西部高强度采煤区矿山地质灾害现状与防控技术

榆神府矿区是我国重要的原煤产地,高强度、大规模开采导致矿山地质灾害不断涌现。通过高分遥感结合地面调查研究了本区矿山地质灾害现状,结果表明:本区矿山地质灾害主要包括地面塌陷、地裂缝、矿震、地表水体缩减、地下水位下降、土地退化等。地面塌陷可划分为4个区,其中严重区与煤层开采强度相关性高;地裂缝分布空间维数在1.45~1.51,垂直工作面走向的裂缝多于顺工作面走向的裂缝;采空区塌陷引发地震46次,最大震级3.2级;水体灾害包括地表水体面积缩减和地下水位埋深下降,地下水位下降8 m以上的区域面积达33 km2;矸石压占对土地利用结构影响较大,但荒漠化程度总体上呈逆转趋势。开展矿山地质灾害防控技术研发,建立矿山地质灾害、地质环境监测体系,是矿山地质灾害防控的重点。

陕西省矿山地质环境问题特征及修复模式研究

为提出合理的矿山地质环境治理对策,通过实地调研和研究分析,系统地梳理了陕西省矿山的分布及开发现状,总结了陕西省矿山地质环境问题特征,分析了矿产资源赋存条件、岩土体特征、降雨对矿山地质环境的影响。在此基础上,梳理了矿山生态修复治理模式,针对陕西省各类典型矿产集中开采区,总结了地质灾害防治、地貌景观恢复、土地损毁修复、含水层保护与修复4类治理技术,同时梳理全省已实施的矿山治理工程经验,结合全省各类地貌单元特征,因地制宜提出了资源再利用、能源再利用、科普文娱开发利用、生态服务开发利用4类治理模式建议,为陕西省矿山生态修复治理提供思路。

石油开采对陕北生态脆弱区地质环境影响成灾机理分析

在综合分析陕北地质环境背景的基础上,研究石油开采对地下水、地表水、土壤的影响,通过取样测试分析其成灾机理。得出:目前石油开采区浅层土壤已普遍受到石油开采的污染,土壤样品中石油物质检出率达85.7%;部分河道石油物质超标,已影响到地表水水质;受土壤过滤作用的保护,目前陕北石油开采区地下水基本未受到石油污染,地下水质量主要受原生地质环境及人类活动影响,处于区域稳定、局部污染的状态。最后对陕北石油开采区地质环境保护提出了对策建议。

切顶沿空留巷卸压机理及支护技术研究

云驾岭矿9号煤上覆厚硬岩层,采场矿压显现强烈,采用传统的沿空留巷方法围岩控制难度大。以云驾岭矿19103工作面运巷为背景,分析了切顶沿空留巷厚硬直接顶力学平衡条件,得出巷旁需提供不小于1046 kN的支护阻力。采用数值模拟的方法对比了沿空留巷在厚硬直接顶条件下切顶与不切顶时围岩变形及应力、塑性区的分布规律,结果表明:切顶后采空区顶板更容易垮落,留巷顶板稳定时下沉量仅为同期不切顶时的28.2%,切顶后留巷侧顶板垂直应力变小、水平应力增大且围岩塑性区向顶底板深部转移,揭示了预裂切顶卸压的机理为阻断工作面动压的传递以及诱导采空区顶板提前冒落接顶承压,水平应力增大的原因为切缝两侧形成的长、短“悬臂梁”变形的结果。提出了针对厚硬直接顶切顶留巷的顶板控制理念为集中支护切缝端、适当让压和形成“组合悬臂梁”,采用了“长、短锚索+单体液压支柱+可缩性U钢梁”的综合支护技术及挂网喷浆的密闭措施。现场工业性试验效果良好,切顶后留巷顶板锚索受力峰值在350 kN左右,围岩稳定后巷道规格满足二次复用的条件。

陕西省地质灾害气象预报预警指标研究

陕西省南北地质环境条件差异大,地质灾害类型不同,目前采用相同时间段的累计降雨量进行地质灾害预报预警科学性不足。为探索适合于陕西省地质灾害气象预报及监测预警指标,以2001—2019年4060起滑坡资料、致灾雨量数据和实时监测数据为基础,分析了降雨同地质灾害发生的相关性,分析了陕西省不同地区降雨同土壤含水率的关系、土壤含水率同地质灾害之间的关系,提出了陕西省地质灾害气象预报预警指标建议,研究结果为开展陕西省地质灾害气象预报预警提供了科学依据。

