陜西榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害演化過(guò)程

韓健楠，劉海南，賀衛(wèi)中，李永紅，姬怡微，趙 洲

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，陜西 西安 710054；2.陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，陜西 西安 710054； 3.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054)

陜西榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害演化過(guò)程

韓健楠1，劉海南2，賀衛(wèi)中2，李永紅2，姬怡微2，趙 洲3

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，陜西 西安 710054；2.陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，陜西 西安 710054； 3.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054)

由于自然因素和人為因素的交織、疊代作用，陜西省榆神府礦區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱敏感多變、水資源短缺、土地沙化與水土流失較為嚴(yán)重，而地質(zhì)災(zāi)害的孕育、發(fā)生、發(fā)展及形成又加劇了生態(tài)環(huán)境的脆弱性。在闡述研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，探討了榆神府地區(qū)崩塌、滑坡與地面塌陷的演化過(guò)程：滑坡、崩塌演化過(guò)程是黃土溝壑→脆弱的自然邊坡→人為活動(dòng)→形成不穩(wěn)定邊坡→水、巖土與人為作用耦合→地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生→加劇生態(tài)環(huán)境的脆弱；地面塌陷演化過(guò)程是河湖三角洲沉積→聚集煤系地層→在自然狀態(tài)下巖土體應(yīng)力平衡→人為開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)資源→地下形成采空區(qū)→圍巖應(yīng)力再分配→地面變形→地面塌陷災(zāi)害→加劇生態(tài)環(huán)境的脆弱。

生態(tài)環(huán)境；脆弱礦區(qū)；地質(zhì)災(zāi)害；演化過(guò)程；榆神府礦區(qū)；陜西

陜西榆林、神木、府谷(下簡(jiǎn)稱(chēng)榆神府)礦區(qū)是我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶上典型的生態(tài)脆弱區(qū)[1-3]，是毛烏素沙漠向陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)的過(guò)渡地帶，水力、重力、風(fēng)力作用十分嚴(yán)重。區(qū)內(nèi)煤炭、天然氣、石油等礦產(chǎn)資源豐富，一系列的人為工程活動(dòng)嚴(yán)重影響并破壞了本已脆弱的生態(tài)平衡狀態(tài)。脆弱性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：環(huán)境脆弱敏感多變、水資源短缺、土地沙漠化和水土流失嚴(yán)重。原生態(tài)環(huán)境脆弱性導(dǎo)致自然因素引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，而人為工程活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害又加劇生態(tài)環(huán)境的脆弱性。

縱觀以往研究成果[4-9]，關(guān)于保水采煤、適度開(kāi)采、濕地演化等方法進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的研究成果較多，這類(lèi)研究成果對(duì)陜北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)與保護(hù)做出了較大的貢獻(xiàn)，在全國(guó)類(lèi)似地區(qū)也有極高的借鑒價(jià)值；同時(shí)科研院所的學(xué)者熱衷于礦區(qū)地表變形的仿真試驗(yàn)和數(shù)值模擬[10]。其共同特點(diǎn)是關(guān)于點(diǎn)狀的或礦區(qū)密集地段的地面塌陷災(zāi)害形成機(jī)理、演化過(guò)程研究程度高，但對(duì)于整個(gè)榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)，面上地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、分布規(guī)律與其演化過(guò)程綜合性研究相對(duì)較少。

近年來(lái)，隨著榆神府經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，“短期近利”的土地利用和“有水快流”的能源開(kāi)發(fā)之人為工程活動(dòng)在研究區(qū)全面覆蓋，生態(tài)環(huán)境的脆弱性與地質(zhì)災(zāi)害在人為工程活動(dòng)的作用下呈現(xiàn)給陜北人民的是一個(gè)面上的惡性循環(huán)過(guò)程。如果說(shuō)人類(lèi)對(duì)于客觀存在的生態(tài)環(huán)境脆弱性無(wú)回天之力的話，但規(guī)范工程活動(dòng)，減少與避免人類(lèi)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，從而進(jìn)一步減輕脆弱生態(tài)環(huán)境的惡化，是完全屬于可控范疇。因此本文基于1∶50 000榆陽(yáng)、神木、府谷縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查，研究榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害演化過(guò)程，對(duì)于榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)、恢復(fù)與重建有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征與分布規(guī)律

