渭北地区煤矿地质灾害工作成果
『壹』 山东省地矿局大地质工作实践与展望
伊丕厚
（山东省地矿局，济南250013）
作者简介：伊丕厚（1955—），男，硕士，研究员，现任山东省地矿局副局长。
1 大地质工作的内涵
1.1 大地质工作的战略思路
所谓大地质，是相对于传统的按照国家计划进行的单纯的地质勘查找矿工作而言的，是国民经济和社会发展到一定水平，资源环境的制约作用凸现，地质工作的体制发生了根本性变化——管理体制的属地化，资源配置的市场化，经营的企业化等客观条件下形成的。它要求地质工作必须突破原来的被动局面，主动融入地方经济社会发展的格局中，更加紧密地与国民经济和社会发展相结合，更加主动地为经济与社会发展服务。说到底，大地质战略，就是主动服务的战略。
当前，我国经济社会发展面临着重大转型，资源的瓶颈作用和环境的制约日益明显；国家安全与公共安全面临重大挑战，重大自然灾害、突发特大公共事件时有发生，因此，地质工作必须走在应对这些问题的前沿，才能体现其价值，地质工作的内容不断向生态环境地质、城市地质、灾害地质、海洋地质、农业地质等领域扩展，解决国家、区域、地方等不同层次的经济社会问题。
1.2 大地质战略基本布局及成效
从全国的情况看，以国土资源部为统领、以中国地质调查局为核心、以各区域地质调查所（中心）为支撑的国家地质工作的框架初步形成，以地质大调查为中心的战略性、基础性、公益性地质工作对整体地质工作的导向作用显著。一批具有重大社会影响的农业地质、城市地质、环境地质、海洋地质项目，取得了积极成效，如浙江、江苏、广东、山东等省开展的区域多目标农业地球化学调查项目；北京、济南、南京等重点城市开展的立体化综合城市地质调查项目；环渤海经济区生态环境地质调查项目、三江平原生态环境地质调查项目、华北地下水资源调查等。
以各省属地化的地勘单位为主，立足于地方经济社会发展的需要，发挥地质勘查主力军的作用，紧紧围绕地方政府的中心工作，在提供资源保障的基础上，着力为一批重大工程决策、重点建设项目做好地质先行工作，拓宽了地质工作的服务领域。以山东省为例，2004年山东省地矿局地质勘查工作取得了新的突破，经营收入首次超过1亿元大关，达到1.0756亿元，同比增长83.7%。其中，地热调查、论证及地热井施工，收入3000多万元；建设项目地质灾害危险性评估132项，收入1500余万元；供水水文地质勘查及水井施工收入3500余万元，环境地质调查及其他收入2500万元。此外，全年探明地下水供水水源地6处，提交地下水允许开采资源量21×104m3/d，提交地热田4处，提交地热水可采资源量 20×104m3/d。完成环境地质调查面积 25000km2，完成农业地质调查面积12000km2。
2 取得的初步进展
近年来，大地质工作在理论方面的探讨不断深入，实践上也卓有成效。以山东地矿局为例，属地化管理以来，部署实施了一系列旨在推动大地质工作的地质勘查项目，取得了较好成效。
2.1 城市地质勘查
完成了山东省济南城市多参数立体化综合地质调查、日照市奎山地区生态环境保护与地质灾害防治调查等城市地质勘查项目。通过这些项目的实施，基本查清了所在城市的资源及地质环境条件，为城市发展规划提供了地学依据。其中，《山东省济南城市多参数立体化综合地质调查报告》是全国第一个城市多参数立体化综合地质调查成果，济南电视台、《济南日报》、《济南时报》、《齐鲁晚报》等30多家新闻媒体对调查成果进行了系列报导，在济南市和省内外影响较大，许多企事业单位和济南市民就此提高了对防范地质灾害和保护生态环境重要性的认识，已有6家建设单位就地基安全、地质灾害防治和泉水保护等问题向山东省地矿局进行了咨询。
2.2 环境地质调查
完成了山东省巨野煤田开发前环境地质背景调查、黄河三角洲地区油气资源开发的环境地质问题调查评价等环境地质勘查项目。其中，《山东省巨野特大型煤田开发前环境地质背景调查报告》在对现状煤田区生态环境地质背景调查的基础上，对煤田开发后引发的诸如地面塌陷等地质灾害进行了定量预测，并提出了因地制宜、有的放矢的防治对策。该成果对于煤田区的地质灾害防治提供了科学依据。《大众日报》曾头版对该成果进行了报导，社会效益显著。
2.3 海洋地质调查
开展了黄河三角洲海岸侵蚀与岸坡稳定性灾害防治勘查等海洋地质勘查项目。《黄河三角洲海岸侵蚀与岸坡稳定性灾害防治报告》运用长达近30年的系列遥感数据对黄河三角洲的淤积和侵蚀进行了定量研究。结果显示，1996～2004年间造陆面积出现负增长，陆地面积蚀退60.64km2，平均每年蚀退面积7.58km2，入海沙量小于每年2.78×108t时，黄河三角洲处于侵蚀状态。上述结论将对黄河调水调沙工程及黄河三角洲海岸带保护具有重要现实意义，新华社、《中国日报》（英文版）等10余家新闻媒体对本成果进行了系列报导。
2.4 地下水水源地勘查
在勘查难度逐年增大的基础上，山东省地矿局水工环地质工作者依靠先进的理论技术方法，继续保持地下水水源地勘查主力军位置，为国家及山东省大型企业里能集团、兖矿集团等找到了理想的大型地下水供水源地。同时，也为地方缺水城镇居民供水找到了理想的地下水供水水源地。
鲁南地质工程勘察院在嘉祥地区发现了我国极其罕见的岩溶水富水地段，单井单位涌水量达3.3×104m3/（d·m），现已建成4.5×104m3/d的集中供水水源地，解决了山东省重点建设项目——山东里能集团煤炭地下气化发电示范工程（总装机容量2.1×106kW）的供水问题，同时结束了当地10万群众饮用高氟浅层地下水的历史，为提高当地居民的生活质量做出了重大贡献。
山东省第一地质矿产勘查院在贫水的平阴县低山、丘陵区，采用新技术、新方法寻找到能够集中供水的中型水源地——前寨-凌庄水源地，并成功打出了4眼优质高产水井，初步试验出水量高达1.2×104m3/d，解决了平阴县城区13万居民生活饮用水源问题，改变了长期以来黄河水是平阴县城区居民唯一生活饮用水水源的局面，提高了居民生活用水质量，为平阴县人民做了一件大好事。
2.5 地热地质勘查
实施了济南北部地热田地热资源勘查评价、临沂市地热地质勘查、日照市地热地质勘查、遥墙机场地热资源调查、鲁西经济区（黄河以南）地热资源综合调查、山东省临沂市蒙山地热普查、山东省定陶县地热地质普查、山东省曹县城区地热普查等地热项目21项，合同金额1270万元；在东营、滨州、惠民、陵县等地施工地热井13 眼，合同金额1550万元。其中济南北部地热田地热资源勘查评价在基本查明地热地质条件的基础上，计算评价可利用地热资源量3.652×1018J，折合标准煤1.247×108t、电能1158MW，达到大型地热田规模；计算评价地热水可采资源量7.9×104t/d，可以布置地热井39眼。
2.6 农业地质调查
开展了嘉祥县、沂南县等农业地质勘查项目。这些项目的实施为名特优农产品的种植区划提供了地下水及土壤背景条件。
2.7 地质灾害勘查及防治
目前，局属单位有地质灾害防治勘查甲级资质的3家、乙级资质的6家，在山东省17个地市都开展了这项工作。据统计，全年共完成“枣庄至临沂高速公路”、“国电博兴超超临界大型发电厂”、“大唐东营超超临界大型发电厂”、“邹平职业学院”、“济南市奥体中心”等国家和省级大中型重点建设项目地质灾害危险性评估173项，取得了良好的经济效益和社会效益，为建设项目免遭地质灾害危害和地质灾害防治提供了科学依据，为山东省的经济建设与国民经济发展及社会稳定做出了重要贡献。
开展了济南市东部产业带及周边地区环境地质保护与地质灾害防治调查，青岛市浮山地区地质灾害防治勘查，青岛、泰安、临沂、枣庄、菏泽、威海等地市的地质灾害防治规划，为山东省建设项目的防灾减灾工作做出了重要贡献。
在山东省首次开展了矿山地质环境影响评价工作。新建、改扩建矿山地质环境影响评价在去年试点的基础上，今年取得突破进展，完成莱州、泰安、济南、枣庄、临沂等地金矿、石灰岩矿、铁矿、煤矿矿山环境评价项目200余项，为山东省矿山地质环境的恢复与治理创造了条件。
2.8 地下水及地质环境监测
各市地下水及地质环境监测站继续开展了全省范围的地下水及地质环境监测工作，所提供的监测资料和监测报告为国土资源主管部门提供了主要的地下水合理开发利用以及地质灾害防治依据。如：国土资源主管部门发布的山东省地下水水情及地质灾害通报、汛期地质灾害气象预报等正是基于17个市地下水及地质环境监测站提供的地下水及地质环境长期监测资料。
2.9 建设项目水资源论证
开拓实施了建设项目水资源论证工作，包括兖煤菏泽能化有限公司巨野煤田万福矿井及选煤厂水资源论证、山东巨野新汶矿业集团龙固矿井水资源论证、兖矿菏泽能化有限公司2×106t/d及2×105t/d甲醇工程水资源论证等，所提出的供水方案为这些项目的立项建设奠定了必须的水源条件。
3 大地质工作展望
经过地质工作者50年来的辛勤劳动，山东省地质勘查工作程度达到了一个较高水平。基础性地质调查及浅部的地质勘查工作已基本结束，下一步工作的目标是深化实施支撑山东省经济社会可持续发展的、以“矿产资源保障工程、生态地质环境支持工程和走出去战略”（“两工程一战略”）为中心的大地质工作。结合山东省国民经济与社会发展“十一五”规划的目标任务，展望山东省的大地质工作，应着力抓好以下几个方面的工作。
3.1 环境地质综合调查
开展山东省新一轮1∶50万水文地质、工程地质、环境地质综合调查，更新区域水工环地质图系。开展1∶10万重点生态保护区和风景名胜区地质环境调查，包括“两湖（东平湖、南四湖）一河（黄河）”、高速公路两侧、黄河三角洲等地区，面积16000km2。开展1∶25万水文地质与环境地质综合调查，包括鲁北平原地下水可持续利用调查，面积45000km2；鲁中南地区水文地质环境地质综合调查，面积50000km2；山东省平原地区地下水污染与脆弱性调查评价，面积65000km2。
3.2 地质灾害调查
加强重点地区突发性、缓变性地质灾害调查，突出地面沉降等区域性地质灾害和矿区、风景名胜区突发性地质灾害预测预警。继续开展县、市地质灾害调查与区划，做好矿山地质环境影响评价工作。
1∶10万地质灾害调查：包括全省平原区地面沉降专题调查，重点工作区为德州、滨州、东营、菏泽、济宁等城市，面积约25000km2；泰安、枣庄、临沂等城市岩溶塌陷防治调查，面积约6000km2。
1∶10万县（市）地质灾害调查与区划：包括章丘、兖州、滕州、胶州市等49个县（市、区）地质灾害调查与区划，面积约40000km2。
1∶5万典型矿山地质环境保护治理调查评价：包括肥城煤矿区、济宁-兖州煤矿区、招远北部金矿区、平邑石膏矿区、巨野煤矿区、济南北部煤矿区等，面积约5000km2。
1∶5万重大建设项目地质环境影响调查评价：包括海阳、乳山、荣成等核电站和石油储备基地项目及青岛、济南等城市建设项目等。
3.3 海洋地质调查
通过近海与海岸带资源及生态环境地质调查评价工作，重点查明海岸带演化规律、港口城市区域稳定性条件、沿海湿地资源特征、海（咸）水入侵等海岸带生态环境地质问题。
开展1∶25万沿海海岸带海洋地质调查，调查区分为黄河三角洲海岸带、莱州湾南岸海岸带、烟台-威海海岸带、环胶州湾海岸带、胶南至日照海岸带五部分，面积约33000km2；开展1∶5万重点港口规划海洋地质综合调查评价，包括东营、烟台、威海、日照等，面积约10000km2。
3.4 城市地质调查
重点对山东半岛城市群、济南都市圈、鲁南城市带等进行城市地质综合调查。主要解决山东省大城市（群）发展、扩张面临的环境工程地质稳定性、水环境、地质灾害和其他环境地质问题及水源地供水安全等。
开展1∶5万城市地质综合调查评价及1∶2.5万城市供水水源地安全性勘查。主要调查区包括：济南、青岛、淄博、潍坊、烟台、威海、济宁、东营、日照九市城区及影响圈，面积约9000km2。分析全省17个地级以上城市附近的水文地质条件，评价地下水资源潜力，建立城市应急后备供水水源地，提高饮用水安全保证程度，构建水资源战略储备及保障体系。
3.5 农业生态环境地质调查
以县域为单元，开展山东省特色农产品生产基地农业生态地质调查评价。重点查明规划区的农业地质背景和生态环境地质问题。
规划调查区包括：胶东半岛水果-绿茶基地、鲁中南小杂粮-调味品基地、鲁西北-黄河三角洲进京蔬菜基地、鲁西南-南四湖冬小麦基地和鲁北麦棉基地，规划调查区总面积约33000km2。
3.6 地质环境监测
地质环境长期监测：继续开展山东省17地市地下水、地热、矿泉水水位、水质、水量和水温长期监测。
专项地质环境问题监测：监测的重点为重点城市和经济开发区、重要旅游区、重大建设工程和主要矿区。重点规划监测区有：地面沉降监测区，包括济宁、德州、菏泽、滨州等城市，面积约2000km2；矿山地质环境监测区，包括济宁-巨野采煤沉陷区，莱州-招远、烟台-牟平金矿塌陷区等，面积约3000km2；岩溶塌陷监测区，包括泰安-莱芜盆地，临沂-枣庄断陷盆地，面积约3500km2；海水入侵监测区，包括莱州湾、胶州湾，面积约1500km2。
矿山环境恢复治理监测：针对山东省矿山生态环境特点，重点开展煤炭、铁矿、金矿等矿区地质环境监测和预测预报，主要油气开发基地落地油污染调查与水土监测，煤、金矿山矿渣与尾矿堆放对水环境的影响监测等，为矿山环境恢复治理提供基础依据。
4 措施建议
4.1 充分认识大地质工作在山东省社会经济发展中的基础地位，切实加强组织领导
大地质工作在山东省现代化建设进程中发挥着重要作用，做好大地质工作对树立地勘部门在政府与社会中的良好形象亦十分重要。因此，应加强对大地质工作的组织领导，并在体制、队伍结构等方面进行改革，形成合力，建设一支作风硬、人才多、技术精、装备良的大地质勘查队伍。
4.2 利用多元化渠道，加大大地质勘查资金投入
发挥国家、省、地方政府和企业等多个方面的积极性，加大对大地质工作的投入。在尽可能多地争取国家投入的基础上，通过省财政资金、矿产资源补偿费和专门地质勘查基金及企业等多个渠道争取资金。
