抚顺市城区地质灾害形成机理分析.pdf

分类号 U D C 密级 学谨论支 抚顺市城区地质灾害形成机理分析 作者姓名董童芏 指导老师姓名三垦焦 申请学位级别塑圭学科类别墨堂 学科专业名称壁芒釜童生塑握 论文提交日期2 0 0 5 年1 2 月 学位授予日期 评阅人 论文答辩日期理堑 答辩委员会主席垒叠 东北大学 2 0 0 5 年1 2 月 东北大学硕士学位论文摘要 抚顺市城区地质灾害形成机理分析 摘要 抚顺是一个地质灾害频繁发生的城市，市区地质灾害具有灾种多、灾情重、 面积广、经济损失严重的特点。目前，抚顺市区地质灾害已经成为城市经济发展、 规划建设的瓶颈，严重束缚抚顺市经济建设。所以掌握市区地质灾害的现状，分 析地质灾害的形成机制，对于预测、预报和防治地质灾害，最大程度地减小地质 灾害的造成的损失，合理规划城市具有重大而深远的意义。 然而，由于以往对抚顺地质灾害研究中存在片面性和孤立性的不足，造成了 仅仅根据少量有限的观察事实就做出了或是或非的结论，未免不同程度的有失偏 颇。在客观上，无论从理论认识水平、地质勘查资料的积累上，还是勘查手段上 都无法满足当时地质灾害勘查的需要，致使对抚顺市地质灾害的形成、发展和演 化规律缺乏系统和全面的认识。 本文以抚顺市市区活化断裂及采空区地质灾害勘查项目成果为基础，针 对强往科研存在的不足，系统总结论述了市区地质灾害的现状，从宏观上分析了 抚顺市区地质灾害的形成机理，并对地质灾害的演化趋势进行预测和稳定性整体 评价，相应提出了防灾、减灾及治理措旌建议。 抚顺市区地质灾害形成的主要原因是复杂的地质环境背景为内在因素，由煤 炭资源开发卸载形成规模巨大的采空区为外在因素所诱发引起，二者是互为条件， 互相“促进”的。就其致灾因素的重要程度来说，不合理的资源开发工程为主要 原因，其次为不良地质因素。基于以上的因素，决定了抚顺市地质灾害的主要是 围绕着煤矿的开采区分布。由于复杂的地质环境条件受采矿活动的强烈影响，改 变了地质岩体的原有的赋存状态、荷载能力，致使岩体工程地质条件、水文地质 条件、地形地貌条件、自然生态环境发生了重大的改变。在各种不利因素错综叠 加下，形成了西露天矿滑坡、地面变形及地裂缝，老虎台矿和龙凤矿开采产生的 地面沉陷和地裂缝，东洲区地面塌陷和东露天采坑南帮滑坡等地质灾害。 本文从宏观上论述了抚顺市地质灾害的现状，分析了地质灾害的形成机制， 预测了演化趋势，并提出了相应的预防措施，为以后抚顺市区地质灾害的研究和 城市整体规划提供了翔实的地质依据。 关键词地质灾害，形成机理，抚顺市 I { 东北大学硕士学位论文A B S T R A C T T h e A n a l y s e so nt h eF o r m i n gM e c h a n i s mo fG e o l o g i c a l C a l a m i t i e si nF u s h u nC i t y A b s t r a c t F u s h u nC i t yi sac i t yi nw h i c hg e o l o 百c a lc a l a m i t i e so c c u rf r e q u e n t l y , m a n ys o r t s a n dw i d ea r e ao fg e o l o g i c a lc a l a m i t i e sh a v eb r o u g h te n o r m o u s l ye c o n o m i cl o s s ．A t p r e s e n t ，t h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e si nt h ec i t yh a v eb e c o m eah u g eo b s t a c l et od e v e l o pt h e c i t y ’se c o n o m y ．