1.1 基本特征

據(jù)調(diào)查資料[11-15]，研究區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害563處，地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型主要為崩塌、滑坡和地面塌陷，其中崩塌372處、滑坡115處、地面塌陷63處、泥石流13處，潛在威脅2 387戶10 166人和36 252萬(wàn)元財(cái)產(chǎn)的安全。地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模以小型為主，占總點(diǎn)數(shù)的60.21%；穩(wěn)定性較差和差居多，占總點(diǎn)數(shù)的87.74%；威脅人數(shù)小于100人的災(zāi)害占95%以上；趨勢(shì)預(yù)測(cè)以不穩(wěn)定為主，與現(xiàn)狀穩(wěn)定性相當(dāng)；低危險(xiǎn)和中危險(xiǎn)的點(diǎn)較多，占總數(shù)的96.45%，這與榆神府研究區(qū)地廣人稀密不可分，加之地面塌陷區(qū)內(nèi)受威脅對(duì)象搬遷力度較大有關(guān)。

圖1 研究區(qū)地面塌陷裂縫及其引發(fā)的滑坡分布圖

1.2 災(zāi)害發(fā)育特征

崩塌：崩塌體邊坡類(lèi)型主要為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡，比例為135：237，大部分坡體為后期改造的人工邊坡；有三種坍塌、剝落、張裂—滑移式[16]運(yùn)動(dòng)方式，比例為15：298：59，一次崩塌的發(fā)生，其運(yùn)動(dòng)方式往往是三種運(yùn)動(dòng)方式的綜合體現(xiàn)；崩塌邊界條件之高度50 m下、厚度5 m下、寬度90 m下、坡度60°～80°，與生態(tài)脆弱礦區(qū)黃土溝壑切割深、坡面破碎有關(guān)；由于微地貌受沉積環(huán)境和后期人為工程活動(dòng)的影響，黃土邊坡坡向在各個(gè)方向均有分布，因此崩塌方向四面八方。

滑坡：研究區(qū)滑坡以小型、淺層、黃土、現(xiàn)代、牽引為主。115處滑坡中，小型滑坡99處；滑體厚度小于10 m的滑坡為108處；黃土滑坡90處；研究區(qū)50%以上滑坡由人為工程活動(dòng)引發(fā)(其中神木縣91.2%、榆陽(yáng)區(qū)92.5%、府谷縣56.6%)；牽引式現(xiàn)代滑坡70處；平面形態(tài)以半圓為主、剖面形態(tài)以直線為主；坡度介于30°～60°間、滑向介于150°～300°間，前者坡度受地形巖土體結(jié)構(gòu)的影響，后者與研究區(qū)河流走向控制的斜坡坡向有關(guān)。

地面塌陷：研究區(qū)地面塌陷的表現(xiàn)形式除上述崩塌、滑坡特征外，主要表現(xiàn)為地表裂縫、塌陷盆地、塌陷坑、塌陷槽。①地表裂縫表現(xiàn)形式為直線型、弧型、折線型、不規(guī)則型等(圖1)，作者認(rèn)為后兩種裂縫是前兩種裂縫在地表拉裂、變形、下錯(cuò)過(guò)程中因地質(zhì)條件的不同組合而成。②塌陷盆地主要分布于榆陽(yáng)區(qū)與神木縣沙漠地區(qū)，形如“碗狀”，由于研究區(qū)黃土地貌地形起伏較大，盆地下沉值遠(yuǎn)小于地形高差，在黃土溝壑區(qū)很難發(fā)現(xiàn)該類(lèi)變形特征。③塌陷坑在斜坡邊緣地帶分布，初期變形特征為裂縫(或?yàn)樵泄?jié)理裂隙面、或?yàn)橄鲁僚璧剡吘壚瓘埩芽p)，經(jīng)水蝕、風(fēng)蝕、重力作用形成面積更大而深度較淺的塌陷坑。④塌陷槽主要發(fā)育在研究區(qū)粱峁頂部平坦寬闊的區(qū)域，走向基本與地形等高線平行、長(zhǎng)度與寬度不等、槽底平坦且保持原有地形，塌陷槽兩幫的地裂縫與其它裂縫無(wú)異。

