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中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0299-01
近年来,我国煤矿开采数量不断上升,开采规模不断扩大,使得煤矿地质灾害事故出现的频率也在日益增多,对矿区作业人员生命财产安全产生了极大的影响。部分煤矿企业为了获得更高的经济利益,以破坏自然生态系统为代价肆意开采,最终导致煤矿塌方、山体滑坡、泥石流等地质灾害出现,不仅付出了极为沉重的人员伤亡与财产损失代价,还对我国社会和谐与稳定产生了负面的影响。
1 地质灾害形成原因
滑坡和地层沉降是煤矿矿区内地质灾害的主要形式,一旦发生,不仅影响矿区的生产,而且对周围居民的生活也会带来很大的危害。
1.1自然原因。我国大多数煤矿矿区内植被较差,地层,一旦突降暴雨或冰雪大量融化,易形成突发性山洪,冲刷沟谷和河床,从而导致泥、砂、石等固定物质向下游冲去,极易形成破坏力较强的泥流、砂石流等;区域内多丘陵地带,平坦地区极少,地势切割强烈,同时在局部地区存在软弱岩层和断层破碎带,在长时间降雨和冰冻作用下,易引发滑坡、崩塌、地面不均匀沉降等地质灾害的发生。同时,地震也会诱发崩塌和滑坡灾害。
1.2人类的活动。矿山经过多年的开采,产生的废矿、废渣以及弃石等被随意堆放在河滩以及沟谷内,这样极容易在雨季诱导发生自然灾害,如泥石流、山体滑坡以及坍塌等。同时,在地震发生时还容易造成山石滚落,造成伤人事故。
2 煤矿地质灾害防治重点
2.1群众居住区地质灾害防治重点。根据地质灾害普查情况和地质灾害发生的情况分析,地质灾害活动比较频繁的区域多为山区或者近期有较大的人类工程建设活动的区域,由于人类的活动对环境产生了一定的影响,因此在雨季或者暴雨来突发的情况下,极容易发生泥石流、山体滑坡等地质灾害。
2.2主要交通干线地质灾害防治重点。矿区内交通公路两侧的边坡是交通干线地质灾害防治的重点,由于边坡稳定性较差,加上年久失修,如果赶上汛期来临,加大了发生坍塌和滑坡的危险。因此,施工单位要定期对边坡的危害风险进行评估,加强监督管理,防止地质灾害的发生。
2.3重点矿区地质灾害防治重点。矿区的地质灾害威胁主要体现在以下几点,如地面坍塌、滑坡、裂缝、泥石流等等,因此,为了避免矿区内的人民群众免受地质灾害的威胁,要积极做好矿区内地质灾害的防治工作,大力宣传灾害来临的自救方法,提高矿区群众的安全防范意识。另外,企业也要督促做好相关的管理和防治工作,对不合乎规定的工程建设和人员行为,要及时排查整改,消除安全隐患,尤其要做好对废矿废渣堆放点的监测工作,防止山体滑坡和泥石流等灾害的发生。
2.4河流及水利设施地质灾害防治重点。矿区内泥石流、山体滑坡的主要诱因就是强降雨,因此要着重做好雨季自然灾害的防范工作,加大对雨季河流和水力设施的监测排查力度,强化监督、落实责任,必要时采取措施,进行合理有效的避让,使灾害的损失降到最低。
3 主要危险区及防治措施
3.1加强领导,明确责任。地质灾害防治工作事关煤矿企业及矿工的生命财产安全,煤矿各科室各部门要充分认识这项工作的重要性,切实加强领导,实行主要领导负责制,对列入预案的重点地质灾害,要落实责任人,签订责任书,填写防灾避险“明白卡”,确保预防工作落到实处。根据破坏和防治相统一的原则,在生产成本中纳入煤矿地质灾害的防治费用,创建煤矿地质灾害专门性的资金。对一系列的煤矿企业实施土地复垦保障金与煤矿环保机制。这样,一是能够全面地实施环境保护策略,二是确保煤矿土地复垦保障和煤矿地质灾害防治资金的到位。
3.2加强检查监督,防止地质灾害发生。煤矿要成立汛期防灾领导小组,落实责任,开展巡回检查工作,加强监督,严禁在地质灾害危险区内开山、伐木、削坡、取石、堆放渣石及弃土,抽取地下水等可能引发地质灾害的活动,对各灾害点要制定监测、报譬、抢险、疏散路线等措施,同时,要在危险区边界设立警示标志,以示警告。组织相关的专家组与勘查部门实施煤矿地质灾害和地质环境的全面调查、评价以及防治工作。在对煤矿地质灾害特点和地质环境进行了解的前提条件下,兼顾人口布局和社会经济情况,合理地制定行之有效的煤矿地质灾害防治和地质环境保护计划,且纳入社会经济的发展计划中,并注重贯彻执行。
3.3建立健全各项制度,认真制定防治方案。由于地质灾害的周期性和不确定性,煤矿企业管理人员要及时掌握辖区内的地质灾害动态变化情况,编制本地区地质灾害防治方案,对危害程度大的要落实灾害点专项预案,在方案编制中要突出重点危险区、主要灾害点及防灾措施,查明灾害的分布、类型、规模及引发因素等,建立地质灾害日常监测制度,及时上报灾害发展情况,接受主管部门监督检查。
3.4完善矿井通风系统,降低瓦斯中毒与爆炸事故。煤矿企业需要严格按照《煤矿安全规程》中的规定,对矿井进行机械通风、上行通风与分区通风,定时进行矿井瓦斯浓度检查,一旦矿井内瓦斯浓度超标,则需要立即疏散矿井内作业人员并加大通风力度,直至矿井内瓦斯浓度下降至正常标准后,方可组织作业人员重新下井开采。同时,下井作业人员严禁携带点火工具或易燃物品下井,矿区内电器设备也需要采用矿用安全电火花型设备。另外,在起爆之前,需要检测瓦斯浓度,符合标准后才允许起爆。
3.5及时启动应急预案,疏散矿区作业人员。一旦出现了煤矿地质灾害事故,矿区负责人需要及时启动应急预案,通知上级领导部门以及消防部门组织相关救援人员进行处理,同时,迅速疏散事故区域工作人员,避免出现二次塌方或二次爆炸事故。在事故处理完毕后,需要进行总结,发现问题出现的原因并杜绝该问题的再次出现,保证煤矿开采安全。
4 结束语
为提高煤矿企业在遭受突发性地质灾害时的快速反应能力,最大限度地减少地质灾害造成的损失,根据地质灾害防治相关条例要求,要加强煤矿地质灾害防治,必须坚持“以人为本,预防为主、避让与治理相结合”的原则,以减少地质灾害造成人员伤亡和降低生命财产损失为目的,预防和减轻地质灾害造成的损失,保障广大职工的生命财产安全,加快矿井安全高效发展。
参考文献
[1] 陈力,代伟.煤矿地质灾害特征及防治措施研究[J].广东科技,2013,04(25).
