石家莊市地面下沉地質災害
⑴ 為什麼開采地下水易造成裂縫，地面沉降，地面塌陷地質災害
受淺層地下水水位下降的影響，表層的土體失水嚴重，就會形成干縮裂隙以及回地面不均勻的沉降，在這種答情況下，一旦遇到較大的降水過程，降水滲入地下，沿著裂隙流動，對地層形成沖刷、潛蝕，就會使裂隙加寬、上延，發展到一定的程度露出地表，就形成了地裂縫。
大量的開發使用地下水資源，在集中開採的地區就形成了地下水降落漏斗，導致地層岩土力學平衡被破壞，粘性土層開始壓密釋水，造成地面沉降，地裂甚至發生地面塌陷等地質災害。
同時導致地下水位下降，水面與地表之間形成了一個空間，在沒有支撐的條件下，地面向下陷落，造成了地面塌陷。
⑵ 城市地面下沉
「哪一位聽說過北京地面每年都在下沉嗎？請舉一下手。」大家驚異地互相看看，眼神里畫出一個大問號，還有人自言自語：「地面下沉？！」這是兩年前在社區舉行科普講座時出現過的一幕。這件事使我感悟到：地球科學、地質知識太需要向公眾傳播了！應該廣而告之！
「外國的大城市地面下沉的實例，不勝枚舉。現在我還是主要說說我國上海、天津、西安、太原以及北京等地的地面下沉情況吧！」
上海：實際從1921年就有所發現，到1965年地面累計下沉已高達263厘米，影響范圍達400平方千米，1966～1987年經過綜合治理，使地面下沉速度減緩，減少下沉3.67厘米。
天津：1959～1982年地面下沉累計215厘米，1982年測得市區平均降速為9.4厘米，影響面積已經達到900平方千米，後來也採取了綜合措施給予治理。
西安：1959年就發現地面下沉，1972～1983年地面下沉累計77.7厘米，到1988年地面下沉最多的地區已經達到134厘米，年下沉量10.0厘米，所波及的地區達200平方千米，這個城市也及時進行了治理工作。
北京：20世紀70年代後期至80年代初期，地面下沉速度較快，年平均下降8.0厘米，1981年多達8.1厘米。後來經過採取措施進行控制與治理，如減少地下水開采量，使地下水位下降速率減緩，1983～1987年地面下沉僅為2.6厘米，現在地面下沉的范圍總面積超過600平方千米，已經波及北京郊區。
北京門頭溝一小學地面沉降院牆受破壞
太原：1979年、1980年、1982年先後三次在市區600平方千米范圍內進行測量，發現地面下沉大於20.0厘米的面積達254平方千米，下沉大於100.0厘米的面積達7.1平方千米。有關部門也採取措施綜合治理。
此外寧波、常州、蘇州、無錫、嘉興、杭州以及台灣的一些市縣，也出現了不同程度的地面下沉現象。
地面下沉的地質專業術語稱為地面沉降。導致地面下沉的主要原因是人類工程經濟活動過於頻繁，如大面積過量開采地下水、開採油氣、開采礦藏；再如大面積的巨重建築物對於地下岩石層施加超負荷載，所以地面下沉多發生於人口高度聚居的大城市，並且是大范圍的，同時也為緩慢變化的人為地質災害埋下隱患。
地面下沉可以引發一些次生災害，沿海城市引起海水入侵、海水倒灌，內陸城市引起地面不均勻沉降、產生局部塌陷、地裂縫等，從而損壞建築物、損壞城市地下管網設施等。
地面塌陷示意圖
地面下沉多採用常規的高程水準測量進行監測，以及採用以物理電磁原理為探測方法的全球衛星觀測定位系統，簡稱為GPS設備，可以實施全天候、全時空的動態監測。現在主要採取合理開采地下水、調整開采層次以及科學回灌等方法控制地面沉降。在這些方面，各個城市都已經做出了顯著的成效。
⑶ 地陷是過度抽取地下水引起的嗎
一份2009年年底公布的報告披露，由河南省地調院承擔實施的調查顯示，地下水開發利用造成河南省11個城市地面沉降。華北平原在下降、長江三角洲在下降、汾渭盆地在下降，這是我國目前地面沉降的三大重點片區。我們的海拔在變矮，這種普通人很難察覺的現象是一種地質災害。悄無聲息的沉降帶來的危害卻可以驚天動地。防洪能力下降、城市給水供氣管道因沉降變形破壞，建築物和鐵路地基下沉影響安全……甚至可能讓桑田變滄海。
《2011年-2020年全國地面沉降防治規劃》指出，目前全國遭受地面沉降災害的城市超過50個，分布於北京、天津、河北、山西、內蒙古等20個省區市。長江三角洲、華北平原和汾渭盆地，地面累計沉降量大於200毫米的分別為接近1萬平方公里、6.2萬平方公里以及7000平方公里。同時全國累計地面沉降量超過200毫米的地區達到7.9萬平方公里，並且，地面沉降仍在繼續擴大。