2 地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害受控于地貌、河流走向與人為工程活動(dòng)影響，區(qū)域上、地貌上、流域內(nèi)等規(guī)律性明顯(圖2)。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害在不同地貌單元的分布情況

區(qū)域上，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布于神木(264處)，其次是府谷(196處)，最后是榆陽(yáng)區(qū)(103處)。府谷縣的新民鎮(zhèn)災(zāi)害點(diǎn)最多為44個(gè)，占總數(shù)的7.82%，其次是神木縣的永興辦和店塔鎮(zhèn)，分別是36個(gè)和28個(gè)，分別占總數(shù)的6.39和4.97%。

地貌上，研究區(qū)地貌單元由西向東為沙漠高原區(qū)、黃土梁峁溝壑區(qū)、黃土梁崗區(qū)、土石丘陵區(qū)和河谷階地區(qū)五種類(lèi)型。地質(zhì)災(zāi)害集中分布于三縣接壤的黃土梁峁溝壑區(qū)，占總數(shù)的56.31%；其次是神木縣和府谷縣黃河西岸與窟野沿岸河谷階地前緣陡坎上，占總數(shù)的26.64%。

流域內(nèi)，區(qū)內(nèi)水系均為黃河一級(jí)支流，由南向北較大的支流有：榆溪河、禿尾河、窟野河、孤山川、木瓜川、清水川、甫川等。地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多的流域是榆陽(yáng)區(qū)榆溪河?xùn)|岸、神木縣窟野河中游、禿尾河?xùn)|岸與府谷縣楊崖溝流域、窟野河中游、孤山川和木瓜川流域；除此之外其它流域如榆溪河與禿尾河相間的支溝內(nèi)、窟野河與孤山川相間的支溝內(nèi)、清水川流域、窟野河上游地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)也較多。

人為活動(dòng)密集區(qū)，發(fā)現(xiàn)的63處地面塌陷災(zāi)害均由煤炭采空區(qū)引發(fā)，主要分布于榆陽(yáng)區(qū)金雞灘、牛家梁、麻黃梁，神木縣西溝、永興、店塔、大柳塔及府谷的新民、廟溝等鎮(zhèn)(辦事處)人為活動(dòng)密集區(qū)域。主要位于榆神府采動(dòng)范圍礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題影響程度嚴(yán)重、較嚴(yán)重區(qū)內(nèi)。

3 地質(zhì)災(zāi)害演化過(guò)程

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害是脆弱的地質(zhì)環(huán)境條件在降水、人為工程活動(dòng)等引發(fā)因素綜合作用的產(chǎn)物，其形成與演化過(guò)程因地質(zhì)環(huán)境條件不同、引發(fā)因素的不同而形成的災(zāi)害類(lèi)型不同，錯(cuò)綜復(fù)雜、千差萬(wàn)別。

3.1 崩塌、滑坡演化過(guò)程

研究區(qū)滑坡、崩塌孕育的母體為壯年期溝谷內(nèi)[17]，研究崩塌、滑坡的演化過(guò)程，首先探討溝谷的形成過(guò)程，其次再研究溝谷邊坡在人為工程活動(dòng)、重力侵蝕與降水等外營(yíng)力作用下的演化過(guò)程。

