譚偉 李衛(wèi)華 田巍

摘要：湖北省云應(yīng)地區(qū)膏鹽礦資源豐富、開采歷史悠久，因采礦導(dǎo)致的地面塌陷問題也由來已久，造成的經(jīng)濟損失巨大，嚴重威脅到了當?shù)匕傩丈敭a(chǎn)安全，急需開展相應(yīng)的防治工作。本論述從防治工作部署、監(jiān)測預(yù)警方式、應(yīng)急響應(yīng)應(yīng)對、治理措施幾個方面針對不同類型地面塌陷及塌陷不同階段提出相應(yīng)的對策建議，包括工程治理措施、搬遷避讓措施、植物修復(fù)措施等。旨在通過以上手段保障當?shù)匕傩瞻踩?，達到防災(zāi)減災(zāi)的目的，為湖北省云應(yīng)膏鹽礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：地面塌陷；監(jiān)測預(yù)警；防治措施

中圖分類號：P624文獻標志碼：A

經(jīng)統(tǒng)計，湖北省云應(yīng)地區(qū)因采礦導(dǎo)致的地面塌陷共計43處，共威脅人數(shù)近兩千多人，經(jīng)濟損失達2 300萬元，急需開展相應(yīng)的防治工作。通過合理布設(shè)監(jiān)測設(shè)備可以快速捕捉災(zāi)害發(fā)生的信號從而及時發(fā)布預(yù)警信息迅速開展應(yīng)急處置、有效減輕災(zāi)害造成的損失。通過對已發(fā)生地面塌陷區(qū)域開展工程治理，可以改善當?shù)匕傩丈姝h(huán)境，有利于和諧社會建設(shè)[1]。

1防治原則

地面塌陷防治應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，樹立以預(yù)防為主，防治為輔的觀念，做到與生態(tài)環(huán)境保護密切結(jié)合。通過有效的防治措施，預(yù)防水土污染，穩(wěn)定地質(zhì)環(huán)境，有效減輕和遏制生態(tài)環(huán)境惡化，增加可利用土地資源，保障膏鹽礦建設(shè)發(fā)展。具體應(yīng)遵循以下原則。

1.1加強地面塌陷監(jiān)測預(yù)警工作

通過監(jiān)測手段快速獲取地質(zhì)環(huán)境條件變化數(shù)據(jù)，并及時發(fā)出預(yù)警信息，可為避險決策和應(yīng)急處置提供關(guān)鍵依據(jù)。專業(yè)監(jiān)測和群測群防相互補充，前者突出機理、定量預(yù)警預(yù)報、為治理論證提供依據(jù)，指導(dǎo)群測群防；后者是對地面塌陷危險區(qū)實施全覆蓋監(jiān)測預(yù)警，實現(xiàn)及時避讓、自救、互救。

1.2加強應(yīng)急反應(yīng)與處置系統(tǒng)建設(shè)

突發(fā)地面塌陷應(yīng)急準備與響應(yīng)是控制、減輕災(zāi)害可能造成的人身傷害、財產(chǎn)損失及環(huán)境破壞的有效措施，也是保障公共安全的重要手段。通過加強應(yīng)急反應(yīng)與處置系統(tǒng)建設(shè)，來應(yīng)對可能的突發(fā)地面塌陷，以便災(zāi)害發(fā)生時能夠做到反應(yīng)及時、臨危不亂，有組織有秩序的搶險救災(zāi)，減少不必要的損失。

1.3工程和生物措施相結(jié)合

通過工程措施改變地面塌陷的形成條件和致塌因素，使之向不利于地面塌陷形成的方向發(fā)展，從而達到防治的目的；生物措施主要是通過種植能凈化土壤環(huán)境的植物，恢復(fù)其原有農(nóng)耕功能，達到對鹽堿化土壤治理修復(fù)的目的?？筛鶕?jù)不同塌陷區(qū)特點采取多種措施綜合處置，利用不同措施的組合優(yōu)勢達到最佳效果[2]。

