翁海龍

(神東煤炭集團保德煤礦，山西 忻州 036600)

0 引言

神華神東煤炭集團保德煤礦位于山西省保德縣境內，井田面積55.9 km2。屬于山西省河東煤田，山西地臺的北部，呂梁隆起北段之西翼，鄂爾多斯盆地東部邊緣，晉西撓褶帶的中部。本區(qū)地處黃河東岸，屬黃土高原的晉西北邊緣，呈黃土溝峁、丘陵地貌，總體地勢中部低、南北高，最高處標高1 148.1 m，最低處位于朱家川溝底，標高812.2 m，最大高差335.9 m。井田內地形切割嚴重，溝深坡陡，植被稀少，溝谷呈“V”字形，多呈南北向展布，溝深82～146.6 m不等。

由于受大地構造及區(qū)域構造的控制[1-2]，井下揭露的8#煤層中上部裂隙發(fā)育，均呈張性外生裂隙，裂隙面有明顯的滑動擦痕，裂隙帶內煤巖較破碎。裂隙帶均呈條帶狀分布，間距在150 m左右。裂隙走向多與煤層走向一致(即近南北向)，傾向與煤層傾向基本一致(即向西傾斜)，裂隙傾角較大，一般大于50°。

81503工作面距保德縣城較近，采面靠縣城側，附近還有村莊和信號塔。地表為較厚的黃土堆積山體，并存在有古滑坡，同時繁莊塔、梅花溝2個黃河支流的小流域從采面上穿過，經過保德縣城匯入黃河。冒然開采該段煤層，產生的采空區(qū)塌陷對地表破壞大，易造成山體滑坡和泥石流，威脅流域內、山體下村莊和保德縣城。

1 梅花溝概況及地質環(huán)境條件

1.1 梅花溝概況

梅花溝主溝即發(fā)源于縣城東關鎮(zhèn)新莊子村，于縣城境東南向北穿越下游的城區(qū)注入黃河。梅花溝主溝長約6.5 km，流域面積12.44 km2，溝谷縱比降51‰，主溝上游地形狹窄，呈“V”字型，主溝溝道多彎曲，相對高差大，溝床比降較陡；兩岸岸坡較陡，坡度多在50°～70°之間，支溝、小沖溝極其發(fā)育；主溝下游斷面比較窄深，呈“V”字型，地勢陡峭，兩岸山體因為差異性風化原因，形成大量線狀分布的崩塌，溝壁有明顯的泥石流痕跡，溝底基巖出露。梅花溝流域匯水面積約為12.44 km2。曾經發(fā)生大規(guī)模泥石流并襲擊了保德縣城。目前該溝溝道彎曲，固體物源儲量豐富，并沒有因暴泥石流規(guī)模大、間歇時間較短就消除了危險，遇連續(xù)降雨或暴雨仍可誘發(fā)大規(guī)模的泥石流。

1.2 地質環(huán)境條件

氣象：屬北溫帶大陸性干燥氣候，年平均降雨量為410.2 mm，雨量集中在7—8月份，月最大降雨量171.4 mm，日最大降雨量86.3 mm。

水文：屬黃河流域水系，朱家川河為區(qū)內唯一季節(jié)性河流，從井田中南部自東向西穿過并匯入黃河。7—8月份的洪水流量高達3.80～7.34 m3/s，占總流量的92%；洪水期內流量的日變化也很大，洪水瞬時流量高達181～401 m3/s。

地形地貌：地處黃河東岸、屬黃土高原晉西北邊緣，呈黃土溝峁、丘陵地貌，地勢中部低、南北高，最高處標高1 148.1 m，最低處位于朱家川溝底，標高812.2 m，最大高差335.9 m。井田內地形切割嚴重，溝深坡陡，植被稀少，溝谷呈“V”字形，多呈南北展布，溝深82～146.6m不等。

地層：礦區(qū)內大面積被新生界地層覆蓋，僅在溝谷中出露基巖。據(jù)鉆探揭露及地表調查，區(qū)內地層有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系及第四系，地層結構見表1。

表1 地層結構

巖土體類型：根據(jù)組成巖體結構體及巖體結構面的特征，將本井田巖體劃分為4大巖體結構類型，即散體結構、碎裂結構、層狀結構和塊狀結構。

水文地質：主要含水層為奧灰含水層，大面積出露于礦區(qū)東部，接受大氣降水的補給，水量豐富，并沿含水層由東向西逕流。

2 梅花溝地質災害評估

2.1 評估程序和級別

評估工作主要采用收集現(xiàn)有資料、工程地質測繪、地面調繪相結合、室內進行綜合分析評估的工作方法，評估主要流程如圖1所示。

圖1 評估主要流程

評估81503工作面地表，調查表明該區(qū)域構造較復雜；據(jù)鉆探揭露及地表調查，區(qū)內地層有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系及第四系，巖性巖相不穩(wěn)定；地表以第四系黃土覆蓋為主，由于黃土自身特性其工程地質條件較差；此外溝谷下游出露有砂泥巖互層，由于風化作用造成大量崩塌、風化體覆蓋于斜坡，其工程地質性質差。按照《地質災害危險性評估技術要求》中地質環(huán)境條件復雜程度分類標準綜合判斷，保德煤礦井田地質環(huán)境復雜程度屬復雜類型。

