边坡部位的崩塌;修建主干公路时两侧随意削坡、不合理开挖,导致边坡失稳产生崩塌、滑坡;部分已建公路缺乏坡脚或坡体支护设施,导致发生崩塌、滑坡地质灾害;在煤矿开采过程中,大量的矿渣、尾矿、矸石等遗弃物质堆放不科学,地质环境治理恢复未得到有效实施,存在地质灾害隐患。
2008年底以来调查发现,县境内9个乡(镇)具有危害、威胁人民生命财产安全和重要工程设施的地质灾害点有100余处。超过90%以上地质灾害类型为泥石流和崩塌,同时存在滑坡和不稳定边坡灾害[1]。
为了加强地质灾害防治工作,贯彻“以人为本,以防为主”的方针,切实减轻地质灾害对人民生命财产造成的危害,经镇政府研究,现将《__镇2014年地质灾害防治方案及汛期突发性地质灾害应急预案》印发给你们,请结合实际,认真贯彻执行。
__镇地质灾害防治方案
一、全镇地质灾害现状
我镇地处大别山区,地质构造复杂,岩石破碎风化严重,山高坡陡,断层发育,在降水和地表泾流及人类工程活动(修建公路、切坡建房)作用下,易形成地质灾害。地质灾害类型以滑坡、崩塌为主,次为河流岸塌。尤其是汛期多发、突发。2005年我镇“51”“92”,2006年“726”发生了大量滑坡、崩塌地质灾害,造成多户房屋倒塌,村、乡公路多处受损,交通中断。
根据省、市、县调查统计,我镇在册主要地质灾害防治点有2处,__社区杨术冲不稳定斜坡和戴家河村马鞍山滑坡,列为2014年重点治理的地质灾害隐患点。为加强地质灾害防治工作,贯彻“以人为本,以防为主”的方针,根据有关规定和《__山县2014年地质灾害防治方案》(__政办[2014]22号)文件精神,制定《2014年__镇地质灾害防治方案及汛期突发性地质灾害应急预案》。
二、地质灾害重点防范期
根据以往的地质灾害发生的时间及规律,一般地质灾害发生期以汛期为主。5-9月份是滑坡、崩塌、泥石流的重点防范期,集中强降雨或长时间连续阴雨时段及其过后2-3天是重点防范时段。台风活动等其它极端异常天气时期,属动态地质灾害重点防范期。人类工程活动诱发产生的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害在时间上具有不确定性。
三、地质灾害发展趋势
2014年我镇地质灾害危害较往年仍不容乐观,防灾形势依然严峻,地质灾害仍以崩塌、滑坡、不稳定斜坡、泥石流等突发性地质灾害为主。综合我镇地质灾害现状、发生规律及经济社会发展的要求分析,在未来几年,如不能采取有效措施防治,地质灾害可能有逐年加重的演变趋势。
1、我镇一些已发现的稳定性差或较差的地质灾害隐患点,在强降雨季节,有可能重新复活。
2、人类新的经济活动可能会引发新的地质灾害。如村村通公路建设和农民切坡建房等都可能破坏岩土体的稳定,引发新的崩塌、滑坡、泥石流灾害。
四、地质灾害的监测、预警责任人
地质灾害防治实行分级、分部门负责的原则,全镇地质灾害预防的责任单位为镇人民政府和县主管局,隐患点的监测、预警责任人为镇分管领导、地质灾害所在村书记、主任、单位负责人。
五、地质灾害防治措施
1、落实地质灾害防治工作责任制。地质灾害防治按属地管理原则,分级、分部门负责。镇地质灾害防治工作领导组负责全镇地质灾害防治工作的领导,各村(社区)主要负责同志对本辖区地质灾害防治工作负总责。镇国土资源管理中心所负责行政区域内地质灾害防治的组织、协调、指导和监督工作;农村公路管养、水利、城建、教育等其它有关部门按照各自职责负责有关的地质灾害防治工作。
2、加强地质灾害防治知识的宣传和培训。加强地质灾害减灾防治知识的教育,提高广大干部群众对地质环境的保护意识和对地质灾害自测自救的能力;加强对镇、村、组监测人员的培训,提高其监测能力和水平。教育部门要联系实际将地质灾害防治知识作为一项教学内容,广泛开展“如何防范地质灾害,强化自我保护意识”的教育活动。
