石家庄市地面下沉地质灾害
⑴ 为什么开采地下水易造成裂缝，地面沉降，地面塌陷地质灾害
受浅层地下水水位下降的影响，表层的土体失水严重，就会形成干缩裂隙以及回地面不均匀的沉降，在这种答情况下，一旦遇到较大的降水过程，降水渗入地下，沿着裂隙流动，对地层形成冲刷、潜蚀，就会使裂隙加宽、上延，发展到一定的程度露出地表，就形成了地裂缝。
大量的开发使用地下水资源，在集中开采的地区就形成了地下水降落漏斗，导致地层岩土力学平衡被破坏，粘性土层开始压密释水，造成地面沉降，地裂甚至发生地面塌陷等地质灾害。
同时导致地下水位下降，水面与地表之间形成了一个空间，在没有支撑的条件下，地面向下陷落，造成了地面塌陷。
⑵ 城市地面下沉
“哪一位听说过北京地面每年都在下沉吗？请举一下手。”大家惊异地互相看看，眼神里画出一个大问号，还有人自言自语：“地面下沉？！”这是两年前在社区举行科普讲座时出现过的一幕。这件事使我感悟到：地球科学、地质知识太需要向公众传播了！应该广而告之！
“外国的大城市地面下沉的实例，不胜枚举。现在我还是主要说说我国上海、天津、西安、太原以及北京等地的地面下沉情况吧！”
上海：实际从1921年就有所发现，到1965年地面累计下沉已高达263厘米，影响范围达400平方千米，1966～1987年经过综合治理，使地面下沉速度减缓，减少下沉3.67厘米。
天津：1959～1982年地面下沉累计215厘米，1982年测得市区平均降速为9.4厘米，影响面积已经达到900平方千米，后来也采取了综合措施给予治理。
西安：1959年就发现地面下沉，1972～1983年地面下沉累计77.7厘米，到1988年地面下沉最多的地区已经达到134厘米，年下沉量10.0厘米，所波及的地区达200平方千米，这个城市也及时进行了治理工作。
北京：20世纪70年代后期至80年代初期，地面下沉速度较快，年平均下降8.0厘米，1981年多达8.1厘米。后来经过采取措施进行控制与治理，如减少地下水开采量，使地下水位下降速率减缓，1983～1987年地面下沉仅为2.6厘米，现在地面下沉的范围总面积超过600平方千米，已经波及北京郊区。
北京门头沟一小学地面沉降院墙受破坏
太原：1979年、1980年、1982年先后三次在市区600平方千米范围内进行测量，发现地面下沉大于20.0厘米的面积达254平方千米，下沉大于100.0厘米的面积达7.1平方千米。有关部门也采取措施综合治理。
此外宁波、常州、苏州、无锡、嘉兴、杭州以及台湾的一些市县，也出现了不同程度的地面下沉现象。
地面下沉的地质专业术语称为地面沉降。导致地面下沉的主要原因是人类工程经济活动过于频繁，如大面积过量开采地下水、开采油气、开采矿藏；再如大面积的巨重建筑物对于地下岩石层施加超负荷载，所以地面下沉多发生于人口高度聚居的大城市，并且是大范围的，同时也为缓慢变化的人为地质灾害埋下隐患。
地面下沉可以引发一些次生灾害，沿海城市引起海水入侵、海水倒灌，内陆城市引起地面不均匀沉降、产生局部塌陷、地裂缝等，从而损坏建筑物、损坏城市地下管网设施等。
地面塌陷示意图
地面下沉多采用常规的高程水准测量进行监测，以及采用以物理电磁原理为探测方法的全球卫星观测定位系统，简称为GPS设备，可以实施全天候、全时空的动态监测。现在主要采取合理开采地下水、调整开采层次以及科学回灌等方法控制地面沉降。在这些方面，各个城市都已经做出了显著的成效。
⑶ 地陷是过度抽取地下水引起的吗
一份2009年年底公布的报告披露，由河南省地调院承担实施的调查显示，地下水开发利用造成河南省11个城市地面沉降。华北平原在下降、长江三角洲在下降、汾渭盆地在下降，这是我国目前地面沉降的三大重点片区。我们的海拔在变矮，这种普通人很难察觉的现象是一种地质灾害。悄无声息的沉降带来的危害却可以惊天动地。防洪能力下降、城市给水供气管道因沉降变形破坏，建筑物和铁路地基下沉影响安全……甚至可能让桑田变沧海。
《2011年-2020年全国地面沉降防治规划》指出，目前全国遭受地面沉降灾害的城市超过50个，分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古等20个省区市。长江三角洲、华北平原和汾渭盆地，地面累计沉降量大于200毫米的分别为接近1万平方公里、6.2万平方公里以及7000平方公里。同时全国累计地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里，并且，地面沉降仍在继续扩大。