過度抽取地下水，是造成地面沉降的一個主要人為原因。比如河北滄州，從上世紀70年代以來，地面平均沉降了2.4米，屬於中國地面沉降最嚴重的地區之一。幾十米至幾百米深處所埋藏的地下水，就是滄州以及華北平原上的其他缺水城市維持龐大用水需求的依靠。
而「樓升地降」是上海地面下沉的另一個人為原因。有數據顯示，自1993年以來，上海高樓平均每天起一座，目前已有七八千座高層建築。上海地質學會秘書長劉守祺表示：「根據目前的研究成果，發現高層建築的影響能達到四成，對地質環境的影響非常明顯。」此外，在開采地熱和油氣資源等也會導致地面沉降，並且開采量在逐年增加。這些舉動在加快經濟步伐的同時也加劇了地面沉降。
⑷ 城市地面沉降主要有什麼危害
地面沉降
因大量復開采地下水引制起地層壓密產生的一種地面下沉現象。地面下沉的中心往往與地下水開采中心一致，在時間上與地下水開采同步發生。第四紀沉積物中富含多孔粘土及淤泥，一旦孔隙中的水被抽干，便會引起礦物孔隙間的收縮，在上層重負荷作用下發生地面沉降。半個世紀以前，國外已發現因抽汲地下水引起的地面沉降問題。據統計，墨西哥城1898～1957年累計地面沉降5～7米。美國加里福尼亞洲、泰國曼谷、日本東京都是世界上地面沉降強烈的地區。中國最早發現地面沉降的是上海市，1922～1965年沉降中心地面沉降最大值達2.37米。此外天津、寧波、常州、台北等城市都已發現有地面沉降。
⑸ 地下水開采引發的地質災害
在天然條件下，長期的地下水循環過程已經與岩石圈的地質過程建立了相對穩定的平衡關系。人類對地下水的開發利用一般會降低局部地區乃至大范圍內的地下水位，從而打破天然平衡狀態，使水圈與岩石圈朝著新的平衡狀態演變，其中的某些演變以地質災害的方式出現。
在一些斷陷盆地的平原區，開采鬆散沉積物中的地下水容易導致地面沉降。嚴重的地面沉降特別是不均勻地面沉降屬於地質災害。根據有效應力原理，含水層的水壓力在被開采之後將下降，沉積物承受的有效應力將增加並發生垂向壓縮，從而導致地面下沉。地面沉降並不全都是地下水開采引起的，也可能有構造沉降的影響，但地下水開采導致的災害性地面沉降要比其他原因所致的沉降速率大很多。發生這種災害性地面沉降的條件是：①含水系統具有較大厚度的欠固結軟弱岩士層，特別是發育大量黏性士夾層，這些地層的厚度往往是不均勻分布的；②區域性的地下水開采導致地下水位持續多年下降，下降幅度和地下水位漏斗的擴展范圍都很大；③地面上存在對地面沉降敏感的人類建築物。這些條件在國內外的許多地區都已經滿足。美國亞利桑那州的井灌平原區發育很厚的黏性士層，在1948～1969年間，地下水位下降了70～100m，地面下沉普遍超過1.2m，最大沉降量達到2.5m，嚴重的不均勻地面沉降破壞了輸水管線和道路。大型城市往往大量開采地下水作為生活用水，容易誘發地面沉降並對大城市的發展構成威脅。一些典型城市的最大累計沉降量為：美國長灘市9.5m，墨西哥城6.0m，日本東京4.6m，天津3.3m，上海2.6m。我國的長江三角洲、華北平原、西安地區等都受到地面沉降災害的困擾。表10.1給出了華北平原典型地區的地面沉降、地下水開采層和地下水位埋深等情況，從中可以看出，地下水位每下降1m會導致10～40mm的地面沉降量。
地裂縫是地下水開采引發地面沉降之後伴生的又一地質災害。地裂縫原本是構造地質活動形成的地表裂縫，但是不均勻地面沉降加劇了地裂縫的發育。截至2006年，河北省已經發現的地裂縫有482條，影響到70個縣市。河北柏鄉縣的一條地裂縫延伸長度達到8km，最寬超過1m，目視深度可達2m。西安地區到1999年為止，共發現11條地裂縫，基本呈北東走向，延伸長度多數超過5km，最長的超過20km。地裂縫對建築物有很大的危害。
表10.1 華北平原典型地區的地面沉降情況（截至2005年）
（據李國和等，2008）
碳酸鹽岩地區地下水的開采還可能誘發地面塌陷等具有一定突發性的地質災害。在石灰岩分布地區發育的溶洞和落水洞往往被第四系砂礫石、黏士等覆蓋，在地下水位較高的情況下，這些覆蓋物的有效荷重在承載范圍內。地下水開采或礦井的疏干會降低這些岩溶含水層的地下水位，同時降低對覆蓋物的承載能力或增加覆蓋物的有效荷重，從而可能誘發地面塌陷（圖10.1）。地下水的長期溶蝕和侵蝕、地下水在豐枯季節的水位大幅度波動都是岩溶塌陷的自然誘發因素，而地下水的強烈開采可以增加岩溶地面塌陷的發生頻率。據統計，我國岩溶塌陷區分布面積約為330×104km2，已發生岩溶塌陷900餘處，塌陷坑約32000個（賀可強等，2005）。