3、建立汛期应急机制。抓好汛前调查、灾害预警、汛期巡查、灾害应急处理工作。镇国土根据气象部门的通知及时天气和地质灾害预警信息,国土、农村公路养护、城建等相关部门在汛前、汛期对重点防范区段和隐患点进行调查、巡查、监督。水利、交通、教育等部门在国土资源部门的指导下,负责各自管理范围内的地质灾害调查巡查工作,及时处置发现的问题。各村、社区向每一户受威胁的群众发放“防灾避险明白卡”,在国土所的指导下加强对监控点监测、巡查,遇有重大险情及时上报。对出现地质灾害前兆的区域或地段,及时划定危险区,予以公告;在危险区边界设置明显警示标志;各村、社区居民组根据实地情况,及时组织受灾害威胁的居民及其他人员转移,情况紧急时,强 行组织避灾疏散。灾害发生时及时上报,镇政府视情启动应急预案,在镇防灾救灾指挥部的指挥下,按预案设计的撤离路线和避让地点,迅速组织人员和财产转移,确保人员生命及财产安全,并采取必要措施,防止灾情进一步扩大。
4、镇政府编制年度地质灾害防治方案和重点地质灾害隐患点应急预案。各村、社区在国土所的指导下,编制本地区年度地质灾害防治方案和重点地质灾害隐患点应急预案;根据需要成立地质灾害抢险救灾指挥机构及应急抢险队伍,备足应急抢险物资,适时组织重点地质灾害危险点应急预演,提高应急反应及救灾能力。
5、加强地质灾害的群测群防工作。镇地质灾害应急调查组对汛期地质灾害防治工作进行重点巡查和应急调查。在重点防范期内,地质灾害易发区的村组要加强地质灾害险情的巡查,落实预防措施;逐级落实地质灾害防治责任制,灾害危险区段(点)的监测和防治任务,各村、社区、要落实到具体的监测人员,签订责任书;具体监测工作由镇政府安排受威胁单位和个人负责,做好群测群防记录。
6、坚持和完善汛期值班制度、险情巡查制度和灾情速报制度。各村、社区在汛期特别是极端天气要加强值班,确保通讯畅通,信息传递准确及时,并做好值班记录。强化汛期定期监测和重点时段监测,做到汛期每周一次,重点时段每天监测一次或多次,发现险情及时向“镇防指”和镇国土所报告,接到报告后,由镇国土所立即派人进行现场调查,采取有效措施进行处理。
7、多渠道筹措资金,防治地质灾害。镇政府根据地质灾害防治工作需要,每年安排一定的地质灾害防治专项经费,主要用于地质灾害监测、预防,应急和自然因素形成的重点地质灾害隐患点或新发生的地质灾害危险点治理。因工程建设等人为因素引发的地质灾害治理费用,按照“谁引发、谁治理”的原则,责成责任单位限期治理,消除地质灾害隐患。
8、加强对地质灾害隐患区新上工程建设项目的地质灾害危险性评估、勘察,对有地质灾害隐患的区域,先进行地质灾害评估、勘察并治理,再规划工程建设。
六、突发性地质灾害应急预案
制定突发性地质灾害应急预案,是应对突发性地质灾害的重要措施,以避免和最大限度地减少人员伤亡为主要目标,在确保人员生命安全的同时努力降低财产损失。应急救援工作实行“统一指挥,分工负责,相互配合,快速高效”的原则。
(一)组织机构
根据我镇实际工作情况,镇设立地质灾害防灾治灾指挥部,与镇防汛抗旱指挥部合署办公。在镇党委、政府直接指挥下,镇指挥部统一指挥全镇的地质灾害防治工作,下设办公室和若干应急工作组。
1、综合办公室主要职责:负责收集、审查、发送、管理各类信息,掌握并综合防台风、山洪及地质灾害动态情况,负责各工作组的协调。
2、工程技术组、检查组:负责制订防灾救灾方案、抢险方案、水毁工作方案、抢险计划和技术指导;负责组织地质灾害易发区等工程巡查、人员财产安全巡查,并开展安全运行管理,负责地质灾害防、避、抢、救工作检查。