过度抽取地下水，是造成地面沉降的一个主要人为原因。比如河北沧州，从上世纪70年代以来，地面平均沉降了2.4米，属于中国地面沉降最严重的地区之一。几十米至几百米深处所埋藏的地下水，就是沧州以及华北平原上的其他缺水城市维持庞大用水需求的依靠。
而“楼升地降”是上海地面下沉的另一个人为原因。有数据显示，自1993年以来，上海高楼平均每天起一座，目前已有七八千座高层建筑。上海地质学会秘书长刘守祺表示：“根据目前的研究成果，发现高层建筑的影响能达到四成，对地质环境的影响非常明显。”此外，在开采地热和油气资源等也会导致地面沉降，并且开采量在逐年增加。这些举动在加快经济步伐的同时也加剧了地面沉降。
⑷ 城市地面沉降主要有什么危害
地面沉降
因大量复开采地下水引制起地层压密产生的一种地面下沉现象。地面下沉的中心往往与地下水开采中心一致，在时间上与地下水开采同步发生。第四纪沉积物中富含多孔粘土及淤泥，一旦孔隙中的水被抽干，便会引起矿物孔隙间的收缩，在上层重负荷作用下发生地面沉降。半个世纪以前，国外已发现因抽汲地下水引起的地面沉降问题。据统计，墨西哥城1898～1957年累计地面沉降5～7米。美国加里福尼亚洲、泰国曼谷、日本东京都是世界上地面沉降强烈的地区。中国最早发现地面沉降的是上海市，1922～1965年沉降中心地面沉降最大值达2.37米。此外天津、宁波、常州、台北等城市都已发现有地面沉降。
⑸ 地下水开采引发的地质灾害
在天然条件下，长期的地下水循环过程已经与岩石圈的地质过程建立了相对稳定的平衡关系。人类对地下水的开发利用一般会降低局部地区乃至大范围内的地下水位，从而打破天然平衡状态，使水圈与岩石圈朝着新的平衡状态演变，其中的某些演变以地质灾害的方式出现。
在一些断陷盆地的平原区，开采松散沉积物中的地下水容易导致地面沉降。严重的地面沉降特别是不均匀地面沉降属于地质灾害。根据有效应力原理，含水层的水压力在被开采之后将下降，沉积物承受的有效应力将增加并发生垂向压缩，从而导致地面下沉。地面沉降并不全都是地下水开采引起的，也可能有构造沉降的影响，但地下水开采导致的灾害性地面沉降要比其他原因所致的沉降速率大很多。发生这种灾害性地面沉降的条件是：①含水系统具有较大厚度的欠固结软弱岩士层，特别是发育大量黏性士夹层，这些地层的厚度往往是不均匀分布的；②区域性的地下水开采导致地下水位持续多年下降，下降幅度和地下水位漏斗的扩展范围都很大；③地面上存在对地面沉降敏感的人类建筑物。这些条件在国内外的许多地区都已经满足。美国亚利桑那州的井灌平原区发育很厚的黏性士层，在1948～1969年间，地下水位下降了70～100m，地面下沉普遍超过1.2m，最大沉降量达到2.5m，严重的不均匀地面沉降破坏了输水管线和道路。大型城市往往大量开采地下水作为生活用水，容易诱发地面沉降并对大城市的发展构成威胁。一些典型城市的最大累计沉降量为：美国长滩市9.5m，墨西哥城6.0m，日本东京4.6m，天津3.3m，上海2.6m。我国的长江三角洲、华北平原、西安地区等都受到地面沉降灾害的困扰。表10.1给出了华北平原典型地区的地面沉降、地下水开采层和地下水位埋深等情况，从中可以看出，地下水位每下降1m会导致10～40mm的地面沉降量。
地裂缝是地下水开采引发地面沉降之后伴生的又一地质灾害。地裂缝原本是构造地质活动形成的地表裂缝，但是不均匀地面沉降加剧了地裂缝的发育。截至2006年，河北省已经发现的地裂缝有482条，影响到70个县市。河北柏乡县的一条地裂缝延伸长度达到8km，最宽超过1m，目视深度可达2m。西安地区到1999年为止，共发现11条地裂缝，基本呈北东走向，延伸长度多数超过5km，最长的超过20km。地裂缝对建筑物有很大的危害。
表10.1 华北平原典型地区的地面沉降情况（截至2005年）
（据李国和等，2008）
碳酸盐岩地区地下水的开采还可能诱发地面塌陷等具有一定突发性的地质灾害。在石灰岩分布地区发育的溶洞和落水洞往往被第四系砂砾石、黏士等覆盖，在地下水位较高的情况下，这些覆盖物的有效荷重在承载范围内。地下水开采或矿井的疏干会降低这些岩溶含水层的地下水位，同时降低对覆盖物的承载能力或增加覆盖物的有效荷重，从而可能诱发地面塌陷（图10.1）。地下水的长期溶蚀和侵蚀、地下水在丰枯季节的水位大幅度波动都是岩溶塌陷的自然诱发因素，而地下水的强烈开采可以增加岩溶地面塌陷的发生频率。据统计，我国岩溶塌陷区分布面积约为330×104km2，已发生岩溶塌陷900余处，塌陷坑约32000个（贺可强等，2005）。
