1、第 37 卷 第 4 期 地 质 调 查 与 研 究 Vol. 37 No. 4 2014 年 12 月 G E O L O G I C A L S U R V E Y A N D R E S E A R C H Dec. 2014 山 西 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 特 征 分 析 段鹏飞 1 、 2 ， 吴高峰 1 ， 张 伟 1 ， 吕义清 2 （ 1 . 山西省煤炭地质资源环境调查院 ， 太原 030006 ； 2 . 太原理工大学 ， 太原 030024 ） 摘 要: 笔 者 从 山 西 省 的 不 同 区 域 选 取 了 7 个 具 有 代 表 性 的 采 煤 沉 陷 区
2、区 块 样 本 ， 采 用 类 比 法 和 归 纳 法 ， 对 采 煤 沉 陷 区 自 然 和 人 为 因 素 引 起 的 地 质 灾 害 类 型 、 特 征 以 及 地 质 灾 害 的 环 境 衍 生 效 应 进 行 了 研 究 。 结 果 表 明 地 裂 缝 及 地 面 塌 陷 是 山 西 采 煤 沉 陷 区 的 主 要 地 质 灾 害 类 型 ； 地 质 灾 害 的 诱 发 因 素 主 要 是 人 类 工 程 活 动 ， 特 别 是 采 煤 活 动 。 此 类 灾 害 具 有 集 聚 性 与 群 发 性 、 诱 发 的 多 因 性 与 治 理 的 复 杂 性 、 灾 害 的 衍 生 性
3、与 影 响 的 多 方 面 性 等 特 征 。 地 质 灾 害 是 造 成 地形地貌景观 、 土地资源 、 水资源 、 生态环境被破坏的重要原因 ， 必须对其进行综合治理 。 关键词： 采煤沉陷区 ； 地质灾害 ； 特征 ； 山西 中图分类号 ： P 694 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1672 4135 （ 2014 ） 04 0308 - 07 收稿日期： 2 0 1 4 - 0 7 - 1 8 基 金 项 目 : 山 西 省 地 质 灾 害 调 查 项 目 ： 山 西 省 煤 层 自 燃 地 质 勘 查 与 治 理 方 法 研 究 子 课 题 山 西 省 采 煤 沉 陷 区 治 理
4、 方 法 研 究 （ 2 0 1 3 D Z 1 2 0 1 ） 作 者 简 介 ： 段 鹏 飞 ( 1 9 8 1 - ) ， 工 程 师 ， 工 程 硕 士 ， 2 0 0 3 年 毕 业 于 太 原 理 工 大 学 地 测 系 ， 从 事 环 境 地 质 、 灾 害 地 质 研 究 ， E m a i l ： 5 1 1 5 3 9 9 2 0 q q . c o m 。 目 前 国 内 诸 多 学 者 对 山 西 因 采 煤 诱 发 地 质 灾 害 及 地 质 环 境 问 题 进 行 了 大 量 的 研 究 1-8 。 郭 振 中 1 对 山 西 省 大 同 、 宁 武 、 西 山 、
5、 霍 西 、 沁 水 、 河 东 六 大 煤 田 的 采 煤 地 质 灾 害 模 式 进 行 了 划 分 。 吕 义 清 2 分 析 了 太 原 西 山 矿 区 各 种 地 质 灾 害 的 形 成 特 点 及 环 境 效 应 。 周 亚 涛 等 3 对 襄 垣 县 采 煤 诱 发 地 质 灾 害 的 类 型 及 形 成 机 制 进 行 了 初 步 研 究 。 曹 金 亮 4 对 长 治 市 崔 蒙 地 区 采 煤 地 面 塌 陷 的 形 成 机 理 和 发 展 趋 势 进 行 了 评 价 。 乔 晓 娟 等 5 从 水 量 水 质 两 方 面 分 析 了 太 原 西 山 矿 区 煤 矿 开 采
6、 对 地 下 水 资 源 与 环 境 的 影 响 。 王 日 鑫 等 6 对 山 西 采 煤 引 起 的 土 地 破 坏 及 防 治 对 策 进 行 了 研 究 。 张 建 彪 等 7 研 究 了 山 西 煤 采 区 主 要 的 生 态 环 境 问 题 ， 并 提 出 了 矿 区 生 态 恢 复 与 重 建 对 策 。 张 庆 勇 8 提 出 了 通 过 计 算 汾 西 矿 区 沉 陷 下 沉 值 与 水 平 变 形 值 ， 确 定 采 煤 沉 陷 区 范 围 ， 再 通 过 对 沉 陷 区 地 表 稳 定 性 评 价 ， 划 分 稳 定 沉 陷 区 与 非 稳 定 沉 陷 区 的 方 法 。