关键词:地质灾害;危险性评估;泥石流;御驾泉尾矿库
1 前 言
山东省是一个地质灾害多发的省份,地质灾害种类多、分布广、影响大,其中以矿山尾矿库为主的地质灾害已成为严重制约矿山企业的发展及生存的重要因素,甚至严重影响了地区地方经济及社会的可持续发展。
尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的、用以堆存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所,是维持矿山正常生产的必要设施。而尾矿库地质灾害危险性评估是对某个矿山企业尾矿库在所处区域的历史灾害活动状况、自然条件、地质环境条件、人类工程经济活动状况等条件下,遭受或引发地质灾害发生的可能性和可能造成的损失的综合估量。尾矿库是矿山企业选矿生产的主要设施,是事故易发部位,也是隐伏巨大安全隐患的危险源,因此,做好尾矿库的地质灾害危险性评估及防治,对于保障人民生命和财产安全至关重要;还能为矿山企业安全生产提供决策依据,确保矿山企业获得经济效益、社会效益、环境效益;是一项极具现实意义的重要工作,其成果具有广泛的利用价值。
2 尾矿库安全和环境现状
据有关资料统计,全国尾矿库事故近年来发生起数和死亡人数呈上升趋势,不仅给人民生命财产造成了重大损失,而且对周围环境安全构成了严重威胁,甚至影响了社会的安定。特别是2008年9月8日,山西省临汾市襄汾县新塔矿业有限公司(铁矿)尾矿库发生特大溃坝事故,死亡277人,失踪4人,受伤33人,造成严重的人员伤亡、财产损失。
据统计,截至2008年底,山东省共有尾矿库(含氧化铝厂赤泥库)444座,其中病库31座。444座尾矿库中,基建库38座、正在使用196座、关闭187座、停止使用23座;三等库11座,四等库38座,五等库395座。
随着金属、非金属矿山采选业的迅速发展,大量小选矿厂相继建成投产使用,数量多、库容小,存在安全、环保投入不足和责任不落实等突出问题,目前山东省尾矿库存在的主要问题[1]有安全设计标准低、筑坝方式落后、安全和环保方面投入不足、监管效能有待提高等,甚至有部分尾矿库未批先建、无正规设计、管理粗放、设备设施简陋,抵御危险能力比较低,总之,尾矿库监管任务十分繁重。
3 尾矿库的工程特点和主要地质灾害类型
3.1 尾矿库的作用
尾矿库是矿山选矿厂生产必不可少的设施,可以防止尾矿向江、河、湖、海沙漠及草原等处任意排放。一个矿山的选矿厂只要有尾矿产生,就必须建有尾矿库。所以说尾矿库是矿山选矿厂生产必不可少的组成部分,它的作用主要有保护环境、充分利用水资源、保护矿产资源等。
3.2 尾矿库的工程特点[2]
(1)尾矿库地理位置特殊,多分布于矿区山谷、洼地,筑坝成库,上游汇水面积大,直接面对暴雨、山洪冲击[3],下游多为交通设施、人类经济活动集中区,尾矿库事故直接威胁居民生命财产安全。
(2)坝体隐患较大,多数尾矿库采用二期筑坝法,初期坝体厚度大,稳定性好,高度小不透水,随着矿山企业的生产活动的持续进行,库底矿砂堆积,90%的矿山企业直接以初期坝体为基础不断增加坝体高度,形成后期坝体,从而在初期坝体和后期坝体之间形成一个抗剪能力极低的潜在滑动面。
(3)尾矿库不具备调洪储水能力,但是设有排洪设施,通常在库底备有排洪管道或在一侧开挖水明渠,来调节上游进库洪水。
(4)尾矿库是一个极具威胁的污染源,其沉淀池内通常含有酸性、碱性、毒性污染物及镉、砷、铅、锌、银、汞等有害重金属其污染影响面远远超过尾矿库本身[4]。
(5)尾矿库管理技术人员缺乏[6],尾矿库的服务期就是尾矿坝筑坝期,也就是尾矿坝的筑坝施工贯穿整个尾矿库的运营、服务期,管理、监督难度较大。
(6)闭库后仍存在安全隐患,闭库后尾矿库最佳利用途径是覆土恢复土地或植树、种草,恢复生态,改善矿区环境,但多数矿山企业出于经济考虑,往往简整,任其自然。由于坝体、排洪设施等相对简陋,加上尾矿库所处自然环境条件较差,即使闭库后尾矿库仍存在发生安全事故进而引发地质灾害的隐患[5]。
3.3 尾矿库的主要地质灾害类型及特点[2]
尾矿库遭受或引发的地质灾害类型主要有泥石流、滑坡和水土污染,引起尾矿库地质灾害的主要原因有坝体渗流、坝体滑坡以及地震3大类(见表1)[7]。
表1 尾矿库地质灾害原因分类统计表
(1)泥石流
就尾矿库来讲,泥石流主要表现为溃坝次生地质灾害[7]。由坝体的筑坝形式及坝体所处地质环境来看,尾矿库坝体高,一般位于山谷、洼地的地质环境条件下,三面环坡,上游汇水面积较大,所以在雨季,尾矿库一旦形成溃坝,必将形成高势能、高速度、高前锋的泥石流地质灾害。例如,1994年7月13日湖北大冶有色金属公司龙角山铜矿由于暴雨冲击,尾矿库发生溃坝,死亡28人、失踪3人,给当地群众生命财产安全带来严重影响。
(2)滑坡
在尾矿库的工程特点里提到过,后期坝体往往是在初期坝体之上形成的,在初期坝体和后期坝体之间形成一个抗剪能力极低的潜在滑动面,随着尾矿库库容的增加,坝体承受的压力随库容的增加而增大;在尾矿库服务期限内,由于库内存储的尾矿砂多为饱水状态,库岸坡体的自然地质环境条件会随着浸泡、冲刷的时间积累而发生剧烈变化。在尾矿库服务期限内,在尾矿库诱发库岸坡体发生滑坡的同时,也会遭受自然滑坡地质灾害,尾矿库区域内的滑坡自然灾害可造成库容内的污水、尾矿砂溢坝、甚至溃坝事故。
(3)水土污染
库内尾矿的成分极端复杂,在矿产选矿加工过程中会有大量金属元素、硫化物、氯化物、氰化物等有害的选矿药剂残留尾矿砂及废水中,在尾矿库的服务期限内长期积累使尾矿库俨然变成一个具有巨大威胁的“毒瘤”,如果有溃坝、渗漏、裂缝等事故,必然造成周围土壤、水系等生态污染,进而威胁周围人畜的健康,甚至危害到生命安全。而这些潜在的危害具有长期性、隐蔽性的特点,其产生的危害需要花费大量的资金和时间来治理[2]。
4 莱芜市御驾泉尾矿库地质灾害危险性评估实例分析[8]
4.1 评估的目的
通过对御驾泉尾矿库地质环境条件和现有地质灾害进行调查分析,评估尾矿库可能遭受泥(渣)石流、滑坡等地质灾害的危险性及未来可能引发或加剧泥(渣)石流、滑坡等地质灾害的危险性,对尾矿库场地适宜性进行评估,提出地质灾害防治措施与建议、监测和预报预警方案,减少或避免尾矿库遭受或引发地质灾害带来的影响和损失。
4.2 御驾泉尾矿库现状
鲁中冶金矿业集团公司御驾泉尾矿库位于莱芜市张家洼镇御驾泉村村北秃尼子山下,为三面环山一面开阔的山涧谷地,于1985年9月建成初期坝投入使用,至目前已连续运行了近25年。尾矿坝采用上游法筑坝,设计总坝高94m,总库容3590万m3,主要由初期坝、尾矿堆积坝及排水系统组成。初期坝为滤水堆石坝(透水坝),高度29m,堆积坝高度65m,最终堆积标高350m,坝内设7个周边多孔溢水塔。
由于该矿山原矿中含有大量红板岩,致使尾矿中细泥含量大(-30μm约占60%),放矿后不能形成干滩,无法实现上游法筑坝。随着坝体的增高和逐渐向库内延伸,坝体随之座落在细粒的尾砂和矿泥上面,虽然在废石堆筑过程中有挤泥和固结作用,但对坝体的安全稳定仍构成较大威胁,曾一度出现过坝体漏矿、滩面塌陷、外排水超标、子坝难以堆筑等一系列问题,严重影响坝体的安全和矿山的生产,经过多年的试验研究,决定在316m水平改为中线法筑坝,以保证坝体的安全与稳定。至2009年8月,已完成第十五期子坝的堆筑,目前标高331米,坝体总长约880米,坝顶宽约50米。
4.3 尾矿库的主要地质灾害类型
御驾泉尾矿库,三面环山,山体与尾矿库高差均在150米以上。山体为出露的寒武系灰岩、页岩,裂隙较发育,判定具备形成小规模崩塌、滑坡的地质环境条件;目前坝高75m,坝体主要由废石和沉积尾矿组成,尾矿库内堆积了大量的尾矿砂和尾矿土,根据地形地貌特征,判定具备产生泥(渣)石流的条件。因此,判定御驾泉尾矿库本次评估灾种主要为崩塌、滑坡和泥(渣)石流。
(1)泥(渣)石流流量计算
库坝最严重的风险便是溃坝,高速溃坝是在蠕变拉裂――剪断复合机制下形成的,在重力和残余剪切强度作用下,自坡脚区材料强度破坏开始,缓慢累进性破坏,其过程初为坡脚蠕变,接着沿裂缝扩张,然后中部剪断贯通,当贯通剪断面形成时,斜坡开始高速滑动,与此相应,溃坝过程由静止、加速并达到整体滑动的最大速度,其后滑体自后部至前锋依次减速构成,溃坝过程往往在短时间内完成。溃坝液体下泄时一般以涌坡形式运动,涌波的高度是不断变化的,同时逐渐向下游形成扇形流推进。暴雨往往是导致尾矿库溃坝的主导因素,在这里采用雨洪法计算泥石流最大泄流量:
式中, Qp―― 频率为P的暴雨洪水设计流量(m3/s);