4.3 依靠科技进步和创新，实现大地质勘查新突破
根据大地质勘查工作的特点和山东省的实际情况，近期要建立和完善对地观测、信息、地面和地下探测、地质灾害监测与治理四大技术体系，加速高科技人才的培养，争取出现一批具有省域特点的大地质新理论，使山东省大地质科学技术发展走在全国的前列，为地勘经济的快速发展和建设“大而强、富而美”的新山东做出更大的贡献。
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解决土地问题 调处地灾矛盾
贵州省煤炭资源丰富，全省煤炭保有储量500多亿吨，远景储量超过2000亿吨，居全国第五位。全省含煤面积约7万平方公里，占全省总面积的40﹪左右。随着西部大开发的进程和西电东送工程的顺利实施，我省煤炭资源的开采已步入大型化、规模化的轨道，完全杜绝了非法小煤窑乱挖滥采的现象。
煤炭资源的开采和地质灾害的发生是伴生的，现在我省大部分煤炭开采区内都发生了不同程度的地面裂缝、房屋开裂、山体垮塌、水源枯竭等地质灾害，严重威胁灾区内广大灾民的生命财产安全。近年来，全省各地因地质灾害矛盾引发的灾民群体性挖路堵厂和集体上访事件时有发生，矿区内厂群关系逐渐恶化，有的地方甚至发生了灾民与煤矿的群体性斗殴事件，造成了巨大的损失和极其严重的后果。目前，很多地方对地质灾害问题的处理都还没有一个切实可行的彻底解决方案，都还停留在“头痛医头，脚痛医脚”的阶段，根本不能彻底解决问题，时间长了，灾民因为问题未得彻底解决而经常聚众挖路堵厂或集体上访，煤矿因为不能正常生产而产生不满情绪，地方政府的工作压力越来越大，灾民对政府的信任度越来越小，以致矿区内干群关系紧张，矿群关系恶化，灾民与煤矿的矛盾日益尖锐。我省含煤面积约7万平方公里，如果按每平方公里矿区平均涉及群众10户50人计算（此数据为保守估计数据），煤炭开采引发的地质灾害将影响至少70万户350万灾民。试想一下，如果在煤炭资源枯竭、煤矿闭坑前地质灾害问题不能彻底解决，则煤矿闭坑后这三百多万灾民的遗留问题政府将如何处置？因采矿引发的地质灾害一旦发生，彻底治理好几乎是不可能的，要从根本上解决问题，只有将灾民彻底搬迁安置到无地质灾害隐患且生产生活条件较好的地方安居乐业，才是唯一的出路。
灾民的搬迁安置是一项复杂艰巨的工作，涉及到资金来源如何解决？搬迁安置方式如何选择？灾民房屋如何赔偿？灾民土地问题如何解决等一系列复杂的问题。灾民搬迁安置工作的资金来源，按照国务院《地质灾害防治条例》第五条“因工程建设等人为活动引发的地质灾害的治理费用，按照谁引发，谁治理的原则由责任单位承担”的规定，全部由责任煤矿承担；搬迁安置方式的选择，必须因地制宜选择合适的能彻底解决问题的搬迁安置方式，要多条腿走路，不能搞一刀切；房屋赔偿可请有资质的单位（如贵州中道资产评估有限公司等）对灾民的受损房屋进行评估，严格按照房产评估重置价格进行赔偿；土地问题是这些问题的重中之重，它包含两个方面的问题：一是灾民受损土地的赔偿和治理问题？二是灾民搬出灾区后的土地耕种问题？这两个问题能否解决是地质灾害搬迁安置工作能否顺利进行的关键。
一、 灾民受损土地的赔偿和治理问题
对灾民受损土地的赔偿，必须坚持合法、合情、合理的原则。土地问题是棵高压线，处理不好，不但不能解决问题，还有可能引起更大的社会矛盾和后遗症。农村集体土地的所有权属于当地的村民委员会，农民对耕种的土地只有承包经营权，《中华人民共和国农村土地承包法》第十条规定：“国家保护承包方依法、自愿、有偿地进行土地承包经营权流转。”根据这条规定，灾民的土地受损不能耕种后，灾民和责任煤矿可在双方自愿的前提下，经当地村民委员会同意，按照“两受”原则（“两受”即灾民能接受，煤矿能承受）制定统一标准对灾民土地的承包经营权进行有偿流转，灾民将土地承包经营权流转费用于搬出灾区后在其它地方有偿流转土地耕种，这就是“用土地承包经营权有偿流转来解决地质灾害搬迁安置工作中土地赔偿问题”的基本思路和办法。
地质灾害问题涉及面广，涉及人口众多，在实际工作中，灾民的土地承包经营权流转费如何计算就成了一大难题。大家首先想到的肯定是丈量法，对呀，将灾民的土地逐块丈量，得出具体面积后，按每亩多少钱制定一个灾民和煤矿都能接受的标准不就算出来了吗？其实不然。在农村进行土地联产承包的时候，大部分农村特别是山区农村都没有对土地进行严格的丈量划分，都是东一块、西一块、肥瘦搭配、远近搭配大致差不多就把土地分了。同样的一个划地人口，分到平整肥沃离家近的土地面积就小，分到贫瘠瘦弱离家远的土地面积就大，有的甚至相差几倍，再加上荒地开垦、工程建设、水打沙冲等人为因素和自然因素的影响，现在农村同样一个划地人口的土地面积千差万别。再者，农村土地的地块大都不规则，测量起来一则难度大，二则不准确，同一地块不同的人测量出的结果都不完全相同。由此可见，用丈量法计算土地承包经营权流转费是行不通的，因为标准无法制定，所以根本不具备可操作性。面对这一难题，我们想出了一个创造性的办法：用土地联产承包时划地人口的数量来制定标准计算土地承包经营权流转费。这个办法一出台，就使这一难题迎刃而解。首先，在进行土地联产承包的时候，是根据当时农户人口的多少划分的土地，划地人口的基数是以前农业税费征收的依据，各地方乡镇财政所有据可查；其次，在进行土地联产承包的时候，虽然同样的划地人口分的土地面积有大有小，但基本上都遵循了一个原则：即每份土地的产值是大致均衡的，面积小的必然平整肥沃，面积大的必然贫瘠瘦弱，用划地人口的数量来计算土地承包经营权流转费是相对公平的；第三，这个办法在操作上简单易行，清楚明了，灾民和煤矿都能够接受。
灾民的土地承包经营权有偿转让给煤矿后，煤矿必须严格按照《中华人民共和国土地管理法》、《中华人民共和国农村土地承包法》、《地质灾害防治条例》等相关法律法规对受损土地进行治理、管理和经营。为了更好地治理好灾区的土地，提高土地利用率，在灾民大量搬出灾区，土地大面积连片后，煤矿可因地制宜选择合适的土地开发项目（如种草养畜、开发茶产业、开发经果林、开发速生坑木林等），经有关土地行政管理部门批准后对土地进行综合开发利用，既可提高土地的利用率，又能改善矿区的生态环境。
二、灾民搬出灾区后的土地耕种问题
在搬迁安置的灾民当中，虽然有极少部分人已经具备了无土安置的条件，他们或弃农经商、或发展二、三产业（如运输业、饮食业、养殖业等）完全可以安居乐业，但绝大部分灾民搬出灾区后仍然离不开土地。民以食为天，如果大部分不具备无土安置条件的灾民搬出灾区后无地可种，则他们的生产生活问题就得不到彻底解决，地质灾害搬迁安置工作肯定无法顺利进行。
对灾民的搬迁安置工作，最容易想到的就是异地集中搬迁安置，异地集中搬迁安置地必须满足以下三个条件：一是无地质灾害隐患；二是生产生活条件要好；三是必须有足够的土地划分给灾民耕种。在这三个条件当中，第一个和第二个都容易达到，但第三个条件就太难了。我国对集体土地实行以家庭为主的联产承包责任制以后，目前地方政府手中还未被承包的大面积土地资源少之又少（金沙县以前有大水农场和开化农场，但现在已基本用于解决受自然灾害影响灾民的异地集中搬迁安置），有的地方根本就没有这种土地资源。再者，异地集中搬迁安置存在一个很大的问题是矛盾容易集中爆发，处理不好后患无穷。由此可见，异地集中搬迁安置方式是不可取的。既然异地集中搬迁安置方式行不通，怎么办？那就只有反其道而行，采取异地分散搬迁安置方式解决。
在我国农村，自十一届三中全会后对集体土地实行以家庭为主的联产承包责任制以来，一直未发生重大变革。现在农村有的农户因为子女参加工作、经商、发展二、三产业（如运输业、饮食业、养殖业等）致富等原因已经脱离农村进入城镇定居，老家的房屋无人居住，承包经营的土地无人耕管，这种情况是普遍存在的，是我国加快城镇化建设步伐、从农业大国逐渐向现代化工业强国过渡的历史发展的必然结果。在那些没有地质灾害隐患且生产生活条件较好的地方，进城定居农户的老房子和承包经营的土地是一笔巨大的固定资产和闲置资源，这就给我们提供了这样的一种思路：政府把这些进城定居农户的相关信息（姓名、住址、联系方式、房屋结构、房屋面积、田土数量等）收集起来提供给灾民，让灾民根据自己的实际情况联系合适的进城定居农户“结对子”，在双方自愿的前提下对进城定居农户的老房子进行转让，土地承包经营权进行有偿流转来解决灾民搬出灾区后的住房和土地耕种问题，这就是“结对子”异地分散搬迁安置方式。金沙县沙土镇人民政府在对全镇及周边乡镇无地质灾害隐患且生产生活条件较好地方的进城定居农户进行普遍走访调查的基础上，充分听取了地质灾害区广大受灾群众的意见，经过多次召集煤矿业主和受灾群众代表开会协商，于二OO五年四月制定了《沙土镇有证煤矿煤炭开采区地质灾害赔偿搬迁安置方案》。该方案实施后，沙土镇用“结对子”异地分散搬迁安置方式处理地质灾害问题已经取得显著成效。从二OO五年至二O一O年底已经有144户（587人）灾民顺利搬出灾区安居乐业，其余灾民的搬迁安置工作正在有条不紊地进行，从《方案》实施至今从未发生一起灾民群体性挖路堵厂事件和集体上访事件。实践证明，用“结对子”异地分散搬迁安置方式解决灾民搬出灾区后的住房和土地耕种问题是切实可行的，既彻底解决了灾民的搬迁安置问题，又盘活了进城定居农户留在农村的固定资产和闲置资源；既为群众解了难，又为企业分了忧，最终达到一种良性循环、多赢的效果。
在实际工作中，基层乡（镇）党委、政府要思维超前、把好关、服好务。思维超前即对灾民所结的“对子”，不要局限在某乡（镇）、某县（市）、某地（州）、某省（自治区、直辖市）……要给灾民充分的自主权。只要灾民联系的搬迁安置地点符合方案中的相关规定，确实能彻底解决灾民的搬迁安置问题，乡（镇）党委、政府就要大力支持、积极引导，让灾民顺利搬出灾区安居乐业（沙土镇分散搬迁安置的144户灾民，跨省到山东定居的有1户；跨地区到贵阳定居的有6户，到遵义定居的有9户，到铜仁定居的有1户；跨乡镇到安底镇定居的有2户，到岚头镇定居的有1户）。把好关即对搬出灾区的灾民流转的土地质量、数量按方案规定严格把关，流转的土地必须能满足灾民全家的生产生活需要。灾民搬出灾区后，只有他们的生产生活走上正轨并有了良好的发展，灾民的搬迁安置工作才能成功，地质灾害问题才能得到彻底解决，否则将后患无穷。服好务即乡（镇）党委、政府在实施灾民搬迁安置工作时，必须成立地质灾害调处办公室，安排专人办公，竭诚为灾民服务，尽最大努力为灾民排忧解难。对搬出灾区的群众，不能搬出去就不管不问，要建立档案进行管理，定期或不定期进行跟踪回访。对灾民生产生活中存在的问题和困难，要想灾民之所想，急灾民之所急，想方设法予以解决，让灾民有发展门路，有经济收入，确保灾民不返贫。只有这样，才能扭转以前造成的干群关系紧张、矿群关系恶化的局面，才能得到广大灾民的支持，才能使地质灾害搬迁安置工作得以顺利进行。
总之，土地问题是地质灾害搬迁安置工作的瓶颈，是地质灾害搬迁安置工作能否取得成功的关键。土地问题处理好了，其余问题就迎刃而解。地质灾害问题是影响矿区社会稳定和经济发展的重大社会问题，地质灾害问题的处理已经成为基层乡（镇）党委、政府执政能力的试金石，彻底解决地质灾害问题已迫在眉睫、刻不容缓。我们坚信，只要基层乡（镇）党委、政府高度重视地质灾害工作，坚持公平、公正、公开的原则，以人为本、求真务实、因地制宜制定出切实可行的工作方案，就一定能做好地质灾害搬迁安置工作，就一定能彻底解决地质灾害问题，最终实现“灾民满意搬出，企业正常生产；矿区和谐稳定，经济持续发展”的工作目标。
『叁』 在地质灾害评价与其他地质调查中的应用
一、地质灾害评价与监测
地质灾害主要指崩塌（含危岩体）、滑坡、泥石流、岩溶、地面塌陷和地裂缝等。灾害的地质评价与监测的目的是为了科学地确定地质体特征、稳定状态和发展趋势，为分析地质灾害发生的危险性，论证地质灾害防治的可行性和比选防治方案，最终确定是否要治理，采取躲避方案或实施防治工程对策提供依据。
地质灾害勘查的任务与内容包括查明地质灾害体的特征及其地质环境以及自然演化过程或人为诱发因素；分析研究地质灾害体的成因机制；勘查地质灾害体的形态、结构和主要作用因素等，并评价其稳定性；预测地质灾害体的发展趋势，评价其危险性；和进行防治工程可行性论证，提出防治工程规划方案。
1.工程建筑场地的岩溶和洞穴的调查
对于机场、公路及大型工程建筑场地，地下洞穴、人防工程严重威胁着地面建筑的安全。由于地下洞穴或人防工程的存在，引起地表塌陷，地面建筑遭受破坏的现象时有发生，这一现象已引起人们的高度重视，如我国北方的一些城市，废弃的人防工程已经成为城市建设的主要地质灾害之一。因此，在工程地质勘查中采用物探方法查明埋藏地下的土洞、人防工程等不良地质现象，对合理地进行地面建筑设计和地基加固是十分必要的。
柳州机场在施工过程中发现有数处大小不一的土洞，为确保机场跑道的安全，在跑道位置进行了探地雷达探测。探测中采用了SIR-10型地质雷达，天线频率为100 MHz。在跑道位置探查出三处洞穴异常。经开挖验证，均发现有较大洞穴。洞穴在雷达图像上的反映呈双曲线形，图5-4-1为土洞的地质雷达图像，开挖验证的实际洞穴如图5-4-2。这一探测结果，排除了机场跑道的隐患。
溶洞是可溶岩的一种常见的地质现象，溶洞的存在对可溶岩区的工程建筑有较大的危害。当岩面覆盖为易被冲蚀的渗透地层，且岩溶与上覆地层存在水力联系时，这种水力联系加速了岩溶发育。当岩溶顶部变薄不能支持上方地层负荷时，就会发生塌落。
图5-4-3为广州花都市某地的开口溶洞的探地雷达图像。该处覆盖层为细颗粒粉砂，有一定渗透性，其下为灰岩。灰岩面附近岩溶发育，在灰岩面的地质雷达图像中可见不规则强反射波。强反射波形成的区域内有一组周期短的弱反射波，其特征与上覆地层反射波特征类似，这表明灰岩中空洞已被上覆地层冲蚀的土体所充填。由于开口溶洞上方土体已遭冲蚀，因此，其反射波形态特征与周围土层的反射波形态特征不同，表明上覆地层已受到扰动。扰动土层与充填溶洞构成了开口溶洞特征。这类溶洞使上覆地层承载力明显降低，容易引起坍塌。