7、 上 述 研 究 仅 对 某 些 矿 区 或 地 区 因 采 煤 诱 发 地 质 灾 害 的 类 型 、 特 点 、 成 因 、 模 式 ， 采 煤 对 土 地 资 源 、 水 资 源 、 生 态 环 境 的 影 响 和 破 坏 以 及 采 煤 沉 陷 区 范 围 的 确 定 等 问 题 做 了 有 益 的 探 索 ， 而 对 山 西 采 煤 沉 陷 区 内 地 质 灾 害 研 究 还 不 够 深 入 。2014 年6 月 ， 山 西 省 政 府 决 定 对 采 煤 沉 陷 区 开 展 大 规 模 综 合 治 理 工 作 ， 因 而 在 上 述 研 究 的 基 础 上 ， 以 山 西 省 采
8、煤 沉 陷 区 内 的 地 质 灾 害 为 研 究 对 象 ， 进 一 步 深 入 研 究 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 的 类 型 、 特 征 以 及 环 境 效 应 ， 对 地 质 灾 害 综 合 治 理 工 程的科 学实施 具有一 定的理 论价值 和 现 实 意 义 。 本 文 以 采 煤 沉 陷 区 内 所 有 自 然 因 素 和 人 为 因 素 引 起 的 地 质 灾 害 为 研 究 对 象 ， 从 山 西 省 的 不 同 区 域 选 取7 个 采 煤 沉 陷 区 区 块 为 研 究 样 本 ， 采 用 类 比 和 归 纳 的 方 法 ， 以 查 清 山 西 省 采 煤 沉 陷
9、 区 的 主 要 地 质 灾 害类 型 ， 揭 示 出 各 类 地 质 灾 害 的 特 征 以 及 山 西 省 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 的 一 般 特 征 及 其 引 起 的 地 质 环 境 效 应 。 1 地 质 灾 害 的 基 本 概 况 为 体 现 采 煤 沉 陷 区 区 块 样 本 选 取 的 代 表 性 和 典 型 性 ， 分 别 从 晋 城 市 、 吕 梁 市 、 晋 中 市 、 大 同 市4 个 地 级 市 选 择7 个 样 本 进 行 研 究 ， 具 体 情 况 见 表1 ， 7 个 选 区 样 本 （Y1 Y7 ） 分 布 如 图1 。 根 据2012 年 到20
10、14 年6 月 份 对7 个 样 本 的 地 质 灾 害 详 调 （ 以 下 简 称 为 详 调 区 ） 统 计 9-15 ， 现 有 地 质 灾 害344 处 ， 地 质 灾 害 主 要 表 现 为 地 裂 缝 、 地 面 塌 陷 、 崩 塌 、 滑 坡 、 潜 在 泥 石 流 、 不 稳 定 斜 坡 、 煤 层 自 燃 等7 种 地 质 灾 害 。 按 地 质 灾 害 类 型 分 类 ： 地 裂 缝249 处 ， 地 面 塌 陷32 处 ， 崩 塌31 处 ， 不 稳 定 斜 坡21 处 ， 滑 坡6 处 ， 煤 层 自 燃3 处 ， 潜 在 泥 石 流2 处 ， 各 类 地 质 灾 害
11、分 布 如 图2 。 其 中 地 裂 缝 为 采 煤 沉 陷 区 最 主 要 的 地 质第 4 期 段鹏飞等 ： 山西采煤沉陷区地质灾害特征分析 3 0 9 灾 害 类 型 ， 其 次 为 地 面 塌 陷 ， 这 两 种 地 质 灾 害 数 量 之 和 占 地 质 灾 害 点 总 数 的81.68% 。 2 地 质 灾 害 的 类 型 及 特 征 2 . 1 地裂 缝 采 煤 沉 陷 区 形 成 的 地 裂 缝 地 质 灾 害 比 较 普 遍 ， 详 调 区 内 共 发 现249 个 地 裂 缝 ， 在Y1 Y7 区 均 有 分 布 ， 占 地 质 灾 害 点 总 数 的72.38% ， 是
12、详 调 区 内 最 主 要 的 地 质 灾 害 类 型 ， 其 中Y4 、 Y7 区 地 裂 缝 最 为 发 育, 典 型 照 片 见 图3 。 地 裂 缝 空 间 分 布 范 围 及 展 布 方 向 与 煤 矿 开 采 状 况 密 切 相 关 ， 主 要 受 采 空 区 范 围 、 采 煤 巷 道 方 位 及 上 覆 岩 （ 土 ） 体 的 工 程 特 性 所 控 制 。 采 煤 沉 陷 区 内 大 型 、 中 型 、 小 型 地 裂 缝 皆 有 分 布 ， 其 中 大 型 地 裂 缝16 条 、 中 型 地 裂 缝68 条 、 小 型 地 裂 缝165 条 ； 按 成 因 类 型 划 分