⑹ 地質災害的防治建議
7.5.1海（咸）水入侵
廣饒縣東北部發生了較嚴重的鹹水入侵，採用Pearl生長模型預測，2000～2010年鹹水入侵平均速度達到240m/a。地下水疏乾性開采和鹹水入侵使有限的淡水資源面臨枯竭和污染的危險。顏徐和稻庄一帶改為渠灌，2000年和2003年後年引客水分別為721×104m3和1100×104m3進行補源，即能夠在顏徐和稻庄一帶形成淡水帷幕。到2010年，花園和稻庄鎮南兩漏斗中心水位標高各為－14.00m和－12.66m，地下水位下降一段時期後，又逐步回升。如果實施得到的優化方案，既能夠阻止北部鹹水的入侵，同時區域地下水位也將得到逐步回升。
7.5.2地面沉降
地面沉降是一種緩變的、不可恢復的地質災害。據有關資料，當不考慮1980年以前的地面沉降時，實測沉降測量剖面上的年均沉降值為0.9～43.1mm，局部地段沉降速率較快，為了減少由其引起或加劇的海水入侵、海岸侵蝕、風暴潮、洪水泛濫等災害，建議有關部門盡快建立地面沉降監測網路，進一步查清地面沉降現狀及誘發因素，進而提出切實可行的防治對策。
7.5.3土壤鹽鹼化的防治
土壤鹽鹼化的影響因素較多，氣候因素雖然是一個主要因素，但在現在的技術條件下是不易改變的。因此，鹽鹼化防治應從治水與治土的角度考慮。
1.控制地下水位
地下水位控制在臨界深度以下，土壤的積鹽作用減弱，降水、灌溉對土壤鹽分淋洗作用加強，所以土壤鹽分逐漸減少。控制地下水位是一項巨大的工程，若單純以抽取地下水的方式是很難辦到的，但多途徑多方法綜合運用，則會達到經濟可行的目的。
（1）建設良好的地表排水系統：通過排水溝渠的建設，可以使地表徑流暢通，避免積水的形成，減少地表水滲入補給地下水，另一方面，使排水溝渠的深度在地下水位以下，在非雨季尚可排泄一定的地下水。
（2）科學地引黃灌溉：區內現狀的引黃灌溉多以漫灌的方式進行，使灌溉水一部分滲入地下，另一部分蒸發，用於作物生長的水分所佔比例較少，長期下去，滲入地下和蒸發都會直接或間接地加劇土壤積鹽過程。因此，推廣節水灌溉技術不僅是有節約水資源的意義，而且對土壤改良亦具有積極意義。
（3）開發利用淺層地下淡水、微鹹水：區內除廣饒縣南部外，地下水的開發利用程度很低，但區內分布有一定范圍的淺層淡水、微鹹水，可作為枯水期的灌溉用水。並制定鼓勵開發利用淺層地下水的政策，使油田開采注水、工業冷卻、空調用水等利用淺層地下水。而關於黃河三角洲地區細顆粒含水層取水技術方法，也正在進行專題研究，已取得一定的階段性成果。
2.改善土壤結構
土壤的鹽鹼化與土壤的顆粒組成特徵和結構特點都有較密切的關系，因此改善土壤結構也是一條重要措施，可以通過增施有機肥，秸桿還田等方法來改善土壤結構，破壞土壤的毛細作用，控制或減輕鹽分上升到地表，從而達到防治鹽鹼化的目的。
上述措施對鹽鹼化的治理都是相輔相承的，任何單一措施都難以根治這一地區的鹽鹼土，因此說，土壤鹽鹼化的防治是一項系統工程，必須政府幹預，制定相應的激勵與制約措施和政策，建議盡快建立土壤改良試驗基地，開展試驗研究工作。
⑺ 自來水泄露導致地面塌陷屬於地質災害嗎
它是指在一定的自然條件和人為因素作用下,地下一定范圍內的岩土體壓縮、位移等活動,引起的地面下沉、塌落、開裂,對工程設施、城鄉環境以及人民生命財產造成危害的現象。地面沉降、地面塌陷、地裂縫除共同表現為地殼表面形態發生嚴重破壞外,還有一些其他方面的相似特徵：在形成條件方面,雖然都受多種動力條件控制,但過量抽取地下水經常是它們形成的重要原因；在分布特徵方面,城鎮、工廠、礦區、鐵路沿線是這些災害的多發區。採用地下開採的礦山，由於采空區上覆岩土體冒落或變形而在地表發生大面積並行破壞並造成人員傷亡或財產損失的現象和過程稱為礦區地面變形地質災害。這類地質災害是地下采礦最容易引發的地質災害之一，並且地面變形范圍往往超出地下對應采空區的范圍，危害極大。一是破壞土地資源，影響農業生產。塌陷的地質災害對礦區周邊的農田破壞十分嚴重，造成土地絕產或減收，甚至在部分礦區，形成無地可耕，無處可遷的局面；二是損壞地表建構築物。礦山地表塌陷災害的范圍廣，具有突發性、累進性和不均勻性等特點，對於各種地面建構築物的危害極大。因此，在城鎮建構築物、道路設施以及水體下的三下礦體資源通常禁止開發，即便開發，也必須進行安全與環境設計和評價，避免產生地表沉陷，造成各種建構築物的破壞和城市基礎設施的損害，破壞正常的生產、生活和交通安全。