1.4由點及面、逐步推廣

由于地面塌陷防治工作難度大、成本高，不宜集中統(tǒng)一開展，相反應(yīng)按輕重緩急分三個階段開展：第一階段（2021～2022年）建立完善各礦區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警自動化；第二階段（2023～2025年）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果選擇典型災(zāi)害點開展相應(yīng)防治工作試點，并對防治效果進行跟蹤監(jiān)測，選點優(yōu)先考慮以下條件：（1）威脅人數(shù)較多（≥30人），威脅重要設(shè)施；（2）尚未規(guī)劃或?qū)嵤┌徇w、治理；（3）后期規(guī)劃將作為功能性用地；（4）已開展過監(jiān)測工作，具有相應(yīng)監(jiān)測資料；（5）成災(zāi)機理較為典型。第三階段（2026～2030年）根據(jù)典型災(zāi)害點防治工作效果，選擇合適的防治措施，由點及面逐步推廣到所有礦區(qū)。

2監(jiān)測預(yù)警

2.1監(jiān)測預(yù)警方法

監(jiān)測預(yù)警方法要建立在群測群防與專業(yè)監(jiān)測基礎(chǔ)之上。其中，群測群防監(jiān)測主要是通過人工巡視，在發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時進行人工預(yù)警；專業(yè)監(jiān)測依據(jù)地表變形、深部位移與地下水電導(dǎo)率等監(jiān)測數(shù)據(jù)開展專業(yè)預(yù)警。監(jiān)測預(yù)警工作流程如圖1所示。專業(yè)監(jiān)測方法如下。

2.1.1深部垂直位移監(jiān)測

深部垂直位移監(jiān)測設(shè)備主要由電磁沉降儀、沉降管、沉降磁環(huán)組成，如圖2所示。電磁沉降儀是用于定期人工采集數(shù)據(jù)的儀器，由含有導(dǎo)線的鋼帶尺、不銹鋼磁性探頭、聲光指示器電路及平尺卷軸等組成；沉降管是給電磁沉降儀的探頭提供工作通道及作為沉降磁環(huán)的運動導(dǎo)軌；沉降磁環(huán)是一種磁性傳感元件。工作原理為：當安裝于設(shè)計深度的沉降磁環(huán)隨周邊土體發(fā)生位移時，通過從地面管口往下放探頭，探頭接近沉降磁環(huán)的區(qū)域時，感應(yīng)到磁信號并通過導(dǎo)線傳遞至卷軸內(nèi)的聲光指示器指示，此時讀取鋼帶尺上的刻度數(shù)值，對比初始讀數(shù)，得出每個磁環(huán)的位移量，從而獲取沉降數(shù)據(jù)。

2.1.2地表位移監(jiān)測

地表位移監(jiān)測設(shè)備主要由高精度GNSS接收機、外置測量天線、太陽能供電系統(tǒng)及一體化立柱支架等組成如圖3所示。工作原理為：在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，采用“1+ N”模式，即建設(shè)安裝1個GNSS基準站及對應(yīng)的多個GNSS監(jiān)測站。各GNSS監(jiān)測站與基準站接收機實時接收GNSS信號，并通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)實時發(fā)送到控制中心，通過數(shù)據(jù)分析軟件獲取各監(jiān)測點實時三維坐標，并與初始坐標進行對比，從而獲得對應(yīng)監(jiān)測點位移量，同時分析軟件根據(jù)事先設(shè)定的預(yù)警值而進行報警。

2.1.3地下水位、水質(zhì)監(jiān)測

地下水位、水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備主要由遠程終端單元（簡稱RTU）、多參量水質(zhì)分析儀、太陽能供電系統(tǒng)及一體化立柱支架等組成，如圖4所示。工作原理為：通過在水文孔中下放安裝多參量水質(zhì)分析儀，感知地下水位、水質(zhì)參數(shù)的變化，得到具體的數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換，經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸線纜存入地面監(jiān)測儀器RTU中，RTU對傳感器的數(shù)據(jù)進行讀取、存儲并上傳至云平臺，平臺對當前及長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理與展示，從而達到地下水位、水質(zhì)在線監(jiān)測的目的。

2.2預(yù)警判據(jù)

預(yù)警判據(jù)主要包括變形量、變形速率、變形特征、注采井鹵水濃度及水量等。

2.3預(yù)警模型與預(yù)警指標

（1）可根據(jù)群測群防和專業(yè)監(jiān)測綜合研判的監(jiān)測結(jié)果確定預(yù)警模型，建立四級預(yù)警指標。

（2）預(yù)警結(jié)果應(yīng)根據(jù)不同類型的預(yù)警指標綜合判定（如圖5所示）。

2.4預(yù)警等級與信息發(fā)布

2.4.1地面塌陷監(jiān)測預(yù)警等級

（1）紅色預(yù)警（警報級）：地面塌陷發(fā)生的可能性很大，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)變化很大，現(xiàn)場異?，F(xiàn)象很明顯，短期內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的概率很大。

