遼寧新邱露天礦地質災害特征及其危險性評估

李紅麗

（阜新市自然資源事務服務中心 遼寧阜新 123000）

遼寧省阜新市因煤而生，全域煤田面積約2000km2，有“百里煤海”之稱［1］。20世紀50年代，國家便把新邱豎井列入重點建設項目當中，成為建國初期重要的大中型工業基地之一［2］。隨著煤炭資源的日益枯竭，阜新境內大型煤礦陸續閉坑停產，新邱露天礦于2001年宣告破產。由于長達逾百年的開采，對開采區及周邊生態環境造成嚴重破壞，留下了塵土漫天飛、地質災害頻發的礦坑，這在很大程度上對周邊的人民生命財產安全造成了威脅。

進行地質災害監測防治之前，必須要對地質災害進行詳細的調查，這樣一來才能保證地質災害防治工作起到實際作用，而且進行地質災害調查也是后期進行災害防治的前提［3-5］。在新邱區進行調查時，首先一定要對當地的災害現狀進行了解，同時。將地質災害危險區域進行劃分，根據不同區域災害的具體情況，來采取對應的防治措施，從而降低地質災害發生的頻率，減少地質災害帶來的損失，保證當地人民群眾的生命財產安全，確保當地經濟穩定發展［4］。

1 地質條件

新邱區是內蒙古高原和遼河平原的中間過渡帶，屬遼寧西部的低山丘陵區。地勢南高北低，東高西低。海拔最高點為東南區域，由東南向西北延伸。新邱區總體地形是由山區、丘陵和細河平原3 個部分組成。自東南向西北微傾斜，元寶山森林公園在新邱地區的東南部，地理位置屬醫巫閭山尾峰余脈。礦坑底基巖裸露，坑周邊局部矸石堆積，植被覆蓋。矸石山緊鄰礦坑，坑內煤層露頭較多，有自燃現象。

調查區地層為中生界白堊系下統沙海組、阜新組及新生界第四系地層，阜新組為主要含煤地層，由下而上依次為以下類型。（1）白堊系下統沙海組（K1sh）。該組地層為阜新組下伏地層，主要以深灰色、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，夾砂巖及砂礫巖。（2）白堊系下統阜新組（K1f）。地層巖性較粗，多為灰白色砂巖、礫巖和灰色細砂巖、粉砂巖組成中夾少量灰黑色泥巖層。自上而下含有最上層群、中間層、上層群、0.9層群、中層群、下層群和最下煤層。（3）新生界第四系（Q）。為沖積層，由松散的亞沙土和少量礫石、砂堆積而成，厚4～15m。

調查區位于新邱背斜的東南背斜頂端，屬新邱背斜的西北翼，有寬緩的起伏，總體上為一單斜構造。新邱主背斜為新邱礦區的主要構造，貫穿全礦區，其走向在淺部為北52°～75°東，向深部為北75°～89°東，并向南彎曲，呈弧形，傾向南東，為向南東傾伏的不對稱背斜。

調查區顯現為寬緩波狀起伏的構造形態，總體上看為一單斜構造，地層走向北34°西轉北48°東，傾向北東轉南東，傾角5°～17°。調查區內小斷層較發育，F1號斷層由井田內斜穿而過，為正斷層，走向北西，傾向北東，傾角60°左右，落差4～7m。

2 地質災害類型與基本特征

2.1 地質災害類型

通過對新邱露天煤礦地質災害現場調查，該區域內發育地質災害共4類，分別為滑坡、崩塌、地裂縫、地面塌陷。其中，滑坡發育點有33處，發育規模不等，滑坡體物質組成為原巖或矸石堆積體。崩塌點目前發育有39處，主要位于各矸石山邊坡。地裂縫主要分布于3#礦坑、4#礦坑及8#礦坑附近，為滑坡的伴生裂縫或邊坡臨空產生的拉張裂隙。地面塌陷區分布面積為12.99km2。具體分類統計數據如表1所示。