Qc―― 频率为P的泥石流洪峰值流量(m3/s);
Φc ―― 泥石流泥沙修正系数;
γc ―― 泥石流容重(t/m3)
γs―― 清水的比重(t/m3)
γH ―― 泥石流中固体物质的比重(t/m3)
Dc ――泥石流堵塞系数,在这里根据实际情况,取堵塞中等程度,系数值为1.5~2.5。
根据特大暴雨经验频率计算公式,按50年一遇考虑,50年内最大降水量出现在1964年,降水量为1369.6mm,50年内特大暴雨次数取3次,计算特大暴雨经验频率P=6.52%。泥石流流域面积取10km3,流域长度取3.9 km,平均坡度为0.3,根据公式计算,频率为6.52%的暴雨洪水设计流量Qp=11.13 m3/s
泥石流为尾矿渣与水的混合物夹杂石块,其容重取γc=1.244 t/m3,泥石流中固体物质为尾矿渣,其比重取γH =2.9 t/m3。
根据计算,Φc=0.147,Qc=31.92 m3/s
(2)泥(渣)石流流速计算
泥石流流速计算公式为半经验或经验公式,概括起来一般分为稀性泥石流流速计算公式、粘性泥石流流速计算公式和泥石流夹大石块运动速度计算公式,结合实际情况,尾矿库内一般为尾矿与水的粘稠混合物,因此选用粘性泥石流流速计算公式,如下:
Vc=KHc2/3•Ic1/5
式中,Vc――泥石流断面平均速度(m/s)
K ――粘性泥石流流速系数(取经验值:9)
Hc ――计算断面的平均泥深
Ic ――泥石流水力坡度(‰)
计算断面的平均泥深取相关经验值Hc=10m,泥石流水力坡度为18.75‰ ,根据计算得出泥石流流速Vc=18.8m/s
(3)泥(渣)石流冲力计算
泥石流整体冲压力计算公式:
γc
δ=λ――Vc2sina
g
式中,δ―― 泥石流体整体冲击压力(Pa)
γc―― 泥石流容重(t/m3);
Vc ―― 泥石流流速(m/s);
G ―― 重力加速度(m/s2),取g=9.8 m/s2;
a ―― 建筑物受力面与泥石流冲压力方向夹角(o);
λ―― 建筑物形状系数,圆形建筑物λ=1.0,矩形建筑物λ=1.33,方形建筑物λ=1.47。
泥石流容重γc=1.244 t/m3,泥石流流速Vc=18.8m/s,建筑物受力面与泥石流冲压力方向夹角a取平均值为15 o,根据计算,泥石流流域内:
圆形建筑物遭受的泥石流整体冲压力δ=11.615 Pa
矩形建筑物遭受的泥石流整体冲压力δ=15.448 Pa
方形建筑物遭受的泥石流整体冲压力δ=17.074 Pa
根据有关计算和论证,御驾泉尾矿库评估区崩塌、滑坡、泥(渣)石流地质灾害现状评估危险性为小;可能遭受、加剧或引发地质灾害的预测评估危险性为中等。
4.4 遭受尾矿库溃坝危害范围及损失估算
(1)殃及范围确定与分析
根据御驾泉尾矿库的地理位置,流域范围内的地形、地貌以及汇水面积、汛期最大洪水量、子坝现状高度、现有库容储存量、工程地质条件等诸多因素,经现场勘察和对照1:1万区域地形图,综合分析库坝下游地形、地貌变化趋势和沟谷的走向展布及其降坡情况,本次评价拟定御驾泉尾矿库遇溃时可能的破坏位置和主导排泄方向以及尾矿浓度、自然坡降堆积厚度和范围,按80倍现有坝高划定殃及范围的经验公式,御驾泉尾矿库+316m标高,10期子坝坝顶以下发生大规模溃坝事故可能造成的殃及范围在尾矿库下游的南西转西方向,详见图2御驾泉尾矿库溃坝殃及范围地形示意图。
预估溃坝后泥石流影响范围面积约为9.906km2,影响范围是以尾矿坝为基点,向西南侧呈扇形扩散,最远距离至南西转西方向的林马河堤堰约为3.4km。可能殃及到位于尾矿库下游的村庄有北山阳、茅次、小洼和林马庄共计4个村庄,另有变电所一座、村办砖瓦厂一个、高速公路3.1km、市级公路3.4km、镇办小型铁矿山一座、可耕地面积4035亩。
Fig.2 The topographic diagram for disaster to the scope of Yu Jia Quan tailings dam
(2)殃及区内人文地理情况统计及经济损失估算
尾矿库一旦发生最大可能造成的溃坝事故,以上各类固定资产损失共计折合人民币5456万元。工农业生产动态性直接经济损失共计1054万元。二者合计6510万元。见表2和表3(统计结果不含尾矿库自身设施与附属及抢险救灾、治理恢复费用)。
表2御驾泉尾矿库人文地理情况调查统计
尾矿库一旦发生溃坝事故,最大可能造成的损失预估算为6510万元。从尾矿库溃坝事故可能造成的经济损失角度看,其危害程度属一类尾矿设施。
(3)尾矿库贵坝事故可能造成的人员伤亡估算
根据殃及区内村落居民点的分布位置、居住人数、至尾矿库的距离、人口密度、房屋类型及坚固系数和尾矿库的等别等因素,溃坝事故可能造成的人员伤亡数量按下列经验公式估算:
S=∑(Ni×Ki)
其中:Ki=0.5K×Kli×K2i×K3i×K4i
S一可能造成的死亡总人数
i一尾矿坝下游80倍坝高范围内n个村落定居点的顺序数
Ni一第i个居民点的人数
Ki一第i个居民点的居民死亡率
K---尾矿库等别系数
K1i--第i个居民点到尾矿坝的距离系数
K2i一房屋不坚固系数
K3i---位置系数
K4i--密集程度系数,
经估算,可能造成的死亡人数约28人,详见表4
尾矿库一旦发生溃坝事故,最大可能造成的人员死亡人数为28人,从尾矿库溃坝事故可能造成的人员伤亡数量看,其危害程度属二类尾矿库。
5 防治措施及建议
5.1 防治措施
针对御驾泉尾矿库地区存在的崩塌、滑坡、泥(渣)石流灾种,经过相关计算和论证,参考相关安全生产资料,本次评估提出以下防治措施:
(1)必须严格遵守安全规程,加强维护坝体的安全,使排洪系统通畅,严格控制尾矿库内水位和浸润线的高度;
(2)建立常设的专职尾矿坝安全保护管理机构,负责尾矿坝的日常安全管理、维护及恢复植被等工作;
(3)对尾矿坝子坝,根据服务年限对其进行及时的分期复垦植被,绿化以种植适于当地生长条件的草本植物为主,以减少尾矿库扬尘对大气环境的影响,并进行必要的稳定处理;
(4)按设计要求在坝体上建立新的观测系统,以便及时观测尾矿库水位的变化、地下水的变化、坝移和浸润线的变化等,确保尾矿库的正常生产和安全运行。
5.2 建议
综合分析御驾泉尾矿库工程特点之后,为了矿山和尾矿库的正常运行与服务,结合本次评估的有关内容提出以下几点建议:
(1)针对尾矿库存在的地质灾害隐患,除加强观测和做好必要的防范措施外,还应做好事故应急救援预案等方面的工作,并严格尾矿库的安全管理。
(2)尾矿库筑坝附近的采石场、农民捡矿对坝体的掏挖等活动应给予取缔或坚决制止,以确保御驾泉尾矿库生产过程中的安全。
(3)尾矿库北端地势较低的沟谷,在未来尾矿库水位增高过程中,有泄流的可能,建议构筑拦截坝。
关键词:矿井;地质灾害;预防措施
引言
地质灾害是人类发展过程中不可抗拒的灾难性事故,是对自然进行过度索取的恶性后果。破坏性地震、滑坡、矿井瓦斯爆炸等对人的生命健康造成巨大的危害,给社会带来不可估量的经济损失,是人类在谋求快速发展、追求利益过程中不容忽视的客观威胁。煤矿企业只有科学地认识各种地质灾害发生的规律,在开采过程中采取综合有效地预防措施,才能尽可能的减少不必要的人员和财产损失,提高我国煤炭资源的开采率,促进企业的长远发展。
1 矿井地质灾害概述
1.1矿井地质灾害的种类
矿井的地质构造是影响地质灾害的关键性因素,在矿井的开发和建设过程中会打破地下原有的封闭环境,改变地质构造,造成安全隐患。地质构造受外界环境改变的刺激所产生的变化种类复杂,后果也不尽相同。以往的研究和实践表明,地表移动、瓦斯泄漏和岩层渗水等是较为常见的矿井地质灾害。
1.1.1 地表移动及覆岩破坏
较为常见的地下水位下降、地表裂缝和开采沉降均归因于地下开采面积过大,在矿区范围内,尤其是煤层浅埋区,大面积的煤层开采形成采场空间,会引起围岩的原始应力变化,当围岩所承受的应力超过它的极限强度时,就会发生位移、开裂甚至断裂,造成覆岩破坏、产生地表裂缝等。虽然煤矿企业会对裂缝地区采取回填、土地复垦等措施,但很难恢复到地质构造变化前的效果,这不仅涉及到生态环境的破坏,更为地表水渗透提供了通道,埋下了安全隐患。
1.1.2 瓦斯与煤尘爆炸
矿井瓦斯是煤的生成和变质过程中伴随产生的气体,由以甲烷为主的各种有害气体构成。瓦斯爆炸是一定浓度的瓦斯在引火源的作用下与一定浓度的氧气发生的剧烈氧化反应。瓦斯浓度、氧气的浓度以及引火温度是瓦斯爆炸的三个条件,但三者的临界值并不是固定不变的,受压力及煤尘、混合气体浓度和惰性气体混入等影响,情况通常较为复杂。更为重要的是爆炸产生的高温高压,会促使附近的气体产生极大的冲击力,造成人员伤亡和巷道、器材破坏,其扬起的煤尘使之参与爆炸,形成连续爆炸,破坏力骤然提升。