3、抢险救灾组:指导或帮助组织人员与重要物资应急转移安置、灾区医疗卫生防疫;负责水利、电力、交通、通信、校舍、供水等受损设施的抢修,维护社会治安秩序。
4、查灾核灾组:负责了解收集人员及物资应急转移和灾害造成的损失情况,汇总、核灾、上报灾情数据及灾情评估。
5、后勤保障组:负责抢险救灾车辆、船只等应急工具,救生、抢险物资的筹措和调配;负责救灾人员生活保障和接待上级工作组及慰问团事宜,配合抢险救灾组做好转移群众的安置、临时安置灾民的主要食物及生活必需品的筹措与供应。
(二)防治方案
1、灾前预报。根据气象部门提供的异常暴雨天气预报或监测点出现异常情况,及时向有关领导及县指挥部报告,落实责任制,做好预警宣传,重点检查,管理到岗,突出“防”字。紧急情况时,镇指挥部临灾预报。
2、临灾应急。临灾预报后,预报临灾区即进入应急期,镇地质灾害防灾救灾指挥部及各职能工作小组根据职责分工,进入临灾应急状态,并迅速采取有效措施防范可能发生的地质灾害,以最大限度地避免和减轻灾害造成的人员伤亡和财产损失。
3、灾后应急处置
(1)当发生地质灾害时,协助县地质灾害防灾救灾指挥部工作人员迅速到现场了解灾情,确定灾后应急工作规模,镇防灾救灾应急分队进入灾区进行人员抢救和工程抢救工作;及时动员受灾群众和受威胁居民及其它人员按预案设计的撤离路线和避让地点转移到安全地带,并按规定及时向上级政府和国土资源部门速报灾情。
中图分类号:TD83.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)11-0126-01
1.引言
煤矿企业只有科学地认识各种地质灾害发生的规律,在开采过程中采取综合有效地预防措施,才能尽可能的减少不必要的人员和财产损失,提高煤炭资源的开采率,促进企业的长远发展。
2.矿井地质灾害的种类
矿井的地质构造是影响地质灾害的关键性因素,在矿井的开发和建设过程中会打破地下原有的封闭环境,改变地质构造,造成安全隐患。地质构造受外界环境改变的刺激所产生的变化种类复杂,后果也不尽相同。以往的研究和实践表明,地表移动、瓦斯泄漏和岩层渗水等是较为常见的矿井地质灾害。
2.1 地表移动及覆岩破坏
较为常见的地下水位下降、地表裂缝和开采沉降均归因于地下开采面积过大,在矿区范围内,尤其是煤层浅埋区,大面积的煤层开采形成采场空间,会引起围岩的原始应力变化,当围岩所承受的应力超过它的极限强度时,就会发生位移、开裂甚至断裂,造成覆岩破坏、产生地表裂缝等。虽然煤矿企业会对裂缝地区采取回填、土地复垦等措施,但很难恢复到地质构造变化前的效果,这不仅涉及到生态环境的破坏,更为地表水渗透提供了通道,埋下了安全隐患。
2.2 瓦斯与煤尘爆炸
矿井瓦斯是煤的生成和变质过程中伴随产生的气体,由以甲烷为主的各种有害气体构成。瓦斯爆炸是一定浓度的瓦斯在引火源的作用下与一定浓度的氧气发生的剧烈氧化反应。瓦斯浓度、氧气的浓度以及引火温度是瓦斯爆炸的三个条件,但三者的临界值并不是固定不变的,受压力及煤尘、混合气体浓度和惰性气体混入等影响,情况通常较为复杂。更为重要的是爆炸产生的高温高压,会促使附近的气体产生极大的冲击力,造成人员伤亡和巷道、器材破坏,其扬起的煤尘使之参与爆炸,形成连续爆炸,破坏力骤然提升。
煤尘爆炸是指煤矿生产中的各种矿物细微颗粒在一定条件下发生的燃烧或爆炸反应,在此过程中产生的CO等有毒气体能导致人员窒息身亡。
2.3 矿井水害
透水事故在近期发生的矿井灾害中所占的比例有所提高,以矿井涌水和老空透水为主的水害事故不容忽视。大多数地方的煤矿均在煤层浅部开采,将井筒建在老空区或周围有老空区的现象普遍存在,古老煤矿形成的老空区积水量很难预测,开采范围也难以确定,极易引发透水事故。
3.矿井地质灾害的特点