⑹ 地质灾害的防治建议
7.5.1海（咸）水入侵
广饶县东北部发生了较严重的咸水入侵，采用Pearl生长模型预测，2000～2010年咸水入侵平均速度达到240m/a。地下水疏干性开采和咸水入侵使有限的淡水资源面临枯竭和污染的危险。颜徐和稻庄一带改为渠灌，2000年和2003年后年引客水分别为721×104m3和1100×104m3进行补源，即能够在颜徐和稻庄一带形成淡水帷幕。到2010年，花园和稻庄镇南两漏斗中心水位标高各为－14.00m和－12.66m，地下水位下降一段时期后，又逐步回升。如果实施得到的优化方案，既能够阻止北部咸水的入侵，同时区域地下水位也将得到逐步回升。
7.5.2地面沉降
地面沉降是一种缓变的、不可恢复的地质灾害。据有关资料，当不考虑1980年以前的地面沉降时，实测沉降测量剖面上的年均沉降值为0.9～43.1mm，局部地段沉降速率较快，为了减少由其引起或加剧的海水入侵、海岸侵蚀、风暴潮、洪水泛滥等灾害，建议有关部门尽快建立地面沉降监测网络，进一步查清地面沉降现状及诱发因素，进而提出切实可行的防治对策。
7.5.3土壤盐碱化的防治
土壤盐碱化的影响因素较多，气候因素虽然是一个主要因素，但在现在的技术条件下是不易改变的。因此，盐碱化防治应从治水与治土的角度考虑。
1.控制地下水位
地下水位控制在临界深度以下，土壤的积盐作用减弱，降水、灌溉对土壤盐分淋洗作用加强，所以土壤盐分逐渐减少。控制地下水位是一项巨大的工程，若单纯以抽取地下水的方式是很难办到的，但多途径多方法综合运用，则会达到经济可行的目的。
（1）建设良好的地表排水系统：通过排水沟渠的建设，可以使地表径流畅通，避免积水的形成，减少地表水渗入补给地下水，另一方面，使排水沟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）科学地引黄灌溉：区内现状的引黄灌溉多以漫灌的方式进行，使灌溉水一部分渗入地下，另一部分蒸发，用于作物生长的水分所占比例较少，长期下去，渗入地下和蒸发都会直接或间接地加剧土壤积盐过程。因此，推广节水灌溉技术不仅是有节约水资源的意义，而且对土壤改良亦具有积极意义。
（3）开发利用浅层地下淡水、微咸水：区内除广饶县南部外，地下水的开发利用程度很低，但区内分布有一定范围的浅层淡水、微咸水，可作为枯水期的灌溉用水。并制定鼓励开发利用浅层地下水的政策，使油田开采注水、工业冷却、空调用水等利用浅层地下水。而关于黄河三角洲地区细颗粒含水层取水技术方法，也正在进行专题研究，已取得一定的阶段性成果。
2.改善土壤结构
土壤的盐碱化与土壤的颗粒组成特征和结构特点都有较密切的关系，因此改善土壤结构也是一条重要措施，可以通过增施有机肥，秸杆还田等方法来改善土壤结构，破坏土壤的毛细作用，控制或减轻盐分上升到地表，从而达到防治盐碱化的目的。
上述措施对盐碱化的治理都是相辅相承的，任何单一措施都难以根治这一地区的盐碱土，因此说，土壤盐碱化的防治是一项系统工程，必须政府干预，制定相应的激励与制约措施和政策，建议尽快建立土壤改良试验基地，开展试验研究工作。
⑺ 自来水泄露导致地面塌陷属于地质灾害吗
它是指在一定的自然条件和人为因素作用下,地下一定范围内的岩土体压缩、位移等活动,引起的地面下沉、塌落、开裂,对工程设施、城乡环境以及人民生命财产造成危害的现象。地面沉降、地面塌陷、地裂缝除共同表现为地壳表面形态发生严重破坏外,还有一些其他方面的相似特征：在形成条件方面,虽然都受多种动力条件控制,但过量抽取地下水经常是它们形成的重要原因；在分布特征方面,城镇、工厂、矿区、铁路沿线是这些灾害的多发区。采用地下开采的矿山，由于采空区上覆岩土体冒落或变形而在地表发生大面积并行破坏并造成人员伤亡或财产损失的现象和过程称为矿区地面变形地质灾害。这类地质灾害是地下采矿最容易引发的地质灾害之一，并且地面变形范围往往超出地下对应采空区的范围，危害极大。一是破坏土地资源，影响农业生产。塌陷的地质灾害对矿区周边的农田破坏十分严重，造成土地绝产或减收，甚至在部分矿区，形成无地可耕，无处可迁的局面；二是损坏地表建构筑物。矿山地表塌陷灾害的范围广，具有突发性、累进性和不均匀性等特点，对于各种地面建构筑物的危害极大。因此，在城镇建构筑物、道路设施以及水体下的三下矿体资源通常禁止开发，即便开发，也必须进行安全与环境设计和评价，避免产生地表沉陷，造成各种建构筑物的破坏和城市基础设施的损害，破坏正常的生产、生活和交通安全。