2.2 評估范圍及地質災害現(xiàn)狀

從梅花溝流域及81503工作面邊界向外擴50 m作為評估邊界，評估面積共計12.44 km2；調查范圍對滑坡、崩塌而言，考慮到一級斜坡頂部，對泥石流而言考慮全流域，調查面積共計13.51 km2。保德煤礦梅花溝及81503工作面環(huán)境地質圖如圖2所示。

圖2 保德煤礦梅花溝及81503工作面環(huán)境地質圖

評估區(qū)主要地質災害類型分為：黃土(加基巖)滑坡災害、崩塌災害、泥石流災害和地面塌陷4類[3-5]。根據(jù)評估區(qū)實地勘查主要結論如下：

滑坡災害全區(qū)均有分布，但集中分布于溝谷上游，本次項目區(qū)共調查35處滑坡災害；崩塌災害廣泛分布于溝谷中下游，本次評估區(qū)共發(fā)育9處典型崩塌災害，其中主要以線、面分布于溝谷中下游位置，在已發(fā)生崩塌落石的陡崖上仍然保留部分危巖體。

黃土基巖滑坡H01滑體長570 m，寬190 m，滑體厚度10～20 m，滑體700 000 m3，滑向300°，后壁明顯，高約15 m；滑體陡坎前部形成約62 500 m2的滑坡平臺，坡度約17°；滑坡陡坎后部可見拉張裂縫；滑體平面形態(tài)呈圈椅狀，滑坡發(fā)生的力學性質為牽引式；滑坡主要誘因為溝谷下蝕形成下部臨空面，在降雨和重力重合作用下導致滑坡，危害大，危險性大。

通過現(xiàn)場調查與分析，評估區(qū)共發(fā)育崩塌9處。主要發(fā)育于黃土、紅粘土、砂巖、砂、泥巖中。崩塌體規(guī)模小～中，體積1 000～20 000 m3。崩塌體物質主要為黃土、風化砂巖，砂、泥巖。

梅花溝泥石流災害發(fā)育明顯，根據(jù)《泥石流災害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220-2006)中泥石流災害暴發(fā)規(guī)模等級表。判定評估區(qū)泥石流規(guī)模為大型泥石流災害。

梅花溝主溝及支溝可提供豐富的松散固體物質。松散固體物質包括主溝溝口及下游堆積有多次洪水、泥石流攜帶的大量沖洪積物，谷坡兩側基巖上覆一定厚度的坡、殘積物，溝道及支溝中滑坡、崩塌、錯落、剝落等各種不良物理地質作用所形成的坡積物、崩積物，黃土頂部一定厚度的松散風積物，以及溝中人類生產生活產生的生活垃圾和棄土廢渣等物質。

采空區(qū)塌陷評估區(qū)主要表現(xiàn)特征為地裂縫和地面塌陷，地裂縫發(fā)育特征為裂縫平行工作面推進方向，裂縫長約3～4 km，寬0.3～0.4 m，面積約0.1 km2；其突出的特點為地裂縫平行展布，且和地下采空區(qū)展布方向有很好的一致性。

3 開采誘發(fā)地質災害防減災措施及治理方案

3.1 防災減災措施

在井下開采過程中，同時應進行地表變形觀測，總結該礦地表變形的規(guī)律。對采區(qū)地表變形量及變形方式進行預測評估。對采空可能影響的村民住戶房屋的變形程度做到提前告知，最大限度地降低采空區(qū)地表變形引起的毀壞，減少人民財產的損失。

礦山工程建設和生產期間，礦山開發(fā)單位要對礦區(qū)引發(fā)或加劇的地質災害，特別是地面塌陷、地裂縫、滑塌、泥石流等加強監(jiān)測預防。對居民住戶附近的地質災害隱患點，要設專人監(jiān)測，出現(xiàn)隱患及時消除，做到防患于未然。