煤尘爆炸是指煤矿生产中的各种矿物细微颗粒在一定条件下发生的燃烧或爆炸反应,在此过程中产生的CO等有毒气体能导致人员窒息身亡。2014年辽宁省阜新矿业(集团)有限责任公司恒大煤业公司“11?26”重大煤尘爆炸燃烧事故即为惨痛的典型案例。
1.1.3 矿井水害
透水事故在近期发生的矿井灾害中所占的比例有所提高,以矿井涌水和老空透水为主的水害事故不容忽视。大多数地方的煤矿均在煤层浅部开采,将井筒建在老空区或周围有老空区的现象普遍存在,古老煤矿形成的老空区积水量很难预测,开采范围也难以确定,极易引发透水事故。
1.2 矿井地质灾害的特点
充分地掌握矿井地质灾害的特点对有效预防事故发生、及时减小灾害损失起到关键性作用。综合来看,我国的矿井地质灾害主要有连发、区域性强、可预测性等特征。
(1)连发性。生态系统具有明显的联动性,牵一发而动全身,某一方面出现变动必然会引发其他自然因素的改变,这个道理同样适用于煤矿开采的过程中。当矿井的地下构造因开采而发生改变时,就会引发其他地质要素发生某种程度上的改变或破坏,这种连锁式的改变达到一定程度后就会引发地质灾害,且灾害的种类极可能具有非唯一性,产生复杂的、连发性的地质灾害。
(2)区域性。几乎每个不同的区域都具有独特的地质构造特征,其耐受性和受破坏程度通常具有较大的差别,因此,不同区域的矿井面临的地质灾害威胁不尽相同,由地区特性决定。
(3)可预测性。随着科技的进步和我国科研能力的提高,相关部门关于地质灾害的认知程度不断加深,煤矿企业也从多种渠道获得了有关知识和实践经验,对地质灾害的预兆、形式等有了进一步的把握,不再单纯凭借以往的经验教训,先进的科学设备得到了广泛的应用,地质灾害的可预测性表现突出。然而,由于地质结构复杂多样,现阶段仍难以实现全面的地质灾害预防工作。
2 矿井地质灾害的预防措施
2.1 减轻地下开采对地面影响的措施
为了降低地下开采对地面造成的不良影响,应对开采可能影响到的地质结构及其应力能力进行透彻的分析,并采取有针对性的措施加以预防。当地下开采面积达到一定规模时会对地面建筑及道路造成不同程度的损坏,也可能造成地下水疏干和耕地、坡地裂缝。
对于薄煤层和中厚煤层而言,虽然随着上覆岩的成分、膨胀系数等变化其塌陷带波及上部岩层所造成的裂隙高度会不尽相同,但其裂隙高度仍然是有限的。对于厚煤层来讲,由于采取与薄煤层不同的开采方式,开采过程对岩层的破坏程度也明显加强,基本上为开采厚度的2-8倍。裂隙沉降带高度能达到不规则塌陷带的2倍多,若覆岩层的厚度超过了以上数据计算的破坏影响高度,则地面可以免受波及,几乎不会产生破坏迹象,否则,要充分考虑应对地面破坏的预防措施。然而,从煤矿企业的角度出发,即便是没有影响,也应该制定科学合理的控制性预防措施。
2.2 预防瓦斯与煤尘爆炸的措施
2.2.1 防止瓦斯爆炸的措施
预防瓦斯爆炸可以从控制爆炸条件入手,防止矿井瓦斯集聚、避免接触高温火源。
对于预防瓦斯气体聚积可以从三方面加以控制。首先,要加强矿井的通风管理,使瓦斯浓度保持在《煤矿安全规程》规定的浓度以下,在各工作面设置独立的进回风系统,使瓦斯浓度在进风风流中不超过0.5%,回风风流中不超过1%,矿井总回风流中低于0.75%。其次,要建立健全瓦斯检查制度,保证检查的及时性和全面性,利用先进的甲烷检查仪器对各用风地点的瓦斯浓度进行精准测量,发现隐患并及时处理,严禁超限作业。最后,从降低煤层及采空区瓦斯产生量的角度减低瓦斯浓度,采取瓦斯抽放的方式对含量大的煤层进行事先处理。
2.2.2 防止煤尘爆炸的措施
根据煤尘爆炸发生的特征,要从防尘和隔绝火源两方面防止事故的发生。一是采用静压洒水的方式减少矿井中煤尘的悬浮量和产生量;二是采取全方位的火源隔绝措施,坚决禁止因摩擦等产生高温火源。
2.3 矿井水害的预防措施
矿井水害不仅关系到煤矿企业的利益和员工安全,更关系着水资源的合理利用与保护,要给予足够的重视。对于预防矿井水害,企业管理人员可以从以下几个方面进行:首先,要摒除工作人员的保守思想,充分调动其工作热情,灌输矿井水害的相关知识,让他们切身体会到矿井水害的危害,提高警惕。其次,要加强预先探测,明确分工和工作职责,对于相关岗位的工作人员要严格执行岗位责任制,保证探测工作及时进行,同时也要引进先进的技术和探测设备,确保获得全面、准确的高质量探测结果,争取将矿井水害扼杀在摇篮中。最后,要注意矿井选址和合理改造,在矿井选址的过程中要事先对水害的风险进行评估,结合工程的实际效果进行综合考量,充分降低水害发生的概率。
3 结束语
矿井地质灾害具有一定的复杂性和综合性,危害等级高、防治较为困难,短时期内无法从根本上杜绝此类危害的发生。因此,煤矿企业要充分利用现有的科技和设备做好全面的预防工作,为辛勤的员工负责,为企业的发展负责,为百姓健康和人民幸福负责。
参考文献:
【关键字】地铁火灾;危害性;防护;处置;措施
中图分类号:X928.7文献标识码: A 文章编号:
前言:近年来,经过30年的改革开放,随着经济及科学技术的发展,福建省经济飞速发展的同时,城市人口的增加,经济发展刺激人民高层次的消费,随着私家车的增加,大城市交通陷入拥堵,地铁成为缓解城市交通的首选。福建省福州市及厦门市已开始建设地铁,向地下开发,大力兴建地铁,逐步使城市交通向立体化发展。地铁越来越发挥出重要的功能,可以说,地铁交通是衡量大城市建设现代化的重要标志之一。
一、地铁火灾的危害性及其特点
地铁的消防安全问题也是全世界面临的共同难题。2003年2月18日,韩国大邱市地铁因纵火发生震惊世界的恶性火灾,造成126人死亡, 289人受伤,近300人失踪。2005年7月,英国伦敦地铁遭遇恐怖袭击,教训深刻,耐人寻味。这些火灾和恐怖事件给人们敲响了警钟,需要我们深思,全面分析地铁的消防安全,认真研究防范地铁火灾的对策。
想要做好地铁火灾的防火工作,需要了解地铁火灾的特征:
1、燃烧速度快。地铁由于可燃物质较多,地铁隧道气流流动性大,火势极容易蔓延扩大。
2、氧气含量急剧下降。地铁火灾发生后,由于地铁隧道内部的相对封闭性,大量的新鲜空气被燃烧消耗而难以补充,使得空气内部氧气含量急剧下降。根据研究数据表明空气中氧含量降至15%时,人体肌肉活动能力下降;降至10%~14%时,人体四肢无力,判断能力低,易迷失方向;降至6%~10%时,人即会晕倒,失去逃生能力;当空气中含氧量降到5%以下时,人会立即晕倒或死亡。
3、高温、浓烟、毒气危害大。地铁内列车车座及内部装饰,隧道内大量的电缆以及站台广告灯箱及各类装饰塑料大多可燃。地铁发生火灾后,由于空间狭窄,新鲜空气不足,产生大量的一氧化碳等有毒烟气,能见度降低,对处于狭长隧道内急于疏散的人群及救援人员造成影响的同时,加大了人群因毒气中毒,导致窒息的可能。
4、易造成大量人员伤亡。因地铁通道狭长,又全都是人工照明,一旦发生火灾,正常电源被切断,烟雾浓照明差,慌乱中的人群无法有效的撤离,容易造成挤踩事故,极易造成大量人员伤亡。
5、疏散难度大。列车紧急出口少,逃生距离远,地铁站台内有限的通道、楼梯口及出口验票栏,在客流高峰时容易造成拥堵,影响疏散速度。
二、地铁火灾的防护处置措施
鉴于以上情况,结合国外先进经验,我们认识到在地铁火灾中的人员损失大多是在火灾发生后因吸入烟雾及慌乱人群相互踩踏造成的,因此在人员安全疏散过程中,地铁内部需要有良好的应急救援装备,让救援及被救援人员能够在高温、浓烟、毒气,严重等复杂环境中保护自身的安全;要建立完善的地铁火灾安全疏散应急处置程序,使得在发生火灾时,能够迅速有效的在短时间内安全疏散人员。
1、完善逃生装备的防护设置。隧道内设置扬声器,方便地铁工作人员对人群的疏导指挥,同时可供被困人员同救援人员之间的通讯联络。在列车和候车大厅等人员密集处设置防烟防毒面具、滤器罐、逃生头盔、毛巾和口罩这些装备,以延长疏散人群在浓烟、毒气、高温环境下的生存时间。隧道、站台通道、楼梯口设置移动照明设备,供人群疏散时使用。各通道转角、楼梯口地面、墙面及隧道墙面应设置发光疏导标志,可以更有效地帮助人们在浓烟弥漫的情况下,及时识别疏散位置和方向。