对此，矿山安全法第19条对矿山企业提出了相应要求，即矿山企业对使用机械、电气设备，排土场、矸石山、尾矿库和矿山闭坑后可能引起的危害，应当采取预防措施。因此，矿山企业不仅应当建立、健全对地面陷落区、排土场、矸石山、尾矿库的检查和维护制度，防范可能发生的危险，而且对关闭矿山后可能引起的危害也要采取相应的预防措施。(1)减轻塌陷灾害。在矿山的生产时期，采取充填开采技术和减震的采矿方法等技术型措施预防采空后的塌陷。充填开采主要是利用废石、尾砂等实施空区的充填，减少空区的体积；减灾开采主要是从回采技术上预防或减轻采空区塌陷的方法，包括顺序优化开采、条带开采和离层高压注浆开采等，减少塌方量；(2)以废治害。利用开采的尾矿、矸石等填埋塌陷区，治理塌陷灾害。具体而言，在用尾矿、矸石等填埋前，先将塌陷区的表土剥离另放，然后充填矸石等至目标标高以下0.5m处，再覆盖表土至原标高，使地形得以复原，保持原有土质和肥力，减少废料污染，消除塌陷坑危害；(3)治理地裂缝，消除隐患。针对已经闭坑的矿区地裂缝，采用充填和灌浆相结合的治理措施，消除地裂缝的危害；(4)地面塌陷区的整治与利用。即采用“挖深垫浅”的方法，将较深的塌陷区再深挖，使其适合于水产养殖场地，而挖出的泥土垫到浅的沉陷区，改造成为农业用地。
⑻ 为什么开采地下水易造成地裂缝、地面沉降、地面塌陷等地质灾害
地下水存在于裂缝、溶洞内，开采后会造成顶板压力过大，造成顶板垮落、沉陷等地质状况，相应的会引起地面上的沉降、塌陷等一系列地质灾害。
⑼ 山东省矿山地面塌（沉）陷地质灾害现状、趋势分析及其防治
寿冀平
（山东省地质环境监测总站，济南，250014）
摘要本文通过对山东省矿山开采引发的地面塌（沉）陷地质灾害的现状分析，结合矿产开发规划对其发展趋势进行了分析，提出了相应的防治措施，对于减轻地质灾害和地质环境保护具有重要意义。
关键词地面塌陷现状趋势分析防治措施
前言
山东省是我国矿业大省、经济大省，全省累计发现各类矿产150种，其中能源矿产11种、金属矿产45种、非金属矿产90种、水气矿产4种。山东省采矿历史悠久，矿业在我省国民经济和社会发展中发挥着重要的基础性作用，目前全省95%的一次性能源和80%的原材料依靠开发矿产资源提供，矿山企业达9482个。随着矿业经济的发展，矿产资源开发规模和开发强度的增大，矿山地面塌（沉）陷问题越发突出，成为主要的矿山地质灾害类型。
1矿山地面塌（沉）陷地质灾害分布特征
山东省矿山地面塌（沉）陷地质灾害按其成因和塌（沉）陷特征分为采空地面塌（沉）陷和岩溶地面塌陷。
1.1采空塌（沉）陷
采空塌（沉）陷是山东最主要的矿山地质灾害，涉及煤矿、金矿、铁矿、石膏、滑石等所有地下开采矿山，伴随采空塌（沉）陷出现的往往还有地裂缝、山体开裂等。采空塌（沉）陷主要分布于煤矿采空区，其次是金、铁矿及石膏、滑石矿等采空区，但从突发性和对人民的生命财产安全上来讲，又以金、铁、石膏、滑石矿更为严重。全省17个地市有10个地市存在规模不同的采空塌（沉）陷，主要分布于煤炭资源开采强烈的地区。塌（沉）陷面积规模较大的依次为泰安（主要分布于煤炭资源丰富的新泰、宁阳、肥城三地）、济宁（主要分布于兖州及济宁煤田）、枣庄（主要分布于滕州及陶枣煤田、峄城及底阁石膏矿区）、莱芜（四大国有煤矿区、张家洼及小官庄铁矿区、莱芜铁矿马庄矿区）、烟台（主要分布于金矿资源开采强烈的招远、莱州、牟平及龙口煤矿区）。
1.2岩溶地面塌陷
矿山岩溶地面塌陷是开发排水（包括矿坑突水）为主导因素引发的岩溶塌陷，主要发生在具备岩溶塌陷条件的莱芜铁矿谷家台及叶庄矿区、蒙阴洪沟煤矿区、沂南铜井金矿区等，其中以莱芜铁矿岩溶塌陷最为发育。
2矿山地面塌（沉）陷地质灾害发育现状
2.1采空地面塌（沉）陷
采空塌（沉）陷是由于矿层（体）采出后，采空区上方岩层在重力作用下发生弯曲、离层乃至冒落而形成。其发生发展过程和地表变形程度，主要取决于矿层条件、顶板岩性特征、地质构造和采高、开采条件等。据2002年调查资料可知，我省各类矿山采空塌（沉）陷面积为403.01km2，其中煤矿采空塌（沉）陷最大，占采空塌（沉）陷面积的97%。各主要矿种的采空塌（沉）陷现状分述如下：
2.1.1煤矿采空塌（沉）陷
山东省采煤历史悠久，开采方式从以往的小规模开采转入现在的机械化深部大规模开采，随着采空区面积的不断扩大，各采煤区相应地发生了一系列规模不等、形状各异的采空地面塌（沉）陷。据不完全统计，截至2002年底，全省因采煤造成的采空塌（沉）陷已达800余处，累计塌（沉）陷面积392.625km2，其中绝产面积大于50km2，平均采万吨煤地面塌（沉）陷率为0.0037km2。山东省煤矿区采空塌（沉）陷基本情况见表1。