13、， 人 为 因 素 （ 采 煤 ） 引 发 的 地 裂 缝231 条 ， 自 然 因 素 （ 主 要 为 降 雨 、 地 震 等 因 素 ） 引 发 的18 条 ； 按 稳 定 程 度 划 分 ， 稳 定 地 裂 缝 为106 条 ， 不 稳 定 为 143 条 。 地 裂 缝 大 部 分 发 育 在 山 顶 、 山 坡 ， 并 且 与 斜 坡 走 向 平 行 或 小 角 度 斜 交 。 一 般 呈 直 线 形, 走 向 一 般 与 采 掘 方 向 相 同 ， 沿 采 空 区 周 界 开 裂 。 在 沟 底 分 布 样本编号 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 地级市 晋城
14、市 吕梁市 晋中市 大同市 样本名称 晋城市城区白马寺山北大车渠段采煤沉陷区 山西泽州天泰西陈庄煤业有限公司采煤沉陷区 山西离柳鑫瑞煤业有限公司采煤沉陷区 汾西矿区孝义采煤沉陷区 山西寿阳段王煤业集团有限公司采煤沉陷区 山西和顺正邦神磊煤业有限公司采煤沉陷区 同煤集团晋华宫矿 （ 云冈 ） 采煤沉陷区 代表区域 山西东南部 山西中西部 山西中部 山西中部 山西中东部 山西北部 表 1 采煤沉陷区区块样本统计表 T a b l e 1 S t a t i s t i c s s a m p l e o f c o a l m i n i n g s u b s i d e n c e a r e
15、 a 图 2 采煤沉陷区地质灾害类型分布图 F i g . 2 G e o l o g i c a l h a z a r d s t y p e d i s t r i b u t i o n o f c o a l m i n i n g s u b s i d e n c e a r e a 图 3 孝义市旺家原村地裂缝 F i g . 3 G r o u n d f i s s u r e o f t h e W a n g j i a y u a n 图 1 （ Y 1 Y 7 ） 7 个 选区样本分布图 F i g . 1 （ Y 1 Y 7 ） s e v e n b l o c
16、 k s a m p l e d i s t r i b u t i o n 1 . 采煤沉陷区区块样本及编号； 2 . 国家规划矿区及名称310 地 质 调 查 与 研 究 第 37 卷 区 ， 顺 节 理 裂 隙 延 伸 。 绝 大 部 分 地 裂 缝 上 宽 下 窄 ， 呈 楔 形 ， 两 壁 近 于 直 立 且 壁 面 凹 凸 不 平 。 地 裂 缝 一 般 长 约9.5 403.1m ， 宽 约0.1 1.6m ， 深 约0.1 1.6m 。 2 . 2 地面塌陷 详 调 区 内 共 发 现 地 面 塌 陷32 处 ， 在Y1 Y5 、 Y7 区 均 有 分 布 ， 占 地 质 灾
17、害 点 总 数 的9.30% ， 其 中Y3 、 Y5 区 地 面 塌 陷 最 为 发 育 ， 典 型 照 片 见 图4 。 由 于 矿 区 均 在 山 区 ， 形 成 的 地 面 塌 陷 规 模 较 小 ， 均 为 小 型 地 面 塌 陷 ； 从 成 因 上 来 说 ， 均 为 采 空 塌 陷 ， 由 采 煤 活 动 引 起 ， 受 降 雨 影 响 加 剧 ， 其 空 间 展 布 与 煤 矿 采 空 区 相 对 应 ， 具 有 密 度 大 、 分 布 集 中 的 特 点 ； 按 稳 定 程 度 划 分 ， 不 稳 定 地 面 塌 陷19 处 ， 稳 定 地 面 塌 陷13 处 。 地 面 塌
18、 陷 的 形 状 与 规 模 和 黄 土 层 的 厚 度 、 基 岩 裂 缝 深 度 以 及 大 气 降 水 和 地 下 水 活 动 有 关 。 单 一 塌 陷 在 空 间 上 为 陷 落 漏 斗 ， 平 面 截 面 为 椭 圆 形 。 长 轴 方 向 一 般 与 基 岩 裂 隙 一 致 ， 密 集 塌 陷 多 呈 串 珠 状 沿 基 岩 裂 隙 发 育 。 塌 陷 长 度 一 般 为20 55m ， 宽 度 一 般 为15 40m ， 深 度 一 般 为1.5 6.0 m ， 塌 陷 形 态 常 表 现 为 倒 圆 锥 形 、 条 带 形 ， 并 与 地 裂 缝 相 连 。 2 . 3 崩塌
19、 详 调 区 内 共 发 现 崩 塌31 处 ， 占 地 质 灾 害 点 总 数 的9.28% 。 从 岩 性 上 分 析 ， 有22 处 岩 质 崩 塌 ， 9 处 黄 土 崩 塌 ； 从 崩 塌 规 模 上 来 看 ， 无 大 型 崩 塌 ， 中 、 小 型 崩 塌 皆 有 分 布 ， 其 中 中 型 崩 塌5 处 ， 小 型 崩 塌26 处 ， 以 小 型 为 主 。 从 分 布 区 块 来 看 ， 在Y1 Y3 、 Y7 区 均 有 分 布 ， 典 型 照 片 见 图5 ， 其 中Y7 区 崩 塌 最 为 发 育 。 按 形 成 机 制 划 分 ， 以 错 断 式 崩 塌 为 主 ，