充分地掌握矿井地质灾害的特点对有效预防事故发生、及时减小灾害损失起到关键性作用。综合来看,矿井地质灾害主要有连发、区域性强、可预测性等特征。
3.1 连发性
生态系统具有明显的联动性,牵一发而动全身,某一方面出现变动必然会引发其他自然因素的改变,这个道理同样适用于煤矿开采的过程中。当矿井的地下构造因开采而发生改变时,就会引发其他地质要素发生某种程度上的改变或破坏,这种连锁式的改变达到一定程度后就会引发地质灾害,且灾害的种类极可能具有非唯一性,产生复杂的、连发性的地质灾害。
3.2 区域性
几乎每个不同的区域都具有独特的地质构造特征,其耐受性和受破坏程度通常具有较大的差别,因此,不同区域的矿井面临的地质灾害威胁不尽相同,由地区特性决定。
3.3 可预测性
随着科技的进步和我国科研能力的提高,相关部门关于地质灾害的认知程度不断加深,煤矿企业也从多种渠道获得了有关知识和实践经验,对地质灾害的预兆、形式等有了进一步的把握,不再单纯凭借以往的经验教训,先进的科学设备得到了广泛的应用,地质灾害的可预测性表现突出。然而,由于地质结构复杂多样,现阶段仍难以实现全面的地质灾害预防工作。
4.矿井地质灾害的预防措施
4.1 减轻地下开采对地面影响的措施
为了降低地下开采对地面造成的不良影响,应对开采可能影响到的地质结构及其应力能力进行透彻的分析,并采取有针对性的措施加以预防。当地下开采面积达到一定规模时会对地面建筑及道路造成不同程度的损坏,也可能造成地下水疏干和耕地、坡地裂缝。
对于薄煤层和中厚煤层而言,虽然随着上覆岩的成分、膨胀系数等变化其塌陷带波及上部岩层所造成的裂隙高度会不尽相同,但其裂隙高度仍然是有限的。对于厚煤层来讲,由于采取与薄煤层不同的开采方式,开采过程对岩层的破坏程度也明显加强,基本上为开采厚度的2-8倍。裂隙沉降带高度能达到不规则塌陷带的2倍多,若覆岩层的厚度超过了以上数据计算的破坏影响高度,则地面可以免受波及,几乎不会产生破坏迹象,否则,要充分考虑应对地面破坏的预防措施。然而,从煤矿企业的角度出发,即便是没有影响,也应该制定科学合理的控制性预防措施。
4.2 预防瓦斯与煤尘爆炸的措施
4.2.1 防止瓦斯爆炸的措施
预防瓦斯爆炸可以从控制爆炸条件入手,防止矿井瓦斯集聚、避免接触高温火源。
对于预防瓦斯气体聚积可以从三方面加以控制。首先,要加强矿井的通风管理,使瓦斯浓度保持在《煤矿安全规程》规定的浓度以下,在各工作面设置独立的进回风系统,使瓦斯浓度在进风风流中不超过0.5%,回风风流中不超过1%,矿井总回风流中低于0.75%。其次,要建立健全瓦斯检查制度,保证检查的及时性和全面性,利用先进的甲烷检查仪器对各用风地点的瓦斯浓度进行精准测量,发现隐患并及时处理,严禁超限作业。最后,从降低煤层及采空区瓦斯产生量的角度减低瓦斯浓度,采取瓦斯抽放的方式对含量大的煤层进行事先处理。
4.2.2 防止煤尘爆炸的措施
根据煤尘爆炸发生的特征,要从防尘和隔绝火源两方面防止事故的l生。一是采用静压洒水的方式减少矿井中煤尘的悬浮量和产生量;二是采取全方位的火源隔绝措施,坚决禁止因摩擦等产生高温火源。
4.3 矿井水害的预防措施
矿井水害不仅关系到煤矿企业的利益和员工安全,更关系着水资源的合理利用与保护,要给予足够的重视。对于预防矿井水害,企业管理人员可以从以下几个方面进行:首先,要摒除工作人员的保守思想,充分调动其工作热情,灌输矿井水害的相关知识,让他们切身体会到矿井水害的危害,提高警惕。其次,要加强预先探测,明确分工和工作职责,对于相关岗位的工作人员要严格执行岗位责任制,保证探测工作及时进行,同时也要引进先进的技术和探测设备,确保获得全面、准确的高质量探测结果,争取将矿井水害扼杀在摇篮中。最后,要注意矿井选址和合理改造,在矿井选址的过程中要事先对水害的风险进行评估,结合工程的实际效果进行综合考量,充分降低水害发生的概率。