對此，礦山安全法第19條對礦山企業提出了相應要求，即礦山企業對使用機械、電氣設備，排土場、矸石山、尾礦庫和礦山閉坑後可能引起的危害，應當採取預防措施。因此，礦山企業不僅應當建立、健全對地面陷落區、排土場、矸石山、尾礦庫的檢查和維護制度，防範可能發生的危險，而且對關閉礦山後可能引起的危害也要採取相應的預防措施。(1)減輕塌陷災害。在礦山的生產時期，採取充填開采技術和減震的采礦方法等技術型措施預防采空後的塌陷。充填開采主要是利用廢石、尾砂等實施空區的充填，減少空區的體積；減災開采主要是從回採技術上預防或減輕采空區塌陷的方法，包括順序優化開采、條帶開采和離層高壓注漿開采等，減少塌方量；(2)以廢治害。利用開採的尾礦、矸石等填埋塌陷區，治理塌陷災害。具體而言，在用尾礦、矸石等填埋前，先將塌陷區的表土剝離另放，然後充填矸石等至目標標高以下0.5m處，再覆蓋表土至原標高，使地形得以復原，保持原有土質和肥力，減少廢料污染，消除塌陷坑危害；(3)治理地裂縫，消除隱患。針對已經閉坑的礦區地裂縫，採用充填和灌漿相結合的治理措施，消除地裂縫的危害；(4)地面塌陷區的整治與利用。即採用「挖深墊淺」的方法，將較深的塌陷區再深挖，使其適合於水產養殖場地，而挖出的泥土墊到淺的沉陷區，改造成為農業用地。
⑻ 為什麼開采地下水易造成地裂縫、地面沉降、地面塌陷等地質災害
地下水存在於裂縫、溶洞內，開采後會造成頂板壓力過大，造成頂板垮落、沉陷等地質狀況，相應的會引起地面上的沉降、塌陷等一系列地質災害。
⑼ 山東省礦山地面塌（沉）陷地質災害現狀、趨勢分析及其防治
壽冀平
（山東省地質環境監測總站，濟南，250014）
摘要本文通過對山東省礦山開采引發的地面塌（沉）陷地質災害的現狀分析，結合礦產開發規劃對其發展趨勢進行了分析，提出了相應的防治措施，對於減輕地質災害和地質環境保護具有重要意義。
關鍵詞地面塌陷現狀趨勢分析防治措施
前言
山東省是我國礦業大省、經濟大省，全省累計發現各類礦產150種，其中能源礦產11種、金屬礦產45種、非金屬礦產90種、水氣礦產4種。山東省采礦歷史悠久，礦業在我省國民經濟和社會發展中發揮著重要的基礎性作用，目前全省95%的一次性能源和80%的原材料依靠開發礦產資源提供，礦山企業達9482個。隨著礦業經濟的發展，礦產資源開發規模和開發強度的增大，礦山地面塌（沉）陷問題越發突出，成為主要的礦山地質災害類型。
1礦山地面塌（沉）陷地質災害分布特徵
山東省礦山地面塌（沉）陷地質災害按其成因和塌（沉）陷特徵分為采空地面塌（沉）陷和岩溶地面塌陷。
1.1采空塌（沉）陷
采空塌（沉）陷是山東最主要的礦山地質災害，涉及煤礦、金礦、鐵礦、石膏、滑石等所有地下開采礦山，伴隨采空塌（沉）陷出現的往往還有地裂縫、山體開裂等。采空塌（沉）陷主要分布於煤礦采空區，其次是金、鐵礦及石膏、滑石礦等采空區，但從突發性和對人民的生命財產安全上來講，又以金、鐵、石膏、滑石礦更為嚴重。全省17個地市有10個地市存在規模不同的采空塌（沉）陷，主要分布於煤炭資源開采強烈的地區。塌（沉）陷面積規模較大的依次為泰安（主要分布於煤炭資源豐富的新泰、寧陽、肥城三地）、濟寧（主要分布於兗州及濟寧煤田）、棗庄（主要分布於滕州及陶棗煤田、嶧城及底閣石膏礦區）、萊蕪（四大國有煤礦區、張家窪及小官莊鐵礦區、萊蕪鐵礦馬庄礦區）、煙台（主要分布於金礦資源開采強烈的招遠、萊州、牟平及龍口煤礦區）。
1.2岩溶地面塌陷
礦山岩溶地面塌陷是開發排水（包括礦坑突水）為主導因素引發的岩溶塌陷，主要發生在具備岩溶塌陷條件的萊蕪鐵礦谷家台及葉庄礦區、蒙陰洪溝煤礦區、沂南銅井金礦區等，其中以萊蕪鐵礦岩溶塌陷最為發育。
2礦山地面塌（沉）陷地質災害發育現狀
2.1采空地面塌（沉）陷
采空塌（沉）陷是由於礦層（體）采出後，采空區上方岩層在重力作用下發生彎曲、離層乃至冒落而形成。其發生發展過程和地表變形程度，主要取決於礦層條件、頂板岩性特徵、地質構造和采高、開采條件等。據2002年調查資料可知，我省各類礦山采空塌（沉）陷面積為403.01km2，其中煤礦采空塌（沉）陷最大，占采空塌（沉）陷面積的97%。各主要礦種的采空塌（沉）陷現狀分述如下：
2.1.1煤礦采空塌（沉）陷
山東省採煤歷史悠久，開采方式從以往的小規模開采轉入現在的機械化深部大規模開采，隨著采空區面積的不斷擴大，各採煤區相應地發生了一系列規模不等、形狀各異的采空地面塌（沉）陷。據不完全統計，截至2002年底，全省因採煤造成的采空塌（沉）陷已達800餘處，累計塌（沉）陷面積392.625km2，其中絕產面積大於50km2，平均采萬噸煤地面塌（沉）陷率為0.0037km2。山東省煤礦區采空塌（沉）陷基本情況見表1。