3.1.1 地質(zhì)環(huán)境條件

黃土地區(qū)溝谷的演化是黃土地層在水流、重力和風(fēng)力等作用下完成的。早期的黃土高原是一個(gè)廣袤的夷平面，水流下切和構(gòu)造抬升作用下首先在地表出現(xiàn)毛溝或細(xì)溝；其次水流側(cè)蝕致使毛溝或細(xì)溝兩側(cè)或上下游擴(kuò)張，彼此間成為有水力聯(lián)系的黃土溝壑；后期在水流、重力、風(fēng)力綜合作用下溝壑不斷改變溝谷形態(tài)并伴生堆積，最后形成了溝壑縱橫，支離破碎的黃土地貌。溝谷演化過(guò)程為夷平面→毛溝或細(xì)溝→幼年期溝谷→壯年期河谷→老年期河谷。由此可見(jiàn)，早期黃土地貌的形成實(shí)際上地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行自身演化的過(guò)程，經(jīng)過(guò)巖層建造、構(gòu)造抬升、表生演化形成了人為棲息生存必須的巖石圈。在無(wú)人為活動(dòng)條件下，它繼續(xù)遵從表生演化的規(guī)律變化，水流、重力作用或極端天氣影響下，溝谷內(nèi)將形成滑坡和崩塌，由于無(wú)致災(zāi)對(duì)象，稱(chēng)之為不良地質(zhì)現(xiàn)象，之后又恢復(fù)平衡狀態(tài)。

3.1.2 人為工程活動(dòng)

人為工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用主要有：工程荷載、巖土開(kāi)挖、水流與水體調(diào)節(jié)等。本文用示意圖(圖3)，探討開(kāi)挖巖土體導(dǎo)致崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的演化過(guò)程。

平衡狀態(tài)的黃土溝壑為“V”字型溝谷，由于溝道窄小工程活動(dòng)受限，為此人們進(jìn)行削坡開(kāi)挖，為村莊、廠礦提供生活、生產(chǎn)場(chǎng)所；早期的開(kāi)挖活動(dòng)沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)劃、選址、設(shè)計(jì)和施工方案，一般粗放地沿溝谷兩側(cè)削坡或回填溝谷、平整場(chǎng)地而建(圖3a)，村莊、廠礦、道路等構(gòu)筑物的興建和運(yùn)營(yíng)，以各種不同作用方式對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行擾動(dòng)，造成地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化。如削坡建房過(guò)程中，不可避免的爆破振動(dòng)，導(dǎo)致本已脆弱的生態(tài)環(huán)境惡化，加劇巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，邊坡穩(wěn)定性降低，巖土體沿陡直的邊坡剝離墜落；降水對(duì)坡體的影響體現(xiàn)在四個(gè)方面：①?zèng)_刷坡體，加劇巖土體墜落。②沿巖土體入滲增加土體的靜水壓力，致使土體粘聚力與內(nèi)摩擦角發(fā)生變化，并在土巖接觸面匯集成水膜，形成軟弱結(jié)構(gòu)面(圖3b)。③轉(zhuǎn)為地表水側(cè)蝕坡腳而形成臨空面，或在坡體上形成下降泉繼續(xù)沖刷坡體。④在極端天氣下雨水直接滲入裂隙，在裂隙兩側(cè)形成一股巨大的推力，加速巖土體脫離母體(圖3c)，致使巖土體將沿著一定的軌跡發(fā)生崩塌或滑坡，最終崩塌體、滑坡體與人、構(gòu)筑物相遇后，碎裂而致災(zāi)(圖3d)。

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害以小型為主，但陜北地區(qū)小型致大災(zāi)的實(shí)例較多。如2014年10月10日發(fā)生于延安市甘泉縣馬岔溝黃延高速公路14標(biāo)段的滑坡災(zāi)害，位于黃土溝壑內(nèi)，災(zāi)害發(fā)生時(shí)滑體方量360 m3，為小型黃土滑坡，造成19人死亡、2人受傷，規(guī)模雖小但災(zāi)情嚴(yán)重[18]。

3.2 地面塌陷演化過(guò)程

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地東北緣，早侏羅世-中侏羅世早期形成了豐富的煤系地層[19]。煤炭開(kāi)采的強(qiáng)度與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度有明顯正相關(guān)，高強(qiáng)度開(kāi)采在研究區(qū)已經(jīng)造成了嚴(yán)重的地面塌陷。