T h e r e f o r e ，i ti sv e r yi m p o r t a n tt om a s t e rt h ea c t u a ls t a t u s ，a n a l y z et h e f o r m i n gm e c h a n i s mo ft h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e s ，i no r d e rt of o r e c a s tt h e ma n dl e s s e n f a r t h e s tt h el o s st h a tt h eg e o l o g i e a lc a l a m i t i e sb m u g h t ． W h e r e a s ，b e c a u s eo ft h es h o r t c o m i n go ft h ep r e v e n i e n ts t u d i e s ，c o n c l u s i o no nt h e c a u s eo ff o r m a t i o no ft h eg e o l o 百c a lc a l a m i t i e si sn o te x a c t l yr i g h t ，F u r t h e r m o r e ，t h e t h e o r i e s ，d a t aa n dm e a n so fe x p l o r i n gt h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e sc a r l ’tm e e tc i t yl a y o u t ． T h ea r t i c l ei sb a s e do nt h er e s u l to ft h ep r o j e c t t h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e s e x p l o r a t i o no fH u n h ea c t i v ef a u l ta n dm i n i n gc a v i t i e s ．I td i s c u s s e st h ea c t u a ls t a t u so f t h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e si nt h ec i t ya c r o s s - t h e - b o a r d ；a n a l y z et h ef o r m i n gm e c h a n i s m o ft h e mm a c r o s c o p i c a l l y ；e s t i m a t et h et r e n da n ds t a b i l i t yo ft h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e s a n dp u tf o r w a r dt h ep r o p o s a lo f f o r e c a s t i n go rr e p a i r i n gt h e m ． T h em a i nc a u s e so ft h eg e o l o g i c a lc a l a m i t i e s ’f o r m a t i o na r et h a tc o m p l i c a t e d g e o l o g i c a lb a c k g r o u n di si n t r i n s i cf a c t o r sa n dm i n i n ga r ee x t e r n a lf a c t o r s ，w h i c ha f f e c t e a c ho t h e r ．