20、其 次 为 滑 移 式 崩 塌 、 拉 裂 式 崩 塌 、 倾 倒 式 崩 塌 ； 按 成 因 类 型 划 分 ， 人 为 因 素 引 起 的 崩 塌16 处 ， 自 然 崩 塌15 处 ； 按 稳 定 程 度 划 分 ， 不 稳 定 崩 塌23 处 ， 稳 定 崩 塌8 处 。 2 . 4 不稳定斜坡 详 调 区 内 共 发 现 不 稳 定 斜 坡21 处 ， 占 地 质 灾 害 点 总 数 的6.10% ， 其 中Y1 区 不 稳 定 斜 坡 最 为 发 育 。 从 规 模 上 来 看 ， 无 大 型 不 稳 定 斜 坡 ， 其 中 中 型3 处 ， 小 型18 处 。 分 布 于Y1 Y
21、3 区 、 Y6 、 Y7 区 ， 典 型 照 片 见 图6 。 按 物 质 组 成 划 分 ， 残 坡 积 层 不 稳 定 斜 坡9 处 ， 岩 质 不 稳 定 斜 坡12 处 ； 按 可 能 的 变 形 破 坏 方 式 划 分 ， 预 测 以 滑 坡 型 不 稳 定 斜 坡 为 主 ， 其 次 为 崩 塌 型 不 稳 定 斜 坡 、 复 合 型 不 稳 定 斜 坡 ； 按 成 因 类 型 划 分 ， 人 为 因 素 （ 主 要 为 修 路 、 建 房 等 因 素 ） 引 发 的 不 稳 定 斜 坡 有15 处 ， 自 然 因 素 引 发 的 不 稳 定 斜 坡6 处 ； 按 稳 定 程 度
22、 划 分 ， 稳 定 性 差 的 不 稳 定 斜 坡13 处 ， 基 本 稳 定 的 不 稳 定 斜 坡8 处 。 2 . 5 滑坡 详 调 区 内 共 发 现 滑 坡6 处 ， 占 地 质 灾 害 点 总 数 的 1.74% 。 尽 管 发 现 滑 坡 的 数 量 少 ， 但 是 其 对 煤 矿 的 生 产 生 活 影 响 最 为 直 接 。 在 发 现 的6 处 滑 坡 中 ， 有1 处 大 型 滑 坡 ， 2 处 中 型 滑 坡 ， 3 处 小 型 滑 坡 。 滑 坡 分 布 于Y3 、 Y4 图 4 临县苏家坡地面塌陷 F i g . 4 G r o u n d c o l l a p
23、 s e o f t h e S u j i a p o 图 5 晋城市大车渠村崩塌 F i g . 5 R o c k f a l l o f t h e D a c h e q u 图 6 泽州县下寺头村不稳定斜坡 F i g . 6 U n s t a b l e s l o p e o f t h e X i a s i t o u第 4 期 段鹏飞等 ： 山西采煤沉陷区地质灾害特征分析 3 1 1 区 、 Y6 区 ， 其 中Y4 区 滑 坡 最 为 发 育 ， Y3 区 滑 坡 最 为 典 型 。Y3 区 鑫 瑞 煤 业 有 限 公 司 采 煤 沉 陷 区 南 山 滑 坡 滑 坡
24、体 厚 度 为2.5 28.0 m ， 横 宽 约320 m ， 纵 长 约 340 m ， 滑 坡 体 体 积 为1.6310 6 m 3 ， 为 大 型 滑 坡 ， 目 前 该 滑 坡 已 经 造 成 主 井 井 筒 错 动 距 离 达 到0.65 m 15 （ 图7 ） 。 按 物 质 组 成 划 分 ， 残 坡 积 层 滑 坡5 处 ， 崩 （ 滑 ） 堆 积 层 滑 坡1 处 ； 按 发 生 年 代 划 分 ， 全 部 为 新 滑 坡 ； 按 发 生 原 因 划 分 ， 人 为 因 素 （ 包 括 人 工 切 坡 、 加 载 和 采 煤 等 因 素 ） 引 发 的 滑 坡4 处 ，
25、以 自 然 因 素 引 发 的 滑 坡2 处 ； 按 滑 坡 厚 度 划 分 ， 有4 处 中 层 滑 坡 ， 2 处 浅 层 滑 坡 ； 按 运 动 形 式 划 分 ， 推 移 式 滑 坡5 处 ， 牵 引 式 滑 坡1 处 ； 按 现 今 稳 定 程 度 划 分 ， 均 为 活 动 滑 坡 。 2 . 6 煤层自燃 由 于 地 裂 缝 、 塌 陷 导 通 下 部 采 空 区 ， 使 残 煤 、 炭 质 泥 岩 和 废 弃 木 材 等 可 燃 物 质 在 达 到 燃 点 后 便 发 生 燃 烧 ， 释 放 出 大 量 的SO2 、 H2S 、 CO 、 CO2 等 有 毒 有 害 气 体 。