采空區(qū)上方覆巖應(yīng)力再分布達(dá)到平衡狀態(tài)的過(guò)程實(shí)際是地面塌陷形成的過(guò)程，本文從兩個(gè)階段的演化過(guò)程進(jìn)行探討。

3.2.1 采空區(qū)覆巖變形破壞

研究區(qū)煤層深厚比大于40時(shí)，覆巖移動(dòng)和破壞自下而上出現(xiàn)三個(gè)帶：冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶、彎曲變形帶[20]。三帶變形分布規(guī)律取決于地質(zhì)和采礦等因素，與巖體力學(xué)性質(zhì)、采厚和采空區(qū)面積、煤層賦存狀態(tài)、煤層傾角、采煤方法和頂板管理方法、時(shí)間過(guò)程等有關(guān)。

圖3 黃土地區(qū)崩塌、滑坡形成過(guò)程示意圖

圖5 地表下沉后盆地的演化過(guò)程

開(kāi)采前煤層覆巖應(yīng)力呈平衡狀態(tài)。研究區(qū)煤層近水平，在工作面未進(jìn)行回采之前，其頂板巖層的自身重力均勻地作用于煤層之上，并處于一種應(yīng)力平衡狀態(tài)。煤層承載的覆巖自重應(yīng)力與覆巖容重、厚度成正比(圖4a)。

開(kāi)采后煤壁應(yīng)力呈重新分布狀態(tài)。采空區(qū)覆巖因失去下煤層支撐成為臨空巖體。隨著工作面推進(jìn)，臨空巖體承受的自身和上覆巖層的壓力不斷增大。為了達(dá)到新的平衡狀態(tài)，采空區(qū)兩側(cè)煤壁直接頂?shù)膲毫斌E上升(圖4b)。

開(kāi)采后應(yīng)力集中呈應(yīng)力橢球體。應(yīng)力變化調(diào)整的結(jié)果是直接頂板巖層垮落，而基本頂巖層在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)臨空、支撐不足而處于拉應(yīng)力狀態(tài)，受拉巖層上方的地層受拱形力的效應(yīng)而處于水平擠壓狀態(tài)，同時(shí)向工作面內(nèi)側(cè)傾斜的扭應(yīng)力也漸漸增大。在拉應(yīng)力、擠應(yīng)力、扭應(yīng)力作用下，覆巖應(yīng)力狀態(tài)表現(xiàn)為橢球體[20](圖4c)。

開(kāi)采后頂板不同應(yīng)力區(qū)變形破壞特征。頂板巖層受拉、擠、扭應(yīng)力作用，當(dāng)這些作用力超過(guò)了巖層自身的強(qiáng)度極限后，頂板覆巖會(huì)產(chǎn)生垮落、離層、張裂等變形或破壞?？迓?、離層的巖體構(gòu)成冒落帶，張裂的巖層形成導(dǎo)水裂隙，這種變形直接影響至地表后，地表下沉，盆地邊緣出現(xiàn)拉張裂縫(圖5)。

3.2.2 采空區(qū)沉降破壞

沉降破壞是在工作面推進(jìn)過(guò)程中逐漸形成的，當(dāng)開(kāi)采影響波及到地表時(shí)開(kāi)始向下移動(dòng)。當(dāng)工作面推進(jìn)到位置1時(shí)，在地表形成一個(gè)小盆地W1[21]，如圖5所示；工作面繼續(xù)推進(jìn)至位置2時(shí)，在移動(dòng)盆地W1的范圍內(nèi)，地表繼續(xù)下沉，同時(shí)在工作面前方原來(lái)尚未移動(dòng)區(qū)的地表點(diǎn)進(jìn)入移動(dòng)，移動(dòng)盆地W1擴(kuò)大為W2；隨著工作面的推進(jìn),相繼形成地表移動(dòng)盆地W3、W4，與此同時(shí)在W4盆地內(nèi)，下沉值達(dá)到最大值Hmax點(diǎn);其后隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，W5、W6盆地逐步形成，最大下沉值保持在Hmax點(diǎn);假設(shè)工作面邊界至第7點(diǎn)，移動(dòng)盆地繼續(xù)不斷擴(kuò)大，下沉值漸漸回升；第7點(diǎn)停采后，地表移動(dòng)持續(xù)一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)盆地的邊界還將繼續(xù)向工作面推進(jìn)的方向擴(kuò)展，最終達(dá)到穩(wěn)定。