A sf a ra si t ’si m p o r t a n c e ，i m m o d e r a t er e s o u r c ee x p l o i t a t i o ni st h ec h i e f r e a s o n ，t h eb a dg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa r et h em i n o rr e a s o n s ．T h e r e f o r e ，t h eg e o l o g i c a l c a l a m i t i e se n c i r c l et h em i n i n gc a v i t i e s ．t h ee n g i n e e r i n ga n dh y d r o l o g yg e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ，t e r r a i nc h a r a c t e r sa n de n v i r o n m e n t sc h a n g em a r k e d l yb e c a u s eo fm i n i n g ． U n d e rs u c ha d v e r s ef a c t o r s ，t h es l i d es l o p e ，g r 0 1 l n dd i s t o r t i o na n dc r e v i c et a k ep l a c e r o u n dW e s tO p e n c a s tP i t ，o nt h eo t h e rh a n dg r o u n ds i n k i n ga n dc r e v i c ed i s t r i b u t e a r o u l l dL a o h u t a ia n dL o n g f e n gm i n e ． K e yw o r d s f o r m i n gm e c h a n i s m ，g e o l o g i c a lc a l a m i t i e s ，F u s h u nc i t y 独创性声明 本人声明，所呈变的学位论文是在导9 巾的指导下完成的。论文巾取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同1 ． 作的同志对木研究所做的任何贡献均己在论义中作了明确的说明并表示酣 意。 学位沦文作者虢篆毛睾 门期厉．f 厶、如 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使片j 学位沦 文的舰定即学校有权保留并向围家有关部fJ 或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人l J 意尔北人学ⅡJ 以将学位论文的令部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 如作者和导帅不同意网卜交流，清在下方签名；甭则视为同意。 学位论文作者锯名 签字H 期 导师签名 签字II 期 东北大学硕士学位论文第一章引言 第一章引言 1 ．1 以往研究程度及存在的问题 抚顺市是一个以燃料工业为主的综合性工业城市，素有“煤都”之称，曾为国家 的经济建设和能源工业的发展做出了突出的贡献。然而，随着现代人类工程活动的增加， 抚顺市区地质灾害日益突出，造成的损失不断加大。目前，抚顺市区地质灾害已经成为 城市经济发展、规划建设的瓶颈。这一问题已经引发了社会的广泛关注。不同部门从不 同的角度对抚顺市地质灾害均进行过调查、研究，试图对市区地质灾害的的演变趋势进 行分析，从而避让或治理灾害，减小损失。 抚顺市开展地质灾害研究起步较早的是地震灾害的预防工作。1 9 6 8 年抚顺市地震工 作站成立，同年即开始指导城市建设。其代表性工作成果是1 9 9 4 年完成的抚顺市城 市抗震防灾规划。