2、地铁列车火灾的应急处置措施。列车行驶发生火灾,列车在行进过程中要通知前方站台做好救人、疏散、灭火等各项准备,地铁内部工作人员应先疏散在站台候车的乘客,同时阻止其他乘客再进入站台。对起火列车而言,当起火点所在的车厢在整个列车的中部,则引导乘客向两边车厢疏散。如起火点所在的车厢在整个列车的后部,则尽量引导乘客往前面的车厢疏散。在疏散过程中,地铁内部工作人员如列车上的乘务员应采取有效措施阻止火势扩大蔓延,并最好要保证乘客特别是离火点位置比较近的乘客每人都有防烟防毒面具、滤器罐、逃生头盔、毛巾和口罩等装备。如果列车不能驶入前方车站,或者在中途停运有利于疏散则就地停运,停在区间隧道,乘务员应及时打开列车安全门,提醒乘客拿着照明灯具或打开手机靠着手机的光亮。隧道通风系统迅速启动,排除烟气,并向乘客提供必要的新风,形成一定的迎面风速,诱导乘客安全撤离。本区间的列车运行立即中止,另一条隧道也应立即停止正常的行车。
3、地铁车站上列车火灾的应急处置措施。如果列车在车站发生火灾,应该立即执行火灾紧急疏散计划,停止路线上的其他地铁开行和其他乘客进入火场,并利用车站楼梯、出入口疏散乘客,其疏散的具体措施基本同下。
4、地铁车站火灾的应急处置措施。车站内火灾分为站台火灾和站厅火灾,无论何者都应该立即采取紧急措施,第一时间安全疏散乘客,要保证所有人员都有防烟防毒面具、滤器罐、逃生头盔、毛巾和口罩等装备,同时停止车站空调水系统,将地铁站的普通通风空调模式改为火灾情况下的通风模式。其次,地铁内部工作人员一定要按照分工分头组织向不同的出口疏散。再次,地铁内部调度中心要及时通知地铁内部的各个相关列车不许乘客在该站下车,继续前进,以减少疏散人员。在火点附近的列车行进时速度不宜太快,以免引起强烈的空气对流,导致火势的扩大蔓延。最后,地铁内部工作人员要有效利用地铁内部的固定消防设施,积极配合疏散。
5、地铁火灾的教育宣传及演练。地铁火灾人员疏散,除了地铁工作人员要制定相关的应急制度外,也需进行经常性的演练,同时也要向社会进行相关知识的宣传。学校也因在突发事件应急处理上,从小对孩子进行教育,政府及相关部门也应面向社会进行这方面的教育,加强人们的安全意识及对突发事件的应急处理能力。
参考文献:
1.崔泽艳. 城市地铁火灾的特点及防护措施. 城市减灾 2007.4
一、易发地点
根据历年地质灾害发生情况,我市地质灾害易发地点主要包括:位于地质灾害易发区的乡镇、村庄、集市等人员集中地(重点是 和 办事处),人工开挖的高陡边坡的坡脚和自然土质斜坡附近的居民居住区,矿山开采区,公路、铁路等交通干线,已查明的地质灾害隐患点及其它在汛期可能发生地质灾害的区域。
各地要根据本地实际情况,在认真调查、综合分析和预测的基础上,列出本地重要地质灾害易发地点,并采取有效措施进行防治。对危害严重、需重点防范的地质灾害危险点,要挂牌督办,限期整治到位。
二、重点防范期
突发性地质灾害的发生与降水密切相关,我市主汛期是5月至10月,这段时间暴雨、持续降雨极易诱发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。因此,我市地质灾害重点防范期为5月1日至 月30日。
三、监测、预防责任人
㈠各乡镇(办)地质灾害隐患点,由乡镇(办)人民政府负责组织监测、采取防范措施并落实防灾责任人,在主汛期增加监测巡查频次,以便及时掌握地质灾害危险体的变形发展趋势,做出准确的预报。
㈡危及铁路、公路、水利水电、河堤及通讯等基础设施的地质灾害隐患点,由设施的主管部门负责监测、采取防范措施并落实防灾责任人。
㈢危及学校、工矿企业、事业单位等受灾主体单一地质灾害隐患点,由其主管部门负责组织监测、采取防范措施并落实防灾责任人。
㈣其他人为因素诱发的地质灾害由建设责任单位负责监测。
四、防控措施
年至2013年我市地质灾害防治工作坚持“以人为本”、“预防为主,避让与治理相结合”的方针,并采取以下防治管理措施,力争把地质灾害对人民群众生命财产安全的威胁和损失减小到最低限度。
㈠高度重视,建立健全地质灾害防治工作责任制。各地各有关部门要高度重视地质灾害防治工作,充分认识地质灾害防治工作的重要性、紧迫性和艰巨性,把地质灾害防治工作列入重要议事日程,坚持不懈地抓好。地质灾害防治工作实行行政首长负责制,各地各有关部门主要负责人是本地本部门地质灾害防治工作第一责任人,要建立和完善地质灾害防治工作责任制,将灾害危险点的监测和防治任务落实到具体单位,明确具体负责人,务必做到任务到人,责任到人。
㈡明确职责,加强合作,共同做好地质灾害防治工作。国土资源、建设、交通、水利、教育、旅游、气象等部门是地质灾害防治工作的责任部门,按照“谁主管谁负责”的原则,各部门要认真履行职责,相互配合,共同做好地质灾害防治工作。
1、市国土资源部门要认真履行地质灾害防治的组织、协调、指导和监督职责,切实做好地质灾害的巡查、监测、预报、预警和防治工作。要督促、配合建设、交通、铁路、水利、教育、旅游等部门做好地质灾害防治工作,加强对地质灾害防治工作的监督指导。
2、市建设部门要加强对建设项目和建设单位的管理与监督,在有可能发生滑坡、崩塌、泥石流等危险的斜坡上进行修路、建房、开矿、取土等工程活动,必须事先做好地质灾害危险性评估和工程勘察工作,严格按照国家有关标准规范进行勘察、施工,防止人为活动诱发地质灾害。
3、市交通部门要组织开展对公路、铁路沿线地质灾害调查,发现险情要及时采取防范措施,做好监测和预警预报工作,并在隐患路段设立醒目的警示牌,提醒过往车辆和行人注意。建立公路、铁路沿线地质灾害群测群防系统,做好公路、铁路沿线地质灾害的预防和治理。
4、市旅游部门要组织开展各旅游区(点)地质灾害调查,建立旅游区(点)地质灾害群测群防系统,加强对辖区内从事旅游服务的企事业单位和从业人员防灾知识的培训,加强对旅游人员防灾知识的宣传。
5、市教育部门要认真组织开展各中小学校区(舍)的地质灾害调查,编制中小学校区(舍)年度地质灾害防治方案,在每年汛前、汛中,对中小学校区(舍)及其周边的地质灾害或隐患进行全面排查,对受地质灾害隐患威胁的校区(舍)要加强巡查与监测,落实防灾责任、防灾措施和应急措施。
6、市水利部门要加强水利工程设施特别是病险水库(坝塘)的巡查、监测、预报,对出现的险情要及时采取措施,及时治理;要加强对建设项目和建设单位的管理与监督,防止建设过程中引发地质灾害。
7、市气象部门要做好汛期地质灾害气象预测预报及预警信息的,要及时将气象预测预报及预警资料通报各有关部门及责任人。
㈢排查隐患,建立健全群测群防网络。各地各有关部门在汛前、汛中、汛后要及时组织人员进行地质灾害巡回检查,对已发现的地质灾害隐患点制定防灾预案,落实监测责任人、预警信号、撤离路线等,连同防灾避险明白卡,一并发放到每户受灾害威胁的群众手中。
1.1地质灾害
1.1.1 地质灾害定义
地质灾害主要是指由于自然地质作用、人为地质作用使地质环境恶化,并造成人类生命财产损失或人类赖以生存的资源、环境遭受破坏的灾害事件。常见的地质灾害有地壳活动灾害;斜坡岩土体运动灾害;地面变形灾害;矿山与地下工程灾害;水库灾害;土地退化灾害;水土污染与地球化学异常灾害等。
1.1.2 地质灾害频发的主要原因
近几年来,我国的地质灾害频发,大致原因是因为全球气候变化加剧,局部极端气象异常;地球进入地壳活动频繁期,造成地质变化剧烈;另外,人类对自然界资源的不正确开采与使用,对生态环境的破坏也是造成我国地质灾害频发的主要原因。
1.1.3 地质灾害的特点
从近几年的灾害发生情况来看,我国的地质灾害有三大特点:隐蔽性、突发性、破坏性。在地质灾害发生之前,人们往往感觉不到灾害发生的先兆,而后地质灾害突然发生,使人们措手不及,大量地毁坏建筑物、农田、工厂、公路等,造成严重的人员伤亡,这些特点都使我国的地质防治工作难上加难,同时说明我国的地质防治工作迫在眉睫。
1.1.4 我国地质灾害防治工作现状
我国的地质灾害防治工作从初期的慢慢摸索,到现在可以及时、有效地进行防治工作,已经取得了长足的进展。在地质灾害防治工作上,依然可以做到:及时周密地部署,相关工作人员及时进行灾后抗战,领导深入灾区进行指导,尽量减轻灾害影响;健全应急支撑体系,应急反应迅速,出台很多相应的灾害防治条例,稳步快速进行防治工作;预警能力提高,预案启动坚决,减少损失,降低人员伤亡率;开展隐患防治工作,我国已经认识到灾害防治工作重在“防”上,重点突出资金安排,技术给予支持,加大地质灾害防治工作的宣传力度,普及地质灾害防治知识等。
1.2 地质环境