由上可見(jiàn)，采空區(qū)沉降破壞主要位于工作面上方中部沉降盆地內(nèi)。主要表現(xiàn)為：①盆地范圍遠(yuǎn)大于相應(yīng)采空區(qū)范圍，中央部位均勻下沉且下沉值最大，邊緣變形較大且值相對(duì)較??；②采空區(qū)邊界附近到最大下沉點(diǎn)之間為移動(dòng)盆地的內(nèi)邊緣區(qū)，在此范圍內(nèi)，地表下沉值不等，地面移動(dòng)向盆地的中心方向傾斜，產(chǎn)生壓縮變形，一般不出現(xiàn)裂縫；②移動(dòng)盆地的外邊緣區(qū)域位于采空區(qū)盆地邊界，此區(qū)域內(nèi)地表下沉不均勻，地面移動(dòng)向中心方向傾斜，產(chǎn)生拉伸變形，當(dāng)拉伸變形超過(guò)一定數(shù)值后，地面產(chǎn)生拉張裂縫，如圖5中盆地W1～W7兩側(cè)的拉張裂縫。

從上述頂板覆巖變形破壞至地表沉降破壞的形成過(guò)程，不難看出：地表變形不是瞬間完成的，而是隨著工作面的逐步推進(jìn)，表現(xiàn)為一個(gè)相對(duì)緩變的過(guò)程。也就是說(shuō)沿著回采方向，從盆地一個(gè)邊界→盆地中心內(nèi)緣→盆地另一個(gè)邊界，地面上均可能先出現(xiàn)拉張裂縫，等一個(gè)開(kāi)采工作面結(jié)束一段時(shí)間，工作面中部垂直下沉達(dá)到定值，形成下沉盆地，而盆地邊緣即工作面邊界附近出現(xiàn)永久拉張裂縫。而在開(kāi)采工作面推進(jìn)的過(guò)程中，中部盆地在漸變的過(guò)程中有動(dòng)態(tài)裂縫出現(xiàn)，如圖5中的W1、W2、W3、W4、W5、W6盆地形成過(guò)程中，工作面另一邊界上的動(dòng)態(tài)裂縫，隨著工作面的向前推進(jìn)在最終下沉盆地形成前消失。盆地、裂縫動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程中，地表建筑物無(wú)不遭到破壞，路面變形、鼓脹；建筑物扭曲、下沉、墻面拉裂縫；輸電設(shè)施下沉、倒塌……。這些變形破壞均歸結(jié)為地面塌陷災(zāi)害。

4 結(jié)論

(1)榆神府礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征主要表現(xiàn)為：規(guī)模以小型、穩(wěn)定性以差和較差、險(xiǎn)情等級(jí)以小型、引發(fā)因素多是人為工程活動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)居多；崩塌、滑坡發(fā)育的邊界條件基本相同，主要發(fā)育于60°以上人工土巖邊坡上，崩塌以剝落式為主，滑坡以前緣臨空牽引為主；地面塌陷主要煤礦采空引發(fā)，表現(xiàn)形式主要為地表裂縫、崩塌、滑坡和地面塌陷，裂縫以直線型、弧線型為主。

(2)地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律為：窟野河中游、禿尾河?xùn)|岸與孤山川和木瓜川等流域內(nèi)的黃土溝壑地貌單元內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害密集發(fā)育；神木縣的永興辦與府谷的新民鎮(zhèn)災(zāi)害點(diǎn)最多。