表1山東省煤礦區采空地面塌（沉）陷情況統計表
塌（沉）陷的平面形態多為圓形、橢圓形的塌（沉）陷盆地，盆地中心下沉深度各地不一，最大下沉深度12.50m（肥城王瓜店），最小下沉深度0.10m（棗庄黃庄煤礦）。其中塌（沉）陷區最大下沉深度小於1.50m，地表形態相對變化較輕的塌（沉）陷區面積累計124.6km2，佔全省總塌（沉）陷面積的31.74%；塌（沉）陷區下沉深度大於1.50m，地表形態相對變化較大的塌（沉）陷區分布面積累計達268.03km2，佔全省塌（沉）陷區總面積的68.26%。此類塌（沉）陷分布區，地表地形起伏較大，在第四系沉積厚度較大或地下水位埋深較淺的地段，常形成季節性乃至常年性積水窪地，導致土地復墾困難或不能復墾。據不完全統計，目前，全省部分老塌（沉）陷區的常年積水面積已達48.2km2以上，造成了耕地的大面積絕產和荒廢。
由於各地區成煤條件（厚度、埋深、頂底板岩性等）的差異，以及各採煤區開采方式的不同，使得各采區采空塌（沉）陷的發育規模差異較大。省內濟寧、棗庄、泰安、龍口、臨沂、淄博和坊子七大採煤區，除淄博採煤區的采空塌（沉）陷的發育規模較小外，其他地區的采空塌（沉）陷均較嚴重。尤其以泰安、濟寧、棗庄三地市所轄煤田區的采空塌（沉）陷最為嚴重，累計塌（沉）陷面積達312.81km2，佔全省采空塌（沉）陷總面積的79.67%。不但塌（沉）陷分布面積大，下沉深度深，而且積水面積廣，造成的損失和社會影響也極大。
2.1.2鐵礦采空塌（沉）陷
省內鐵礦采空塌（沉）陷相對較輕，盡管目前濟南、萊蕪、淄博等鐵礦主要產地的礦山開采已具規模，但由於礦石采出後對采空區大都進行了尾礦充填。因此，鐵礦采空塌（沉）陷的發生得到了有效控制。據調查，至2002年底，全省僅發生3處采空塌（沉）陷，淄博1處、萊蕪2處，累計塌（沉）陷面積2.673km2。
2.1.3金礦采空塌（沉）陷
金礦采空塌（沉）陷主要分布於膠東金礦區的招遠、萊州、牟平、威海等地，據不完全統計，到目前為止，金礦開采區發生采空塌（沉）陷160多處，累計塌（沉）陷面積約0.851km2。塌（沉）陷的形態多為條形，走向與礦脈走向一致。塌坑兩側邊坡陡立，地表岩體內沿礦脈走向的張性裂隙發育，裂隙寬度可達20cm。受礦脈地質特徵和開采規模的控制，塌坑的發育規模（長、寬、深等）差異懸殊。塌坑長度一般10餘m到數10m不等，最長達800m。
2.1.4石膏、滑石等其他礦產采空塌陷
（1）山東省石膏礦儲量十分豐富，石膏生產量逐年上升，因此礦區采空塌（沉）陷也越發突出。目前采空塌（沉）陷主要分布於臨沂市平邑縣、蒼山縣石膏礦區和棗庄底閣石膏礦區，累計塌（沉）陷面積1.774km2。
（2）滑石礦采空塌陷區主要分布於棲霞、萊州等地，現已發生采空塌（沉）陷3處。最大的一處發生在萊州市滑石礦采空區，塌陷形態為橢圓形盆地狀，面積約0.45km2，塌（沉）陷中心下沉深度3m左右，該塌陷的發生對位於其西部的萊州市滑石礦構成了很大威脅，目前廠院圍牆已有多處傾斜開裂，牆體裂縫最寬達10cm。
（3）此外，臨沂、濰坊等地在開采重晶石礦的過程中，也先後發生較大規模的采空塌（沉）陷，並造成了嚴重的人員傷亡事故。
2.2岩溶地面塌陷
礦山岩溶地面塌陷是因開采礦產資源疏排地下水（包括礦坑突水）而導致的岩溶塌陷。目前，全省岩溶塌陷面積約30.6544ha。相對於采空塌（沉）陷，岩溶塌陷面積較小，目前只局限於萊蕪鐵礦區、蒙陰洪溝煤礦區、沂南金礦區三個礦區。
3礦山地面塌（沉）陷趨勢分析
3.1煤礦采空塌（沉）陷
現階段煤礦開采主要在魯西地區的淄博煤田、肥城煤田、新汶煤田、兗州煤田、滕州煤田、陶棗煤田、臨沂煤田和魯東地區的黃縣煤田。就目前采空塌（沉）陷情況分析，山東煤礦采空塌（沉）陷基本分兩種情況：①淄博、陶棗、臨沂等煤田，多處於低山丘陵區，煤層薄，上覆第四系厚度均小於100m，開采深度多在－500m以下，煤層采出頂板冒落後，很快自動叉實，地表只出現小規模地面變形、斑紋或裂縫，對地表或農業耕作不產生重大損害；②兗州、滕州、肥城、黃縣等煤田，多處於山前沖洪積平原或盆地中，第四系覆蓋層厚度大，開採煤層厚度大，多8～12m，煤層產狀平緩，采出後，頂板煤層失去支撐，形成破碎冒落、彎曲下沉，隨著采空面積的逐漸擴大，在地面出現緩慢、連續的盆狀塌（沉）陷坑，嚴重破壞了地質地貌景觀，對農田、村莊等破壞嚴重，給礦山建設和礦區農業生產、生活造成重大影響，也為礦山帶來沉重經濟負擔。由此可見，後者采空塌（沉）陷規模及危害要大於前者。