8 0 年代初，西露天坑E 8 0 0 及W 2 0 0 ～W 6 0 0 区段发生大规模倾倒滑 移变形，迫使矿山修改生产设计。此次岩体滑坡事件使人们开始意识到开展地质灾害防 治工作的重要性，并第一次提出限采保城。9 0 年代以后，国家及地方有关高校和科研院 所等多家单位，就抚顺市区地质灾害现状及防治进行了多学科、多期次的研究探讨，提 交了一批有价值的研究成果，主要有 l 、抚顺矿务局地质处曾在6 0 一7 0 年代对抚顺煤田进行较全面的地质勘查，编制了 抚顺煤田地质图及勘查报告，对煤田形成的地质环境，赋存状态，资源潜力进行了 较为详尽的论述； 2 、2 0 0 2 年8 月煤炭科学研究总院抚顺分院与北方矿山联合开发公司对西露天矿北 帮石油一厂厂区地面变形进行了勘查与研究，并提交了石油一厂F 1 A 断裂带区域地基 稳定性评价研究报告，认为露天开采改变了边坡轮廓，边坡体的倾倒滑移变形向地面 发展，引起地面发生变形，而断裂构造的存在对变形起着放大和扩散作用。 3 、2 0 0 2 年辽宁工程技术大学采矿损害与控制工程研究中一t 3 对老虎台龙风两矿井工 开采产生的地面沉陷情况进行了调查，提交了辽宁省抚顺矿区采煤沉陷情况报告， 为沉陷区综合治理实施方案的确定提供了科学依据。 4 、2 0 0 3 年辽宁省第十地质大队抚顺地质环境监测站对抚顺市东洲区搭连社区及周 边地带进行地质灾害勘查与调查，查明了区内塌陷地质灾害区和稳定区的范围，并提交 了地质灾害勘查报告及图件。 东北大学硕士学位论文第一章引言 5 、2 0 0 4 年东北地震局工程力学研究所对老虎台矿采空区北侧的榆林小区进行了地 质灾害勘查，对榆林小区房屋倾斜、裂缝原因进行了分析，提交了榆林小区房屋倾斜、 裂缝原因分析研究报告。 6 、2 0 0 4 年1 0 月煤炭科学研究总院提交了抚顺发电有限责任公司厂区地质状况评 价报告，结论认为F l 和F 1 A 两个断裂构造是厂区变形的内在因素，西露天矿的采剥 及其边坡变形影响是厂区变形的外在因素。厂区变形发展趋势较快，治理工作宜早不宜 迟。 此外，对于浑河断裂活动性与城市安全，许多专家学者进行了探讨，如杜东菊的浑 河断裂带的地质特征及活动特征分析对浑河断裂挽近期活动特征进行了分析与评价； 左建等的浑河断裂带区域稳定性评价；卢良玉等的浑河断裂现今活动性及抚顺城 区段的活动特点研究通过跨断裂形变测量结果及其变形的机理研究认为，煤矿采掘是 造成变形的主要原因，而非断裂本身构造活动的结果。 不同时期的研究成果均从不同方面对抚顺市地质灾害的现状和成因进行探讨，在不 同程度一k 为抚顺市防灾、减灾做出了较大的贡献，也为以后的城区地质灾害研究提供了 依据。然而，以往的研究工作也存在着不足之处。 1 、以往的研究工作存在片面之处。由于各家单位从事的专业不同，对抚顺市地质 灾害研究所侧重的方向也不相同，势必造成结论的不可靠性。 2 、以往的研究工作常常是孤立的。以往的研究成果往往是由不同单位形成的，由 于种种原因造成了资料互相封锁，不能为综合分析问题提供完整的素材。在缺乏全面的 系统的客观的地质依据，仅仅根据少量有限的观察事实就作出或是或非的结论，未免都 不同程度的有失偏颇。 由于以往工作的不足，造成了对抚顺市地质灾害的形成、发展和演化规律缺乏系统 和全面的认识。 1 ．2 本次研究取得的主要成果及认识 该论文是以抚顺市市区活化断裂及采空区地质灾害勘查项目为基础的。该项目 是2 0 0 2 年确立的省级资源补偿费项目，工作时间为2 0 0 2 - - 2 0 0 5 年。通过三年的勘查和 研究工作，对抚顺市地质灾害形成了较为系统的认识。取得的主要成果与认识如下 1 、复杂的地质背景是抚顺市地质灾害发育的前提条件 1 软质型岩层是煤层的顶板 抚顺煤田的含煤地层为第三系，它直接位于白垩系的侵蚀面上，煤层顶板覆岩基本 2 东北大学硕士学位论文 第一章引言 为油母页岩和绿色页岩，第三系以上为第四系冲积层，整个煤层上覆岩层属软质型岩层。 2 浑河断裂是影响抚顺市地质灾害的主要断裂 ①浑河断裂是横贯抚顺市区的主要断裂，呈北北东向展布，横贡全区。