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地质灾害防治与地质环境可持续发展

2016/03/18 阅读:

摘要:

可持续发展作为我国发展的基本战略。地质环境可持续发展理论,是当前地质工作者的首要课题,也是矿业城市发展的理论依据。根据河北省张家口市下花园区的地质环境条件、地质灾害治理现状,分析因采煤引发的地质灾害主要类型及危害,探讨地质灾害防治措施,提出矿业城市地质环境保护与可持续发展建议。

关键词:

地质环境;地质灾害防治;可持续发展;下花园区

河北省张家口市下花园区,曾经是华北地区重要的煤炭、电力工业基地。已有100多年的历史,大规模的开采始于20世纪30年代,下花园共有国有煤矿4家、乡镇和私营煤矿85家,平均年产原煤236×104t,直接和间接从事煤炭产业的人员近5万人,占全区人口的1/2,煤炭工业总产值占全区工业总产值的31.13%。下花园是因煤而建、因煤而兴的资源型工业城市,过去曾因资源而富足,如今资源枯竭已成为现实,城市地质环境质量急剧下降,昔日煤炭资源的优势已成为弱势。2009年3月,被列入国家资源枯竭型城市名单。本文以下花园煤矿、兴隆山煤矿、前山煤矿、鸡鸣山煤矿为例,论述矿业城市地质灾害防治与地质环境可持续发展。

1矿业城市地质环境概况

下花园位于河北省西北,矿区地处冀西北低中山区,含煤地层为侏罗系下花园组地层,岩性以深灰色粉砂岩、砂页岩为主,间夹炭质粘土及煤层,总厚约99.14m。全区构造较复杂,东部有古城梁穹窿,北为莲花山逆断层,南为鸡鸣山逆断层,中间为玉带山向斜,两山两侧各有一个由南向北推覆的大逆断层,断层以南形成黄土港倒转背斜,磁炮窑倒转向斜和磁炮窑倒转背斜断层、褶皱构造的存在和发育,是采煤诱发的地下水开采引起的环境地质问题以及采煤引起的地质灾害发生和发展的客观地质条件。矿区地下水类型分别为基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碎屑岩类裂隙层间水。多年地下采煤,占用、破坏土地资源,破坏、污染地质环境,造成生态失衡、植被破坏、水土流失、土地污染等。矿业活动造成地下水资源枯竭、煤炭资源的枯竭与耗竭,同时诱发了一系列突发性、缓变性的地质灾害。如崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、矿坑突水等。

2矿业城市采掘活动诱发的地质灾害类型及危害

采煤引发的地质灾害,主要类型有地面塌陷、地裂缝、不稳定斜坡、矿山开采堆积形成的大型矸石堆,占压土地资源、含水层破坏、地貌景观破坏等。

2.1地面塌陷、地裂缝及危害由于长期地下煤炭资源开采,导致上覆岩层的应力平衡被打破而产生岩土体变形,逐步沉降引发地面塌陷,地表塌陷已形成了12.5km2采煤沉陷区,最大限度下沉值6.773m,最大水平位移值为2.04m,塌陷坑面积达26974m2,导致各煤矿区周围村庄房屋变形、开裂、倒塌等不同程度的损坏,损毁耕地,地质灾害危险性大。煤层开采后,部分地段形成采空区,不均匀沉降地段形成地裂缝。其中一部分是随地面塌陷伴生的,一部分是独立发生的。与地面塌陷伴生的地裂缝多呈弧状,一般延伸不长,深度比塌陷坑小,宽度不大;独立发生的地裂缝一般呈线状展布,并具有条带状并列分布的特点,长度可达数十到上千米,裂缝宽度0.5~0.67m,深度可达2~6.5m,地裂缝多沿280°~320°方向展布。导致地表建筑物变形,主要发生在下花园煤矿、兴隆山煤矿、前山煤矿、鸡鸣山煤矿矿区及矿区影响范围内的部分村庄,破坏的民房近万间,主要表现形式为墙体开裂、地面开裂、地基下沉,地质灾害危险性大。且这些地裂缝在阴雨天还会有毒有害气体渗出,直接威胁着矿区及矿区影响范围内居民的身体健康和生命安全。

2.2不稳定斜坡及其危害不稳定斜坡位于下花园区鸡鸣山西坡,为土质斜坡,碎石土厚5~15m,下伏寒武系红色页岩、粉砂质页岩夹薄层灰岩,产状115°∠29°。斜坡坡面长91m,坡长200m,坡高70m,碎石土的碎石含量约70%,粒度5~10cm,占80%以上,最大可达50cm,坡体中下部坡度30°~50°,坡上部坡度20°,坡向244°,目前斜坡仍处于不稳定状态,威胁公路、铁路各段长达200m,且对鸡鸣山景区造成危害。