图5-4-1 柳州机场洞穴的雷达图像
图5-4-2 开挖验证的实际洞穴图像
唐山市坐落在断裂活动带和隐伏岩溶区，在自然和人为因素影响下曾多次发生岩溶塌陷、地面变形等地质灾害，给人民生命、财产安全和经济建设带来巨大危害。为了查明第四系覆盖层厚度并确定基岩中溶洞与断层位置。在唐山市第十中学操场，对曾经发生过岩溶塌陷并已作填石处理的地段开展了人工地震勘探。纵波反射观测采用1 m道间距，20 m偏移距，12 次水平叠加；横波反射观测参数采用1m道间距，20m偏移距，6次水平叠加。
图5-4-3 某开口溶洞的地质雷达图像
该区基岩为中厚微晶灰岩夹泥岩，埋深24.2 m。图5-4-4为该测区纵波剖面图，图中，基岩反射波在已知塌陷坑处同相轴缺失，并有错断，反映了断层破碎带的形态。其他部位基岩反射波同相轴连续，是完整基岩的反映。
图5-4-4 唐山市第十中学操场岩溶塌陷地震纵波反射剖面图
2.地裂缝的物探勘查
西安市是地裂缝的多发区，近年来由于频繁的构造运动及大量抽水等作用，地面及地下常出现地裂缝，严重地破坏了地面及地下的各种建筑设施。查明地裂缝的存在与否及地裂缝的位置、埋深、下延深度及其走向延伸，对西安地区的城市规划和建设有重要意义。
为了证实地裂缝是基底断裂构造向上延展活动的成因机制，开展了浅层高分辨率地震勘探，对展布在西安市的十条地裂缝带布置了垂直地裂缝带的地震测线，任务是探查地裂缝带下是否有隐伏的第四纪断层。
观测系统为道间距5 m，最小偏移距220 m。仪器参数为：采样间隔1 ms，记录长度512 ms或1024 ms，低截频率90 Hz。
在第四系平均厚度600 m的地层内，存在可连续追踪的地震反射层有七组，按其反射时间由小到大标记为t1～t7，与钻孔地质剖面对比，七组反射层与地质层位关系如表5-4-1。
表5-4-1 地震反射与地层关系表
地震勘查结果证明，跨越地裂缝带的24条地震剖面，均存在有第四纪断层，断层面南倾，倾角较陡，南侧的上盘下降，北侧的下盘上升，其产状和断层特性与其上部地裂缝具有的正断层式差异沉降特征是一致的，即以地裂缝为界，南侧的上盘土体相对下沉，北侧的下盘土体相对上升（图5-4-5）。
随着反射层t1～t6深度逐渐加深，各反射层所对应的断距逐渐加大，而不是所有反射层的断距都相等。这种现象在所有地震剖面上都存在，它反映了第四纪断裂是基底断裂继承性发展，地裂缝是第四纪断层在地表的出露。
由于地裂缝具有宽度小、埋深变化大和走向延伸较长等特点，因此，高密度电阻率法对地裂缝探测也有较好的效果。西安工程学院采用中间梯度法和高密度电法相结合对西安市地裂缝进行实验研究。图5-4-6是在已知地裂缝上的电探综合剖面图，由图可见，视电阻率高值带不仅反映出地裂缝的位置，而且也反映出其倾向和位错动情况。该处探槽可见地裂缝F1、F2宽度分别为1 cm和2 cm。可见，高密度电阻率法在地裂缝探测中有较高的分辨率。
地质雷达方法对地裂缝的探测也十分有效（图5-4-7）。地层受剪切和张力作用产生裂缝，造成地层某一位置错断。垂直裂缝走向布置地质雷达测量，地裂缝在雷达剖面上表现为同相轴错断，其错断程度与裂缝发育程度有关，若裂痕沿横向发育，裂缝内物质电磁波的吸收，也往往造成此部位反射波同相轴局部缺失，其缺失的范围与裂缝发育范围有关。
图5-4-5 跨越地表地裂缝的反射地震剖面
图5-4-6 地裂缝上的综合勘测剖面图
3.滑坡的监测与调查
在滑坡动态监测中，根据岩土的动力学特征的动态变化与地球物理场变化的相关性研究，可监测滑坡的形成与发展的动态过程，为灾害的预测与防治提供参考资料。
滑坡是由岩石的突然崩塌或岩（土）体滑动造成，地质环境各异，成因各不相同。目前用于调查滑坡范围及随时间变化过程研究的地球物理方法较多，如用重力测量圈定滑坡范围，自然电位监测滑坡动态，地温测量监测与滑坡有关的地下水流动态。放射性、电法、地震、地质雷达测量也是滑坡调查中常用的方法。
图5-4-7 地裂缝上的地质雷达剖面图
此外，目前正在进行研究的有：利用岩石破碎时的声发射与电磁脉冲辐射，采用声波测量与电磁波测量监测滑坡动态；利用微动观测监测滑坡体震动频谱，确定滑坡滑动方向与滑动面蠕变等方法。
图5-4-8 为电法和地震研究滑坡的实例，滑坡体靠近高加索，由砂质粘土组成，下部为泥岩风化壳。电测深结果将斜坡断面分三层，上层为滑体（ρ1=13～29Ω· m），中层为风化泥岩，属滑动面（ρ2=2～4Ω·m），下层是未风化泥岩组成滑床（ρ3=2～12Ω·m）。地震测量结果将滑坡分上、下两层与滑体和滑动带相对应（vP=340～360 m/s），下层与未风化泥岩顶部相符（vP=1360～1400 m/s），速度界面只有一个。在滑坡上部电法和地震的上界面十分吻合，而在滑坡底部速度界面高出电性界面，原因是未风化泥岩上部裂隙度增大造成，这种软弱带有可能产生新的滑坡。
图5-4-8 根据地球物理研究结果综合绘制的电性界面断面图
前苏联成功的采用氡气测量判断坡度的稳定性，圈闭滑坡体并监测滑坡发展的过程。图5-4-9示出莫斯科列宁山滑坡地区氡气测量结果，由图可见，滑动地块中氡的浓度通常高于周围的稳定地段。因此，在不同时间系统进行氡气测量将可监测滑坡从稳定地块向活动地块发展的过程，以及趋向稳定的转变。
4.煤田陷落柱的调查
陷落柱是煤田开采中危害极大的地质灾害之一，它通常是由于基底厚层灰岩中古溶洞的塌陷加上煤层盖层塌落形成的。目前对陷落柱的调查中通常采用的地球物理方法有放射性、电法及人工地震等。
图5-4-9 俄罗斯莫斯科列宁山一个滑坡上氡气测量的结果
放射性方法调查陷落柱的根据是地下水在循环过程中由浅部氧化带溶解的微量铀，到达深部还原带并沉淀在陷落柱的空隙带中，使得铀的含量高于周围的岩石。铀衰变为镭后在还原条件下易溶于水，含镭的地下水沿孔隙向上运移到达氧化带又沉淀在土壤表面形成镭晕，同时铀、镭衰变后形成氡气异常，氡气又衰变为210Po核素，因此，通过氡气测量或210Po测量，可以间接调查陷落柱。通过氡气测量或210Po测量，可以间接调查陷落柱。一般来讲，210Po法在陷落柱上方的剖面曲线特征为马鞍形，即陷落柱边缘上异常曲线出现高峰值，而在陷落柱的中间210Po值较低，但仍然高出正常值。
河北大油村煤矿陷落柱调查以210Po测量为主，配合电测深、甚低频电磁法、伽马测量等地球物理方法，取得较好结果。矿区第四纪地层厚80～120 m，其中河卵石厚30～50 m，下部为二叠纪砂岩、粉砂岩、泥岩互层及煤层，矿区已发现两个陷落柱，其中DX-1已由巷道控制，DX-2刚开始揭露。210Po测量结果如图5-4-10所示，210Po脉冲数为60的异常值圈定的结果与已知陷落柱的范围相符，并圈出新的异常区DX-2的范围。
5.采空区的调查
采空区是由人类活动引起的地质灾害之一，它对地面建筑和人身安全带来严重隐患。为了研究对采空区的有效探测方法技术，近年来，煤炭科学研究总院和其他一些科研部门对此进行了大量的研究工作。研究成果表明，采用地震勘探、高密度电法、瞬变电磁、地质雷达、钻孔弹性波CT、α卡法测量法等物探方法对探测采空区都具有一定的效果。由于每一种物探方法的应用都受到探测深度、地形地貌和岩土特征的影响，因此，各种方法都有其适应范围，在实际应用中，应根据具体的地质情况和方法的有效性实验后选择适用的物探方法。
图5-4-10 大油村煤矿210Po异常平面图
高密度电阻率法和地质雷达对埋藏较浅的采空区具有较好的探测效果。石—太高速公路山西平定境内遇有矾土采空区，由于工程治理的需要，在施工前需查明采空区的空间分布和规模。探测区段上部为第四系覆盖层，以粘土为主，电阻率为20～30Ω·m，厚度为0～10 m不等。底部为石炭系地层，以粉砂岩和泥岩为主，电阻率为50～100Ω·m，厚度较大。采空区由于坍塌、充填物松散、潮湿或充水，电阻率与围岩相比差异较大，呈低阻特征。其中3号采空区由于采用旁柱式开采，截面积较大，其坍塌也更严重，埋深大约为20 m。
由于地形地表条件复杂，在高密度探测中采用了非正规测网，在120 m×100 m2，的范围内共布设12条测线。点距2 m，极距a=（1～16）·x。图5 4 11为3号采空区Ⅱ、Ⅲ测线的高密度测量结果图。由图可见，除地表局部地形和电性不均匀体形成的向上开口的“V”字型干扰异常外，在其深部（39点下方）有一低阻闭合圈异常，范围较大，相应埋深也较大，与正常背景电阻率相差仅10Ω· m，在相邻测线上连续出现类似异常，深度变化不大，该低阻异常由采空区形成，异常下方为采空区位置。
图5-4-11 3号采空区Ⅰ、Ⅲ测线的高密度测量结果
地震勘探是采空区探测中应用广泛的方法之一。由于采空区的存在，采空区周围的应力平衡受到破坏，产生局部的应力集中，采空区围岩在上覆岩层压力作用下，经过一段时间后发生变形、破碎、位移和塌落，这使得采空区地震波的特征与未开采区围岩地震波的特征相比发生较大的差异。图5-4-12为徐州某煤矿煤层采空区实测地震剖面图。
图5-4-12 徐州某煤矿煤层采空区实测地震剖面图
图中可见，在采空区上地震剖面通常有如下特征：反射波速度明显降低；反射波（组）突然中断，跨过采空区后又重新出现；反射波的波形发生紊乱。
α卡法探测采空区是通过测量地表氡射气含量大小，区分出地质异常及其异常性质。实验研究表明，地表氡射气含量与地下构造有着密切关系，岩层的裂隙、断层破碎带、岩石风化带和松散带是氡气向地表运移的良好通道，这为氡射气探测地质问题提供了地球物理条件。在老窖采空区大都存在着一定程度的塌陷冒落和裂隙，采空区上方至地表将会形成裂隙发育带和松散带，成为氡气上移的通道，通道上方将出现α粒子强度的明显异常，依此可推断采空区的位置及范围。图5-4-13为徐州某煤矿煤层采空区区段土氡射气探测剖面图，强异常出现在采空区上方。
图5-4-13 徐州某煤层采空区区段土氡探测剖面图
6.地震预报中的地球物理方法
地震频繁发生的地区一般是地壳的薄弱带和活动带。深大断裂是幔源物质上侵和地球脱气的主要通道，是地震活动的发源地。地震活动又派生出新的构造运动，构造运动产生的裂隙带是气体上移的通道。利用地表自由逸出的气体溶解于水中及吸附于土壤中气体的浓度变化来监测预报地震，是当前国内外广泛采用的地震预报方法。研究证实，地震前后由于地应力的变化，可引起地下水中化学成分的变化，特别是水中气体成分对地应力的反应十分灵敏。因此，水中气体成分的变化可作为地震发生过程的重要标志，其中汞是对地震前兆响应最为灵敏的有效指标。
1985年11月21日，北京西郊妙峰山发生4.1级地震，震中距北京火车站汞监测井40 km；同年11月30日河北巨鹿发生5.1级地震，震中距汞监测井125 km。据北京火车站观测井的水汞含量观测，水中汞浓度有明显变化，正常情况下，水中汞的平均值为14 ng/L。妙峰山地震临震前汞浓度达到629.3 ng/L，为平均值的42倍（图5-4-14）。
图5-4-14 京西妙峰山、巨鹿地震前后北京火车站观测井水中汞量变化曲线
由于大地震的发生大多与断层活动有关，而活动断层是地表与地壳深部联系的通道，在活动断层附近，通过土壤中氡和水中氡测量，可以从地表直接获得深部构造活动的信息。在山东菏泽，1987年发生7.0级地震，据刘西林和华爱军1984年进行的8条剖面氡测量结果，认为1987年的7.0级地震和1983年的5.9级地震是北西向定陶—成武断裂和北东向的解元集—小留集断裂的共轭断裂发震，并确定了其产状和活动程度。
二、在考古研究中的应用
地球物理方法在考古中发挥着重要的作用。通过地面高精度磁测对古遗址分布区内与回填土的磁性差异的探测，可了解遗址的位置、边界形态及铁磁性器物的赋存特征；通过电阻率法、激发极化法、自然电场法、地质雷达等手段了解不同岩土层及各种金属器物和介质的电性差异；通过地震反射波和地震面波方法探测古墓与周围介质的弹性差异，探索陵墓地宫的结构和深度的边界及埋深；利用放射性勘测技术及天然气态放射性元素氡浓度变化的测量，来了解某些陵墓区或古建筑遗址地下结构的分布。物探方法用于考古工作，可实现对古文化的无损探测，提高了考古发掘的准确度。例如中科院地球物理所采用地震面波、高精度磁测、大地电场岩性探测和地球化学测汞对三峡库区故陵楚墓的探测，准确地确定出故陵楚墓的位置和分布形态，证实了所推测的古墓的存在，为三峡库区文物抢救保护解决了重要的难题。
1.高精度磁测在考古中的应用
地面高精度磁测是对古墓、古文化的分布探测中最主要的地球物理方法之一。古遗存或古人类化石本身及所处地层的磁性、磁化率、磁化率各向异性、剩余磁化强度等与周围环境存在的磁性差异是磁测考古的基础。经有关学者研究得出如下结论：被火烧过的泥土制品、土壤、石头等可获得较强的磁性；有机质的腐烂使土壤获得较高的磁性；人为翻动过的土壤或夯土、与周围天然的沉积物之间有明显的磁性差异；表5-4-2给出了不同考古材料的磁性参数。
表5-4-2 不同考古材料的磁性参数（据中国地质大学阎桂林）
考古对象的空间规模一般较小，形态复杂，埋深不一。考古对象与周围物质间虽有一定的磁性差别，但磁性还是较弱，再加上人文干扰，所以，考古对象产生的磁异常，其特点是范围小，强度低，梯度变化大，形态多样，有时干扰严重。因而，在考古调查中必须采用高精度的质子磁力仪或光泵磁力仪。
地面磁测时测网的比例尺一般为1∶100～1∶200。仪器探头距地面高度可为1 m至0.1 m。除观测磁场强度ΔT外，还可观测磁场的垂直梯度变化ΔTZ。河南新郑某古墓的调查是磁法考古探测的成功实例之一。