表1 地質災害分類統計

2.2 基本特征

2.2.1 滑坡

調查區較為發育的滑坡主要分布在露天礦坑邊幫，邊坡巖體主要為泥巖、砂巖及煤，該區域巖體裂隙發育，結構松散，裸露巖體長期風化作用下強度降低。與此同時，由于邊坡坡度較陡，局部邊坡近直立，且該地段巖體遇水易軟化，自身摩擦力降低后使剪應力超過抗剪強度，局部坡腳受自然或人為擾動發生破壞，使邊坡失去支撐產生滑動。同時，在排矸場邊坡滑坡也較為發育，主要由于排矸場堆積物結構松散，矸石塊徑較小，混有大量第四系松散體，黏粒含量較高，遇水強度降低且滲透性差，不利于水的排出［6］。野外調查共發現33 處滑坡，根據滑坡規模的大小，可以將其進行分類，可分為大型、中型和小型滑坡，分別為3 處、4 處和26 處，分別占總數的9.09%、12.12%和78.79%。滑坡規模分類統計如表2所示。

表2 滑坡規模分類統計表

根據滑坡環境、滑坡基本特征、變形活動特征等，采用定性分析與定量分析相結合的方法，對調查區滑坡穩定程度進行分析。處于不穩定—不穩定狀態的有23處，處于較穩定—不穩定狀態的有4處，處于較穩定—較穩定狀態的有4處，處于不穩定—穩定狀態的有2處。其中，發展趨勢為不穩定、較穩定、穩定，所占比例分別為81.82%、12.12%、6.06%。

2.2.2 崩塌

根據現場調查，研究區內崩塌地質災害主要分布在各排矸場及露天坑邊坡，主要是由于人為挖損邊坡形成的立陡坡面，同時受構造、風化等影響，巖土體強度降低而導致發生的崩塌。調查共發現39處崩塌，依據崩塌規模，可分為大型、中型和小型崩塌。其中，大型崩塌為0處，中型和小型崩塌分別為8處和31處，分別占總數的20.51%和79.49%。其中，人為因素引起的崩塌為19 處，主要為修路和房屋建設，對坡頂形成動力擾動而誘發崩塌；其余20處便是屬于自然誘發的災害，因巖體風化比較嚴重，造成裂縫越來越大，在經過雨水的不斷滲透便很容易發生崩塌［6］。根據崩塌環境、危巖體特征、堆積體特征、崩塌危害等，采用定性分析與定量分析相結合的方法，對調查區崩塌危害程度及穩定程度進行分析，分析結果見表3。

表3 崩塌分類統計表

2.2.3 地裂縫

根據現場調查，調查區域邊坡較陡，坡體向臨空面產生下滑力較大，邊坡巖體及矸石堆積體結構松散，抗剪強度較低，在坡頂位置易產生拉張裂隙，若受自然因素或人為破壞抗剪強度進一步降低，則易發生崩滑現象。

2.2.4 地面沉陷

調查區域內的地面沉陷，主要是由于靠近阜新煤田井工采空區，在重力卸荷作用下，其上覆地表發生大面積沉降。本次地質災害調查工作認為，阜新煤田大規模采礦活動是引發地面沉陷的根本原因，同時，井工采空區上覆巖體位移也是重要原因之一。通過運用概率積分法，對調查核心區域的地面沉陷計算，并預測開采地表沉陷深度。其中，變形值統計如下：地表最大下沉值、最大傾斜值和最大水平變形值分別為6080mm、260mm/m和73.25mm/m。

根據礦井地表的實際情況可以發現，當地表沉陷處于一個相對穩定狀態后，以沉陷10mm為界限，地表便會想成一個較大的沉陷盆地。其中，盆地的最底部便是最大的沉陷值，下沉量相對于地表本身的落差要小得多，而且這并不會對地形、地貌形態產生較大影響和改變。開采沉陷引起的地面最大傾斜為35.0～40.0mm/m，主要分布于開采區四周邊界上方的一個較窄的區域，約占沉陷范圍的5%，大部分區域開采后引起的地面傾斜不超過25mm/m。開采沉陷形成地表傾斜與自然坡度疊加后，部分地區坡度將加大。根據計算數據與等值線圖分析，可以得出，調查區內采空塌陷災害發育程度為“強”的級別，危險性等級大，采空塌陷災害危害程度大。