它由数条平 行延伸的断裂束组成，在城区的出露宽度1 5 k m ，在抚顺市区段其主干断裂为F 1 、F 1 A 和F 3 5 ，并发育有数十条低序次的断裂，落差大于3 0 m 的断层有3 0 余条。其中F I 、F 1 A 是影响抚顺市地质灾害的主要断层，石油一厂、发电厂、抚顺电瓷厂等地面变形严重区 大部分处于两断裂的影响区，对地面建构筑物破坏强烈，是形成地质灾害的主要内在因 素之一。 ②处于活化状态下的浑河断裂 通过十几年观测数据和综合资料研究表明浑河断裂是一条活动性断裂带，但现今 整体活动性不十分显著，然而由于采矿活动的影响，浑河断裂在市区段表现为明显的活 化特征。造成了该区地质条件的不稳定因素。 2 、强烈的采矿活动是引发地质灾害的直接原因 从抚顺市地质灾害的特征、分布来看，抚顺市地质灾害主要是围绕着煤矿的开采区 分布。可以说煤矿的开采是引发一系列地质灾害的直接原因。 抚顺煤田开采形成的采空区分为露天采坑和井下采空区，从类型上可分为露天采坑 和井下采空区；露天采坑有东露天坑和西露天大坑，两个露天大坑面积约1 3 ．5 k i n 2 。井 工采空区包括煤田西侧的深部井、胜利井田，平面分布范围基本在西露天矿地表境界范 围内，开采标高深部井为一3 0 0 4 1 7 m ，胜利井为一4 2 0 一一6 5 0 m 。老虎台、龙风两个井采区 位于抚顺煤田东侧，老虎台矿井田开采标高- 2 2 5 ～7 8 0 m 。龙凤矿开采标高为 ．1 6 5 m 一6 3 5 m 。老虎台矿和龙风矿采空区投影总面积约1 0 k m 2 。另外，还有的采空区存 在界线不清或无法调查现象，如东洲搭连区等。采坑、采空区往往是产生地质灾害的直 接原因。 3 、查清了抚顺市区内地质灾害种类和和特征 在城区范围内，东、西两大露天采坑占地面积约1 3 ．5 k m 2 ；滑坡危险区、边坡变形 区1 ．5 k m 2 ；采煤沉陷区面积1 8 ．4 1 k m 2 ；断层影响区2 ．6 7k m 2 ；矿震有感区匿积2 0 0k m 2 ； 危害区总面积为3 6 ．0 8 k m 2 不包括矿震有感区 ，占城市建成区面积 1 1 9k m 2 的3 0 ％， 这种布局将市区分割得支离破碎。 形成了西露天矿滑坡、地面变形及地裂缝，老虎台矿和龙凤矿开采产生的地面沉陷 和地裂缝，东洲区地面塌陷和东露天采坑南帮滑坡等地质灾害区。 4 、分析了抚顺市区地质灾害诱发机理 抚顺市地质灾害的诱发原因是多方面的。但总体上不合理的资源开发工程和工程建 设活动为主要原因，其次为不良地质环境因素。 东北大学硕士学位论文 第一章引言 5 、对抚顺市地质灾害演化趋势进行了分析和稳定性综合评价，并提出了相应的防 灾、减灾及治理措施建议，为抚顺市城市规划提供了理论依据。 4 东北大学颂士学位论文 第二章抚顺市城区地质环境条件 第二章抚顺市城区地质环境条件 2 ．1 自然地理条件和经济概况 抚顺市位于辽东山地丘陵西缘的浑河谷地上，西与沈阳市、北与铁岭市接壤，南邻 本溪、东接吉林省的梅河口市。地理坐标为东经1 2 3 。4 5 ’～1 2 4 。0 47 ，北纬 4 l 。4 97 _ 4 1 。5 5 ’。 沈吉线铁路、苏抚线铁路和2 0 2 线国家级公路通过市区，与沈阳市有沈抚高速公路 相通，并与1 0 2 线、沈环高速、小小线、木通线、铁长线国家级公路交汇连通，交通十 分方便。 抚顺东、南、北三面环山，浑河横贯其中，平均海拔8 0 m 左右；下辖三县四区抚 顺县、清原满族自治县、新宾满族自治县和新抚区、望花区、东洲区、顺城区。市区东 西长3 85 k m ，南北宽1 6 k i n ，总面积7 1 3 ．4 9 k m 2 ，其中建成区面积1 1 9 k m 2 市区总人口 1 3 93 0 万。 抚顺是中国辽东的名城，匕上盛产优质煤炭而名扬海外，素有“煤都”之誉。抚顺煤 田已有1 0 0 余年的采掘历史，以煤层巨厚、煤质优良为特点，最大的煤层厚度在1 3 0 m 蚍上，堪称世界之最，而且具有良好的露天开采条件。抚顺煤田煤炭埋藏量为1 45 亿吨， 油母页岩为3 56 亿盹，还伴有琥珀、煤精、天然气等资源。