根據煤礦開發規劃，近期煤炭生產的重點地區是濟寧、兗州、滕州、新汶（含萊蕪）、肥城等深部煤田。煤礦采空塌（沉）陷也主要發生在濟寧、兗州、滕州煤田，其次是肥城、龍口、新汶煤田。淄博煤田面臨閉坑期，採煤塌（沉）陷影響很小。也就是說，除了淄博煤田外，其他各煤田采空塌（沉）陷仍將繼續發展，尤其是濟寧、兗州、滕州三大煤田，開發潛力大，採煤塌（沉）陷又屬於第（2）種情況，故其采空塌（沉）陷規模和危害程度顯得尤為突出。
據省煤炭工業局資料，近期我省煤礦采空塌（沉）陷面積年均增長20.4km2，按此推算（以2002年采空塌（沉）陷面積392.625km2為基礎），到2005年和2010年我省由於採煤將增加塌（沉）陷面積分別為102km2和204km2。
未來煤炭資源開發遠景區在魯西南及黃河北煤田，此處煤田正處於黃河沖積平原區。盡管煤層埋深大，但由於具有上覆第四系厚度大、煤層厚度大、煤層產狀平緩與濟兗煤田類似的自然地質條件，推測未來開發會產生嚴重的塌（沉）陷危害。採用採煤塌（沉）陷系數法，結合2010年規劃採煤量9000萬t，預測采空塌（沉）陷面積為21.6km2。
3.2鐵礦采空塌陷
省內鐵礦采空塌陷相對較輕，目前主要發生在淄博黑旺鐵礦朱崖礦區廟子采空區、魯中礦業公司（萊蕪）張家窪小官莊礦山區及萊蕪鐵礦馬庄礦區三處。據2002年調查資料，廟子采空區由於當地鄉鎮和個體采礦影響，范圍有所擴大，對正處於采空區上方的廟子村而言，仍存在潛在的采空塌陷危害；張家窪、小官莊、馬庄礦區隨著開采深度的加大，以及各礦區採用了科學合理的采礦方法（砂土、尾礦充填法），並作為萊蕪市重點恢復治理區，區內采空塌陷面積將逐年減少。
3.3金礦采空塌陷
據金礦開發規劃，2003年至2010年，采空塌陷將隨著采空范圍的不斷擴大而加劇。由於三山島、新城、金城等金礦已經轉入海下或深部開采，故其采空塌陷發生規模不會增幅太大；而牟平、乳山、龍口，尤其是招遠金礦，由於資源相對豐富，加上國有礦山和集體、個體礦山的聯合無序開采，采空塌陷面積將不斷增大，采空塌陷危害將越發突出。
3.4石膏、滑石礦采空塌陷
山東省石膏礦產資源集中分布於魯中地區，尤以泰安、棗庄、臨沂三區資源豐富；滑石礦資源主要集中分布於魯東北部地區。目前石膏、滑石開發強度較高，產品已供大於求，采空塌陷時常發生，給礦區安全造成了嚴重危害，隨著開采強度的加大，其采空塌陷也會越發突出。
3.5礦山排水岩溶塌陷
礦山開發排水（包括礦坑突水）為主導因素而引發的岩溶塌陷，主要發生於萊蕪鐵礦區第三系缺失的「天窗」內及斷裂帶附近。據監測資料，該區岩溶塌陷近年來發展迅速，1997年塌陷面積6320m2,2000年達到8450m2,2002年達9912.17m2，塌陷面積年均增長700多平方米，累計塌陷坑228個，塌陷密度最大達252.5處/km2。隨著礦山開采強度的增大及部分礦山恢復（如顧家台礦區等）建設，區內岩溶塌陷面積將不斷增大。
4礦山地面塌（沉）陷防治措施
礦山地面塌（沉）陷是由人類開采礦產資源誘發引起的，因此，防治應首先考慮人類活動因素，目的是既要預防和減輕災害帶來的破壞和損失，又能保障礦產資源有序開發。根據前人生產實踐經驗，提出防治建議。
4.1探索科學的采礦方式
4.1.1充填法采礦
預防采空塌（沉）陷最為有效的方法是充填法采礦。這里推薦中國礦業大學研製的高水速凝充填材料，該充填材料具有充填速度快、強度高且較穩定等特徵，充填液只需20分鍾便連砂帶水一起固化成高結晶水沖填體，其強度一天可達3兆帕，三天可達4～5兆帕，最終可達5兆帕以上。該充填材料不需脫、排水且有一定膨脹性，充盈系數優於混凝土，在招遠金礦進行充填試驗，效果良好。
充填法采礦防止采空塌（沉）陷，在目前開採的鐵、金礦山中具有較強的可操作性，因為這類礦山礦體多呈脈狀或條帶狀發育，相應采空區也呈條帶狀，便於充填，所需充填材料也相對少，經濟上不需投入太大而且效果明顯。充填法開采鐵、金礦目前在全省已進行了全面推廣和應用，其中萊蕪鐵礦區及招遠金礦區基本上都采出了此種采礦方式。而煤礦等沉積型礦產開采由於采空區范圍廣，如果實行充填，花費巨大且效果不明顯，從煤礦開采經濟效益上分析也不合算，因此，目前煤礦開采以頂板陷落法為主。