2.3土地资源占压及其危害土地资源的占压及危害表现在2个方面:一为矸石占压、污染土地;一为地面塌陷损毁土地。经统计,治理区内较大规模的煤矸石堆有29处,煤矸石堆占压土地面积137128m2,体积约1071921m3。地面塌陷损毁耕地近千亩,使得土地丧失可耕性。
2.4含水层破坏及其危害开采煤层疏干地下水,矿区长期大规模抽取地下水,并超越补给幅度,严重破坏了含水层,导致区域地下水位下降,居民生产生活用水困难。同时,土壤含水性下降导致的风沙化,严重影响地表植被生长、进而引发一系列环境问题。

2.5地貌景观破坏及其危害煤矿开采造成治理区内土地产生大量塌陷坑、地裂缝及煤矸石堆,不仅使区内耕地绝产,而且与自然景观极不协调,对区内地貌景观造成了极大的破坏。

3矿业城市地质灾害治理现状

目前已治理下花园煤矿采空区,治理面积为3623000m2,对采空区的塌陷坑进行了回填,煤矸石清运工程,不稳定斜坡的治理,坡面面积18200m2。完成部分乡镇煤矿及其影响区的生态恢复及水利配套工程,面积为6km2;完成洋河两岸的生态恢复及水利配套工程,面积为7.15km2;在采空区范围内布设监测网点,监测面积3623000m2。

4地质灾害防治措施

针对地面塌陷、地裂缝,采取采空区勘查工程,钻孔充填压浆工程进行治理,并对变形区开展长期监测工作;针对区内塌陷坑、煤矸石堆采取地形整治工程、浆砌石挡墙工程措施;针对治理区地貌景观破坏采取植被恢复工程、浇灌工程;对不稳定斜坡采取削方减载工程、挡墙护坡工程、挂网喷播工程。土地资源占压采取挡土墙工程、塌陷坑回填、采空区充填工程。

5城市地质环境保护规划与建议首先对下花园区内的各个矿山及受灾严重的村庄进行调研,在充分收集基础资料的基础上制定详细的技术方案,根据治理区的具体情况,以科学发展观为指导,以实现经济社会转型、构建和谐社会为目标,坚持“以人为本,统筹规划、政策主导、因地制宜、突出重点,分步实施、标本兼治、重在治本”的原则。结合下花园区各类规划及当地经济发展的需要,布置治理工程,提出切实可行的实施方案。在项目实施中,要将国家政策与地方实际紧密结合起来、将地质环境治理与土地开发利用紧密结合起来、将生态环境治理与旅游开发紧密结合起来,彻底治理地质灾害隐患,恢复采空区地质地貌、增加可利用土地资源、推进产业集聚区和生态旅游区开发,做到改善民生和加快转型同步推进。如今张家口市下花园区,正按照“一个平台、六大产业”的转型思路,“一个平台”是指玉带山产业集聚区。“六个产业”是指新型能源产业、矿产开发加工业、装备制造业、食品加工业、高新技术产业、环京服务业。经过3年努力,使昔日破败萧条的煤矿废弃矿区变成了极具发展潜力的现代产业集聚区,要把生态环境治理和民生改善提到一个新高度。摆脱资源能源的路径依赖,加快发展新能源、装备制造等产业,玉带山园区正成为下花园加快转变经济发展方式的新引擎,使下花园走上可持续发展的道路,成为国家资源枯竭城市转型的又一试点。

参考文献:

[1]河北省张家口市下花园兴隆山煤矿矿山环境保护与综合治理规划及一期工程设计[R].沧州:河北省地勘局第四水文工程地质大队,2007.

[2]河北省张家口市下花园区矿产资源枯竭城市矿山地质环境治理项目设计方案(2010年度)[R].北京:北京华源地质环境工程有限责任公司,2011.

[3]朱训,曹凤中,金鉴明,等环境与可持续发展[M].北京:中国科学技术出版社,1999.

[4]全国矿山地质环境保护与治理规划(2009~2015年)[R].北京:国土资源部,2011.

作者:李改梅 张国新 冯燕 侯伟利 许京明 单位:河北省地矿局第三地质大队

地质灾害防治与地质环境可持续发展

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