26、 在Y7 区 采 空 区 内 发 现 有3 处 残 煤 自 燃 区 ， 占 地 质 灾 害 点 总 数 的0.87% 。 残 煤 自 燃 区 面 积0.246km 2 ， 分 布 于Y7 区 的 西 南 部 、 南 部 和 中 部 。 其 中 ， 西 南 部 残 煤 自 燃 区 面 积0.103km 2 ， 边 界 规 则 ， 近 似 椭 圆 形 状 ； 南 部 残 煤 自 燃 区 面 积0.058 km 2 ， 边 界 近 似 “ 凹 形 ” ， 呈 北 东 南 西 方 向 分 布 ； 中 部 残 煤 自 燃 区 面 积0.085km 2 ， 边 界 近 似 “ 凸 ” 形 ， 呈 不 规
27、则 状 分 布 16 。 2 . 7 潜在泥石流 在 详 调 区 内 发 现 潜 在 泥 石 流2 处 ， 占 地 质 灾 害 点 总 数 的0.58% ， 分 别 分 布 在Y1 区 和Y2 区 。 从 沟 谷 特 征 来 看 ， 区 内 沟 谷 深 切 ， 地 形 相 对 高 差 达260m 以 上 ， 地 形 坡 度 大 ， 沟 岸 山 坡 坡 度30 60 ， 支 沟 发 育 ， 汇 水 面 积 大 ， 河 沟 纵 坡 平 均 比 降10.7% 16.8% ， 上 段 沟 谷 呈 “V ” 形 ， 中 下 段 呈 “U ” 形 ； 从 物 源 角 度 来 讲 ， 沿 沟 谷 堆 存 的
28、 煤 矸 石 、 沟 岸 不 稳 定 斜 坡 的 崩 滑 物 、 建 筑 垃 圾 和 生 活 垃 圾 一 起 构 成 了 泥 石 流 发 生 的 物 源 ； 从 降 雨 量 角 度 来 讲 ， 晋 城 市 降 雨 量 非 常 充 沛 ； 从 威 胁 对 象 来 看 ， 在 泥 石 流 沟 的 沟 口 下 游 都 有 村 庄 及 工 业 厂 矿 分 布 ； 从 易 发 程 度 来 看 ， 两 处 泥 石 流 沟 均 为 轻 度 易 发 泥 石 流 沟 。 3 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 的 一 般 特 征 3 . 1 与人类活动的紧密相关性 人 类 工 程 活 动 ， 特 别 是 采 煤
29、 活 动 是 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 发 生 的 主 要 诱 因 。 采 煤 前 ， 矿 区 岩 层 应 力 处 于 平 衡 状 态 ， 采 动 后 ， 平 衡 状 态 发 生 变 化 ， 应 力 重 新 进 行 分 配 ， 在 采 空 区 四 周 和 巷 道 两 侧 产 生 应 力 集 中 ， 在 采 空 区 和 巷 道 内 应 力 下 降 ， 从 而 改 变 了 原 来 矿 区 的 应 力 分 布 。 应 力 场 的 改 变 导 致 矿 体 顶 板 在 上 覆 岩 层 的 重 力 作 用 下 变 形 下 沉 、 冒 落 ， 有 的 影 响 直 达 地 表 ， 产 生 地 面 塌
30、 陷 、 地 裂 缝 ， 致 使 建 筑 物 受 损 ， 发 生 崩 塌 、 山 体 滑 坡 等 地 质 灾 害 。 本 文 以 地 裂 缝 、 地 面 塌 陷 、 崩 塌 、 滑 坡 、 不 稳 定 斜 坡5 种 地 质 灾 害 类 型 为 研 究 对 象 ， 分 析7 个 样 本 的 数 据 可 知 ，5 种 地 质 灾 害 点 总 数 为 339 处 ， 其 中 人 为 因 素 引 发 的 灾 害 点 数 量 为298 处 ， 占 总 数 比 例 为87.91% 。 地 裂 缝 数 量 为249 处 ， 人 为 因 素 引 起 的 数 量 为231 处 ， 占 总 数 比 例 为92.7
31、7% ； 地 面 塌 陷 数 量 为32 处 ， 均 为 人 为 因 素 引 起 ， 占 总 数 比 例 为 100% ； 崩 塌 数 量 为31 处 ， 人 为 因 素 引 起 的 数 量 为16 处 ， 占 总 数 比 例 为51.61% ； 不 稳 定 斜 坡 数 量 为21 处 ， 人 为 因 素 引 起 的 数 量 为15 处 ， 占 总 数 比 例 为71.43% ； 滑 坡 数 量 为6 处 ， 人 为 因 素 引 起 的 数 量 为4 处 ， 占 总 数 比 例 为66.67% 。 3 . 2 集聚性与群发性 采 煤 活 动 破 坏 地 质 环 境 的 平 衡 ， 引 起 地