表1山东省煤矿区采空地面塌（沉）陷情况统计表
塌（沉）陷的平面形态多为圆形、椭圆形的塌（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（枣庄黄庄煤矿）。其中塌（沉）陷区最大下沉深度小于1.50m，地表形态相对变化较轻的塌（沉）陷区面积累计124.6km2，占全省总塌（沉）陷面积的31.74%；塌（沉）陷区下沉深度大于1.50m，地表形态相对变化较大的塌（沉）陷区分布面积累计达268.03km2，占全省塌（沉）陷区总面积的68.26%。此类塌（沉）陷分布区，地表地形起伏较大，在第四系沉积厚度较大或地下水位埋深较浅的地段，常形成季节性乃至常年性积水洼地，导致土地复垦困难或不能复垦。据不完全统计，目前，全省部分老塌（沉）陷区的常年积水面积已达48.2km2以上，造成了耕地的大面积绝产和荒废。
由于各地区成煤条件（厚度、埋深、顶底板岩性等）的差异，以及各采煤区开采方式的不同，使得各采区采空塌（沉）陷的发育规模差异较大。省内济宁、枣庄、泰安、龙口、临沂、淄博和坊子七大采煤区，除淄博采煤区的采空塌（沉）陷的发育规模较小外，其他地区的采空塌（沉）陷均较严重。尤其以泰安、济宁、枣庄三地市所辖煤田区的采空塌（沉）陷最为严重，累计塌（沉）陷面积达312.81km2，占全省采空塌（沉）陷总面积的79.67%。不但塌（沉）陷分布面积大，下沉深度深，而且积水面积广，造成的损失和社会影响也极大。
2.1.2铁矿采空塌（沉）陷
省内铁矿采空塌（沉）陷相对较轻，尽管目前济南、莱芜、淄博等铁矿主要产地的矿山开采已具规模，但由于矿石采出后对采空区大都进行了尾矿充填。因此，铁矿采空塌（沉）陷的发生得到了有效控制。据调查，至2002年底，全省仅发生3处采空塌（沉）陷，淄博1处、莱芜2处，累计塌（沉）陷面积2.673km2。
2.1.3金矿采空塌（沉）陷
金矿采空塌（沉）陷主要分布于胶东金矿区的招远、莱州、牟平、威海等地，据不完全统计，到目前为止，金矿开采区发生采空塌（沉）陷160多处，累计塌（沉）陷面积约0.851km2。塌（沉）陷的形态多为条形，走向与矿脉走向一致。塌坑两侧边坡陡立，地表岩体内沿矿脉走向的张性裂隙发育，裂隙宽度可达20cm。受矿脉地质特征和开采规模的控制，塌坑的发育规模（长、宽、深等）差异悬殊。塌坑长度一般10余m到数10m不等，最长达800m。
2.1.4石膏、滑石等其他矿产采空塌陷
（1）山东省石膏矿储量十分丰富，石膏生产量逐年上升，因此矿区采空塌（沉）陷也越发突出。目前采空塌（沉）陷主要分布于临沂市平邑县、苍山县石膏矿区和枣庄底阁石膏矿区，累计塌（沉）陷面积1.774km2。
（2）滑石矿采空塌陷区主要分布于栖霞、莱州等地，现已发生采空塌（沉）陷3处。最大的一处发生在莱州市滑石矿采空区，塌陷形态为椭圆形盆地状，面积约0.45km2，塌（沉）陷中心下沉深度3m左右，该塌陷的发生对位于其西部的莱州市滑石矿构成了很大威胁，目前厂院围墙已有多处倾斜开裂，墙体裂缝最宽达10cm。
（3）此外，临沂、潍坊等地在开采重晶石矿的过程中，也先后发生较大规模的采空塌（沉）陷，并造成了严重的人员伤亡事故。
2.2岩溶地面塌陷
矿山岩溶地面塌陷是因开采矿产资源疏排地下水（包括矿坑突水）而导致的岩溶塌陷。目前，全省岩溶塌陷面积约30.6544ha。相对于采空塌（沉）陷，岩溶塌陷面积较小，目前只局限于莱芜铁矿区、蒙阴洪沟煤矿区、沂南金矿区三个矿区。
3矿山地面塌（沉）陷趋势分析
3.1煤矿采空塌（沉）陷
现阶段煤矿开采主要在鲁西地区的淄博煤田、肥城煤田、新汶煤田、兖州煤田、滕州煤田、陶枣煤田、临沂煤田和鲁东地区的黄县煤田。就目前采空塌（沉）陷情况分析，山东煤矿采空塌（沉）陷基本分两种情况：①淄博、陶枣、临沂等煤田，多处于低山丘陵区，煤层薄，上覆第四系厚度均小于100m，开采深度多在－500m以下，煤层采出顶板冒落后，很快自动叉实，地表只出现小规模地面变形、斑纹或裂缝，对地表或农业耕作不产生重大损害；②兖州、滕州、肥城、黄县等煤田，多处于山前冲洪积平原或盆地中，第四系覆盖层厚度大，开采煤层厚度大，多8～12m，煤层产状平缓，采出后，顶板煤层失去支撑，形成破碎冒落、弯曲下沉，随着采空面积的逐渐扩大，在地面出现缓慢、连续的盆状塌（沉）陷坑，严重破坏了地质地貌景观，对农田、村庄等破坏严重，给矿山建设和矿区农业生产、生活造成重大影响，也为矿山带来沉重经济负担。由此可见，后者采空塌（沉）陷规模及危害要大于前者。