（2）橙色預(yù)警（警戒級）：地面塌陷發(fā)生的可能性較大，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大，現(xiàn)場異?，F(xiàn)象較明顯，短期內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的概率較大。

（3）黃色預(yù)警（警示級）：地面塌陷發(fā)生的可能性小，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較小，現(xiàn)場可見局部異?，F(xiàn)象，短期內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的概率小。

（4）藍色預(yù)警（注意級）：地面塌陷發(fā)生的可能性很小，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)變化很小，現(xiàn)場異常現(xiàn)象不太明顯，短期內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的概率很小。

2.4.2預(yù)警級別調(diào)整

（1）預(yù)警級別提高

監(jiān)測顯示，地面塌陷宏觀跡象及短臨前兆更加明顯，短期內(nèi)大規(guī)模發(fā)生的概率增大，地面塌陷風(fēng)險進一步增大，經(jīng)會商認定后，可以提高預(yù)警級別。

（2）預(yù)警級別降低與解除

地面塌陷風(fēng)險降低，發(fā)生概率變小，短臨前兆監(jiān)測數(shù)據(jù)趨緩，經(jīng)會商認定后，可以降低預(yù)警等級或解除預(yù)警。

（3）預(yù)警信息發(fā)布

①發(fā)布流程

預(yù)警信息由縣級以上人民政府自然資源主管部門發(fā)布，第一時間將相應(yīng)等級預(yù)警信息告知相關(guān)責(zé)任人，并根據(jù)有關(guān)規(guī)定決定是否向社會發(fā)布。

②發(fā)布渠道

發(fā)布渠道包括電話、傳真、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)站、電視臺、廣播、短信、微信、微博、QQ、電子顯示屏，以及高音喇叭、銅鑼、口哨等方式。

2.5預(yù)警響應(yīng)

（1）藍色預(yù)警應(yīng)對措施

藍色預(yù)警發(fā)出后，群測群防員應(yīng)去現(xiàn)場對宏觀跡象進行巡查，并將有關(guān)情況進行反饋至鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道辦事處）自然資源主管部門。

（2）黃色預(yù)警應(yīng)對措施

黃色預(yù)警發(fā)出后，監(jiān)測責(zé)任人、群測群防員應(yīng)去現(xiàn)場對宏觀跡象進行巡查；技術(shù)支撐單位加強監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，開展中期預(yù)警，預(yù)測發(fā)展趨勢，并到現(xiàn)場進一步核查，并將有關(guān)情況反饋至鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道辦事處）自然資源主管部門。

（3）橙色預(yù)警應(yīng)對措施

橙色預(yù)警發(fā)出后，監(jiān)測責(zé)任人、群測群防員應(yīng)去現(xiàn)場對宏觀跡象進行巡查，加強對宏觀變形跡象的監(jiān)測；技術(shù)支撐單位加強監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，開展短期預(yù)警，預(yù)測發(fā)展趨勢；鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道辦事處）防災(zāi)責(zé)任人會同技術(shù)支撐單位前往現(xiàn)場進一步核查，并將有關(guān)情況反饋至縣（區(qū)）級自然資源主管部門。

（4）紅色預(yù)警應(yīng)對措施

紅色預(yù)警發(fā)出后，監(jiān)測責(zé)任人、群測群防員應(yīng)去現(xiàn)場對宏觀跡象進行巡排查，加強宏觀變形監(jiān)測及短臨前兆監(jiān)測，開展短臨預(yù)警，由其根據(jù)現(xiàn)場宏觀變形等實際情況判定是否提前組織地面塌陷危險區(qū)群眾進行轉(zhuǎn)移?？h級自然資源主管部門會同鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道辦事處）和技術(shù)支撐單位前往現(xiàn)場進一步調(diào)查處置，若確屬災(zāi)險情，則立即按照應(yīng)急預(yù)案和災(zāi)險情速報機制采取相應(yīng)行動。