4.1.2煤炭地下氣化工程研究
煤炭地下氣化（UCG）工程是指煤層在地下直接燃燒變成可燃氣態燃料的過程，是一種化學採煤方法，屬潔凈煤新技術研究開發項目，氣化爐所產煤氣目前除用於礦區居民生活用氣和小型工業鍋爐燃氣外，主要用於燃氣發電機組發電，另外，還可以用於煤氣化工，生產甲醇、二甲醚等化工產品。此技術方法的應用可有效減輕煤炭生產對礦區生態環境的壓力，改善礦區及周邊區域生態環境，具有較高的經濟效益、社會效益、環境效益，是今後煤炭生產發展的主要方向，值得很好的研究發展推廣。
目前，山東新汶礦業集團公司鄂庄煤礦在這方面作了有益的探索實驗，並於2002年投入生產，綜合效益良好。萊蕪鄂庄煤礦煤炭地下氣化站工程是新汶礦業集團公司「十五」期間的重點科技攻關項目，重點進行煤炭地下氣化穩定控制技術的研究，目前已被列入國家高技術研究發展計劃（「863計劃」）實驗研究基地。
4.2科學採煤方式研究
4.2.1「自下往上」異向開采
煤礦開采一般是從上層煤起自上往下采，這樣對煤礦建設來說，具有見效及投資回收快等優勢，但對於采空塌（沉）陷來說，是愈采愈烈，許多塌（沉）陷區是反復塌了再塌，同時淺部采空塌（沉）陷也構成對深部采礦的威脅，比如，在汛期，大氣降水直接通過塌（沉）陷坑進入巷道，增加礦坑排水量乃至造成淹井事故的發生等等。
湘潭礦業學院與煤炭部門立項研究煤礦開采方式，提出具有多層煤的煤田，採用自深部→淺部開採的方式，可有效地減輕采空塌（沉）陷危害。目前，這一研究已經通過國家正式鑒定，如果這種開采方式可行的話，我們認為，對魯西南及黃河北遠景煤田區，在未來開采時應該參考、借鑒。
4.2.2加強科學研究，提高採煤技術水平
目前，世界上有些國家井下採煤矸石不出井，用來充填井下采空區，既可以減輕采空塌（沉）陷，又可避免排矸對地質環境的影響，真可謂一舉兩得。而省內煤礦的採煤方式與我國大多數煤礦一樣，使得利用煤矸石充填井下采空區變得復雜化且費用較高，這在新汶礦務局張庄煤礦及國內其他煤礦都已得到證明。也就是，目前技術水平條件下，欲使矸石不排向地表直接充填采空區是不現實的，因此，需加強科學研究，努力改進採煤技術，趕上國際先進水平。目前，煤礦開采為減輕采空塌（沉）陷危害，根據各礦實際條件，採用的主要技術措施有：①同一煤層多工作面協調開采，減少地表不均勻下沉，減少傾斜和水平變形對民房的影響；②分煤層交錯布置工作面，可減少不均勻下沉和靜態變形值，使部分變形得以抵消。不同煤層開采邊界交錯布置。錯距控制在40～80m；③積極推廣沿空送巷、沿空留巷等採煤新工藝、新方法，實行無煤柱開采，以使地表均勻下沉；④積極開展新技術、新方法的研究。如華豐礦通過注漿減沉，取得較好的效果；汶南礦在采13層、15層煤時，採用矸石充填老空，既減少了礦井排矸量，又減緩了頂板下沉，減輕了采動對地表的影響。
4.3帷幕注漿堵水法
採用大型帷幕注漿工程既可以治理水害保護地下水資源，又可以減輕岩溶塌陷，已成為除疏干法以外，可供選擇的另一種行之有效的治理礦區災害的方法。該方法在濟南張馬屯鐵礦、肥城礦務局陶陽煤礦等礦區得到了成功應用。
4.4礦山礦坑水預先疏干排供結合
據本次調查不完全統計，僅魯中地區，國有煤礦和鐵礦礦坑排水量就達4億m3/a，這個水量是非常驚人的。造成大量水資源浪費，還產生岩溶塌陷地質災害。採用該法將水資源提前利用，同時降低了產生岩溶塌陷的水動力條件。
4.5合理有序開采及災害治理恢復
采礦前，在壓礦地區實行一次性徵地，減少採空塌（沉）陷損失。為減輕采空塌（沉）陷危害，除了進行村莊搬遷、重點交通和水利設施布置禁采區或留設防護煤柱以保護人民生命財產和國家重點建築物不受損害外，更重要的是對於塌（沉）陷地區進行治理和復墾利用。根據實際情況，塌（沉）陷區內大部分土地可以復墾還田，少部分地區塌（沉）陷程度嚴重，常年積水或地形起伏過大，不能復墾，可以發展水產養殖業，也可修建公園，既美化環境又豐富人們的文化生活。
5結語
本文以全省礦山地質災害調查報告為基礎，通過對災害現狀分析，結合礦山開采規劃對災害趨勢進行了分析，對前人在礦山災害防治的生產實踐經驗進行了梳理總結，希望能對礦山地面塌（沉）陷的防治起到積極的作用。
⑽ 岩土知識：地面沉降對環境災害表現有哪些
地面沉降是指在一定的地表面積內所發生的地面水平面降低的現象。地面沉降現象很早就為史書所記載。作為自然災害，地面沉降的發生有著一定的地質原因。但是，隨著人類社會經濟的發展、人口的膨脹，地面沉降現象越來越頻繁，沉降面積也越來越大。在人口密集的城市，地面沉降現象尤為嚴重。現在我們研究地面沉降的原因時，不難發現，人為因素已大大超過了自然因素。現在的地面沉降現象與其說是自然災害，倒不如稱之為人為禍患。