32、质 环 境 的 反 馈 ， 其 反 馈 行 为 所 产 生 的 灾 害 往 往 不 是 孤 立 的 ， 常 在 采 煤 沉 陷 区 的 某 一 时 段 形 成 灾 害 群 。 因 而 采 煤 沉 陷 区 的 地 质 灾 害 类 型 一 般 都 不 是 单 一 的 ， 而 是 多 种 地 质 灾 害 类 型 以 群 发 密 集 的 组 合 形 式 集 聚 出 现 。 如 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 、 滑 坡 、 崩 塌 等 地 质 灾 害 在 采 煤 沉 陷 区 的 某 一 时 段 同 时 或 相 距 发 生 。 以7 个 样 本 详 调 区 为 例 ， 经 过 统 计 可 知 ： 单 位
33、 面 积 的 地 质 灾 害 点 平 均 数 为19 处/km 2 ， 单 位 面 积 的 地 裂 缝 平 均 数 为14 处/ km 2 ， 单 位 面 积 的 崩 塌 平 均 数 为2 处/km 2 ， 单 位 面 积 的 地 面 塌 陷 平 均 数 为2 处/km 2 ， 远 远 高 于 山 西 省 的 平 均 水 平 。 图 7 临县苏家坡滑坡 F i g . 7 L a n d s l i d e o f t h e S u j i a p o312 地 质 调 查 与 研 究 第 37 卷 3 . 3 诱发的多因性与治理的复杂性 “ 诱 发 的 多 因 性 ” 是 指 采 煤 沉
34、陷 区 地 质 灾 害 的 发 生 、 加 剧 不 仅 受 地 形 地 貌 、 岩 性 、 大 气 降 水 等 自 然 因 素 引 起 或 激 发 ， 更 重 要 的 是 人 类 工 程 活 动 特 别 是 采 煤 活 动 形 成 的 采 空 区 是 地 质 灾 害 发 生 的 主 要 诱 发 因 素 ， 在 多 种 因 素 的 共 同 作 用 下 ， 引 发 了 地 质 灾 害 的 发 生 或 加 剧 。 比 如 地 面 塌 陷 及 地 裂 缝 都 是 煤 炭 采 空 区 失 稳 变 形 的 产 物 ， 灾 害 形 成 之 后 ， 受 降 水 影 响 ， 进 一 步 冲 刷 、 淋 滤 ，
35、使 灾 害 在 原 有 规 模 的 基 础 上 进 一 步 扩 大 。 因 此 要 分 析 一 个 滑 坡 的 发 生 ， 不 仅 要 分 析 其 地 质 环 境 条 件 ， 而 且 还 要 分 析 其 下 伏 是 否 有 采 空 区 ， 采 空 区 是 否 已 经 稳 定 等 采 煤 影 响 因 素 ， 这 就 关 系 到 滑 坡 的 治 理 是 否 先 要 对 采 空 区 进 行 治 理 ， 而 不 是 单 纯 地 通 过 设 置 抗 滑 桩 、 修 建 重 力 式 挡 墙 、 加 强 排 水 等 措 施 来 治 理 。 正 是 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 诱 发 的 多 因 性
36、以 及 各 种 因 素 的 组 合 作 用 决 定 了 地 质 灾 害 治 理 的 复 杂 性 。 3 . 4 灾害的衍生性与影响的多方面性 “ 衍 生 性 ” 是 指 直 接 地 质 灾 害 常 常 衍 生 一 连 串 的 次 生 灾 害 ， 形 成 一 系 列 具 有 成 因 联 系 的 灾 害 链 17 。 如 顶 板 灾 害 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 毁 坏 耕 地 、 破 坏 地 表 建 筑 物 和 改 变 地 表 径 流 条 件 ， 引 起 地 下 水 位 下 降 土 地 荒 漠 化 。 “ 影 响 的 多 方 面 性 ” 是 指 地 质 灾 害 不 仅 影 响 采 煤 沉
37、陷 区 环 境 质 量 的 各 个 方 面 ， 如 大 气 环 境 、 水 环 境 、 土 壤 环 境 和 生 态 环 境 ， 而 且 影 响 到 采 煤 沉 陷 区 及 周 边 地 区 的 社 会 环 境 和 经 济 环 境 。 如 从 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 地 质 灾 害 导 致 采 煤 沉 陷 区 村 庄 房 屋 倒 塌 ， 建 筑 物 受 损 到 对 当 地 群 众 心 理 影 响 ， 从 直 接 经 济 损 失 到 本 地 区 经 济 发 展 的 影 响 等 ， 由 此 引 发 的 群 众 上 访 事 件 影 响 了 地 方 政 府 的 正 常 工 作 ， 造 成 一 定