基于GIS结合模糊信息方法在灾害危险性区划中的应用--以大西安地区崩滑地质灾害为例

大西安地区的滑坡、崩塌主要分布在关中盆地黄土台塬边缘及高阶地前缘地带,这些灾害直接或间接地影响到了居民的生活或生产安全,开展滑坡、崩塌地质灾害易发性和危险性区划研究是城市发展的需要。根据大西安地区地质环境条件、自然地理条件、崩滑灾害的发育现状特征,结合降雨量及人类工程活动情况,选取地形地貌、地层岩性、地质灾害的发育现状作为影响该区地质灾害的主要因素,建立了大西安地区地质灾害易发性和危险性区划评价指标体系;运用模糊信息原理建立模糊信息综合评价模型,基于GIS系统对大西安地区的滑坡、崩塌地质灾害进行易发性和危险性进行了分区区划及其综合评定。评价结果表明,大西安地区滑坡和崩塌灾害高易发区面积为2 138.6 km2,占大西安地区总面积的13.85%;主要分布在大西安地区南部的周至县、户县、长安区,东南部的蓝田县和临潼区,以及蒲城县东部、北部,泾阳县的西南部。高危险区面积为258.2 km2,占全区总面积的1.7%;主要位于周至秦岭山前地带和蓝田白鹿塬边。该成果不仅可为大西安建设过程中的防灾减灾、规划设计、施工与运营提供依据,而且可充分挖掘大西安范围内高质量环境与土地资塬的开发潜力,避免和减少各类灾害的发生,最大限度地促进城市发展与环境协调具有重要意义。

论矿山地质环境监测体系

本文论述了矿山地质环境监测的意义、监测内容和监测方法、监测站点布局、监测数据采集与传输、数据分析与利用等,提出了矿山地质环境监测体系。矿山地质环境监测应由政府统筹管理,地质环境监测机构监督实施,矿山企业主导完成并定期提交矿山地质环境监测报告。

陕西省地质灾害与影响因素相关性研究

基于陕西省各市县地质灾害详细调查成果资料,利用GIS技术建立了地质灾害空间分布和地形地貌、地层岩性等5个影响因素的数据库,将数据库要素转换为50×50 m的栅格数据,重分类后统计各因素中发生地质灾害的栅格数目,计算其与地质灾害分布的相关性系数。结果显示:陕西省地质灾害在陕南秦巴山区地貌单元中最为发育;各地层岩性中,奥陶系对地质灾害的影响最大;高程为400～800 m,坡度为20°～30°,以及坡型曲率绝对值大于1的阳坡和年平均降雨量大于700 mm区域均为地质灾害易发区域;沿着断裂带、河流和交通线路,地质灾害呈现出"带状"分布,相关性系数沿着远离断裂带(河流、交通线路)的方向减小。研究结果对陕西省地质灾害的预防和治理提供依据。

矿山地质环境开发式治理模式研究

该文梳理了矿山地质环境开发式治理提出的政策背景,总结了开发式治理的概念内涵、治理模式与研究思路,并提出了开发式治理的可行性评价方法。结果表明:矿山地质环境开发式治理是在政府引领、政策支持下,吸纳多元资金,进行经济发展和生态环境治理并重的治理方式;开发式治理可以总结为残留资源再利用模式、废弃土地再利用模式、固体废弃物再利用模式、水资源循环再利用模式等4种模式;开发式治理可行性评价指标主要包括适宜性因素(自然地理条件、矿业开发条件)和限制性因素(经济效益、环境效益和社会效益),通过综合指数法评价认为,韩城西山石灰岩开采区最优开发式治理方案为"残留资源再利用模式"。通过矿山地质环境开发式治理模式的研究,以期为矿区环境保护和生态修复提供支持。

陕南秦巴山区地质灾害危险性评价研究

陕西省是中国地质灾害最严重的省份之一,而陕南秦巴山区地质灾害灾情尤为严峻,因此进行地质灾害危险性评价对指导防灾减灾工作意义重大。文章以陕南秦巴山区为研究区,基于GIS技术与2001—2016年研究区地质灾害灾情数据,分析研究了区内地质灾害与各指标因子之间的敏感性关系,并确定了高程、岩土体类型、断裂构造、降雨等7个影响地质灾害发生较大的因子作为区域地质灾害危险性评价指标。其次,以各指标条件下地质灾害数量和累计发生频次曲线斜率的突变为依据,对评价指标因子进行状态分级。最后,运用信息量法建立栅格数据模型展开区域地质灾害危险性评价。研究结果表明:高危险性、较高危险性、中危险性的地区占研究区总面积的百分比分别为10.52%、28.31%、30.19%,区内地质灾害点的空间分布与地质灾害危险性评价结果基本一致,信息量模型的预测精度为90.16%。文章将经验知识与数据驱动的分析方法相结合,应用于较大范围的地质灾害危险性区划,研究结果可为区域地质灾害防治工作提供参考依据。