對煤礦開采引發(fā)和加劇的滑坡、崩塌等地質災害，建議“勤調查、勤監(jiān)測、勤預防、勤治理”，做好預防，避免危及人民的生命財產安全。

地質災害的防治，應貫徹“防治結合，以防為主，綜合治理”的原則，通過保護環(huán)境，恢復植被，加強減災防災宣傳，應用法律、行政等措施規(guī)范人類經濟活動行為，削弱、抑制滑坡、崩塌、泥石流發(fā)生及形成條件，從而減少或減弱滑坡、崩塌、泥石流規(guī)模、頻率，達到控制崩塌、泥石流危害的目的；采取預警措施，在滑坡、崩塌、泥石流發(fā)生前進入安全區(qū)躲避，避開滑坡、崩塌、泥石流危險區(qū)，減少、防止災害的發(fā)生，通過預防措施做到防患于未然。但對滑坡、崩塌、泥石流危害區(qū)已有的設施，還必須通過工程治理才能得到控制，以達到保護地質環(huán)境，避免和減少災害損失為目的。

根據(jù)崩塌、泥石流的發(fā)生條件、活動特點及危害狀況、發(fā)展趨勢和治理緊迫性，從全局的角度考慮，針對崩塌、泥石流發(fā)生時不同地段地質災害的危害程度、發(fā)生規(guī)模區(qū)別輕重緩急，采取切實可行的、相互關聯(lián)的工程措施，對崩塌、泥石流災害統(tǒng)一規(guī)劃治理。全面綜合地制定崩塌、泥石流防治規(guī)劃，應充分體現(xiàn)當?shù)厣鐣⒔洕吧鷳B(tài)環(huán)境的良好效益，避免由一種災害轉換為另一種災害；堅持綜合治理和長期監(jiān)測相結合，在保證有效治理的同時，盡可能減少對當?shù)厝罕娎娴膿p害。

根據(jù)不同崩塌、泥石流溝的特點，因地制宜地選擇不同的防治措施，結合實際，充分利用現(xiàn)有林帶防護工程，進行崩塌災害防治，做到技術上可行，經濟上合理，以達到防治的最佳效果和最大的經濟利益。

3.2 泥石流治理方案與預防措施

梅花溝泥石流的防治原則是3個結合，即防治結合，生物措施與工程措施結合，全面規(guī)劃與綜合治理結合。

治理方案一：以抑制泥石流發(fā)生為主的方案，采取修建溝渠、植樹造林等方式將泥石流的水源和松散固體物質的聚積排出和固定；以行政管理、法令措施消除激發(fā)泥石流的人為因素，從而在源頭上抑制泥石流的發(fā)生；主要在梅花溝內建設多級攔擋措施，對泥石流進行分級攔擋，將泥石流中攜帶的固體物質淤積于河谷中，避免對下游造成危害。

治理方案二：以疏導泥石流過境為主的方案，主要采取攔擋、排導、疏通等河道改造工程(主要在溝口位置進行)，調節(jié)泥石流流量、消減龍頭能量，促使泥石流分流或解體，攔擋泥石中石塊，降低其沖擊力，從而控制通過梅花溝流域的泥石流流量、流速，使其順利過境而不危及兩岸保護區(qū)的安全。

預防措施：梅花溝泥石流的預防措施主要集中在城鎮(zhèn)，工程建設中應做好前期總體建設規(guī)劃；對溝內生產、生活中產生的固體廢棄物進行集中堆置、處理；改善梅花溝流域生態(tài)環(huán)境；做好泥石流監(jiān)測預警等方面的工作。

4 結論

(1)地質災害的防治，要貫徹“防治結合，以防為主，綜合治理”的原則。結合現(xiàn)場調研需要對評估范圍內的村落布局、重要設施、地面溝壩、滑坡分布情況以及地形地貌、地層巖性等實際情況，做出現(xiàn)有條件下可能發(fā)生地質災害的區(qū)域范圍及影響程度。通過保護環(huán)境，恢復植被，應用法律、行政等措施規(guī)范人類經濟活動行為，削弱、抑制滑坡、崩塌、泥石流發(fā)生及形成條件，從而減少或減弱滑坡、崩塌、泥石流規(guī)模、頻率，達到控制崩塌、泥石流危害的目的。然后全面整體規(guī)劃，對重點區(qū)域加強防治，各種防治措施緊密結合，因地制宜開展防護工作。

(2)礦井開采設計和生產過程中，從全局的角度考慮，針對崩塌、泥石流發(fā)生時不同地段地質災害的危害程度、發(fā)生規(guī)模區(qū)別輕重緩急，采取切實可行的、相互關聯(lián)的工程措施，對崩塌、泥石流災害統(tǒng)一規(guī)劃治理。全面綜合地制定崩塌、泥石流防治規(guī)劃，應充分體現(xiàn)當?shù)厣鐣?、經濟及生態(tài)環(huán)境的良好效益，避免由一種災害轉換為另一種災害；堅持綜合治理和長期監(jiān)測相結合，在保證有效治理的同時，盡可能減少對當?shù)厝罕娎娴膿p害。

(3)礦井開采時刻將安全放在第一位，不僅考慮井下，還要考慮地表，以確保礦井生產的安全、正常運行，通過此次評估和措施的實施，回采該區(qū)域采煤工作面未惡化生產環(huán)境。