根据煤矿开发规划，近期煤炭生产的重点地区是济宁、兖州、滕州、新汶（含莱芜）、肥城等深部煤田。煤矿采空塌（沉）陷也主要发生在济宁、兖州、滕州煤田，其次是肥城、龙口、新汶煤田。淄博煤田面临闭坑期，采煤塌（沉）陷影响很小。也就是说，除了淄博煤田外，其他各煤田采空塌（沉）陷仍将继续发展，尤其是济宁、兖州、滕州三大煤田，开发潜力大，采煤塌（沉）陷又属于第（2）种情况，故其采空塌（沉）陷规模和危害程度显得尤为突出。
据省煤炭工业局资料，近期我省煤矿采空塌（沉）陷面积年均增长20.4km2，按此推算（以2002年采空塌（沉）陷面积392.625km2为基础），到2005年和2010年我省由于采煤将增加塌（沉）陷面积分别为102km2和204km2。
未来煤炭资源开发远景区在鲁西南及黄河北煤田，此处煤田正处于黄河冲积平原区。尽管煤层埋深大，但由于具有上覆第四系厚度大、煤层厚度大、煤层产状平缓与济兖煤田类似的自然地质条件，推测未来开发会产生严重的塌（沉）陷危害。采用采煤塌（沉）陷系数法，结合2010年规划采煤量9000万t，预测采空塌（沉）陷面积为21.6km2。
3.2铁矿采空塌陷
省内铁矿采空塌陷相对较轻，目前主要发生在淄博黑旺铁矿朱崖矿区庙子采空区、鲁中矿业公司（莱芜）张家洼小官庄矿山区及莱芜铁矿马庄矿区三处。据2002年调查资料，庙子采空区由于当地乡镇和个体采矿影响，范围有所扩大，对正处于采空区上方的庙子村而言，仍存在潜在的采空塌陷危害；张家洼、小官庄、马庄矿区随着开采深度的加大，以及各矿区采用了科学合理的采矿方法（砂土、尾矿充填法），并作为莱芜市重点恢复治理区，区内采空塌陷面积将逐年减少。
3.3金矿采空塌陷
据金矿开发规划，2003年至2010年，采空塌陷将随着采空范围的不断扩大而加剧。由于三山岛、新城、金城等金矿已经转入海下或深部开采，故其采空塌陷发生规模不会增幅太大；而牟平、乳山、龙口，尤其是招远金矿，由于资源相对丰富，加上国有矿山和集体、个体矿山的联合无序开采，采空塌陷面积将不断增大，采空塌陷危害将越发突出。
3.4石膏、滑石矿采空塌陷
山东省石膏矿产资源集中分布于鲁中地区，尤以泰安、枣庄、临沂三区资源丰富；滑石矿资源主要集中分布于鲁东北部地区。目前石膏、滑石开发强度较高，产品已供大于求，采空塌陷时常发生，给矿区安全造成了严重危害，随着开采强度的加大，其采空塌陷也会越发突出。
3.5矿山排水岩溶塌陷
矿山开发排水（包括矿坑突水）为主导因素而引发的岩溶塌陷，主要发生于莱芜铁矿区第三系缺失的“天窗”内及断裂带附近。据监测资料，该区岩溶塌陷近年来发展迅速，1997年塌陷面积6320m2,2000年达到8450m2,2002年达9912.17m2，塌陷面积年均增长700多平方米，累计塌陷坑228个，塌陷密度最大达252.5处/km2。随着矿山开采强度的增大及部分矿山恢复（如顾家台矿区等）建设，区内岩溶塌陷面积将不断增大。
4矿山地面塌（沉）陷防治措施
矿山地面塌（沉）陷是由人类开采矿产资源诱发引起的，因此，防治应首先考虑人类活动因素，目的是既要预防和减轻灾害带来的破坏和损失，又能保障矿产资源有序开发。根据前人生产实践经验，提出防治建议。
4.1探索科学的采矿方式
4.1.1充填法采矿
预防采空塌（沉）陷最为有效的方法是充填法采矿。这里推荐中国矿业大学研制的高水速凝充填材料，该充填材料具有充填速度快、强度高且较稳定等特征，充填液只需20分钟便连砂带水一起固化成高结晶水冲填体，其强度一天可达3兆帕，三天可达4～5兆帕，最终可达5兆帕以上。该充填材料不需脱、排水且有一定膨胀性，充盈系数优于混凝土，在招远金矿进行充填试验，效果良好。
充填法采矿防止采空塌（沉）陷，在目前开采的铁、金矿山中具有较强的可操作性，因为这类矿山矿体多呈脉状或条带状发育，相应采空区也呈条带状，便于充填，所需充填材料也相对少，经济上不需投入太大而且效果明显。充填法开采铁、金矿目前在全省已进行了全面推广和应用，其中莱芜铁矿区及招远金矿区基本上都采出了此种采矿方式。而煤矿等沉积型矿产开采由于采空区范围广，如果实行充填，花费巨大且效果不明显，从煤矿开采经济效益上分析也不合算，因此，目前煤矿开采以顶板陷落法为主。
4.1.2煤炭地下气化工程研究