5.结语
中图分类号 P642.14;P694 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)01-0250-02
冻融侵蚀是土壤侵蚀类型的一种常见形式,指在松散堆积物组成的坡面上,土壤含水量大或有地下水渗出情况下冬季冻结,春季表层融化,而下部仍然冻结,形成了隔水层,上部被水浸润的土体呈流塑状态,形成泥流坡面或泥流沟。冻融侵蚀对工农业生产具有严重的破坏性,如地质滑坡、公路路面隆起、建筑物塌陷等。冻融侵蚀主要分布在我国西北高山地区、青藏高原地区、东北北部山区,其中以青藏高原地区更为常见,持续时间也为最长[1]。
临夏州地处青藏高原和黄土高原的过渡地带,属冻融性作用与冻融侵蚀造成春季滑坡地质灾害高发区。据统计,全州共有34处春季地质滑坡灾害高发点,而每年因冻融侵蚀导致的地质滑坡灾害最多可达23起。2011年3月2日,甘肃省临夏州东乡族自治县县城撒尔塔文体广场西北面边坡发生大面积塌陷滑坡地质灾害,滑坡区长约100 m,滑坡土方量近18万m3,属典型的冻融侵蚀引发的特大型地质灾害。滑坡导致了县城2/3的地方供水、供暖、排水设施和道路、电网受到严重损毁;滑坡同时导致地面建筑物出现下陷、倾斜、开裂,700多名群众被紧急撤离,29家机关单位被疏散,造成直接经济损失逾4亿元。
对甘肃省临夏州1982—2012年30年间出现的冻融侵蚀地质灾害进行了分类统计,对气象条件成因进行了分析,并提出了防御对策。
1 研究区概况
临夏州地处青藏高原和黄土高原的过渡地带,州内东北方为黄土高原沟壑,其余为冲积川谷台地,梁峁沟谷相间,丘陵起伏;境内地形复杂,相对高差大。临夏州中北部土壤多发育在砂、粉砂含量高的黄土母质上,质地较黏、偏轻;南部土壤多发育在现代残积母质上,质地较粗。地貌条件具备了冻融侵蚀发生所需要的因子,地质结构条件也十分有利于冻土形成。气候方面,临夏州深居内陆,气候类型属于温带大陆性季风气候和山地气候特征,夏短凉爽,长冬寒冷,雨热同季,干湿分明,气候复杂。临夏各地年平均气温位于5.2~9.4 ℃,四季为冬长夏短、春秋相连。年平均降水量在300~600 mm,境内降水分布呈现由北向南和由东向西递增趋势[2]。秋季降水量达到全年降水量的17%左右,具备了发生冻融侵蚀作用的条件。
2 冻融侵蚀地质灾害形成因素分析
根据临夏州1982—2012年30年冻融性地质灾害分布情况来看,主要有3条分布带。一是洮河支流广通河流域集中分布带,主要分布于临夏州的广河县、东乡县一带,以红层滑坡和黄土滑坡为主。二是黄河干流流域、湟水流域集中分布带,主要分布于临夏州内黄河干流临夏县、东乡县、永靖县、积石山县段境内和湟水与黄河交汇地带,以黄土滑坡为主。三是大夏河、牛津河、红水河流域集中分布带,主要分布于临夏州临夏县、临夏市、东乡县境内,属黄土滑坡。
2.1 气候对冻融侵蚀造成的影响
气候变化可导致地球表层土的冻结和融化作用,并在一定区域形成季节冻土和多年冻土,成为影响土壤冻结和融化深度的主要因素。土壤冻结和融化深度不仅依赖于气候条件,同时与地层的岩性、地中热流、含水量以及影响地面温度变化进程的地面性质和地形特征有关,但气候条件尤其是气温与降水成为影响冻融作用与冻融侵蚀发生的最主要环境因素[3]。
临夏地区地表均有冻融作用发生。冻融作用程度与温度变化和降水量大小有关。一般情况下,秋季降水量越大,春季气温回升越快,则土壤受到的侵蚀越重;地球表层受冻结的时间越长、冻结温度越低,则冻结程度越重,土体所受到的机械破坏越严重。土壤的冻结与融化过程受土壤含水量影响。