地质环境有广义和狭义两种概念。广义的概念同地理环境一词,指由岩石、水和大气物质组成的体系。狭义的概念仅指岩石圈及其风化产物。地质环境是地球演化的产物。亿万年来,岩石圈与水圈、岩石圈与大气圈,以及大气圈与水圈之间,通过物质和能量交换,建立了地球物质的相对平衡体系。在地球演化的后期出现了生命。人类所处的地质环境是在最近一次造山运动与最近一次冰期后形成的。地质环境并不是一个封闭的环境,地质环境与其周围的水圈、生物圈、大气圈等之间无时无刻都在进行着物质和能量的交换,同时,地质环境也遭受地球表面各个圈层中各种作用的影响,所以,地质环境是处在不断变化中的,而且这种变化也影响着地球表面各个圈层的发展。地质环境变化的方式一般表现为缓变或渐变,渐变发展为突变或灾变,然后进入下一个渐变阶段,因此地质环境变化常表现为一定的周期性, 一定地域在一定时间段完成一个渐变到突变过程,从而破坏地质环境,产生地质灾害,这就是地质灾害的地带性、突发性与准周期性。
2 地质灾害防治体系
2.1 调查区划体系
实施地质灾害调查评价工程是为了建设地质灾害调查评价体系,基本目的是查清地质灾害发生的地质环境条件、评价其危险性,进行地质灾害风险区划,确定重大地质灾害隐患点,为合理开发利用地质环境、实施地质灾害监测预警和防治工程提供依据,为省级和国家层面决策管理提供支持。
2.2 监测预警体系
地质灾害监测预警体系包括技术和行政2个方面,是防灾减灾成效突出的重要手段。一个运行良好的地质灾害监测预警体系能够在地质环境条件发生变化时及时捕捉前兆信息,针对不同对象及时发出防灾减灾警示信息,为地质灾害避险决策或应急处置提供依据。
2.3 搬迁治理工程体系
根据地质灾害调查监测结果,对确认危险性大、危害严重的地质灾害隐患点,经过地质勘查评价,采取搬迁避让或工程治理措施,彻底消除地质灾害隐患。在条件具备时,治理工程可以和灾后重建的土地整理或地质环境合理利用结合考虑,以实现防灾减灾与土地资源再开发的双重目的。
2.4 应急处置体系
坚持以重大突发地质灾害应急管理需求为导向,立足于现有科学技术资源集成整合,逐步建成适应公共管理需要的重大地质灾害应急处置技术支撑机构、信息网络系统平台、技术装备体系和应用技术系统,科学、高效、有序地做好重大地质灾害应急响应服务。
2.5 科学技术研究支撑体系
开展地质灾害防治科学技术支撑研究,对重大地质灾害成生的典型地质环境、内在机理和成因模式进行研判,开展地质灾害风险区划、监测预警、防控方法和防灾减灾技术标准等研究,建立应急响应与模拟仿真研究体系。
3 区域地质环境评价体系
3.1 区域地质环境利用评价
从区域工程地质工作的基础性、公益性和服务规划的战略性出发,环境地质研究的目标应该是追求地质环境安全和地质灾害风险的可接受程度,工作任务是开展不同尺度的调查评价,包括重大工程区、人类聚集区和搬迁避让集中安置区的地质环境要素及其变化,评价其地质环境质量、容量和考虑地震、气象(候)和人为活动等多种因素影响下的地质灾害风险,划分区域功能,甚至包括提出地震多发区和高烈度影响区预留避震空地或缓冲带的基本要求。
3.2 工程地质环境安全评价
地质环境安全性主要是指地质环境区域内与工程或人居环境安全相关的地质成分、地质结构、工程性质、外部形态、区域内外动力作用特点和突发超常干扰因素作用的敏感程度(可变性或抗灾变的能力)以及形成灾害的可能性或风险性等。超常外来因素既会破坏工程对象,也会改变原来的区域环境态势,要调查研究其作用范围、强度、持续时间和危害对象的脆弱性或易损性。地质环境安全性评价是避免乃至消除工程对象的远程地质灾害风险,指导防洪规划、土地利用规划和城镇建设规划包含有足够的防灾减灾对策的重要依据,是实施地质灾害风险管理和风险控制的指导性技术文件,也是相关法规落到实处的保证。
【关键词】滑坡;地质构造;防治对策;龙里县
1滑坡形成的地质环境条件
1.1地形地貌
溶蚀地貌是区内的主要地貌类型,形态复杂多样。组合形态有峰丛洼地、峰丛谷地等,个体形态有台地、孤峰、石林、漏斗、洼地、落水洞、溶洞等。峰丛洼地地貌主要分布于摆省乡的渔洞一带,谷脚断层以东猫场、高堡、凉水井一带、龙里城南断层以北铜鼓井一带及草原乡幸福村、大谷村、前进村一带。峰丛谷地地貌分布于巴江乡烂田湾至洗马镇的大厂村一带。
溶蚀~侵蚀地貌为地壳强烈上升和河流侵蚀、溶蚀综合作用所致,地貌组合类型为峡谷、丘峰谷地等。峡谷地貌在区内主要分布在草原乡一带。丘峰谷地地貌分布于龙里县莲花村、水桥村及哪嗙乡新坪村等地。
侵蚀—剥蚀地貌组合类型为侵蚀—剥蚀低中山,主要分布于洗马镇—醒狮—三元镇一带。
1.2气象
龙里县属于北亚热带季风性湿润气候区,冬无严寒,夏无酷暑,气候温和,雨量充沛,雨热同季,四季分明,季风气候明显,农业气候条件较好。
龙里县雨量充沛,年降雨量911.7~1274.7mm(2001年~2011年),年最大降雨量1220.5mm(2002年),年最小降雨量911.7mm(2005年)。降雨受地势及季风气候影响,在空间上分配不均匀,从全县降雨量的分配趋势来看,南东面羊场—湾寨一带降雨量较充沛,为多雨区,年降雨量在1150~1200mm;逐渐向中部及北部扩展而减少,降雨量在1100mm。在时间上,降雨的月份分配不均匀,多年平均降雨量1089.3mm,4~9月为雨季,降雨量占全年的79.8%。
1.3地层岩性与地质构造
区出露的地层由下古生界到新生界第四系,其中侏罗系、白垩系缺失。
分布最广、沉积较全者为上古生界泥盆系、石炭系和二叠系。下古生界寒武系、奥陶系和志留系分布零星,出露不全;三叠系地层较完整,第四系地层除高坪铺分布较连续外,河谷沿岸及山麓缓丘地带只有零星分布。地层岩性决定了滑坡的物质基础。由于地层岩性不同,抗剪强度各不相同,发生滑坡的难易程度不同。岩性软弱地层,在构造作用以及其它外力作用影响下,都容易形成土状或泥状的软弱层,成为潜在的滑动面或滑动带,具备产生滑动的基本条件,同时,在岩性软弱地层中,由于抗风化能力弱,易形成大量的松散物质。
据调查,区内滑坡主要发育于以软质岩夹硬质岩及松散岩类的地层中:如泥盆系上统高坡场组(D3g)、泥盆系中统独山组(D2d)、奥陶系下统大湾组(O1d)、石炭系下统大塘组(C1d)砂页岩、白云岩及灰岩等软质岩夹硬质岩中及第四系地层中。
2滑坡防治对策
防灾、减灾的经济效益、社会效益均与防灾方案的选择成败紧密联系在一起,地质灾害防治应建立在充分可靠的地质研究基础之上,以成灾条件为依据,地质结构为中心,使地质灾害防治工作做到有的放矢、对症下药。及时在地质灾害发展过程中的不同阶段采取不同措施,严格遵循“针对性,适应性”原则,使其收到最好的防治效果。
根据龙里县滑坡地质灾害成因以及其社会、经济发展状况,经综合分析研究后,建议采用以下几种防治方案:
2.1群测群防系统建设方案
地质灾害的监测预警应本着“以人为本、群测群防、群专结合”的原则,实施分级管理,由县、乡(镇)、村三级政府组织监督,发动灾区群众自觉监测,共同防御。
地质灾害防治管理实行各级行政领导负责制,全县的地质灾害防治管理,由县政府及国土部门统一管理。组建“县地质灾害防灾减灾领导小组”领导成员单位应有国土、农林、交通、水电水利、旅游、气象、民政、财政、供电、公安、医疗、通讯等相关部门及各乡(镇)主管乡(镇)长,领导小组组长由分管县长承担,各乡(镇)或村组层层落实。与此同时应建立县、乡(镇)、村三级地质灾害群测群防网络,使地质灾害防治落到实处。
2.2监测预报方案
监测预报方案用于孕育中并有致灾迹象或经工程整治需观察其效果的地质灾害。该系统建设是在各级地质灾害防治领导小组和有关专业人员指导下,建立县、乡(镇)、村三级地质灾害预警预报监测系统,对不同的地质灾害类型及其发展的不同阶段,预报地质灾害的产生。通过这种群众监测、职能部门参与、各级政府组织和管理的地质灾害预防措施,形成村(组)、乡(镇)和县三级监测网络,全面科学地掌握区境内地质灾害发展变化规律,是目前龙里县应采取的主要防治措施之一。
2.3搬迁(避让)方案
适用于规模大,危害大,近期无力进行地质工程防治或防治效益低的地质灾害。
2.4生物工程方案
生物工程方案是一种具有战略意义的防治方案,从长期看能起到标本兼治的作用,境内许多地质灾害(特别是滑坡)均因人工切坡和人类耕种造成水土流失导致斜坡失稳,采用此方案能从根本上防治水土流失,减少滑坡、泥石流等灾害的发生和发展。
生物工程包括:1)保护现有植被;2)退耕还林还草,实施生态恢复和重建,增加林草覆盖率。
在进行生态恢复和重建过程中,应用科学的观点、方法、通过分析研究,选择适应当地生长条件建设生态林、草基地,既保护水土,又有经济效益,实现开发式防治。
3滑坡工程治理方案
对于规划规模大,正在发展中,避让难度较大以及重点城镇人口密集区和重大工程建设区的滑坡应予以治理,从而达到投入少量工程可以挽救大量经济损失的效果,治理工程在技术和经济上可行的地质灾害。具体治理方法如下:
在滑坡体周围作截水沟,拦截和旁引可能流如滑体内的地表水。
在滑坡范围内修建各种集水及排水工程,使地表水及浅层地下水排出滑坡以外。
采用平整地表、夯实地面、回填裂缝、筑隔渗层等方法,减少地表水的下渗并使其尽快汇入排水沟内。
如有较深层地下水或滑动带的水,可采用盲硐、盲沟、打排水孔(平孔、垂直孔)等措施进行排水。
如滑坡位于沟谷边或水库岸边,则应注意防止水体对坡脚的冲刷和掏蚀,可在滑坡前缘修筑堡坎等。
降低滑坡的坡度或在滑坡后部削方减载。
对滑坡前缘或抗滑(锁固)地段进行回填,以增大抗滑力使滑坡稳定。
采用各种形式的挡土墙、抗滑桩、预应力锚固等工程增大滑动面上的抗滑力,使滑坡稳定。
采用爆破灌浆、电化学加固,砂井和砂桩加固及焙烧加固等方法,改变滑坡带土的性质。直接稳定滑坡。
对无向后缘及两侧发展可能的小型滑坡,有条件时可将整个滑坡体清除,使其不致造成破坏。
参考文献:
[1]贵州地质工程勘察院.贵州省龙里县地质灾害调查与区划报告,2008.5.
[2]李逵,吴吉民.清水江布埡库区南潭村滑坡特征及及其稳定性.中国地质灾害与防治学报,2011(9).
【关键词】地质灾害;危险性评估;评估思路;问题
Geological disaster risk assessment Sunan plains ideas and evaluate the work of problems that need attention
Gu Xiao-jun
(江苏长江机械化基础工程公司江苏常州213003)
【Abstract】The paper introduces the significance in the job of the evaluation about fatalness of the geological hazard. An the paper offers thont and technical direction in the evaluation about fatalness of the geological hazard in south plain area of Jiangsu. At the same time the paper raises questions which need to pay attention in the job of the evaluation. And it has good popularization and application vale.
【Key words】Geological hazard;Evaluate the fatalness;Evaluate thinking;Problem
1. 前言
1.1地质灾害是指包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。据不安全统计,每年因地质灾害造成的直接经济损失就达300亿元。目前,地质灾害危险性评估工作已引起了各级政府的高度重视,并得到了全社会的普遍认可。众多的地质灾害危险性评估实例表明,实施地质灾害危险性评估意义重大:
(1)地质灾害危险性评估工作,不仅仅为工程服务,同时也为保护当地地质环境提供依据。
(2)评估工作在项目选址阶段或可行性研究阶段进行,对重大建设项目地质灾害预防非常必要,它使我们能够及时发现问题,提前采取预防措施,有效地减少了施工过程中出现的灾害或事件,既节省投资,又争取时间,提高了效率和社会信誉度。
(3)该工作是以预防的手段避免地质灾害的产生,改变了以往轻预防、重治理的被动局面,从源头上预防或减轻对地质环境的破坏,是保障社会稳定和促进经济建设健康发展的重要措施。
(4)评估工作站在土地利用和减灾防灾总体规划的宏观角度,多部门、多学科统筹规划,充分发挥了综合管理国土资源的职能。
(5)评估工作发挥了灾害防治专业的技术优势,提出的防治措施更具有针对性和可操作性。
(6)评估工作中建设用地适宜性评价是用地审批的重要依据,是政府决策的一个方面。
1.2随着国内外对地质灾害危险性评估工作的重视,地质灾害危险性评估的内容进一步扩展,逐渐形成跨学科、跨领域的相互交叉的综合研究体系。随着地质灾害防治工作的加强,地质灾害危险性评估工作的技术水平将不断提高,也必将在防灾工作中发挥越来越大的作用。
1.3苏南平原地区地质灾害危险性评估工作的思路,即在充分收集利用各种资料的基础上,按照地质灾害危险性评估技术要求确定评估范围与级别,开展地质灾害现场调查,查明地质灾害的类型和分布特征,对地质灾害进行危险性现状评估,依据工程项目类型、规模,分析工程建设对引发、加剧及工程建设本身遭受地质灾害的危险性进行,在现状评估、预测评估的基础上,进行地质灾害危险性综合评估,对建设场地适宜性作出评价。同时根据灾种结合工程建设提出防治地质灾害的措施与建议。
2. 结合笔者自身多年来从事地质灾害危险性评估工作的经验来说,地质灾害危险性评估工作中需要注意的问题主要有三点
2.1首先,对资料搜集不重视或基础性资料搜集不全就开始编制报告。地质灾害危险性评估工作最重要的其实就是搜集资料。从事此项工作,主要是收集:(1)项目区所在的县、市级地质灾害防治规划、(2)项目的用地红线图、可行性研究报告及立项批复、(3)项目的总平图等规划资料、(4)项目或项目周边的岩土工程勘察报告、(5)项目所在地的区域性地质资料,如地质图、基岩地质图、水文地质图等水工环基础性地质资料等。资料搜集是最基础也是最重要的工作,资料搜集的完整与否决定了地质灾害危险性评估报告质量的好坏。这项搜集资料工作是很多人容易忽视的工作,由于搜集资料不全面,导致对项目区及评估区的地质环境条件分析不到位,报告中内容显得比较空洞,不够丰富。
2.2其次,现场调查不是仅仅去现场拍几张照片而已,需要在搜集资料的基础上进行,针对不同的灾害种类调查的侧重点也不一样。主要是根据地质灾害防治规划确定评估区内的地质灾害危险性种类,苏南平原地区灾种主要是地面沉降、地裂缝、特殊类岩土(软土、砂土)等。根据灾种确定调查的重点,地面沉降调查主要是查明地面沉降原因、现状和危害情况。
2.2.1着重调查下列问题:(1)第四纪沉积类型、地貌单元特征,特别要注意冲积、湖积和海相沉积的平原或盆地及古河道、洼地、河间地块等微地貌分布。第四系岩性、厚度和埋藏条件,特别要查明压缩层的分布;(2)河网水位(平均、最高水位等)与地面的高差,历史洪涝灾害情况,调查井台抬升、桥梁净空减小、水渠倒流、地面积涝等地面沉降迹象;(3)第四系含水层水文地质特征、埋藏条件及水力联系,历年地下水动态、开采量、开采层位和区域地下水位等值线等;(4)根据已有地面沉降量资料和建筑物实测资料,同时结合水文地质资料进行综合分析,初步圈定地面沉降范围和判定累计沉降量,并对地面沉降范围内已有建筑物损坏情况进行调查。
2.2.2地裂缝主要调查(1)形成的地质环境条件,包括地形地貌、地层岩性、构造断裂、基岩面起伏特征等;(2)单缝发育规模和特征及群缝分布特征和分布范围等。
2.2.3特殊类岩土(软土)调查(1)通过收集评估区附近工程地质钻孔等资料,了解软土层厚度及其变化、埋藏条件、岩性特征、物理力学性质等;(2)调查地表硬壳层的分布及厚度,软土层之下硬土层或基岩的埋深和起伏;(3)查阅新旧地形图结合现状微地貌特征,判断是否存在暗埋的塘、浜、沟、坑等;(4)调查地区性工程经验,包括大面积回填、堆载、基坑开挖、工程降水以及地下工程施工等引发的软土变形灾害及其防治经验和教训。
2.2.4特殊类岩土(砂土)主要调查:(1)通过收集评估区附近工程地质钻孔资料,调查砂土层分布范围、埋藏深度、厚度变化等;(2)调查砂土层的物理力学性质、级配、渗透性能和砂土液化等级;(3)调查砂土层地下水类型和地下水水位,上覆隔水层性状、厚度和分布情况,地下水补径排关系等;(4)调查地区性工程经验,包括基坑降水以及地下工程施工等引发的渗透变形灾害及其防治经验和教训。
2.3第三,地质灾害防治措施太泛,可操作性不强。防治措施需要针对工程建设项目而言,具体问题具体分析。如软土的地基处理措施,则需要根据评估区软土的埋深和厚度采取相应的措施。
3. 总之
地质灾害危险性评估是一项经验性极强的技术工作,需要评估工作人员具有较强的实际工作经验,才能胜任评估工作。需要工作人员在工作中学习 在学习中思考。
参考文献
[1]《国家重大工程建设地质灾害危险性评估理论与实践》,2008年4月第1版,地质出版社.