(3)削坡建房、道路建設(shè)及礦業(yè)開(kāi)發(fā)等人為工程活動(dòng)加劇了地質(zhì)環(huán)境的脆弱性，地下采空、坡腳臨空、坡體破碎、坡頂荷載，在這個(gè)演化過(guò)程中，水、巖土體與人為耦合導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生?；隆⒈浪莼^(guò)程是黃土溝壑→脆弱的自然邊坡→人為活動(dòng)→形成不穩(wěn)定邊坡→水、土巖與人為作用耦合→地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生→加劇生態(tài)環(huán)境的脆弱；地面塌陷演化過(guò)程是河湖三角洲沉積→聚集煤系地層→在自然狀態(tài)下巖土體應(yīng)力平衡→人為開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)資源→地下形成采空區(qū)→圍巖應(yīng)力再分配→地面變形→地面塌陷災(zāi)害→加劇生態(tài)環(huán)境的脆弱。

(4)榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)與地質(zhì)災(zāi)害在人為工程活動(dòng)的作用下呈現(xiàn)一種惡性循環(huán)。因此規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、制度化等各類(lèi)工程活動(dòng)，基于演化過(guò)程從源頭上或生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，是生態(tài)脆弱礦區(qū)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理之根本。

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Evolutionary Process of Geological Hazards in Yushenfu Ecological Fragile Mining Area

HAN Jiannan1, LIU Hainan2, HE Weizhong2, LI Yonghong2,JI Yiwei2and ZHAO Zhou3

(1.CollegeofGeologyEngineeringandGeomatic,Chan′anUniversity,Xi’an710054,China; 2.ShaanxiInstituteofGeo-EnvironmentMonitoring,Xi’an710054,China; 3.CollegeofGeologyandEnvironment,XianUniversityofScienceandTechnology,Xi′an710054,China)

Becauseoftheeffectofnaturalandhumanfactorsinterweave,iterative.Ecologicalenvironmentbecomefragilesensitiveandvariable,waterresourcesshortage,landdesertificationandsoilerosionisseriousinYushenfuminingareaofShaanxi.Gestate,occurrence,developmentandtheformationofthegeologicalhazardsexacerbatedthefragilityofeco-environment.Inthispaper,basedonexpoundingdevelopmentcharacteristicsanddistributionregularityofgeologicalhazards,discusstheevolutionaryprocessofcollapse,landslideandgroundcollapseinyushenfuarea.Theevolutionaryprocessoflandslide,collapseisloessravine→fragilenaturalslope→humanactivity→formationofunstableslope→coupledwithwater,soil,rockandhumanfunction→geologicalhazardsoccurrence→exacerbatedthefragilityofeco-environment.Theevolutionaryprocessofgroundcollapseislakeandriverdeltaicdeposits→gatheredcoal-bearingstrata→balanceofsoilorrockmassstressinanaturalstate→humanexploitandutilizeofmineralresources→theformationofminingemptyarea→surroundingrockstressredistribution→grounddeformation→groundcollapseoccurrence→exacerbatedthefragilityofeco-environment.

ecologicalenvironment;fragileminingarea;geologicalhazards;evolutionaryprocess;Yushenfuminingarea;ShaanxiProvince

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.031.]

2016-05-31

2016-09-30

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展(973)計(jì)劃(2013CB227901)；陜西省財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害防治經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(陜地調(diào)院發(fā)[2015]17號(hào))

韓健楠(1993-)，男，陜西西安人，碩士研究生，主要從事地質(zhì)災(zāi)害研究. E-mail: 411759647@qq.com

X43；P642

A

1000-811X(2017)01-0177-06

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.031

韓健楠，劉海南，賀衛(wèi)中，等. 陜西榆神府生態(tài)脆弱礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害演化過(guò)程[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(1)：177-182. [HAN Jiannan，LIU Hainan，HE Weizhong, et al. Evolutionary process of geological hazards in Yushenfu ecological fragile mining area [J]. Journal of Catastrophology，2017，32(1)：177-182.