依据临夏州30年(1982—2012年)的气温与降水气候资料,探索临夏地区冻融侵蚀地质灾害发生的气候环境条件。经对临夏州30年34处春季地质灾害高发隐患点数据统计,每年冻融侵蚀地质灾害发生在2~23起;当上年度秋季降水量在20 mm以下,年平均冻融侵蚀地质灾害发生0起;降水量>20 mm或≤30 mm时,年平均冻融侵蚀地质灾害发生6起;降水量>30 mm或≤40 mm时,年平均冻融侵蚀地质灾害发生9起;降水量>40 mm或≤50 mm时,年平均冻融侵蚀地质灾害发生13起;降水量>50 mm或≤60 mm时,年平均冻融侵蚀地质灾害发生17起;降水量在>60 mm时,年平均冻融侵蚀地质灾害发生≥20起。连续5 d平均气温成为触发冻融侵蚀地质灾害发生的诱导因素。据统计,在上年度秋季降水量符合一定条件时,连续5 d平均气温≥7 ℃时,就可导致冻融侵蚀地质灾害发生。因此,连续5 d平均气温≥7 ℃时,成为了导致冻融侵蚀地质灾害发生的阈值。
2.2 地形对冻融侵蚀造成的影响
地形坡度的大小、坡长、坡形等都对冻融地质灾害发生的程度有直接的影响,其中坡度的影响最大[4]。永靖县盐锅峡黑方台焦家崖和西可镇二房村山体坡度大,成为冻融侵蚀高发地。
2.3 土壤本身特性对冻融侵蚀造成的影响
土壤是侵蚀作用的主要对象,因而土壤本身的抗冲性、抗蚀性、透水性等特性对土壤侵蚀也会产生很大的影响。土壤的抗冲性是指土壤对抗流水和风蚀等机械破坏作用的能力[5]。土壤抗蚀性是指土壤抵抗径流对它们分散和悬浮的能力。土壤的透水性与质地、结构、孔隙有关。
3 防御对策
3.1 加强监测,做好地质灾害群测群防体系建设
气象部门建立地质灾害多发区的气温、降水的监测工作,政府部门加强群测群防体系建设,组织开展应急知识的科普宣传教育和冻融侵蚀地质灾害的防治,增强群众对冻融侵蚀地质灾害的防范意识[6]。
3.2 做好地质灾害气象预警预报工作
积极开展地质灾害气象预警预报工作,各广播电视部门要适当地增加播放地质灾害气象预报的时间,使人们及时了解地质灾害相关信息,做好防范工作;政府部门有针对性地开展应急演练,有效地保障人民群众的生命财产安全[7-8]。
3.3 做好春季险情巡查工作
在每年的2—4月,相关单位要认真组织开展冻融侵蚀地质灾害隐患点、危险点的排查工作[9-10]。对临夏州的34个重点地质灾害隐患点,要设立明显的警示标志,并向受威胁的单位、群众发放地质灾害防灾“明白卡”,确定避险路线。
3.4 增强植被绿化覆盖面
加速土壤侵蚀的先导因子是植被的破坏。增加地表植物的覆盖、保护植被,对防治冻融侵蚀地质滑坡灾害有着重要的意义[11]。
4 参考文献
[1] 张洪江,吴发启,胡春元,等.土壤侵蚀原理[M].北京:中国林业出版社,2000.
[2] 尹宪志.临夏气象[M].北京:气象出版社,2011.
[3] 李述训,南卓铜,赵林.冻融作用对系统与环境间能量交换的影响[J].冰川冻土,2002,24(2):109-115.
[4] 刘运河,唐德富.水土保持[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1998.
[5] 徐学祖,王家澄,张立新.冻土物理学[M].北京:科学出版社,2001.
[6] 郭冬梅,,郭炜.论内蒙古土壤侵蚀及其防治对策[J].内蒙古科技与经济,2005(4):14-15.
[7] 李宝林,石鑫,王学农.黑龙江垦区水土流失的成因分析及防治对策[J].水利科技与经济,2004,10(5):297-299.
[8] 潘志龙,耿国荣.湖州市突发性地质灾害诱发因素分析与防治对策[J].浙江国土资源,2013(8):53-55.