陕西省韩城市地质灾害风险评估

地质灾害风险评估方法较多,但主要集中在对单体地质灾害的风险评估研究,对区域风险评价较少。该文以韩城市为研究对象,以网格划分为评价单元,以1:50 000地质灾害详细调查数据及收集到的相关社会、经济资料为基础,以概率统计法、Arc GIS、Mapgis、Auto CAD等为手段,对地质灾害危险性与承灾体易损性分项评价,采用定性综合评估的方法,实现韩城市地质灾害风险评估。将承灾体易损性分为人口易损性和财产易损性,提出人口比率和财产损失比率的概念,分别用因灾人口死亡总和/受威胁人口总和、已造成的财产损失总和/可能造成的财产损失总和表示,以单体地质灾害为基础,在评价单元内叠加评价,最终形成韩城矿区地质灾害风险评估分区图,根据不同的风险等级提出不同的防治建议,旨在为政府部门进行宏观决策、地方进行减灾防灾提供基础依据。

地质灾害防治行业信用体系建设探讨

信用是人类社会契约精神和信任关系的表达,是社会发展的必然产物。良好的信用体系能够促进资源的有效配置,提高交易效率,促进社会行业的健康良性发展。发达国家经过长期发展,已经形成完善的信用体系,大致可以分为市场经营、会员制经营、公共经营三种模式。21世纪后我国信用体系建设飞速发展,制度监管框架正在逐步建立,基础设施建设日趋完善,行业发展初具规模,中国地质灾害防治工程行业协会和四川省分别出台了各自的地质灾害防治行业信用体系制度。基于国内外信用体系建设经验和地质灾害防治行业当前状况,从顶层设计、统一标准、公开渠道、联合惩戒四个方面对我国地质灾害防治行业信用体系建设提出发展思路,构建了陕西省地质灾害防治行业信用体系。

陕西泾阳县地质灾害发育特征及形成条件

泾阳县是咸阳市辖县之一,地质构造复杂,大断裂发育,岩土体结构类型较复杂,人类活动强度大,降水量大且集中,地质灾害发育。该文分析了泾阳县地质灾害的类型、规模、发育特征和分布特征,进而分析了地质灾害的形成条件。分析表明,地质灾害发育的控制因素主要有地形地貌、地质构造、地层和岩土体结构、坡体地质结构等,而地下水和植被是地质灾害的影响因素,人类工程活动、大气降雨和地震是地质灾害的促发因素。

一种基于主成分分析法的区域性地质灾害危险性评估方法

以榆神府地区为研究对象,基于研究区已知在册的地质灾害隐患点,探讨一种区域性地质灾害危险性评估方法。首先利用地质灾害隐患威胁户数、威胁人数、威胁财产以及防治所需经费等数据,选取两个主成分,分别命名为隐患威胁指数和聚落抗灾指数;然后利用两个主成分方差贡献率获得权重得到各乡(镇、街道办)地质灾害危险性评估综合指标;最后应用地质灾害危险性评估综合指标以乡(镇、街道办)为单元划定地质灾害危险性分区。地质灾害危险评估分区分为5个级别,为危险性大区、危险性较大区、危险性中等区、危险性小区、不危险区。

2000～2016年陕西省地质灾害时空分布规律及变化趋势

本文利用2000~2016年陕西省已经造成人员伤亡和财产损失的地质灾害灾情资料,分析研究了近十七年陕西省地质灾害时空分布规律及变化趋势。结果表明:(1)时间上,年内地质灾害主要发生在5~10月,而7~9月是重灾期,非汛期地质灾害数量占比呈明显增高态势,由2013年以前的不足10.00%上升至2015年的39.47%、2016年的26.67%;年际上每3~5年会发生一次特大型地质灾害;"十二五"期间,地质灾害的发生数量、死亡失踪人数、直接经济损失总体上呈明显下降趋势。(2)空间上,陕南地区的地质灾害数量最多,但近年来陕北地区的地质灾害数量明显增多,呈现出由陕南向陕北逐渐扩展的趋势,2013年和2016年地质灾害数量占比由2003年的最低值0.25%分别上升至87.54%和46.67%,远远高于同年陕南地区。(3)引发因素上,由单一的自然因素向多因素交织转变,因人为活动引发的地质灾害数量呈现上升趋势。