3應(yīng)急響應(yīng)措施

根據(jù)塌陷發(fā)生過程的不同階段，應(yīng)采取不同的應(yīng)急處置措施：在突發(fā)階段應(yīng)采取有效的應(yīng)急自救措施，在緩變階段應(yīng)以外界救援為主；在暫時穩(wěn)定階段則須開展相應(yīng)工程治理措施消除隱患[3]。

應(yīng)急自救：通過開展日常應(yīng)急演練，增強百姓面對突發(fā)事件應(yīng)急自救能力，在災(zāi)害發(fā)生初期迅速開展自救逃生，減少不必要的傷亡與損失。

外界救援：當災(zāi)害發(fā)生，應(yīng)按照事先制定的應(yīng)急預(yù)案快速響應(yīng)，消防、公安、醫(yī)療等救援隊迅速開展相應(yīng)疏散救援工作。

工程治理：在查明塌陷原因基礎(chǔ)上布置監(jiān)測工作，確定地面塌陷進入暫時穩(wěn)定階段后，即可開展必要的地質(zhì)勘查工作，通過工程治理消除隱患。

4治理措施建議

4.1工程治理

4.1.1土洞型地面塌陷治理工程方案建議

工作區(qū)內(nèi)調(diào)查已發(fā)生或潛在土洞型地面塌陷均位于鹽礦采空區(qū)，其治理工程主要措施如下：

（1）鹽井封堵：對廢棄鹽井，超期服役鹽井，以及鹽井井管出現(xiàn)嚴重銹蝕、錯斷等造成冒鹵的鹽井，嚴格按規(guī)范要求進行封堵。

（2）注漿：查清地下含水層、土洞分布及其影響范圍，采用鉆孔灌注法將一定比例的水泥漿注入塌陷區(qū)，填充地下孔隙（洞）、隔斷地下水流通道，加固巖土體結(jié)構(gòu)，使之達到穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）塌陷坑回填：對已形成的塌陷坑開展勘查工作，查清土洞分布及其深度并進行回填夯實，提高承載力。

4.1.2冒頂型地面塌陷治理工程方案建議

工作區(qū)內(nèi)調(diào)查已發(fā)生或潛在冒頂型地面塌陷均位于石膏礦采空區(qū)，其治理工程主要措施如下：

（1）采空區(qū)回填：在查清塌陷范圍及深度的前提下，對已形成的采空區(qū)及時用碎石土進行回填，并覆蓋粘土碾壓夯實。

（2）土地平整：對已穩(wěn)定的塌陷坑地段，進行回填，平整土地，保持地面徑流通暢；對未穩(wěn)定的塌陷坑地段，則不宜開展土地整理，以免殘余變形導(dǎo)致再次塌陷。

（3）截、排水：在塌陷坑及外圍修建截、排水溝，防治地面徑流沿地裂縫流入地下。

（4）注漿：采用鉆孔灌注法注入一定比例的水泥漿，填充地下空腔、隔斷地下水流通道，加固巖土體結(jié)構(gòu)，防止冒頂型地面塌陷的發(fā)生。

4.2搬遷避讓

安置方式主要有就近安置、自主安置和集中安置幾種方式。其中：就近安置指在原址附近選擇安全區(qū)域安置，選址地可占用自己耕地、臨村（組）耕地或荒地；自主安置指投親靠友等自行搬遷的方式；集中安置指政府統(tǒng)一選址進行異地安置，新址選址應(yīng)嚴格執(zhí)行國家土地政策、本著安置與發(fā)展相結(jié)合的原則。

4.3植物修復(fù)

云應(yīng)膏鹽礦區(qū)地面塌陷過程中，造成局部地區(qū)土壤鹽堿化而失去原有農(nóng)耕功能，因此在防治過程中應(yīng)該對鹽堿化土壤進行治理修復(fù)。其方法主要是通過種植能凈化土壤環(huán)境的植物，恢復(fù)其原有農(nóng)耕功能，達到對鹽堿化土壤治理修復(fù)的目的。其中以種植草本和木本植物效果最好。草本植物主要包括草木樨、豬毛菜、艾蒿、補血草和苜蓿；木本植物主要包括白刺、杜梨和銀水牛果[4-6]。以上植物均能有效降低土壤中的鹽含量，對鹽堿土的改良效果均較好。

參考文獻：

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