该测区位于一战国至汉代古墓葬区内，黄土覆盖，土质均匀，地形平坦。墓葬区已经初步钻探普查，磁力调查是作为详查和核实。采用两台MP 4 型质子磁力仪，一台用于地磁日变观测。仪器探头距地面高0.5 m。测网比例尺1∶200，线距2 m，点测1 m。观测结果见图5-4-15。由ΔT平面等值线图可见，在已知墓葬A、B、C及大型陪葬坑上显示出一定强度和轮廓明显的磁异常。有些异常还勾绘出墓葬的形态及细节。如A异常清楚显示该墓有一较长的南北向墓道，墓室南侧有两个小耳室。A墓引起的磁异常为20 nT左右。据其形态，考古工作者判定为汉代“甲”字型砖墓。B异常形态表明该墓为典型的“刀”字型砖墓。图中黑粗线轮廓是根据磁异常推断的结果。C异常较弱，对其墓的形态轮廓显示不清楚，这表明该墓为一土坑墓，非砖结构。E、D异常反映的是两个新发现的墓葬，没有原始资料。陪葬坑的磁异常南、北部分有较大的区别，它表明坑内较多的陶器物品主要堆放在坑的南半部。该区这些异常推断的遗存埋深为地下1～2m。实际钻探资料证实了磁测结果的分析。
图5-4-15 河南新郑战国至汉代某古墓的磁异常等值线图
2.电法在考古中的应用
电法也是考古工作中常采用的地球物理方法。一般古墓多埋藏于第四系松散地层中，古墓上下及周围应有厚度不等的青膏泥（粘土）填充，构成一个以厚层粘土包裹着的“古墓体”，此外，墓室有可能有地下水渗入。这就使得古墓与周围地层存在一定的磁性与电性差异，为采用电法探测古墓提供了地球物理条件。
图5-4-16是河南省某古墓地面磁测剖面平面图。图中各测线在22～26点和30～36点形成了两个近EW向的条带状正异常（ΔZmax=53 nT），其间有一下降近20 nT的鞍部，其南、北、东三面均为负异常。结合地面情况推断两条正异常的鞍部为古墓位置，而南、北、东三面负异常为高差近20 m的人工开挖陡壁引起。
图5-4-17是0号 剖面等视电阻率断面图。由图可见，0线在三角点往西有ρs小于8Ω·m的极小值区，其他测线也有同样反映。极小值出现在AB/2=40～100 m之间，以AB/2=65 m为中心部位。图5-4-18是AB/2=65 m的等ρs平面图。由该图反映出ρs小于8Ω·m的极小值范围为坐标原点往西11.2 m，坐标原点往南9.8 m。该范围内ρs值均在7.2～7.65Ω· m内，且范围外 ρs变化梯度较大。由此推断 ρs小于8Ω·m的范围为主墓葬的位置。本区电测深曲线类型以H型为主，按电性可分为三层：第一层为覆盖层，第二层为“古墓体”，第三层为“古墓体”底板。由电测深曲线解释得主墓顶部埋深为6.9 m，底板埋深为21 m。经挖掘验证，基本与物探探测结果相符。
图5-4-16 河南省某古墓磁测剖面平面图
图5-4-17 0线等ρs断面图
图5-4-18 等ρs平面图
3.地质雷达在古遗址探测中的应用
由于古遗址体与周围介质在相对介电常数上存在有差异，为地质雷达方法探测古遗址提供了地球物理条件。对于埋深较浅的古遗址，采用地质雷达方法具有较好的探测效果。湖北大冶铜录山古铜矿遗址是我国西周末期与春秋战国时期的采矿遗址，该铜矿目前仍在开采，为了协调矿山开采与古铜矿遗址保护之间的关系，应用地质雷达探测了铜矿遗址的规模及其分布，取得了令人满意的探测结果。
古铜矿遗址（称老窿区）都形成于接触破碎带中相当于矿体的氧化次生富集带中，鉴于当时开采的对象为高品位铜，因此老窿区发育地段首先要具备一定数量高品位铜矿可开采，二是当时用人力与较原始的工具挖掘，开采矿石的层位应该比较松软，老窿区对应的是接触破碎带经强烈风化区，古矿坑内都有回填土充填，回填土与原状土的差异明显。因此调查中老窿区的探地雷达图像应有如下特征：①由于地层风化是逐渐加深，因此原状土风化层应为一组均匀密集的窄反射波，同时地层风化进程是同步的，因此这些反射波的同相轴平整且可横向追踪；②老窿区现由回填土充填，而回填土与原状土差异增大，并且老窿区应处在矿石高品位地段，虽然铜已被开采，但铁矿石仍保留，因此反射信号强度大；③原状大理岩或矽卡岩由于物性相对均匀，因此反射界面相对较少，基本无明显的反射信号。
图5-4-19 老窿区的探地雷达图像
图5-4-20 地质雷达与勘探结果对照图
图5-4-19为老窿区的地质雷达图像。由图可见原状土为密集的窄反射波，而老窿区中的回填土为强反射波，横向变化大且同相轴难以追踪，原状土与回填土两者差异明显。根据雷达剖面图像我们构筑了3个高程的老窿投影与勘探解释进行对照。图5-4-20为Ⅲ号遗址老窿投影的地质雷达与勘探结果对照图。（a）是勘探结果，（b）是地质雷达解释结果。由图可见标高+53 m与+48 m老窿投影的地质雷达解释结果与勘探结果基本一致，但标高+43 m的老窿区投影与雷达解释结果有较大差异，这是因为在无钻孔区地质人员往往采用外推法解释。而这种解释在不规则的老窿区会产生较大的误差。
杭州雷峰塔始建于公元972年，于1924年倒塌，为了重建雷峰塔，浙江省考古所进行考古挖掘工作，为了确定雷峰塔是否存在有地宫，祝炜平等人开展了地质雷达方法探测工作，根据探测结果，明确了雷峰塔地宫的存在，提供了地宫的大致位置，为雷峰塔地宫的考古挖掘起到了指导作用。雷峰塔地宫探测中使用的地质雷达是瑞典玛拉公司生产的RAMAC/GPR地质雷达，选用的工作天线的中心频率为250 MHZ，在遗址上布置了四条呈“丰”字形地质雷达测线，测线间距为1.5 m，测点间距为0.03～0.05 m，采用剖面法测量。
图5-4-21为雷峰塔塔基内的一条地质雷达探测剖面图，横坐标为1.0～2.8 m，纵坐标1.3～2.6 m处雷达波同相轴错断，横坐标1.5～2.4 m，纵坐标2.6 m处有一双曲线型拱起的反射波同相轴，塔基中心位置的雷达波图像与周围介质的雷达波图像的差异明显，因此，双曲线型拱起异常应为地宫引起。地宫存在的范围，测线1.0～2.8 m，埋藏深度1.3～3.1 m。考古挖掘表明，地质雷达探测的结果是准确的，水平位置1.0～2.8 m，纵向深度1.3～2.6 m处雷达波异常反射由夯土层引起，地宫大小为0.9×0.9 m，高0.5 m。图5-4-22为地宫挖掘后绘制的地质剖面图。
图5-4-21 塔基内一条雷达探测剖面图
图5-4-22 地宫挖掘后绘制的地质剖面图
『肆』 黄土高原区矿山环境地质问题
分布于陕西北部、甘肃中东部、青海东部和宁夏南部，为沟、壑、梁、峁、塬地貌，半干旱气候条件，年降雨量200～500mm，植被稀少。主要为石油天然气及煤炭等能源矿产。突出的矿山环境地质问题是开采引起的地面塌陷、地裂缝、山体滑坡破坏农田、水土流失和地下水污染等。
3.6.2.1 煤矿地面塌陷、地裂缝、煤矸石自燃
煤矿地面塌陷、地裂缝、煤矸石自燃等是该区最严重的环境地质问题。在调查收集资料的579座各类矿山中，115座矿山存在地面塌陷。其中，黄土高原地区煤矿塌陷区超过了44处，占塌陷矿数量的38.26%。由于黄土高原人口密集，地面塌陷对土地的破坏主要是对农田的破坏。陕西渭北地区的铜川、韩城、蒲白、澄合等矿务局各矿区位于黄土台塬，该区是陕西渭北主要的农业区和我国优质苹果的生产基地，这些国有大中型老煤矿区几十年的地下开采导致了地面塌陷、地裂缝以及山体开裂，成为西北地区煤矿开发对农业生产破坏最为严重的地区之一。陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约110km2，主要分布于渭北及陕北煤矿区。不完全统计，1999年年底，铜川矿区地面塌陷面积63.82km2，占到全省地面塌陷区的55.38%，其中80%为耕地。
在收集到的西北地区35处滑坡灾害中，秦岭山地有7处，黄土高原15处，其他山地13处。滑坡灾害规模在300×104m3以上的有3处，分别为陕西铜川王石凹煤矿(430.5×104m3)、内蒙古石拐煤矿(400×104m3)和金华山煤矿(369×104m3)。
煤矸石堆积长期占压土地，煤矸石自燃释放的有害气体对周围较为密集的村庄居民健康产生了危害。截至2000年，铜川矿务局下属12个矿山，煤矸石累计堆积量1264.99×104t，大小矸石山150余处，其中100×104t以上的矸石山35处，矸石压占土地2.37km2。
3.6.2.2 水土流失、环境污染
延安、榆林地区石油、煤炭开发加剧了陕北地区水土流失的程度。延安、榆林地区是全国唯一有民营个体非法从事石油资源开发的地区，梁峁上修建道路、平整井场导致水土流失加剧，生态环境恶化。
『伍』 铜陵地区常见的地质灾害及预防和治理措施
铜陵市2010年度地质灾害防治方案
市国土资源局
（二○一○年五月）
为预防和治理地质灾害，避免和减轻地质灾害造成的损失，维护人民生命健康和财产安全，保护地质环境，促进经济社会可持续发展，根据国务院《地质灾害防治条例》及《安徽省地质灾害防治管理办法》，结合铜陵市地质灾害现状及发展趋势，特制定本方案。
一、2009年降水及地质灾害发生概况
2009年铜陵地区降水量正常，其中6月30日至7月3日发生连续强降雨，期间降雨量过大，引发多起地质灾害。据统计，全年共发生14起地质灾害，其中11起为滑坡灾害，3起为岩溶塌陷灾害，分别是：铜官山区鹞山社区鹞山新村40栋5号后侧山体滑坡、鹞山散户18号私建房后山体滑坡、露采105栋车棚后挡土墙滑坡、金口岭新村23栋挡土墙滑坡、解西37栋护坡挡土墙滑坡、铜官山绿云山庄2号别墅后侧山体滑坡、郊区古圣铁矿滑坡、铜陵县五松镇气象局后坡滑坡、五松十五组区域居民宅后山体滑坡、中富强5、6栋护坡部分坍塌、郊区神仙山管理处塌陷、桥南办铜山社区4组岩溶塌陷、强生集团厂区护坡部分坍塌、长江西村33栋楼房侧面坍塌，均未造成人员伤亡。
二、2010年地质灾害预防监测重点
（一）气象预测。根据市气象台预测，2010年汛期（5—9月）铜陵地区降水总量900mm，较往年平均偏多，6月中旬初入梅，7月上旬后期出梅，入梅偏早，出梅正常，梅雨量350mm左右（均值300mm），偏多，梅雨期内有一段降水集中期，局地有短时内涝，梅雨期内出现过程性强降水的可能性仍然较大。今年夏季高温日数（大于或等于35度）较常年偏多，可能出现伏旱。
（二）地质灾害预测。结合我市地质环境背景条件及地质灾害发生发展趋势，我市2010年地质灾害类型仍将以崩塌、滑坡、泥石流地质灾害和地面塌陷（岩溶塌陷、采空塌陷）为主。与强降水有关的崩、滑、流等地质灾害发生频率可能将相应增加，特别要关注突发性暴雨灾害引发的滑坡、泥石流、岩溶塌陷等地质灾害。对因采矿和不合理的工程施工可能引发的相关地质灾害，也要引起高度关注。
（三）重点防范期。针对我市各类地质灾害的发生及危害在时间与空间上的特点，崩塌、滑坡、泥石流地质灾害重点防范期为汛期（5—9月），岩溶塌陷及采空塌陷需全年预防。
（四）预防监测重点地段和重要地质灾害隐患点。根据近年来全市地质灾害发生、发展趋势及地质环境背景条件分析，重申下列预防监测重点地段和重要地质灾害隐患点：
1．滑坡、崩塌、泥石流地质灾害预防监测重点地段。包括铜官山矿排土场，市建成区鹞山，华金矿业公司主井、配电房、选厂滑坡，新桥矿业公司露采场、排土场滑坡，凤凰山铜矿排土场滑坡，铜山铜矿前山露采场，安庆铜矿办事处马鞍村滑坡，安庆铜矿办事处龙王庙滑坡，新华山铜矿排土场，叶湖铁矿排土场，钟鸣硫铁矿排土场、铜陵县董店堆浸公司等。
2．岩溶塌陷预防监测重点地段。市建成区小街地区，市神仙山公墓，郊区铜山社区第四村民组，安庆铜矿办事处旗星马山村（安庆铜矿区），铜山镇南泉村，西湖镇狮子山村包村，狮子山街道先锋西村59栋，新桥矿区（盛冲河、朱冲河河谷分布区），顺安镇叶湖—大明村（叶家湖水源地），顺安镇大明村寺冲村民组，天门镇新民村。
3．采空塌陷预防监测重点地段。狮子山铜矿东、西狮子山、老鸦岭采空区；原铜官山铜矿采空区；立新煤矿区采空区；钟鸣镇院冲村田傍张采空区。
三、地质灾害防治措施
（一）加强领导，强化措施。各级、各有关部门要进一步增强做好地质灾害防治工作的责任感、紧迫感，切实加强对地质灾害防治工作的领导，做到领导到位、责任到位、措施到位，最大限度地减少地质灾害造成的损失。县、区人民政府要依据本方案，结合本地区地质灾害实际情况，制定年度地质灾害防治方案。铜陵有色控股公司、铜化集团公司、铜陵海螺公司、新华山矿业公司等单位要切实负起责任，做好各自矿区范围内的地质灾害防治工作，并依据本方案制定年度防治方案。要深入开展《地质灾害防治条例》以及地质灾害防治知识的宣传教育，增强公众的地质灾害防治意识和自救、互救能力。所有重要地质灾害隐患点都应采取必要的防范措施。凡是有条件将危险区内受灾对象撤出或进行治理的，应立即实施搬迁或落实治理措施；暂时无法搬迁或没有条件治理的，应针对可能的诱发因素采取简易应急工程和预防措施，以遏制和减缓险情。要切实保障地质灾害防治工作的投入。因自然因素造成地质灾害（重大级以下）的防治经费，列入各级政府财政预算；因工程建设等人为活动引发地质灾害的治理费用，按照“谁引发、谁治理”的原则由责任单位承担。
（二）明确责任，严格管理。市国土资源部门负责全市区域内地质灾害防治的组织、协调、指导和监督工作；市住房建设部门负责市建成区、规划区与工程设施直接有关的地质灾害隐患点防治监管工作，建设单位负责日常监测和防治工作；市交通公路部门负责公路修路切坡诱发产生地质灾害隐患点的防治监管工作；市水务部门负责长江沿线、河道及水库地质灾害隐患点防治监管工作；市安全生产监管部门负责尾矿库及生产矿山可能引发的地质灾害防治监管工作；市教育主管部门负责全市中小学校地质灾害隐患点防治监管工作；市气象部门负责地质灾害气象预报预警工作，地质灾害气象预报等级在三级及以上的，通过铜陵天气预报等方式向社会公布。地质灾害隐患点防治责任单位要加强台风、强降雨等灾害天气期间的地质灾害防范工作。因工程建设引发以及可能引发地质灾害的，由建设单位进行监测和治理。
（三）完善制度，依法治理。严格执行地质灾害监测、警示和公告制度。建立全市联动、布局合理、群测群防、群专结合的地质灾害监测网络。县、区政府负责本区域的地质灾害群测群防网络建设。市住房城建、交通运输、水务等部门按照职能分工负责各自范围内的地质灾害监测网络建设。地质灾害易发区和重要地质灾害隐患点的乡（镇）、村以及有关单位、矿山，应当加强地质灾害群测群防以及群专结合的监测预警工作。对出现地质灾害前兆、可能造成人员伤亡或者重大财产损失的区域和地段，辖区政府应当及时划定为地质灾害危险区，予以公告，并在地质灾害危险区的边界设置明显警示标志。在地质灾害危险区内，禁止爆破、削坡、工程建设以及从事其他可能引发地质灾害的活动。地质灾害险情已经消除或者得到有效控制的，辖区政府应当及时撤销原划定的地质灾害危险区，并予以公告。