2001-2017年陕西省地质灾害成功预报时空分布规律

系统梳理了2001-2017年陕西省地质灾害成功预报案例,揭示了地质灾害成功预报的时空分布规律、探讨了预报时间与发生时间的关系:(1)时间上,地质灾害成功预报主要发生在7-10月,占总数的84. 88%,且在9月达到最大值。(2)空间上,陕北、关中和陕南地区地质灾害成功预报占比分别为14. 14%、32. 20%和53. 66%,地市分布以安康市成功预报最多,商洛市次之,其他各地市分布相对平均。(3)预报时间与发生时间间隔上,在发出预警信息后,3～12 h内发生地质灾害的数量最多,占总数的26. 34%,在未来12 h内发生地质灾害的比例达到了54. 15%。在此基础上分析了陕西省地质灾害成功预报的主要做法,以期进一步提高陕西省的地质灾害成功预报率,努力从灾后救助向灾前预防转变,也为其他省份地质灾害成功预报提供可借鉴与参考的依据。

几种地质灾害监测预警和成功预报的模式

地质灾害成功预报是指通过多种形式的监测预警手段,在地质灾害临灾前,由单位或个人对地质灾害将要发生的时间、地点、范围或强度等进行准确的预判并发出预报预警信号,相关部门立即采取必要的避险防治措施后,避免了人员伤亡或财产损失的事件过程。该文以2003-2018年陕西省553起地质灾害成功预报为样本,以第一次预报预警信号的来源为依据,界定了地质灾害监测预警和成功预报的模式,辅以具体案例并对每一种模式进行了定义。文章认为地质灾害监测预警和成功预报的模式有:专业监测型、巡查排查型、气象预警型、群测群防型共四种模式,四种模式的成功预报率由低至高具"金字塔"型。

基于灰色系统理论的陕西省地质灾害趋势预测

未来地质灾害趋势预测,是地质灾害防治与规划工作宏观决策的基础。陕西省近年来的地质灾害以崩塌和滑坡灾害为主,占全省地质灾害总数的76.91%;降雨和人类工程活动为影响陕西省地质灾害发生的主要因素。以陕西省2003—2012年10年地质灾害灾情数据作为原始数据序列,建立灰色区间预测模型。采用2013—2017年5年地质灾害灾情数据,验证模型预测精度,对未来3年地质灾害发生趋势进行预测。预计未来一段时间地质灾害高发年为2019、2021和2024年。研究结果可为陕西省地质灾害防治工作的宏观决策提供参考依据。

对高速远程链生突发地质灾害防治问题的思考

基于全国各类型突发性地质灾害案例,进行分析研究,总结得出高速远程链生突发地质灾害的概念,认为高速远程链生突发地质灾害具有速度高、距离远、链生性强、破坏性大及成灾机理复杂的特征。受自然条件及地震、降水、人为活动等因素的影响,近年来,高速远程链生突发地质灾害多发、频发。结合当前地质灾害防治形势及多年的工作经验,提出了一系列的防治措施,为做好今后的地质灾害防治工作提供了思路。

榆神府矿区地下水水化学特征及形成机理

煤矿区地下水化学特征及其形成作用对矿区地下水保护和矿井突水水源识别具有重要意义。以陕北榆神府矿区第四系松散层、白垩系洛河组、侏罗系安定组及直罗组地下水为研究对象,综合利用统计分析、Piper三线图、同位素、Gibbs图及离子比例关系等方法分析了地下水水化学特征及形成作用。结果表明:研究区地下水均为弱碱性淡水,其中第四系松散层、白垩系洛河组和侏罗系直罗组风化基岩地下水中,阳离子以Ca^(2+)为主,阴离子以HCO_(3)-为主,侏罗系安定组地下水中阳离子以K^(+)+Na^(+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)为主,侏罗系直罗组正常基岩地下水中阳离子以K^(+)+Na^(+)为主,阴离子以SO_(4)^(2-)为主;各含水层地下水中TDS与主要离子相关性显著;白垩系洛河组与侏罗系直罗组正常基岩地下水中,离子空间分布差异性较大;通过同位素分析和溶滤作用分析,第四系与直罗组风化基岩含水层存在水力联系;研究区地下水主要离子形成受岩石风化控制,主要离子来源于碳酸盐、硅酸盐和硫酸盐矿物的溶解,并受到K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子交替吸附作用的影响。该研究结果可为榆神府矿区地下水资源保护和合理开发与利用等提供一定的借鉴。