3 地質災害危險性分區

經現場調查，調查區歷史上為煤炭資源開采區，開采強度大，人類工程活動強烈，經常會發生地質災害，而且還并不是某一種地質災害。其中，滑坡、地面沉陷等是比較常見的。現狀條件下，調查區內滑坡、地面沉陷等地質災害較發育，地質災害危險性小—大，危害性大—小。根據調查區地質環境條件和人類工程活動，結合現狀地質災害特征及成因機制分析，露天采坑及矸石山邊坡滑坡、崩塌、地面沉陷、地裂縫等地質災害危險性小—大。

根據分區原則，將調查區劃分為3個區，即地質災害危險性大區、中等區和小區［5-7］。其中，地質災害危險性大的區域總面積20.15km2，主要分布在礦山開采及生產范圍內、采礦坑及矸石山影響范圍內等，煤層開采后引發地面沉陷地質災害可能性大，地質災害危險性大；在露天采坑及矸石山邊坡滑坡處仍有繼續滑動的可能，滑坡地質災害危險性大。地質災害危險性中等區域總面積2.22km2，主要分布在原礦山辦公區域，中部路和中部街附近，該區域主要地質災害類型為地面沉陷。地質災害危險性小的區域總面積5.63km2，位于調查區內北部及南部區域，主要為居民區。

4 防治措施

在進行地質災害防治的時候，一定要堅持“以防為主，避讓與防治相結合”的原則。根據災害的實際情況，來采取對應的防治措施。同時，防治措施一定要是可行的，而且還要在一定程度上考慮防治措施的經濟性［8］。

評估結果把評估區防治措施進行了等級劃分，分為一般防治區（中低風險路段）和重點防治區（危險性大路段）。其中，一般防治區地質災害防治主要還是以預防為主，在該區域內不得進行挖方、填方等作業，防止出現引發新的災害。重點防治區地質災害防治需要在一般防治的基礎上，對現存的崩塌體一定要進行做警示標志，并設立圍擋設施。對地質災害危險性大區的邊坡，需要聘請專業的人員進行實地勘察并給出相應的防治方案，以保證該區域內人民的生命財產安全。同時，邊坡治理工程無論是施工期間，還是治理完成后，都需要定期進行地質災害監測，一旦發現問題，及時解決，保證區域內人員的生命財產安全。

5 結論

（1）調查區內主要地質災害類型為滑坡、崩塌、地裂縫、地面塌陷，通過地質調查，共發現地質災害隱患點79 處、滑坡33 處、崩塌39 處、地裂縫3 處、地面塌陷4處。露天采坑滑坡、崩塌主要由于巖體裂隙發育，結構松散，長期風化作用下強度降低，加之坡頂長期加載、坡腳發生擾動破壞等人為因素所致。地面沉陷受臨近井工礦區影響較大，也是形成地質災害的重要因素。

（2）地質災害危險性大的區域總面積20.15km2，主要分布在礦山開采及生產范圍內、采礦坑及矸石山影響范圍內等。地質災害危險性中等區域總面積2.22km2，主要分布在原礦山辦公區域，中部路和中部街附近。地質災害危險性小的區域總面積5.63km2，位于調查區內北部及南部區域，主要為采空區外的居民區。

（3）對于那些比較容易發生地質災害的區域也就是高危險區，需要采取更高級別的防治措施，避免災害發生給人們的生命財產安全帶來威脅和損失。對于那些中、低危險區，可以適當地降低災害防治級別，同時還需要定期地對坡體進行監測，特別是強降雨季節，一定要增加監測的頻率。