煤炭地下气化（UCG）工程是指煤层在地下直接燃烧变成可燃气态燃料的过程，是一种化学采煤方法，属洁净煤新技术研究开发项目，气化炉所产煤气目前除用于矿区居民生活用气和小型工业锅炉燃气外，主要用于燃气发电机组发电，另外，还可以用于煤气化工，生产甲醇、二甲醚等化工产品。此技术方法的应用可有效减轻煤炭生产对矿区生态环境的压力，改善矿区及周边区域生态环境，具有较高的经济效益、社会效益、环境效益，是今后煤炭生产发展的主要方向，值得很好的研究发展推广。
目前，山东新汶矿业集团公司鄂庄煤矿在这方面作了有益的探索实验，并于2002年投入生产，综合效益良好。莱芜鄂庄煤矿煤炭地下气化站工程是新汶矿业集团公司“十五”期间的重点科技攻关项目，重点进行煤炭地下气化稳定控制技术的研究，目前已被列入国家高技术研究发展计划（“863计划”）实验研究基地。
4.2科学采煤方式研究
4.2.1“自下往上”异向开采
煤矿开采一般是从上层煤起自上往下采，这样对煤矿建设来说，具有见效及投资回收快等优势，但对于采空塌（沉）陷来说，是愈采愈烈，许多塌（沉）陷区是反复塌了再塌，同时浅部采空塌（沉）陷也构成对深部采矿的威胁，比如，在汛期，大气降水直接通过塌（沉）陷坑进入巷道，增加矿坑排水量乃至造成淹井事故的发生等等。
湘潭矿业学院与煤炭部门立项研究煤矿开采方式，提出具有多层煤的煤田，采用自深部→浅部开采的方式，可有效地减轻采空塌（沉）陷危害。目前，这一研究已经通过国家正式鉴定，如果这种开采方式可行的话，我们认为，对鲁西南及黄河北远景煤田区，在未来开采时应该参考、借鉴。
4.2.2加强科学研究，提高采煤技术水平
目前，世界上有些国家井下采煤矸石不出井，用来充填井下采空区，既可以减轻采空塌（沉）陷，又可避免排矸对地质环境的影响，真可谓一举两得。而省内煤矿的采煤方式与我国大多数煤矿一样，使得利用煤矸石充填井下采空区变得复杂化且费用较高，这在新汶矿务局张庄煤矿及国内其他煤矿都已得到证明。也就是，目前技术水平条件下，欲使矸石不排向地表直接充填采空区是不现实的，因此，需加强科学研究，努力改进采煤技术，赶上国际先进水平。目前，煤矿开采为减轻采空塌（沉）陷危害，根据各矿实际条件，采用的主要技术措施有：①同一煤层多工作面协调开采，减少地表不均匀下沉，减少倾斜和水平变形对民房的影响；②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；③积极推广沿空送巷、沿空留巷等采煤新工艺、新方法，实行无煤柱开采，以使地表均匀下沉；④积极开展新技术、新方法的研究。如华丰矿通过注浆减沉，取得较好的效果；汶南矿在采13层、15层煤时，采用矸石充填老空，既减少了矿井排矸量，又减缓了顶板下沉，减轻了采动对地表的影响。
4.3帷幕注浆堵水法
采用大型帷幕注浆工程既可以治理水害保护地下水资源，又可以减轻岩溶塌陷，已成为除疏干法以外，可供选择的另一种行之有效的治理矿区灾害的方法。该方法在济南张马屯铁矿、肥城矿务局陶阳煤矿等矿区得到了成功应用。
4.4矿山矿坑水预先疏干排供结合
据本次调查不完全统计，仅鲁中地区，国有煤矿和铁矿矿坑排水量就达4亿m3/a，这个水量是非常惊人的。造成大量水资源浪费，还产生岩溶塌陷地质灾害。采用该法将水资源提前利用，同时降低了产生岩溶塌陷的水动力条件。
4.5合理有序开采及灾害治理恢复
采矿前，在压矿地区实行一次性征地，减少采空塌（沉）陷损失。为减轻采空塌（沉）陷危害，除了进行村庄搬迁、重点交通和水利设施布置禁采区或留设防护煤柱以保护人民生命财产和国家重点建筑物不受损害外，更重要的是对于塌（沉）陷地区进行治理和复垦利用。根据实际情况，塌（沉）陷区内大部分土地可以复垦还田，少部分地区塌（沉）陷程度严重，常年积水或地形起伏过大，不能复垦，可以发展水产养殖业，也可修建公园，既美化环境又丰富人们的文化生活。
5结语
本文以全省矿山地质灾害调查报告为基础，通过对灾害现状分析，结合矿山开采规划对灾害趋势进行了分析，对前人在矿山灾害防治的生产实践经验进行了梳理总结，希望能对矿山地面塌（沉）陷的防治起到积极的作用。
⑽ 岩土知识：地面沉降对环境灾害表现有哪些
地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地面水平面降低的现象。地面沉降现象很早就为史书所记载。作为自然灾害，地面沉降的发生有着一定的地质原因。但是，随着人类社会经济的发展、人口的膨胀，地面沉降现象越来越频繁，沉降面积也越来越大。在人口密集的城市，地面沉降现象尤为严重。现在我们研究地面沉降的原因时，不难发现，人为因素已大大超过了自然因素。现在的地面沉降现象与其说是自然灾害，倒不如称之为人为祸患。