严格执行地质灾害危险性评估制度。在地质灾害易发区内进行工程建设应当在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估，并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分；可行性研究报告未包含地质灾害危险性评估结果的，不得批准其可行性研究报告。编制地质灾害易发区内的城市总体规划、村庄和集镇规划时，应当对规划区进行地质灾害危险性评估。重要工程建设项目应当进行地质灾害危险性评估。地质灾害危险性评估报告中提出的各项防治措施，项目单位要认真采纳并组织实施。
严格执行汛期地质灾害值班、巡查制度。国土资源部门应做好汛期地质灾害防治值班工作，保证有关地质灾害防治信息能及时上传下达；同时加强对地质灾害隐患点、重要防御区段的巡查工作。汛期巡查一般不得少于2—3次，重要时段（如特大暴雨）要加密巡查。
严格执行地质灾害速报和月报制度。县、区国土资源部门和有色公司、铜化集团等单位要严格按照有关规定，将区域内的隐患点、各类地质灾害灾情和地质灾害成功预报情况如实上报市国土资源主管部门。建设、水务、交通等有关部门应与同级国土资源部门相互通报地质灾害隐患点、灾情及防治情况，共同做好地质灾害防治工作。
『陆』 矿山与地下工程地质灾害
地下采矿和地下工程开挖，最基本的生产过程就是破碎和挖掘岩石与矿石，同时维护顶板和围岩稳定。如果对地下洞室不加以支撑维护，则洞室围岩在地应力的作用下发生变形或破坏，这种现象在采矿界称为地压显现。由地压造成的灾害，对矿井来说，主要表现为顶板下沉和垮落、底板隆起、岩壁垮帮、支架变形破坏、采场冒落、岩层错动、煤与瓦斯突出及岩爆等。因采空区处理不当而引起的大规模地压灾害在地面表现为地表开裂、地面下沉、建筑物倒塌、水源枯竭等。对于煤矿，尤其是露天煤矿，常常表现为滑坡、崩塌、倾倒等边坡失稳及其引起的地面变形破坏。而煤与瓦斯突出是高瓦斯煤矿开采过程中最常见、危害性最大的地压灾害。这里主要讨论危害大、发生频率高、分布范围广的冒顶垮帮、岩爆、煤与瓦斯突出。
(一)冒顶垮帮
1.冒顶垮帮的特征及其影响因素
地下洞室开挖后，由于卸荷回弹，应力和水分的重新分布常使围岩的性状发生很大变化。如果围岩岩体承受不了回弹应力或重新分布应力的作用，就会发生变形或破坏。围岩岩体变形及破坏的形式和特点，除与岩体内的初始应力状态和洞形有关外，主要取决于围岩的岩性和结构(表92)。
冒顶事故是对矿山工人人身安全威胁大且发生频率最高的矿山地质灾害之一。据不完全统计，我国各种矿山每年工伤死亡人数中有40%死于矿坑冒顶，死亡频率占各种矿山地质灾害之首。
表9-2 围岩的变形破坏形式及其与围岩岩体和结构的关系
续表
(据张倬元等，1994)
湖南锡矿山南矿的开采实践表明，当失去支撑能力的矿柱达到全采场矿柱60%左右时，采空区顶板就可能冒落。而一个采空区的冒落会在相邻采空区引起连锁反应，导致采场地压急剧增大，采场和巷道严重破坏，人员伤亡。美国、英国、日本等国金属矿山冒顶事故死亡人数均占井下事故死亡总人数的1/3～1/2，日本为40.7%，美国为30.2%，英国、俄罗斯、波兰和比利时等国约占30%～50%。
我国冶金矿山顶板冒落及其他地压灾害死亡人数占全部伤亡人数的25%～27%;大中型统配煤矿近年发生的重大死亡事故中，顶板冒落灾害占30%左右。
顶板冒落或侧壁垮帮的征兆有:顶板掉渣由小而大，由稀变密，裂隙数量增多、宽度加大，煤帮煤质在高压下变软，支架压坏、折断，瓦斯涌出量突然增多，淋水量增大等。
2.采空区处理方法
防止采空区大冒落的处理方法可归纳为“充填”、“崩落”、“支撑”、“封闭”8个字(隋鹏程，1998)。
1)充填法:采空场采矿开采完毕后，要及时用碎石、尾矿砂、水沙、混凝土等物质充填采空区，从而起到支撑顶板、减小其承受上覆岩土体压力的作用。如湖南锡矿山南矿在3次大冒落后，新采区地压剧增，地表不断沉陷，为保证安全，对采空区进行了全面充填处理，充填率达90.6%，使地压活动得以缓和。
2)崩落法:指利用深孔爆破的方法将采空区围岩崩落，充填采空区。
3)支撑法:以矿柱或支架等支撑采空区，防止其发生危险变形。
4)封闭法:常用来处理与主要矿体相距较远、围岩崩落后不会影响主矿体坑道和其他矿体开采的孤立小采空区。封闭这些小采空区的目的主要是防止围岩突然冒落时空气冲击波对人员和设备的危害。
为有效预防冒顶垮帮，还必须采取合理的开采方案，避免片面追求产量而采富弃贫，坚决杜绝开采保护矿柱的乱采行为;采用合理的设计方案，进行科学的顶板管理;根据围岩应力集中大小与分布形式，采用声发射监测技术及其他测定地应力方法，预测预报顶板来压的强度和时间，掌握地压规律，及时采取有效措施;制定科学合理的工作面作业规程、支护规程、采空区处理规程等。
(二)岩爆
岩爆又称冲击地压，是指承受强大地压的脆性煤、矿体或岩体，在其极限平衡状态受到破坏时向自由空间突然释放能量的动力现象，是一种采矿或隧道开挖活动诱发的地震。在煤矿、金属矿和各种人工隧道中均有发生。
岩爆发生时，岩石碎块或煤块等突然从围岩中弹出，抛出的岩块大小不等，大者直径可达几米甚至几十米，小者仅几厘米或更小。大型岩爆通常伴有强烈的气浪巨响，甚至使周围的岩体发生振动。岩爆可使洞室内的采矿设备和支护设施遭受毁坏，有时还造成人员伤亡。
1.岩爆的类型和特点
由于发生部位和释放能量的差异，岩爆表现为多种不同的类型，它们的特点也各不相同(张倬元等，1994)。
1)围岩表部岩石破裂引起的岩爆:在深埋隧道或其他类型地下洞室中发生的中小型岩爆多属这种类型。岩爆发生时常发出如机枪射击的噼噼啪啪响声，故被称为岩石射击。一般发生在新开挖的工作面附近，掘进爆破后2～3h，围岩表部岩石发生爆破声，同时有中间厚、边部薄的不规则片状岩块自洞壁围岩中弹出或剥落。这类岩爆多发生于表面平整、有硬质结核或软弱面的地方，且多平行于岩壁发生，事前无明显的预兆。
2)矿柱围岩破坏引起的岩爆:在埋深较大的矿坑中，由于围岩应力大，常常使矿柱或围岩发生破坏而引发岩爆。这类岩爆发生时通常伴有剧烈的气浪和巨响，甚至还伴有周围岩体的强烈振动，破坏力极大，对地下采掘工作常造成严重的危害，被称为矿山打击或冲击地压。在煤矿中，这类岩爆多发生于距坑道壁有一定距离的区域内。四川绵竹天池煤矿就曾多次发生此类岩爆，最大的一次将约20t的煤抛出20m以外。
3)断层错动引起的岩爆:当开挖的洞室或坑道与潜在的活动断层以较小的角度相交时，由于开挖使作用于断层面上的正应力较小，降低了断层面上的摩擦阻力，常引起断层突然活动而形成岩爆。这类岩爆一般发生在活动构造区的深矿井中，破坏性大，影响范围广。
2.岩爆的产生条件与发生机制
岩爆是洞室围岩突然释放大量潜能的剧烈的脆性破坏。从产生条件来看，高储能体的存在及其应力接近于岩体极限强度是产生岩爆的内在条件，而某些因素的触发则是岩爆产生的外因(张倬元等，1994)。
围岩内高储能体的形成必须具备两个条件:①岩体能够储聚较大的弹性应变能;②在岩体内部应力高度集中。弹性岩体具有最大的储能能力，受力变形时所能储聚的弹性应变能非常大，而塑性岩体则无储聚弹性应变能的能力。
从应力条件看，围岩内高应力集中区的形成首先需要有较高的原岩应力。但在构造应力高度集中的地区，岩爆也可以发生在浅部隧洞中，甚至有可能发生在地表的基坑或采石场中。
洞室围岩表部岩爆经常发生在如下一些高压力集中部位:因洞室开挖而形成的最大压应力集中区，围岩表部高变异应力及残余应力分布区以及由岩性条件决定的局部应力集中区，断层、软弱破碎岩墙或岩脉等软弱结构面附近形成的应力集中区。
对地下洞室造成破坏的岩爆主要有三种形式:岩体扩容、岩石突出和振动诱发冒落。岩体扩容是指由于岩石的破碎或结构失稳而使岩体体积增大的现象，如果扩容的幅度很大且过程较为猛烈，就会给洞室造成危害。当远处传来的扰动地震波能量较高时，可直接将洞室围岩碎块以非常快的速度(可达2～3m/s)弹射到洞室中而形成灾害，这就是以岩石突出形式发生的岩爆。振动诱发岩石冒落是当洞室顶部有松动岩块或存在软弱面时，在扰动地震波和巨大重力势能作用下发生垮落的现象。
3.岩爆的预测及防治
(1)岩爆的监测预报
对岩爆灾害的预测包括对岩爆发生强度、时间和地点的预测。由于地下工程开挖和岩爆现象本身的复杂性，岩爆的预测工作需要考虑地质条件、开挖情况以及扰动等许多因素。以往的岩爆记录是预测未来岩爆的重要参考资料。
岩爆的预测预报可以分为两个方面:①在试验室内测量煤岩或岩块的力学参数，依据弹性变形能量指数判断岩爆的发生几率和危险程度;②现场观测，即通过观测声响、震动，在掘进面上钻进时观察测量钻屑数量等进行预测预报。目前国内外常用的岩爆预测预报方法有钻屑法、地球物理法、位移测试法、水分法、温度变化法和统计方法等(张斌等，1999)。
1)钻屑法或岩心饼化率法:对于强度很高的岩石，若钻孔岩心取出后在地表发生饼化现象则表明地下存在较高的地应力，可根据一定厚度岩心中岩饼数量的相对大小来进行判断。在钻进过程中，还可借助钻孔中的爆裂声、摩擦声和卡钻现象等动力响应进行辅助判断。
2)地震波预测法:利用已发生岩爆(诱发地震)的信息来预测未来开挖过程中的岩爆，并建立岩爆次数、大小、分布及其与地应力场变化的关系，从而预报大中型岩爆的时空位置及数量和大小。此外，还可以利用单道地震仪对掌子面及前方岩体进行监测，如沿水平线每隔1 m逐点测试岩石弹性波速度，采用强度概念推测发生岩爆的可能性等。
3)声发射(A-E)法:声波发射A-E法即Acoustic-Emission方法。此方法的建立基于岩石临近破坏前有声发射这一实验检测结果，它是对岩爆孕育过程最直接的监测预报方法。其基本参数是能率和大事件数频度，二者在一定程度上可以反映岩体内部的破裂程度和应力增长速度。岩爆发生前通常有一个能量的积蓄期，这一时期是声发射平静期，可以视为发生岩爆的前兆。这种方法可望在现场对岩爆进行直接的定量定位监测，是一种具有很大发展前景的监测和预报方法。
岩爆预测是地下建筑工程地质勘查的重要任务之一，在总结已有的实践经验和研究成果的基础上，国内外学者目前已建立了一些可行的准则。挪威曾采用巴顿的方法，将岩石单轴抗压强度(Re)与地应力(σ1)的比值(α=Re/σ1)作为岩爆的判别准则:
1)当α=5～2.5时，有中等岩爆发生;
2)当α＜2.5时，有严重岩爆发生。
我国在一些工程实践中常采用巴顿法进行预测。例如贵州天生桥电站，根据巴顿法判断隧洞施工中可能有中等岩爆发生，工程开挖的实际情况证明预测基本成功(张倬元等，1994)。
此外，由于岩爆属于一种诱发地震，地震震级和发震时间的预报方法可用来预测岩爆的震级和发生概率。
(2)岩爆的防治
岩爆的防治问题虽然目前尚难彻底解决，但在实践中已摸索出一些较为有效的方法，根据开挖工程的实际情况，可采取不同的防治方法。
1)设计阶段的防治对策:
·洞轴线的选择:人们通常认为洞轴线方向应与最大主应力方向平行，以改善洞室结构的受力条件。然而，使洞室相对稳定的受力条件是围岩不产生拉应力、压应力均匀分布和切向压应力最小。在选择轴线方向时应多方面比较选择，以减少高地应力引发的不利因素。
·洞室断面形状选择:洞室断面形状一般有圆形、椭圆形、矩形和倒U形等。当断面的宽度高比等于侧压系数时，可综合考虑各种因素确定洞室断面形状。
2)施工阶段的防治对策:
·超前应力解除法:在高地应力区，洞室开挖后易产生超高应力集中。为了有效地消除应力集中现象，可采取预切槽法、表面爆破诱发法和超前钻孔应力解除法等提前释放地应力。在岩爆危险地带钻浅孔进行爆破，造成围岩表部松动带，可有效防止破坏性岩爆的发生。开采煤层时，首先开采无冲击地压或一般冲击地压的煤层，作为解放压力层。回采时，要用全面陷落法管理顶板，不要留煤柱;对不易冒落的顶板要采用深孔爆破法或强力高压注水法强制放顶。
·喷水或钻孔注水促进围岩软化:在洞室的易发生岩爆地段，爆破后立即向工作面新出露围岩喷水，既可降尘又可缓释围岩应力。因为注水使裂纹尖端能量降低，裂纹扩张传播的可能性减小，裂纹周围的热能转为地震能的效率随之降低。从而减少剧烈爆裂的危险性。
·选择合适的开挖方式:岩爆是高压力集中的结果，因此，开挖时可采取分步开挖的方式，人为地给围岩岩体提供一定的变形空间，使其内部的高应力得以缓慢降低，从而达到预防岩爆的目的。
·减少岩体暴露的时间和面积:在短进尺、多循环的施工作业过程中，应及时支护，以尽量减少岩体暴露的时间和面积，防止或减少岩爆发生。
·岩爆发生的处理措施:一旦发生岩爆，应彻底停机、躲避，对岩爆的发生情况进行详细观察并如实记录，仔细检查工作面、边墙或拱顶，及时处理、加固岩爆发生的地段。
3)合理选择围岩的支护加固措施:使开挖的洞室周边或前方掌子面的围岩岩体从单向应力状态变为三向应力状态，同时，围岩加固措施还具防止岩体弹射和塌落的作用。主要的支护加固措施有:①喷混凝土或钢纤维喷混凝土加固;②钢筋网喷混凝土加固;③周边锚杆加固;④格栅钢架加固;⑤必要时可采取超前支护。
(三)煤与瓦斯突出
在煤矿地下开采过程中，从煤(岩石)壁向采掘工作面瞬间突然喷出大量煤(岩)粉和瓦斯(CH4，CO2)的现象，称为煤与瓦斯突出。大量承压状态下的瓦斯从煤或围岩裂缝中高速喷出的现象称为瓦斯喷出。突出与喷出均是在地应力、瓦斯压力综合作用下产生的伴有声响和猛烈应力释放效应的现象。煤与瓦斯突出可摧毁井巷设施和通风系统，使井巷充满瓦斯与煤粉，造成井下矿工窒息或被掩埋，甚至可引起井下火灾或瓦斯爆炸。因此，煤与瓦斯突出是煤炭行业中的严重矿山地质灾害。
