徐州位于江苏省北部,主城区总面积 644 km2,年气温 14 ℃,1 月平均气温 - 0. 7 ℃,7 月平均气温27 ℃,供热与供暖天数均为 90 d,为浅层地温能开发提供了较好的条件。
徐州市地貌,根据成因和区域特征自西向东大致可分为丰、沛黄泛冲积平原,铜、邳、睢低山剥蚀平原,沂、沭河冲洪积平原 3 个地貌区。地形由平原和山丘岗地两部分组成,以平原为主,约占全市总面积的 90% ; 丘陵岗地约占 10% ,多属顶平坡缓的侵蚀残丘。
2 矿山地质灾害分布特征
矿山的地质环境问题分布特征与矿产分布有直接关系。徐州市共有 422 个矿山,其中 373 个露天采石矿山,49 个地下开采矿山 。徐州市主要开采的矿产资源为煤、铁、石膏、岩盐、矿泉水和建筑石料,其中煤、铁矿、石膏为井下开采; 岩盐、矿泉为井工开采; 建筑石料露天开采,且均分布在低山丘陵区。矿山地质灾害受开采矿种影响,主要为采空区地面塌陷、崩塌和滑坡,因开采方式不同,不同矿种表现的地质灾害特征各异[11-12]。
2. 1 矿山地质灾害现状
( 1) 煤矿。徐州市 8 个在采煤矿位于沛县( 7个) 和丰县( 1 个) ,28 个关闭煤矿主要位于沛县、铜山区、贾汪区和市辖区。徐州市 28 个关闭的煤矿形成地面塌陷面积 193 km2,发生地面塌陷地质灾害规模大,地面塌陷发育强烈,危险性大[13-14]。因采空区地面塌陷影响造成村庄搬迁,农田积水无法耕种,农作物产量减产,电力设施、道路、水利设施不同程度的损毁。目前仍生产的 8 个煤矿共形成2 73 km2 的塌陷区及其影响区。地面塌陷形式主为地表移动盆地,移动盆地的中间区、内边缘区、外边缘区发育较为齐全。目前中间区下沉深度 9 m 以上,地形较为平坦,大部分地段为积水区; 内边缘区环绕于中间区四周,目测该区域地面出现明显倾斜形成拉坡地,局部有伴生地裂缝; 外边缘区位于内缘区四周,目测地形基本无明显变化。整体认为矿山地质灾害发育。
( 2) 铁矿。徐州市 5 个铁矿,其中 3 个正处在基建期,1 个采用充填式开采,矿山地质灾害不发育,目前仅利国铁矿地质灾害发育。2016 年 8 月,在利国铁矿南部发生地面塌陷地质灾害,地表塌陷及影响面积约为 1. 84 万 m2,最大塌陷深度超过 20m,地面塌陷形成一个不规则的塌陷坑,造成道路被毁,路边车辆落入塌陷坑,所幸未造成人员伤亡。尚未发生地面塌陷的采空区分布区域,随着时间的推移,地面变形不断增加,极有可能发生地面塌陷灾害; 铁矿石赋存于奥陶系岩溶灰岩与火成岩接触带中,位于当地侵蚀基准面以下,属于以岩溶裂隙为主的充水矿床,开采时奥陶系各含水带的水直接或间接涌入坑道中。矿坑疏干排水,形成区域性的降落漏斗,使浅部含水带的水通过断层等裂隙通道不断流入矿坑,在矿井大水量排水条件下,可能发生岩溶地面塌陷[15-16]。综合评价利国铁矿发生岩溶地面塌陷地质灾害危险性大,矿山地质灾害发育。
( 3) 石膏矿。徐州市有 1 个石膏矿开采集中区,采空区地面塌陷发育。石膏矿区位于江苏省邳州市北部,总面积 47. 3 km2。石膏矿开采形成的采空区改变了原来地层的应力状态和地质结构,可能会导致地面塌陷、地表位移。自 2005 年 3 月该区发生采空地面塌陷以来,事故发生频率有加快趋势,共发生 19 处 22 次不同规模的塌陷灾害,累计破坏土地面积 20. 87 hm2,在四户镇石羊村董家组内先后发生了 3 次塌陷( 现村庄已搬迁) ,造成房屋受损,所幸未造成人员伤亡。但石膏矿塌陷的突发性和不确定性存在较大安全隐患,矿山地质灾害发育[17]。
( 4) 矿泉水、岩盐矿山。徐州市 7 个地下开采矿泉水、岩盐矿山。矿泉水矿山均地处平原区,矿山地质灾害不发育。岩盐矿山地处平原地貌,上覆第四系厚度大于 200 m,目前开采深度一般大于 1 000m,虽然目前已出现一定范围的溶腔,但溶腔规模较小,未对周边村庄房屋及道路等建( 构) 筑物造成影响,矿山暂无地质灾害发育。
( 5) 露采矿山。徐州市露采矿山共 373 个,其中关闭的 350 个,生产的 23 个。徐州市的采石矿山多采用露天斜坡式或凹陷式开采,采石后形成了陡壁、采坑,改变了原有山体及边坡的稳定性。高而的采矿边坡易诱发崩塌、滑坡地质灾害或存在崩塌、滑坡地质灾害的隐患。据统计,徐州市露采矿山曾发生过多次崩塌、滑坡地质灾害,因露采矿山一般远离人员聚集区,未造成人员伤亡和重大财产损失。崩塌地质灾害隐患点 71 处,边坡陡峭,岩体节理发育,危岩及悬石极易受采厂爆破震动或雨水冲刷自身重力等作用而滑落。综合认为,露采矿山地质灾害较发育。
2. 2 矿山地质灾害发展趋势分析
( 1) 生产( 在建) 矿山。露采矿山地质灾害主要为崩塌、滑坡。因矿山设立采矿权证之前属私人开采,多不规范,生产矿权外部分矿山存在地质灾害隐患点,在生产过程中应加强监测,防止地质灾害带来财产损失和人员伤亡; 生产( 在建) 矿山在开采过程中严格按照开发利用方案进行开采,及时清除边坡危岩,加强生产过程管理,矿山地质灾害问题处于可控状态。地下矿山地质灾害主要为地面塌陷,其中盐矿、铁矿、矿泉水矿山一般不会引发地面塌陷,地质灾害较轻; 煤矿的开采必然导致采空区地面塌陷的发生,随着生产的进行,地面塌陷将进一步加剧,待矿山开采结束后根据矿山地质环境恢复治理与土地复垦方案进行综合整治,矿山地质环境问题将缓解。
( 2) 关闭矿山。根据人类活动及受威胁程度不同,徐州市露采关闭矿山在本次工作中发现多处地质灾害隐患点,均为小型崩塌隐患,但部分矿山处于人员聚集区,如不加以处理,地质灾害发生的可能性大。徐州市地下矿山 29 处,地质灾害主要为采空区地面塌陷,其中 28 处为煤矿,最晚 2016 年停采,陷活跃期已结束,已基本达到稳沉状态,但可能出现采空区活化现象; 石膏矿自 2012 年停采以来先后发生 22 次塌陷,且近年来有加剧趋势,石膏矿塌陷的不可预见性加大了地质灾害隐患,为全市地质灾害预防的重中之重。
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