38、的 不 稳 定 因 素 。 4 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 的 地 质 环 境 效 应 4 . 1 地表建 （ 构 ） 筑物的破坏 经 实 际 调 查 发 现 ， 处 于 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 群 发 区 以 及 滑 坡 体 上 的 建 （ 构 ） 筑 物 都 遭 受 了 不 同 程 度 的 破 坏 ， 包 括 民 居 、 道 路 、 桥 梁 、 水 渠 以 及 工 业 建 筑 等 。 特 别 是Y2 区 西 南 角 的 村 庄 受 灾 严 重 ， 30 余 间 房 屋 遭 受 严 重 损 坏 ， 不 得 不 在 地 质 稳 定 的 地 方 异 地 选 址 ， 实 施 移 民
39、 搬 迁 工 程 。 4 . 2 耕地的毁损 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 影 响 了 耕 地 的 平 整 度 ， 引 起 水 土 流 失 ， 造 成 耕 地 质 量 的 下 降 ， 引 起 农 田 减 产 ， 甚 至 有 些 耕 地 已 无 法 复 垦 耕 种 ， 滑 坡 、 崩 塌 压 占 耕 地 ， 造 成 耕 地 面 积 的 减 少 。 总 之 ， 地 质 灾 害 的 发 生 毁 损 了 大 量 的 耕 地 ， 影 响 了 当 地 农 民 的 生 活 水 平 。 4 . 3 生态环境的破坏 崩 塌 、 滑 坡 、 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 破 坏 林 地 、 草 地 ， 造 成
40、 林 地 、 草 地 面 积 的 减 少 ， 导 致 野 生 动 物 和 鸟 类 的 迁 徙 和 锐 减 。 另 外 地 质 灾 害 的 发 生 局 部 改 变 了 地 形 地 貌 ， 造 成 其 与 周 围 的 地 形 地 貌 景 观 不 协 调 ， 甚 至 部 分 改 变 了 地 表 径 流 条 件 。 另 外 煤 层 自 燃 加 剧 了 地 质 环 境 与 生 态 环 境 的 破 坏 ， 地 表 裂 缝 给 井 下 火 区 提 供 了 充 足 的 氧 气 ， 火 势 加 大 ， 火 区 蔓 延 ， 顶 板 承 压 减 弱 ， 冒 落 加 剧 ， 地 裂 缝 加 宽 、 加 长 ， 形 成
41、 地 裂 缝 火 地 表 塌 陷 的 恶 性 循 环 ， 最 终 导 致 地 表 植 物 大 量 枯 死 ， 诱 发 山 体 滑 坡 、 地 表 塌 陷 等 地 质 灾 害 的 发 生 ， 极 大 地 破 坏 了 生 态 环 境 。 4 . 4 对采煤沉陷区水资源的影响 由 于 采 煤 活 动 改 变 了 采 煤 沉 陷 区 的 水 文 地 质 条 件 ， 采 煤 引 起 的 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 使 煤 层 围 岩 中 含 水 层 中 的 地 下 水 及 开 采 影 响 范 围 内 的 地 表 水 溃 入 井 下 ， 以 矿 井 废 水 排 放 ， 形 成 的 地 表 水 漏 斗
42、使 得 浅 层 地 下 水 位 下 降 或 丧 失 ， 地 表 水 系 受 到 破 坏 ， 河 流 断 流 ， 水 源 枯 竭 18 。 5 地 质 灾 害 防 治 现 状 根 据 山 西 省 发 展 与 改 革 委 员 会 初 步 调 查 19 ， 山 西 省 因 采 煤 造 成 的 采 空 区 面 积 近5000 km 2 ， 其 中 沉 陷 区 面 积 约3000km 2 ， 受 灾 人 口 约230 万 人 。2004 年 国 家 启 动 实 施 国 有 重 点 煤 矿 采 煤 沉 陷 区 治 理 工 作 以 来 ， 山 西 省 约1000km 2 的 采 煤 沉 陷 区 得 到 治
43、理 ， 受 益 人 口 约60 万 人 。 另 外 ， 还 有 国 有 非 重 点 煤 矿 和 非 国 有 煤 矿 采 煤 沉 陷 区 约2000 km 2 急 需 治 理 ， 受 灾 群 众 约170 万 人 急 需 安 置 19 。 通 过 实 际 调 查 发 现 ， 采 煤 沉 陷 区 内 的 矿 山 企 业 对 直 接 影 响 其 生 产 活 动 的 地 面 塌 陷 、 地 裂 缝 、 崩 塌 、 滑 坡 等 地 质 灾 害 大 都 采 取 积 极 的 态 度 进 行 了 治 理 ， 但 采 煤 沉 陷 区 内 村 庄 房 屋 的 倒 塌 和 裂 缝 、 道 路 的 毁 损 、 生 态