关键词:岩土工程;地质灾害;成因;措施
地质灾害给人类造成的破坏是非常严重的,危及到人们的生命财产的安全。由于我们国家地域广阔,地理环境比较特殊,地质条件复杂,所以地质灾害的分布也较广,而且引发地质灾害的原因也众多,随着近年来的开发建设,发生的频率也不断上升。因此,加强对地质灾害的研究,对促进我国经济建设具有非常重要的意义。
1滑坡及其防治措施
1.1成因
滑坡的产生是由于受到自然因素的影响或是人为因素的影响,造成坡体滑落的地质现象[1],在岩土工程中经常见到。导致滑坡的原因有很多,自然因素主要包括雨水侵蚀、地震、地表水对坡脚或坡体的冲刷、降雪冻融等等。人为因素主要包括乱砍乱伐、对坡体植被的破坏、工程建设开挖、堆填加载、蓄水排水等。出现滑坡的地区主要是地震带、断裂带等地质不稳定区域,还频繁出现的强降雨、山区各类工程建设的边坡、峡谷地区以及近水区域等等。
1.2防治措施
治理滑坡主要是靠预防为主,在治理的时候因为导致滑坡的原因是多方面的,因此必须进行认真的分析,根据实际情况采取相应的防治措施。目前治理滑坡最为有效的访求主要有两种:
第一种是提高斜坡岩土的力学强度。采取相应的措施增强斜坡岩土的力学强度,降低斜坡的滑动力,起到治理滑坡的目的。目前最为实用且效果最好的方法是消坡减载和边坡加固,其中包括SNS边坡柔性防护技术、钢混抗滑桩、电化学加固法、预应力锚固、挡土墙、固结灌浆等。
第二种是采取控制地下水的方法。控制地下水是为了减少水对坡体潜在的威胁。在造成滑坡的自然因素中,水的作用是非常重要的,多数滑坡的形成都与水相关。因此,要想有效的控制滑坡的发生,就必须从源头上予以治理,也就是说对地下水进行控制。具体措施包括:①做好边坡所处的水文特征与地质条件的调查工作,然后制定相应的措施将滑坡范围内的地下水予以排除,经常用的方法主要有水平钻孔疏干、支撑盲沟、垂直孔排水等;②采取修建排水沟的方法,将滑坡范围内的地表水进行排放,减少地表水对边坡带来的危害;③在边界位置修建截水沟,对流经滑坡区域的地表水进行截流,减少对滑坡体造成的危害。
2地面塌陷及其防治措施
2.1成因
地面塌陷是指地面的岩土体受各种因素影响向下陷落,并形成坑、洞的地质现象[2]。总的来说,地面塌陷主要是因为人类不合理的开矿以及大量抽排地下水等行为造成的。在我国,造成地面塌陷的原因主要有以下三点:①地下水抽取过度,导致地面沉降。②地质不稳定,地下岩溶活动频繁,导致地面塌陷。③地下资源开采过度或开采不合理,导致地面塌陷。
2.2防治措施
(1)强夯法。强夯法是采用夯锤夯实土体,以达到提升土体强度的目的,具有防、治两种功效。在实际工程中,可以利用该法夯实坑洞内存在的软弱区;也可用来夯实回填的松软泥土。
(2)填堵法。填堵法只适用于地表塌陷中深度较浅的坑洞处理,主要实施步骤为:清理掉坑洞内的松软土体后,使用块石和碎石填实坑洞,以达到放滤的目的,再采用粘土进行地表的覆盖,利用夯锤夯实。
(3)灌浆法。灌浆法主要是用来进行岩土的加固,即向岩土体的孔洞内灌注已经拌制好浆体,或在岩土体内进行人工钻孔,再灌注浆体,从而达到强化岩土的目的。
(4)跨越法。这个方法主要针对于塌坑较浅的土洞,一般都是采用梁板跨越,两端用坚实的岩土体加以支撑,通常两边的支撑长度为1.0~1.5m之间。
3崩塌及其防治措施
3.1成因
崩塌是指斜坡上的岩土体因各种因素失去稳定,突然向坡脚翻滚、倾倒的地质现象[3]。主要成因有以下几点:①渠道或水库蓄水出现渗漏;②强烈震动。③矿产资源的开采。④渣填土的弃置或堆放。⑤各种建设工程的边坡开挖。
3.2防治措施
在进行崩塌防治前,首先要详细分析崩塌成因,在据此制定相应的措施。传统的防治技术较多,比较常见的主要有:排水、拦截、护坡、护墙以及支挡等。随着科技的不断发展,一些新型的防治技术逐渐应用到崩塌的防治中,例如SNS柔性拦石网技术[4],该技术能够有效防治坡度较陡的崩塌,对落石强度较大的崩塌也能够取得较好的防治效果。目前主要应用于国内各水电站、矿山的建设施工中,效果理想,具有广阔是市场前景。
4泥石流及其防治措施
4.1成因
泥石流是泥石流是山区多发的一种地质灾害,指山坡或沟谷地带因强降雨或融雪形成洪流,其中挟带大量石块、泥沙等固体物质,使洪流变成固液混合的高浓度颗粒流[5]。泥石流形成的主要原因有:①乱垦滥伐,破坏坡体植被。②对坡体的开挖不合理。③渣、石、土的不合理弃置或堆放。
4.2防治措施
一般情况下,工程应避开泥石流多发区,若无法避开,则必须采取相应的措施进行防治,将泥石流的危害降到最低点,常见的防治措施主要有以下几点:
(1)建场储淤。在泥石流流经的下游建场储淤,以减少泥石流中的颗粒含量,从而降低泥石流的冲击力,减轻对下游建筑的危害。
(2)改道排导。在泥石流多发区的下游修建改道排导沟,避免泥石流出现改道、漫流的现象,扩大影响范围。
(3)拦挡大颗粒固体物质。在泥石流中,除泥沙等小颗粒固体物质外,通常还含有砂石等大颗粒固体物质,在在泥石流流经的下游修筑拦砂坝,可有效拦截泥石流中砂石等大颗粒固体物质,从而降低泥石流的冲击力,减轻泥石流的危害。
(4)蓄引水工程。这一工程主要是在泥石流流经地区修建小型的水坑、水库等来蓄积地表径流,以减少沟道的洪水流量。蓄积水用于周围农田水利灌溉等。
5 地裂缝
地裂缝是指在自然和人为因素(抽水、灌溉、开挖等)的影响下,地表发生开裂并形成具有一定长、宽度的裂缝的地表破坏现象。目前针对这一地质灾害,岩土工程措施主要是进行针对裂缝进行回填和夯实,此外还有改变地裂地区土壤的性质、提高建筑物抗裂性能等。
6 地面沉降
地表沉降是指在自然和人为因素的影响下,发生的地表高程垂直下降的现象,通常放生的幅度、速率较大。主要发生在沿海工业发达城市、大型沉积盆地以及油气田开采区等。防治这类地质灾害主要是控制地下水的开采,还要加强土的基本性质和土层分布的研究。
7结束语
综上所述,岩土工程的地质灾害防治涉及到许多方面,是一项综合性强的工程。由于我国地质灾害类型较多,在成因上也有所差别,因此,必须根据灾害成因及类型制定科学合理的防治措施,以达到最佳的防治效果。随着科技的不断进步,越来越多的新材料、新技术应用到岩土工程的地质灾害防治中,势必将地质灾害防治水平提升到一个新的高度。
参考文献:
[1]王硕,马金辉,王兴慧.基于GIS的地质灾害监测系统[J].陕西气象,2012,03(02):166-169.
[2]顾永强,范力,吕梅.世界各国地质灾害防治做法与经验[J].安全与健康,2011,07(09):810-813.
[3]徐丹,曲海英.岩土工程地质灾害防治技术及防治措施[J].黑龙江科技信息,2011,07(18):305-309.