地面沉降的地质原因
从地质因素看，自然界发生的地面沉降大致有下列三种原因：
1、 地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时，地面会因地层厚度的变小而发生沉降。
2、 因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。
3、 地震导致地面沉降。
地面沉降的人为原因
地面沉降现象与人类活动密切相关。尤其是近几十年来，人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等直接导致了今天全球范围内的地面沉降。在我国，由于各大中城市都处于巨大的人口压力之下，地下水的过度抽采更为严重，导致大部分城市出现地面沉降，在沿海地区还造成了海水入侵。
地面沉降导致了地表建筑和地下设施的破坏。据统计，我国每年因地面沉降导致的经济损失达1亿元人民币以上。值得庆幸的是，我国已开始重视这个问题，控制人口增长、合理开采地下水等一系列政策的出台使我国很多地区的地面沉降现象已经或将得到控制。
地面沉降是自然因素或人为作用造成的地面标高损失的现象。随着工业化、城市化进程的加速，人为作用引发的地面沉降问题愈益显著，已成为制约可持续发展的重要因素。
上海地面沉降作为一种广泛分布的城市地质灾害，给生产与生活带来的影响是深刻和巨大的。
上海的地面沉降主要由于开采地下水引起，近年来，大规模的城市建设已成为新的沉降制约因素。
上海对地下水的开采由来已久，由此引起的地面沉降在1921年便已显露，沉降速率在50年代末期达到最大，年均沉降超过110mm。60年代初中期开始，随着地面沉降控制措施逐步实施，以及地下水资源系统管理的落实，年均沉降基本稳定在10mm以内。
上海自1921年发现地面沉降至今已有80余年历史。地面沉降的专项研究，自六十年代初至今也已有近40年。期间从开展地面沉降和地下水动态监测开始，全面系统地开展了地质环境条件、地面沉降因素、规律与机理分析，预测预报计算模型建立，以及地面沉降控制措施的确定与实施等多目标的综合基础调查和专题研究。特别是近十余年来，利用GIS和GPS技术，对全市监测网络进行了全面更新与调整，并正在建设全市地面沉降自动化预警预报工程。因此，上海控制地面沉降研究工作，不仅四十余年来没有间断，取得了十分明显的控制效果，而且有所创新、不断深入拓展，这在国际上是不多见的。四十余年的研究，积累了极其丰实的系统资料数据、科研成果与经验。
地面沉降机理研究
上海的地面沉降主要因不合理开采地下水引起，近年来工程建设成为新的沉降制约因素。针对上海地下水资源系统管理与城市建设发展规划的新形势，上海不断拓展研究领域，深化地面沉降控制的理论研究。
上海地面沉降机理研究，注重从微观与宏观两个层面进行剖析。在微观层面，重视土——水两相体系的物理化学作用，及其对土体变形与地面沉降的作用，通过土体微结构、孔径分布及其固结前后的变化、孔隙溶液物理化学成分、土颗粒比表面积及阳离子交换性，系统阐述了上海软粘土的固结变形的微观机理。在宏观层面，注重地面沉降控制与地下水资源开发利用系统管理的整合，由此优化上海地下水的采灌格局。
另一方面，将地面沉降研究与控制同城市发展与建设规划联系，提高学科渗透性。对工程建设的地面沉降效应进行系统，确定其在上海整个地面沉降中所占的比例权重与总体影响，并对工程建设引发的局部地面沉降效应与区域性地面沉降发展动态的两者关系及其相互影响作了较为深入的探讨。工程性地面沉降的分析研究及其防治注重与城市规划相结合，采用规划设计部门较为通行的技术指标，如地面沉降控制条件下适宜的建筑容积率、建筑密度等，达到了跨学科、跨行业的交流与融合。
通过对上海地面沉降经济损失定量评估的深入研究，认为地面沉降这一缓变型的地质灾害，是通过对城市其它的诸如洪涝潮汛灾害的叠加与催化放大作用而体现其灾害本质，既首次系统地确定了上海地面沉降经济损失评估的理论体系与方法，也确定了具体损失的量化指标和控沉效益，并由此提出地面沉降要实施系统调控，且应纳入城市整体的防灾、抗灾、减灾体系之中。
地面沉降监测防治
对于地面沉降等缓变型地质灾害的防治，减灾即是增效。对地面沉降应以调节与控制相结合，以达到地下水资源的合理利用与地质生态环境保护的协调统一。上海地面沉降的防治管理，以提高城市综合管理水平，增强城市整体防护能力，实现可持续发展为目标。其包括技术管理与行政管理两方面。