44、 环 境 的 破 坏 、 耕 地 质 量 以 及 地 下 水 位 的 下 降 等 关 系 民 生 的 问 题 大 多 没 有 得 到 有 效 的 解 决 ， 这 极 大 地 影 响 了 采 煤 沉 陷 区 内 人 民 正 常 的 生 产 生 活 ， 因 而 对 地 质 灾 害 进 行 综 合 治 理 ， 刻 不 容 缓 ， 迫 在 眉 睫 。 可 以 考 虑 以 产 煤 县 （ 市 、 区 ） 为 主 体 ， 采 取 科 学 的 方 法 先 划 定 采 煤 沉 陷 区 的 范 围 ， 然 后 对采 煤 沉 陷 区 内 的 受 损 村 庄 ， 根 据 受 损 严 重 程 度 、 地 表 移 动
45、变 形 速 率 等 指 标 ， 按 照 轻 重 缓 急 程 度 进 行 治 理 优 先 性 排 序 。 对 那 些 受 损 严 重 、 地 表 移 动 变 形 仍 处 于 活 跃 期 的 村 庄 ， 可 以 在 地 质 灾 害 低 易 发 区 异 地 选 址 ， 在 村 民 听 证 、 专 家 论 证 的 基 础 上 实 施 搬 迁 工 程 。 6 结 论 （1 ） 采 煤 沉 陷 区 的 地 质 灾 害 类 型 从 数 量 上 讲 以 地 裂 缝 和 地 面 塌 陷 为 主 ， 其 次 为 崩 塌 、 滑 坡 、 泥 石 流 。 （2 ） 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 的 诱 发 因
46、素 主 要 是 人 类 工 程 活 动 ， 特 别 是 采 煤 活 动 。 （3 ） 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 是 人 为 因 素 和 自 然 因 素 、 地 上 因 素 和 地 下 因 素 共 同 作 用 的 结 果 ， 因 此 在 治 理 时 ， 要 充 分 考 虑 和 研 究 各 种 致 灾 的 因 素 和 灾 害 的 形 成 机 制 。 （4 ） 采 煤 沉 陷 区 地 质 灾 害 直 接 影 响 到 当 地 村 民 和 工 矿 企 业 的 切 身 利 益 ， 治 理 地 质 灾 害 刻 不 容 缓 ， 而 且 要 统 筹 各 方 利 益 。 （5 ） 采 煤 沉 陷 区 地
47、 质 灾 害 引 发 一 系 列 地 质 环 境 和 生 态 环 境 问 题 ， 必 须 对 地 质 灾 害 进 行 综 合 治 理 ， 而 不 是 单 纯 地 治 理 地 质 灾 害 。 （6 ） 建 议 对 采 煤 沉 陷 区 内 稳 定 区 的 判 定 进 行 专 门 研 究 ， 形 成 一 套 切 实 可 行 、 反 映 实 际 的 判 定 理 论 和 方 法 。 （7 ） 建 议 参 照 国 有 重 点 煤 矿 治 理 的 标 准 ， 结 合 山 西 实 际 ， 对 采 煤 沉 陷 区 内 受 损 严 重 的 村 庄 采 取 搬 迁 安 置 的 方 式 进 行 治 理 。 搬 迁 后
48、 拆 除 旧 村 旧 房 ， 进 行 土 地 复 垦 。 参考文献： 1 郭 振 中 . 山 西 采 煤 地 质 灾 害 模 式 浅 析 J. 中 国 地 质 灾 害 与 防治学报 ， 1997 ， 8 （ 增刊 ） ： 102 - 107 . 2 吕 义 清 . 煤 矿 开 采 诱 发 的 地 质 灾 害 特 征 分 析 以 太 原 西 山矿区为例J. 地球科学进展， 2004 ， 19 （ 增刊 ） ： 254 - 257 . 3 周 亚 涛 ， 邓 红 林 、 卫 宏. 山 西 襄 垣 县 采 煤 诱 发 地 质 灾 害 分析 J. 中国地质灾害与防治学报， 2002 ， 13 ( 4
49、) ： 53 - 58 . 4 曹 金 亮. 山 西 长 治 市 崔 蒙 地 区 采 煤 地 面 塌 陷 初 步 研 究 J. 水文地质工程地质， 2007 ， ( 3 ) ： 71 - 74 . 5 乔 小 娟 ， 李 国 敏 ， 周 金 龙 ， 等. 采 煤 对 地 下 水 资 源 与 环 境 的 影 响 分 析 以 山 西 太 原 西 山 煤 矿 开 采 区 为 例 J. 水 资 源 保护 ， 2010 ， 26 ( 1 ) ： 49 - 52 . 6 王 日 鑫 ， 程 刚 ， 栗 丽. 山 西 采 煤 产 生 的 土 地 破 坏 及 防 治对策J. 水土保持研究 ， 2007 ， 14 ( 5 ) ： 408 - 411 . 7 张 建 彪 ， 闫 美 芳 ， 上 官 铁 梁 . 山 西 采 煤 的 主 要 生 态 问 题 及 恢 复 和 重 建 对 策 J. 安 徽 农 业 科 学 ， 2008 ， 36 ( 24 ) ： 10668 - 10670 . 8 张 庆 勇. 山 西 汾 西 矿 区 采 煤 沉 陷 调 查 J. 科 技 情