1.煤与瓦斯突出的特征及其影响因素
煤与瓦斯突出是地应力和瓦斯气体体积膨胀力联合作用的结果，通常以地应力为主，瓦斯膨胀力为辅。煤与瓦斯突出的基本特征是固体煤块(粉)在瓦斯气流作用下发生远距离快速运移，煤、碎块和粉尘呈现分选性堆积，颗粒越小被抛得越远。突出时有大量瓦斯(CH4或CO2)喷出，由于瓦斯压力远大于巷道内通风压力，喷出的瓦斯通常逆风前进;煤与瓦斯突出具有明显的动力效应，可搬运巨石、推翻矿车、毁坏设备、破坏井巷支护设施等。
发生突出的煤层具有瓦斯扩散速度快、湿度小，煤的力学强度低且变化大、透气性差等特点，大多属于遭构造作用严重破坏的“构造煤”。突出的次数和强度随煤层厚度的增加而增多，突出最严重的煤层一般都是最厚的主采煤层。突出的时间多发生在爆破落煤的工序。
煤与瓦斯突出灾害随采掘深度的增加而增加，其主要影响因素有矿区的地质构造条件、地应力分布状况、煤质软硬程度、煤层产状以及厚度和埋深等。一般说来，煤层埋深大，突出的次数多，强度也大。
此外，水力冲孔和震动放炮可使地应力作用下的高压瓦斯煤体在人为控制下发生突出。
2.煤与瓦斯突出的预防措施
预防煤与瓦斯突出的技术措施主要有以下4种:
1)首先开采没有突出危险或突出危险性较小的煤层。由于受采动影响，地应力以弹性潜能得以缓慢释放，煤层因卸压而膨胀变形，透气性增大，或者因层间岩石移动形成裂隙与孔道，有突出危险的煤层中瓦斯缓慢排放而使瓦斯压力和瓦斯含量明显下降，从而避免或降低煤与瓦斯突出的危险。
2)在有突出危险的煤层内均匀布置钻孔并预先抽放一定时间的瓦斯，以降低瓦斯压力与瓦斯含量，并使地应力下降、煤层强度增加。
3)在工作面前方一定距离的煤体内，超前钻探一定数量的大口径钻孔，使煤层内的瓦斯得以提前释放。
4)利用封堵、引排、抽放等综合方法处理洞穴内积存的瓦斯。
为防止煤与瓦斯突出造成严重危害，必须加强煤层顶板管理和地应力监测，加强职工安全教育。
『柒』 新疆地质灾害预警、预报与防治
第一节 地质灾害预警、预报与防治现状
一、地质灾害预警、预报与防治现状
新疆地质灾害预警、预报与防治工作起步较晚。截至2005年，主要工作内容为以下5个方面：
（一）群测群防系统建设与运行
本项工作始于2000年以来开展的《县（市）地质灾害调查与区划》项目，截至2005年，已开展“县（市）地质灾害调查与区划”工作的县（市）共计33个，主要开展的工作内容包括：
1.以县为单位建立了监测网
一级网—县级监测网；二级网—乡（镇）级监测网；三级网—村级监测网。
2.主要工作内容
（1）定期巡视，汛期来临前强化监测，主要对灾害体的变形量和位移量进行测量。
（2）出现险情时采取预警、避让等应急处理措施，以及其他缓解灾害发生的措施。
（3）以居民点为防治对象，明确监测范围和监测人，主要任务是目测灾害体变化，发现异常及时上报。
（4）加强宣传和培训工作。
（5）编制地质灾害防灾预案，并广而告之于民众。
（6）对监测网点的管理和运行做出了明确规定，主要包括签订责任书；监测信息的及时反馈、分析处理、指导性意见的再反馈；落实汛期值班制度；建立地质灾害灾情速报制度等。
（二）地质灾害应急反应系统建设
主要包括地质灾害险情巡查、应急调查和速报工作。截至2005年底，全疆共出动300余人次进行险情巡查和应急调查工作，提交调查报告40余份。
仅2003年自治区国土资源厅先后共派出8个巡查和检查组，33人次，行程22100余千米，历时49天，并于3月31日～4月13日专门派出汛期地质灾害防治工作检查巡查组，重点对伊犁地区、塔城地区、博尔塔拉州、昌吉州4个地（州）的新源县、巩留县等9个县（市）地质灾害防治工作进行了巡查检查。上述工作的开展避免了已发生灾害点人员伤亡增多、财产损失加重、灾情扩大；及时发现了新的地质灾害隐患点，会同当地人民政府、国土资源局及乡、村领导制定出预防措施，在很大程度上避免和减少了生命财产损失。
通过巡查检查我区地质灾害重点防治区域的防治工作情况，采取与当地政府座谈等形式，提高了当地政府对地质灾害防治工作的重视程度，保障了地质灾害防治各项工作的顺利进行。目前各地都不同程度地开展了地质灾害险情巡查工作，遇有灾情都能及时进行调查和上报，自治区国土资源厅以不定期工作简报形式及时向自治区领导和国土资源部报告灾情。
（三）汛期地质灾害气象预报预警
主要开展的工作有：确定了地质灾害预报预警灾害种类为区域群发突发性滑坡、崩塌和泥石流，地质灾害气象预报预警采用空间预报预警类型；划分了预报预警等级、时间段及区域；地质灾害气象预报预警区划及预报预警模式；制定了地质灾害预报预警程序。
2003年地质灾害气象预报预警首先在伊犁至托克逊后沟天山南北麓区域试运行发布。由于新疆地质灾害预报预警开展较晚，预报判据还未分析建立，采用专家分析方法进行预报。2003 年9 月15日～2003年9月30日，利用气象局内部信息系统进行了试运行发布，资料传送通过拨号进入气象局网络设置的上传下载专用文件夹，下载24小时降水预报等值线图，上传地质灾害预报预警图。
（四）全面落实地质灾害防灾预案的编制
年度汛期防灾预案编制制度始于1998 年，近年来覆盖面逐步扩大。2005年全疆14个地（州、市）均于2月上旬完成了本辖区“汛期地质灾害防灾预案”的编制工作，并报当地政府，预案编制覆盖率达到了100%。防灾预案对全区14个地区、46个易发区段、百余处隐患点进行了预测，并提出了防御措施。成功预报地质灾害典型实例包括：巩留县莫乎尔乡小莫乎尔沟孔格亚夏东侧山体滑坡、新源县别斯托别乡恰普河牧业村别拉西滑坡，避免了24 人死亡、19万元的经济损失，并总结出了一套成功预报减灾的经验。
（五）地质灾害空间信息系统建设
根据已开展的地质灾害调查专项调查及相关调查成果，建立了地质灾害空间数据库。
（六）对重大地质灾害（隐患）点开展了治理工作
主要包括：乌鲁木齐市六道湾煤矿、阿勒泰将军沟泥石流；西沟煤矿、哈密硫磺沟煤矿、昌吉五宫煤矿、哈巴河赛都金矿、富蕴乔夏哈拉金铜矿、伊犁伊能煤矿、巴音郭楞州石棉矿、乌市老君庙煤矿等矿山崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷灾害治理。
二、存在的主要问题
地质灾害预警预报及防治工作尚处于起步阶段，在管理上、技术上尚存在较多不完善之处，有待进一步提高。
第二节 地质灾害预警、预报与防治
一、地质灾害预警、预报
（一）群测群防系统建设与运行
根据地质灾害发育分布特点，按照“分步建立、逐步完善”的原则，建立自治区群测群防网络体系。“十一五”期间，完成52个县（市）群测群防网络体系的建立。与此同时，建立专业监测骨干网络，对于重要地质灾害隐患点，由专业技术人员采用专业设备进行监测；因工程建设可能引发地质灾害的，由建设单位安排专人负责地质灾害监测，形成自治区专业监测骨干网络体系，实现监测数据传输、自动处理。“十一五”期间，首先建成伊犁谷地、天山北坡经济带两个区域重要地质灾害隐患点的专业监测骨干网络，之后，完成北疆、东疆重要地质灾害点的专业监测骨干网络的建设。
（二）地质灾害应急反应系统建设
建成以自治区国土资源行政主管部门为指挥核心、自治区地质环境监测院为主体的自治区地质灾害应急反应指挥中心，建成以各地（州、市）、县（市）国土资源行政主管部门为指挥核心、地质环境监测机构和各地勘单位为主体的地质灾害应急反应系统，构成全疆的应急反应系统。配置必要的专业设备，每年汛期前进行险情巡查，重点检查各级防灾预案、群测群防网络、汛期值班、监测责任的落实情况，并对主要地质灾害隐患点进行险情巡查；汛期中对监测工作加强监督管理，接到险情或灾情报告及时组织技术力量在最短的时间内赶到现场，调查灾害原因、发展趋势，协助当地政府采取应急措施，并提出处理对策，汛期后进行复查，总结经验，部署下一年度的地质灾害防治工作。
（三）汛期地质灾害气象预报预警
（1）正式开展地质灾害气象预报预警工作，主要区域为乌鲁木齐以及西天山南北地区。
（2）地质灾害预报预警的灾种崩塌、滑坡、泥石流3种类型。
（3）预报等级按国土发 〔2003〕 229 号文件统一划分为5 级：1级为可能性很小；2级为可能性较小；3级为可能性较大；4级为可能性大；5级为可能性很大。其中3级在预报中为预报级（注意级）；4级在预报中为预警级；5 级在预报中为警报级；1、2 级为不发布级。
（4）地质灾害预报预警信息的权限：发布警报（5 级）由厅领导审批；发布预报信息（3、4 级）由厅地环处处长审批；不发布预报预警信息（1、2 级）由厅授权新疆维吾尔自治地质环境监测院主管领导审批。
（5）发布对象为各级国土资源主管部门及广大社会民众。
（6）完善地质灾害气象预报预警发布程序以及地质灾害和气象数据信息的传输、采集、汇总、分析和处理系统，引用最新的数据信息技术处理手段和方法，提高预报准确度。
（四）全面落实地质灾害防灾预案的编制
对新发现的地质灾害（隐患）点编制防灾预案，并落实实施。对已编制防灾预案的地质灾害（隐患）点，加强实施情况的监督和检查。
（五）地质灾害空间信息系统建设
通过地质灾害空间信息系统的建设，建立比较完善的自治区地质灾害数据库、矿山地质环境数据库、地质灾害防治决策支持系统和信息管理系统，建成地质灾害监控空间信息网络系统。对地质灾害进行信息采集、汇总、分析和处理，及时反映地质灾害综合研究成果及地质灾害预警信息，快速准确地将这些成果和信息提供给政府决策并传播给广大公众，为新疆的经济建设服务。
“十一五”期间完成52 个县（市）地质灾害数据库建设，建成自治区地质灾害监控中心站。通过互联网实现区级中心站与国家中心站信息数据共享，及时为政府和社会提供服务，为国家防灾减灾提供基础信息。建成14 个地（州、市）级监控站。实现国家、自治区中心站与地、州、市级监控站的网络互联和信息数据共享。建立相对完善的基于地理信息系统（GIS）和互联网的地质灾害空间信息系统，实现地质灾害监测信息采集、存储、传输、处理及成果发布等全过程的有效管理与监控，提高处理突发事件的能力和地质灾害防治水平。
（六）地质灾害监测预报预警示范区建设
建立伊犁哈萨克自治州巩留县滑坡地质灾害监测预报预警示范区。通过详细的地质环境调查、灾害历史和降水历史资料分析、滑坡和气象水文监测等，研究滑坡灾害的形成机制，掌握滑坡灾害主要诱发因素，特别是融雪水和降雨在灾害发生中所起的作用，确定发生滑坡的临界降雨量、降雨强度和积雪深度，充分运用“3S”等现代化的技术手段开展滑坡灾害气象预报预警；完善巩留县滑坡灾害监测预报预警示范区建设，建成巩留地质灾害防治示范县；远期推广滑坡灾害监测预报预警经验。
二、地质灾害防治
根据新疆地质灾害易发程度分区，结合自治区国民经济和社会发展计划，将突发性地质灾害防治划分为地质灾害重点防治区（Ⅰ）、次重点防治区（Ⅱ）和一般防治区（Ⅲ）。结合致灾的灾种不同和区域性地质灾害的危害特点，在重点防治区内进一步划分出4个防治亚区，在次重点防治区内划分出2个防治亚区。
地质灾害防治工作的重点放在易发程度高的经济发达区、人口相对密集区和重要基础设施建设分布区。按照“统筹规划、突出重点、分步实施、全面推进”的原则，进行工作部署。
（一）重点防治区（Ⅰ）
1.伊犁谷地山区滑坡、泥石流、地面塌陷灾害重点防治亚区（Ⅰ1）
分布于伊犁谷地黄土覆盖的中低山丘陵区和煤系地层区，面积21632.24平方千米。滑坡、泥石流灾害在新源县、巩留县、尼勒克县和特克斯县尤为发育，地面塌陷灾害在伊犁哈萨克自治州直属8县1市均有分布。“十一五”期间，制定伊犁哈萨克自治州直属8县1市的地质灾害防治规划，建立地质灾害群测群防网络体系，新建伊犁哈萨克自治州地质环境监测站，开展汛期地质灾害气象预报预警，对受重要地质灾害隐患严重威胁的学校、农牧民实施移民搬迁工程。
严禁已迁出危险区域的居民回迁。限制在重要地质灾害隐患点威胁范围内从事各类工程建设；确需建设且又无法避让的，必须进行地质灾害防治工程勘查治理。
2.重要交通沿线崩塌、滑坡、泥石流灾害重点防治亚区（Ⅰ2）
该区包括216、217、218、219、312、314、315 国道山区段、南疆铁路鱼儿沟至和静段、兰新铁路了墩至十三间房段等，面积20598.30平方千米。
完成217、312、314国道山区段的地质灾害专项调查，划定危险区，建立警示标志，制定防灾预案，完成217国道独—库公路山区段、312国道果子沟段地质灾害勘查。
在重要交通沿线两侧200米范围内，严禁露天采矿活动，限制地下采矿活动；严禁诱发或加剧地质灾害的其他人类活动。
3.天山南北麓和准噶尔西部山地低山丘陵含煤带地面塌陷灾害重点防治亚区（Ⅰ3）
该区包括准噶尔盆地西、北、东部、吐—哈盆地北部、塔里木盆地南部及天山南北麓的低山丘陵煤矿区分布段等。面积36353.38平方千米。
完成天山北坡经济带11县（市）的以地面塌陷灾害为主的矿山地质环境及地质灾害专项调查工作，完成乌鲁木齐市六道湾煤矿地面塌陷区治理示范工程，出台矿山地质环境治理恢复保证金制度实施办法，全面推行矿山地质环境保护方案编审制度和新建矿山准入制度，严格执行矿产资源储量压覆占用制度。
严禁威胁城镇及重要工程设施安全的采矿活动，禁止在地面塌陷危险区进行其他人类活动。
4.大河流域山区段及西昆仑高山区以泥石流为主的地质灾害重点防治亚区（Ⅰ4）
主要包括克兰河阿勒泰市区段、叶尔羌河山区段（以暴雨泥石流为主）、喀拉喀什河、西昆仑高山区及天山南北麓大河山口段（以滑坡—泥石流为主），总面积25601.87平方千米。
完成克兰河阿勒泰市区段、叶尔羌河山区段以泥石流为主的专项地质灾害调查工作；完成阿勒泰市将军沟泥石流治理和叶尔羌河、开都河山区段和库车河、喀拉喀什河、奎屯河、玛纳斯河等出山口段严重威胁人民生命财产和重要工程设施安全的以泥石流、滑坡为主的地质灾害隐患点的勘查治理工作。
严禁从事诱发对人民生命财产和重要工程设施安全构成威胁的泥石流、滑坡灾害的人类工程活动。