地面沉降的地質原因
從地質因素看，自然界發生的地面沉降大致有下列三種原因：
1、 地表鬆散地層或半鬆散地層等在重力作用下，在鬆散層變成緻密的、堅硬或半堅硬岩層時，地面會因地層厚度的變小而發生沉降。
2、 因地質構造作用導致地面凹陷而發生沉降。
3、 地震導致地面沉降。
地面沉降的人為原因
地面沉降現象與人類活動密切相關。尤其是近幾十年來，人類過度開採石油、天然氣、固體礦產、地下水等直接導致了今天全球范圍內的地面沉降。在我國，由於各大中城市都處於巨大的人口壓力之下，地下水的過度抽采更為嚴重，導致大部分城市出現地面沉降，在沿海地區還造成了海水入侵。
地面沉降導致了地表建築和地下設施的破壞。據統計，我國每年因地面沉降導致的經濟損失達1億元人民幣以上。值得慶幸的是，我國已開始重視這個問題，控制人口增長、合理開采地下水等一系列政策的出台使我國很多地區的地面沉降現象已經或將得到控制。
地面沉降是自然因素或人為作用造成的地面標高損失的現象。隨著工業化、城市化進程的加速，人為作用引發的地面沉降問題愈益顯著，已成為制約可持續發展的重要因素。
上海地面沉降作為一種廣泛分布的城市地質災害，給生產與生活帶來的影響是深刻和巨大的。
上海的地面沉降主要由於開采地下水引起，近年來，大規模的城市建設已成為新的沉降制約因素。
上海對地下水的開采由來已久，由此引起的地面沉降在1921年便已顯露，沉降速率在50年代末期達到最大，年均沉降超過110mm。60年代初中期開始，隨著地面沉降控制措施逐步實施，以及地下水資源系統管理的落實，年均沉降基本穩定在10mm以內。
上海自1921年發現地面沉降至今已有80餘年歷史。地面沉降的專項研究，自六十年代初至今也已有近40年。期間從開展地面沉降和地下水動態監測開始，全面系統地開展了地質環境條件、地面沉降因素、規律與機理分析，預測預報計算模型建立，以及地面沉降控制措施的確定與實施等多目標的綜合基礎調查和專題研究。特別是近十餘年來，利用GIS和GPS技術，對全市監測網路進行了全面更新與調整，並正在建設全市地面沉降自動化預警預報工程。因此，上海控制地面沉降研究工作，不僅四十餘年來沒有間斷，取得了十分明顯的控制效果，而且有所創新、不斷深入拓展，這在國際上是不多見的。四十餘年的研究，積累了極其豐實的系統資料數據、科研成果與經驗。
地面沉降機理研究
上海的地面沉降主要因不合理開采地下水引起，近年來工程建設成為新的沉降制約因素。針對上海地下水資源系統管理與城市建設發展規劃的新形勢，上海不斷拓展研究領域，深化地面沉降控制的理論研究。
上海地面沉降機理研究，注重從微觀與宏觀兩個層面進行剖析。在微觀層面，重視土——水兩相體系的物理化學作用，及其對土體變形與地面沉降的作用，通過土體微結構、孔徑分布及其固結前後的變化、孔隙溶液物理化學成分、土顆粒比表面積及陽離子交換性，系統闡述了上海軟粘土的固結變形的微觀機理。在宏觀層面，注重地面沉降控制與地下水資源開發利用系統管理的整合，由此優化上海地下水的采灌格局。
另一方面，將地面沉降研究與控制同城市發展與建設規劃聯系，提高學科滲透性。對工程建設的地面沉降效應進行系統，確定其在上海整個地面沉降中所佔的比例權重與總體影響，並對工程建設引發的局部地面沉降效應與區域性地面沉降發展動態的兩者關系及其相互影響作了較為深入的探討。工程性地面沉降的分析研究及其防治注重與城市規劃相結合，採用規劃設計部門較為通行的技術指標，如地面沉降控制條件下適宜的建築容積率、建築密度等，達到了跨學科、跨行業的交流與融合。
通過對上海地面沉降經濟損失定量評估的深入研究，認為地面沉降這一緩變型的地質災害，是通過對城市其它的諸如洪澇潮汛災害的疊加與催化放大作用而體現其災害本質，既首次系統地確定了上海地面沉降經濟損失評估的理論體系與方法，也確定了具體損失的量化指標和控沉效益，並由此提出地面沉降要實施系統調控，且應納入城市整體的防災、抗災、減災體系之中。
地面沉降監測防治
對於地面沉降等緩變型地質災害的防治，減災即是增效。對地面沉降應以調節與控制相結合，以達到地下水資源的合理利用與地質生態環境保護的協調統一。上海地面沉降的防治管理，以提高城市綜合管理水平，增強城市整體防護能力，實現可持續發展為目標。其包括技術管理與行政管理兩方面。