（二）次重点防治区（Ⅱ）
1.中高山、极高山以崩塌、泥石流为主的地质灾害次重点防治亚区（Ⅱ1）
分布在天山、昆仑山西段和阿尔泰山林带以上的中高山、极高山地带，面积135993.50平方千米。雪线以下的高山草甸多为良好的夏季牧场，局部地段存在采矿活动。通过分期开展地质灾害调查与区划，设立警示标志、实施避让措施、加强地质灾害防治科普宣传等预防工作，以避让为主，避免人员伤亡和财产损失。
2.中低山以崩塌、滑坡-泥石流为主的地质灾害次重点防治亚区（Ⅱ2）
主要分布在阿尔泰山南坡、天山、昆仑山—阿尔金山北坡的中低山区等，面积105898.74平方千米。人类经济活动主要为矿业开发和牧业生产。
通过分期开展地质灾害调查与区划，加强地质灾害防治知识科普宣传，采取以避让为主的防治手段，达到防灾减灾目的；实施矿山地质环境保护方案编审制度、矿山地质环境治理恢复保证金制度，对矿业开发诱发的地质灾害，采用工程、生物等多种措施进行治理。
（三）一般防治区（Ⅲ）
包括全疆除重点防治区和次重点防治区以外的所有地区，面积1322012.15平方千米。低山丘陵区多为小型崩塌和泥石流，局部地段存在滑坡；盆地平原区存在沙漠化、盐渍化。
分期开展地质灾害调查与区划，采取避让和生物工程措施对低山丘陵区地质灾害进行防治，保护地质环境；通过科学规划、合理开发利用水土等自然资源，保护并逐步改善生态环境；采取退耕还林、还牧、还草、植树造林等措施，防治土地沙漠化；采取竖井排灌、井排与渠排相结合等降低地下水位的措施，防治土壤盐渍化。
『捌』 煤炭开发中的主要环境地质问题
西北地区煤炭开采区主要分布在黄土高原的陕西韩城—铜川—彬长—黄陵等渭北煤田区、陕西神府及内蒙古东胜煤田区，甘肃平凉华亭、阿干镇、窑街煤田区，宁夏灵武、石嘴山、石炭井煤田区，内蒙古乌达、海勃湾、包头石拐煤田区，新疆的乌鲁木齐、哈密三道岭煤田区等。
总体而言，西北地区煤矿开采引发的环境地质问题十分严重，是所有矿产工业类型中矿山环境地质问题最为严重的一种类型。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同，以地下采煤导致的环境地质问题最为严重。西北地区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%，主要环境地质问题见表3-7。煤矿开采的环境地质问题示意图见图3-3。
表3-7 煤炭开采的主要环境地质问题
图3-3 煤矿开采环境地质问题示意图
露头煤及浅部煤层采用露天开采，改变了原有的地形地貌：高陡边坡诱发滑坡(①)，外排土矸场占压土地(②)，废渣堆积沟坡上，暴雨诱发形成滑坡(①)和泥石流(③)地质灾害。煤层采空区(④、⑤)上方地裂缝(⑥)会造成建筑物开裂、农田被毁，稍深部煤层采空区上方发生地面塌陷(⑦)，耕地被毁，村庄搬迁。煤矸石堆积占压土地的同时，矸石山粉尘及自燃(⑧)产生的有毒有害气体、风井排出的沼气、二氧化碳等污染大气环境(⑨)，危及人类健康。露天矿排矸场及煤矸石淋溶水造成地表水土(⑩)及农作物污染，下渗造成地下水及岩溶水污染(
3.4.2.1 煤矸石压占土地
煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最主要的固体废弃物，主要危害是堆积压占土地破坏植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是该矿排放的煤矸石填滩造地，破坏了黄河湿地生态资源与环境。
3.4.2.2 对水资源的影响
产于鄂尔多斯盆地周边的石炭-二叠系中的煤田，其下部是奥陶系石灰岩，上部为侏罗系砂泥岩，属干旱盆地严重缺水地区。矿井疏干排水导致地下水均衡系统破坏，地表水水量减少，地下水位下降。煤矿酸性及高矿化度的井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。新疆乌鲁木齐市六道湾煤矿煤系地层倾角67°～78°，开采后形成自上而下的采空区塌陷和裂缝带，造成水资源流失的环境破坏。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干枯，26.67ha水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。
3.4.2.3 崩塌、滑坡、泥石流
露天矿山高陡边坡开挖或堆积在斜坡体上的采矿废渣因暴雨、地面塌陷、地裂缝等原因引发崩塌、滑坡。煤矿区滑坡主要发生在露天矿、黄土高原以及山地矿山。如新疆哈密三道岭露天煤矿1967、1983 和1999年先后三次发生较大规模的滑坡，造成矿区运输中断，直接经济损失上百万元。内蒙古包头石拐矿区由于采煤使地下采空区面积增大，近几年滑坡活动加剧，目前滑坡体东西长100～370m，南北宽600余m，面积约16×104m2，体积约400×104m3。从1979年至今已毁坏民房及其他建筑物达5000m2，堵塞了通往五当召旅游点的道路600m，造成经济损失约400万元。红旗山出现了多组东西向宽约0.1～1.5m、南北走向长约100～300m的地裂缝，危及山脚下677户1947人的生命财产安全。
陕西韩城象山煤矿因地下采煤及渠道渗水等原因，引起山体蠕滑，直接威胁坑口电厂——韩城电厂主厂房的安全，为此付出了上亿元的防治费用。陕西彬县百子沟煤矿地下采煤采空区上方岩层垮落、下沉，使地表斜坡失去平衡导致1995年7月6日的黄土滑坡，滑距约30m，180×104m3土方量堵塞河道形成堰塞湖。滑坡将矿部三座大楼整体向前推移5～7m，楼房墙壁出现裂缝，地板鼓起，地基被毁。由于事先的预报准确，所幸无人员伤亡。1991年8月9日，陕西铜川金华山煤矿西侧黄土塬边由于地下采煤引起崩塌、滑坡，土方量达1050×104m3，将坡脚处的西龙村埋没，大片良田被毁，损失巨大。
陕西铜川焦坪、王石凹、李家塔、金华山、桃园等煤矿均发生过严重的滑坡，铜川矿区有中等以上规模滑坡1000多处，铜川市区有154处，崩塌体361处。陕蒙神府—东胜矿区地处干旱半干旱地带，植被覆盖率低，土壤风蚀、水蚀交错，岩层结构疏松，易风化，自然灾害频繁，生态环境十分脆弱。20世纪80年代以来煤田大面积开采，采矿废石及排土乱堆乱放，沿山坡开挖加大了地面坡度。矿区人为泥石流均分布在河道两侧，泥石流直接注入河床，使河床过水断面缩小，行洪能力降低，即使中等水深洪水，也能造成很大灾害。1989年7月21日，矿区上游突降暴雨，3h降雨120mm，在乌兰木伦河形成含沙量高达1360kg/m3的泥石流，淤平坑井11处和露天矿坑9处，其中马家塔露天矿被淹没，泥沙淤积15×104m3，冲毁两岸矿堤1870m、水浇地600亩、路基挡墙60m，导致铁轨悬空，中断行车一月之久，经济损失2000多万元。
3.4.2.4 地面塌陷和地裂缝
地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏、公路塌陷、铁轨扭曲、建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山体开裂形成滑坡。
地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如新疆的六道湾煤矿，甘肃的华亭、窑街、阿干镇、王家山等煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川以及神府—东胜煤田矿区。
调查资料表明，在579座各种类型的矿山中，有115座矿山存在地面塌陷，塌陷面积达20236km2。其中非煤矿山10座，仅占8.70%；而煤矿山有105座，占塌陷矿山的91.30%。根据塌陷面积及严重程度，大于10km2的极差级别矿山8座，占8%；1～10km2差级别矿山 37座，占 35%；0.1～1km2中等级别矿山 37座，占 35%；小于0.1km2较好级别矿山23座，占22%。
煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体稳定，分布范围大，煤层产状较平缓，采煤形成的采空区较金属矿山要大得多，并且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地面塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，在其他因素相同的条件下，充分采动(用长壁工作面全部垮落法采煤时)比非充分采动(条带部分冒落法采煤)引起的地面塌陷影响范围及深度要大。而煤层采厚越大，倾角越小，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝影响范围及深度也越大。地表最大下沉量W可用公式估算：W=qMcosα。
式中：q为下沉系数，全部冒落采煤法 q=0.70～0.90，条带部分冒落采煤法 q=0.02～0.30；M为煤层法线厚度；α为煤层倾角。
当采深与采厚之比小于20时，地表常发生剧烈变形，此比值大到一定程度后塌陷消失。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5＃煤层，煤层厚4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度0.7m。有关资料指出，塌陷面积与开采面积之比平均值为1.2，塌陷容积与开采体积之比平均值为0.6～0.7。当采深较大时，地面、地表裂缝则较少。当采深H ＞(100～150)m，或 F=H/M≥20(M 为煤层厚度)时，地表移动和变形在时间和空间上呈明显连续，不出现地裂缝。
根据煤炭工业“九五”环境保护计划，2000年全国(除西北地区，下同)煤矿地面塌陷面积为182.20km2，复垦面积为48.40km2，复垦率为26.6%。西北地区煤矿地面塌陷面积为35.76km2，复垦面积为 4.40km2，复垦率为12.3%，比同期全国平均值低54.9%。2000年西北地区煤炭产量达8994×104t，万吨煤塌陷面积为0.31ha，比全国万吨煤塌陷面积均值0.20ha高55%，而复垦率低51.5%。可见，西北地区煤矿地下开采塌陷区的防治工作应加紧加快。
乌鲁木齐市六道湾煤矿距友好商贸中心仅1.5km，该矿煤层倾角67°～78°，属急倾斜煤层，50年来，地下不同开采水平分段放顶煤采煤后，由于上位顶煤和覆盖层的周期性塌陷断裂，出现与煤层走向一致的条带状塌陷深坑，深度达40～50m，并在塌陷坑两侧形成平行裂缝，造成了连续性的地面塌陷凹槽、地裂缝和塌陷坑。塌陷区目前仅作为乌鲁木齐市城市工业垃圾的填埋场所，在其虚土表面又不断产生新的塌陷深坑和地裂缝，3km2的土地不能开发利用，迫使市政设施建设不得不绕道而行，成为乌鲁木齐城市建设发展的死角。
宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积为5.15km2，而塌陷面积已达6.97km2，是其开采面积的135%，形成深达8～20m的地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路的垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。
陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约115km2(表3-8)，主要分布于渭北及陕北煤矿区，陕南秦巴山地区仅有零星分布。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，据不完全统计其地面塌陷为63.82km2，占到全省煤矿区地面塌陷区的55.38%，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷面积增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达5.32km2。
表3-8 陕西省煤矿区地面塌陷
陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区，陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的1.2km2耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽达15m，塌陷落差达7.45m，60%耕地已无法复垦，农田撂荒，预计经济损失达270万元。2000年4月，中央电视台《焦点访谈》对陕西铜川市王益区黄堡镇黑池塬乡镇煤矿地下开采造成的村民窑洞开裂、耕地被毁进行了曝光。陕西白水县县办煤矿开采导致白水县火车站候车室出现裂缝、铁轨下沉、广场地面鼓包。陕西渭北煤田地表水平拉伸变形值达到0.8～2.2mm/m时出现地裂缝，裂缝宽300～700mm，深度达5～15m。铜川煤矿区地裂缝有5400余条，以王石凹煤矿为例，在1：5000 的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。20世纪90年代，甘肃窑街煤矿区矿井地面占地598.1ha，地面塌陷20处，共计443.54ha，地面塌陷面积比80年代扩大了48.4%，每年以14.47ha的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550ha，90年代达到663～720ha。甘肃靖远王家山煤矿1995年8月两次洪水携带泥石流从地面裂缝涌入井下，造成多人伤亡。
陕西神木大柳塔煤矿区1997年以后形成采空区，1998年前后产生地面塌陷和地裂缝。大柳塔矿区采空区约为 3.9km2，总面积约 5.8km2，产生地裂缝的总面积约5.45km2。大柳塔活鸡兔井采空区面积过大，造成大面积地面塌陷，其中205工作面塌陷区宽0.3km，长为3km，面积为0.9km2，共发现16条地表裂缝，沿整个工作面呈断续分布，裂缝宽5～60cm，间距2～8m。206 工作面塌陷区宽0.3km，长为3.5km，面积为1.05km2，共发现 5条裂缝，裂缝宽 5～60cm，间距 5m 左右。207 工作面塌陷区宽0.3km，长为1.5km，面积为0.45km2，是整体陷落，其中裂缝十分发育，共发现5条，宽5～30cm，间距10m左右。从神东矿区大柳塔、补连塔和榆家梁3个矿井实测资料可知，其万吨煤地面塌陷面积为0.35～0.42ha，比全国万吨煤地面塌陷面积0.2ha几乎高出1倍，主要原因是煤层埋藏浅(61～110m)，煤层厚(3.4～5.0m)。
3.4.2.5 水土流失
据水利部1992年统计，西部地区轻度以上的水土流失面积为104.07×104km2，占全国水土流失面积的58.01%。水土流失导致的土壤侵蚀是生态环境恶化的重要因素。在黄土区、黄土与沙漠过渡区，矿区发生水土流失的可能性最大。据陕西铜川、韩城、神府煤矿区有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按1.21×104t/km2·a、面积按3024km2计算，年土壤侵蚀量为3659.04×104t；准噶尔矿区平均侵蚀模数按1.30×104t/km2·a、面积按1365km2计算，年土壤侵蚀量为1774.5×104t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000 t/km2·a。甘肃的窑街、阿干镇、靖远煤矿区，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区，陕蒙神府-内蒙古东胜煤矿区水土流失十分严重。内蒙古的乌达等煤矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的3.0～4.5 倍。这不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。
3.4.2.6 土地沙化
煤炭开采造成的地面塌陷破坏了浅层地下水系统均衡，因地下水位下降使部分地区的塌陷区植被枯死，形成或加剧土地沙漠化。露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使部分原已固定和半固定的沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣的堆放、风化加剧了土地沙化。
陕西神府煤田矿区的大规模开发以及地方、个体开发沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧了水土流失和土地沙化。自20世纪80年代中期开发以来，毁坏耕地666.7ha，堆放废渣超过6000×104t，破坏植被4946.7ha，增加入黄泥沙量达2019×104t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”预测，若不采取必要的防沙措施，在矿区生产能力达到3000×104t规模时，将新增沙漠化面积129.64km2，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的1.53倍，新增入河泥沙量480×104t，比现有条件下进河泥沙量增加13.7%。
3.4.2.7 水土环境污染
煤矿水污染源主要是煤矿开采外排的矿井水、洗(选)煤水以及煤矸石淋滤水。据有关文献，莫斯科近郊煤田矿井地质环境的研究表明，距矸石堆底部50～60m远的土壤中，每100g土壤中铁含量达146～160mg，铝含量达11～19mg，分别超过允许值的3～4和1.5倍，土壤被毒化。
长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年西北地区国有矿井煤产量3785×104t，平均吨煤排水量1.3t，其他矿井煤产量5209×104t，平均吨煤排水量0.324t。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故的产生。
煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物的生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部、新疆大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L，其中甘肃靖远大部分矿井水矿化度在4000mg/L以上，尤其是王家山矿高达15000mg/L以上。
2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水县个别矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙的现象，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，应尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。
『玖』 陕西省煤田地质局一八五队的重大成就
1、20世纪60年代，发现并探明了渭北石炭二叠纪煤田；
2、20世纪70年代，在陕南秦巴山版区发现了1亿吨煤炭资权源；
3、20世纪80年代发现并探明了陕北侏罗纪煤田，1983年新华社发表了“陕北有煤海 质优易开采”的长篇报道，1985年国务院副总理李鹏同志视察陕北煤田时，激动的说：“一八五队干的好 为陕北人民造了福”，主要成果获得1990年度国家科学技术进步二等奖；
4、20世纪90年代以来，主要围绕陕北侏罗纪煤田勘探、开发的地质保障技术开展工作，同时开展了地质灾害、石油钻井、矿区测绘、岩土工程勘察等工程，1995年7月3日，宋平同志听取了一八五队的汇报后，欣然专门为一八五队题词“艰苦奋斗 献身煤海”。
『拾』 昌吉市菏泽腾达煤矿突发地质灾害避灾应急演练概要
昌吉市国土资源局
(2011年9月)
一、演练时间
2011年9月8日北京时间12:00。
二、演练地灾的类型
崩塌、滑坡、泥石流等。
三、演练地点
昌吉市菏泽腾达煤矿矿区。
四、指导思想
全面贯彻落实中央新疆工作会议精神,坚持“预防为主,避让与治理相结合”的工作原则,突出“以人为本”的工作思路,以突发性地质灾害临灾应急救援为重点,强化组织领导,通过认真开展应急演练工作,提高广大人民群众应对突发性地质灾害的自救能力和防灾意识,健全群测群防体系,更好地指导地质灾害易发区地灾防治工作,确保人民群众生命财产安全。
五、应急演练的原则
突发地质灾害应急演练工作应遵照以下五项原则:①以人为本、避让为主的原则;②统一领导、分级负责的原则;③反应迅速、决策果断的原则;④部门配合、分工协作的原则。⑤简捷高效、安全第一的原则。
六、演练目的
通过应急演练,进一步提高各级政府、有关部门及单位应对突发地质灾害处置的反应能力,提高广大人民群众的防灾意识和自救能力,防止灾害造成群死群伤。增强工作主动性,认真总结实践演练取得的效果和经验,从认识、组织、实践训练等方面做好预防和处置准备工作,提高应变能力,最大限度地减轻地质灾害造成的损失,维护人民群众生命财产的安全。
七、演练措施及要求
当发生地质灾害险情时,昌吉市菏泽腾达煤矿办公及职工居住生活区立即做出应急反应,应按地质灾害速报制度规定的时间内立即上报,加强地灾监测频率,并不断地向乡政府或主管部门报告险情变化趋势和灾情发展情况。
(一)演练措施
(1)当发生险情或灾情,救灾领导小组及各工作组立即赶赴现场,并立即组建地质灾害救灾现场指挥部。
(2)现场广播矿区人员要迅速撤离灾区,广播喇叭不断发出“鸣--呜”的地灾警报信号,要紧急组织、引导职工,向昌吉市菏泽腾达煤矿办公及职工居住区附近的安全地带疏散、撤离。
(3)应急避灾组要做好安全、迅速有序的疏散撤离工作,防止人为混乱,降低效率。
(4)地灾监测人员要做好监测工作,防止灾情进一步扩大化。
(5)宣传报道组要按有关规定及时向公众发布灾情有关信息,将有关文字、影像资料存档备查。
(二)演练要求
(1)参加避灾演练的人员必须按照避灾应急演练指挥部的要求,迅速集合,服从组织,统一指挥。
(2)参加避灾演练的阿什里乡人民政府(包括乡武装部、公安派出所、卫生院、民政、企业办等)、市国土资源局、市应急办、昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司煤矿等单位,以及昌吉市菏泽腾达煤矿办公及职工居住生活区全体职工听候命令。
(3)观摩人员按要求到指定地点观摩,除参加避灾演练的人员外,其他人员不得随意干扰和破坏避灾演练活动,避灾演练结束前不得离开现场,避灾演练结束后,立即召开现场避灾应急演练总结大会,总结避灾应急演练的实践经验,进一步完善地质灾害避灾应急演练。
八、参加应急救援演练的单位及人员
昌吉市国土资源局、市应急办、阿什里乡人民政府(包括乡武装部、公安派出所、卫生院、企业办、民政、宣传等)、昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司煤矿的全体职工等,以及有关部门单位的专、兼职人员参加演练。
昌吉市菏泽腾达煤矿突发地质灾害避灾应急演练组织机构及任务
一、组织机构
为加强应急演练的组织领导,确保突发地质灾害避灾应急演练顺利进行,并收到预期效果,成立突发地质灾害避灾应急演练指挥部,指挥部下设应急避灾组、医疗急救组、治安保卫组、地质灾害应急调查组、宣传报道组共五个工作组。
1.指挥部
总指挥:周贤洋昌吉市国土资源局局长
成员:朱敏宇昌吉市应急办主任
唐成天 昌吉市国土资源局副局长
蔡昌建 昌吉市阿什里乡人民政府副书记
许建平 昌吉市阿什里乡武装部部长
阿力克 昌吉市阿什里公安乡派出所所长
李聚海 昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司负责人
梁吉山 昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司煤矿矿长
串词:市国土资源局负责
解说:广播员
策划:唐成天
编辑:杨浩礼
演练:昌吉市国土资源局(承办),昌吉市应急办、阿什里乡人民政府等部门单位(协办),昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司煤矿(主办),应急避灾演练有菏泽腾达煤矿职工居住区全体人员参加。
2.应急避灾分五个工作组
(一)应急避灾组
组长:梁吉山矿长
成员:李其平、鲁进法、高继军、肖锋、司冠昌等
任务:由昌吉市菏泽腾达煤矿全体职工及家属等组成的模拟演练人员编为4个疏散撤离区,即煤场为第一片区、生产楼为第二片区、公寓楼为第三片区、车间仓库为第四片区。以昌吉市菏泽腾达煤矿生产、办公、居住生活区为模拟演练场地,统一听从应急演练指挥部演练现场指导组的安排,积极配合突发地质灾害避灾应急演练全部过程。
(二)医疗急救组
组长:王春新阿什里乡卫生院院长
成员:救护及防疫人员。
任务:对伤员包扎救助,及时抢救、转运和医治受伤人员;做好疫情检疫工作,及时检查、监测灾区的饮用水源、食品的安全性,采取有效措施防控灾区疫情;迅速调集和运送灾区所需药品和医疗设备。
(1)抢救伤员,等待救护伤员(120救护车赶赴现场),协调医院、血站对受伤人员进行救治;
(2)做好伤亡人员家属思想工作和有关善后处理事宜。
(三)治安保卫组
组长:阿力克阿什里乡公安派出所所长
成员:公安派出所全体人员
任务:做好现场警戒和治安秩序的维护工作,对地质灾害现场实施交通管制;加强灾区治安管理和安全保卫工作,预防和打击违法犯罪活动;维护灾区社会治安秩序,确保避灾应急演练工作顺利进行;及时疏散可能危及的群众和围观人员。保障一定数量现场通信联络设备,对爆炸物品现场进行控制,并负责现场应急处置。
(四)地质灾害应急调查组
组长:戴永旭总工程师
成员:靳恩光、陈成军、蔡依强、丁志刚、杨浩礼等
任务:在地质灾害现场对灾害的趋势进行跟踪、预测,充分发挥国土资源部门组织、协调、指导、督促的职能。①对地质灾害险情进行调查,确定其等级、成灾范围,查明其形成条件、引发因素,对险情灾情进行评估,提出应急处理措施,迅速有效地减缓或防止灾情加剧;②对可能出现的险情隐患,分析发生前兆特征,判断发生的可能性、灾害等级和影响范围,采取有针对性应急措施,阻止或延缓地质灾害的发生;③开展地质灾害应急调查工作,编制地质灾害应急调查报告。
做好滑坡体稳定性的动态监测工作,及时汇报监测情况;准确掌握气象信息和汛期天气预报,为地质灾害预报工作提供可靠的依据,做好地质灾害预测预警预报工作。
(五)宣传报道组
组长:黄岩春市国土资源局办公室主任
成员:兰蓉、左琼鸽、潘恒远、符桂平、那扎尔
任务:①负责联系的新闻媒体报道人员,组织做好宣传报道工作;②协调媒体宣传的其他相关事宜。
二、其他事项
(1)昌吉市菏泽腾达煤矿负责演练横幅布标、安置调试好报警器装置,布置演练指挥场地等。
(2)提供播音员、无线话筒等播音设备。
(3)阿什里乡公安派出所提供警戒带、布控警力,维护好警戒带周边的治安秩序,并对演练场地四周的部分路段实施交通管制。
(4)阿什里乡卫生院提供救援医疗人员及车辆等。
(4)昌吉市菏泽腾达煤矿办公及职工居住生活区布设相关标志牌、导向牌等。
菏泽腾达煤矿井上矿工、家属等人员按照避灾路线迅速撤离至地灾应急避灾安置点
菏泽腾达煤矿抢险人员按照抢险任务及职责迅速到达预定抢险区域开展工作