随着经济的发展，城市的扩 大，抚顺已成为以燃料、动力、原材料工业为主综合性重工业城市，跻身于全国特大城 市的行列。 抚顺是我国重工业基地之一，阜在2 0 世纪5 0 年代，抚顺是以煤炭工业为中心，主 要生产煤、油、电、钢、铝。6 0 年代以后，由于大庆原油的输入，扩大了抚顺的石油加 工工业，城市工业重心开始由煤炭生产向石油加工转移，1 9 8 5 年石油加工量已近全国的 1 0 ％，位居全国之首；到2 0 0 3 年底，中国石油抚顺石油分公司资产总额5 3 亿元，主要 生产腈纶、丙烯腈、甲乙酮、催化剂、B O P P 、蜡制品、白油、溶剂油、军用特种润滑 油和润滑脂等十几个系列、上百种产品，是我国目前最大的石油化工贵金属催化剂生产 和蜡制品加工基地。抚顺的许多产品在全省、全国都占有重要的地位。2 0 0 3 年抚顺市全 年国内生产总值达到3 1 48 亿元，全市人均国内生产总值1 3 9 1 2 元。以建设“绿都抚顺” 和北方石化城为目标，使全市经济和社会各项事业都取得了长足发展。 2 ．2 气象水文 抚顺地区位于亚洲大陆东部季风区，受西伯利亚千冷气团 冬季风 ；F n ；r j 热带暖湿 抚顺地区位于亚洲大陆东部季风区，受四伯利亚干冷气团 冬季风 和副热带暖湿 东北大学硕士学位论文第二章抚颁市城区地质环境条件 第二章抚顺市城区地质环境条件 2 ．1 自然地理条件和经济概况 抚顺市位于辽东山地丘陵西缘的浑河谷地上，西与沈阳市、北与铁岭市接壤，南邻 本溪、东接吉林省的梅河口市。地理坐标为东经1 2 3 。4 5 ’一1 2 4 。0 4 ’，北纬 4 1 。4 9 ’～4 r5 5 ’。 沈吉线铁路、苏抚线铁路和2 0 2 线国家级公路通过市区，与沈阳市有沈抚商速公路 相通，并与1 0 2 线、沈环高速、小小线、木通线、铁长线国家级公路交挺连通，交通十 分方便。 抚顺东、南、北三面环山，浑河横贯其中，平均海拔8 0 m 左右；下辖三县四区抚 顺县、清原满族自治县、新宾满族自治县和新抚区、望花区、东洲区、顺城区。市区东 西长3 8 ．5 k m ，南北宽1 6 k m ，总面积7 1 3 ．4 9 k i n 2 ，其中建成区面积1 1 9 k m 2 ；市区总人口 1 3 9 ．3 0 万。 抚顺是中国辽东的名城，以盛产优质煤炭而名扬海外，素有“煤都”之誉。抚顺煤 田已有1 0 0 余年的采掘历史，以煤层巨厚、煤质优良为特点，最大的煤层厚度在1 3 0 m 以上，堪称世界之最，而且具有良好的露天开采条件。抚顺煤田煤炭埋藏量为1 4 ．5 亿吨， 油母页岩为3 5 ．6 亿吨，还伴有琥珀、煤精、天然气等资源。随着经济的发展，城市的扩 大，抚顺已成为以燃料、动力、原材料工业为主综合性重工业城市，跻身于全国特大城 市的行列。 抚顺是我国重工业基地之一，早在2 0 世纪5 0 年代，抚顺是以煤炭工业为中心，主 要生产煤、油、电、钢、铝。6 0 年代以后，由于大庆原油的输入，扩大了抚顺的石油加 工工业，城市工业重心开始由煤炭生产向石油加工转移，1 9 8 5 年石油加工量已近全国的 1 0 ％，位居全国之首；到2 0 0 3 年底，中国石油抚顺石油分公司资产总额5 3 亿元，主要 生产腈纶、丙烯腈、甲乙酮、催化剂、B O P P 、蜡制品、白油、溶剂油、军用特种润滑 油和润滑脂等十几个系列、上百种产品，是我国目前最大的石油化工贵金属催化剂生产 和蜡制品加工基地。抚顺的许多产品在全省、全国都占有重要的地位。2 0 0 3 年抚顺市全 年国内生产总值达到3 1 4 8 亿元，全市人均国内生产总值1 3 9 1 2 元。以建设“绿都抚顺” 和北方石化城为目标，使全市经济和社会各项事业都取得了长足发展。 2 ．2 气象水文 抚顺地区位于亚洲大陆东部季风区，受西伯利亚干冷气团 冬季风 和副热带暖湿 东北大学硕士学位论文 第二章抚顺市城区地质环境条件 气团 夏季风 影响，当冬季从西伯利亚及蒙古高原吹来的西北风时感到特别严寒，但 到夏季从黄海吹来的西南风时感到特别温暖湿润。属于中温带大陆性季风气候。春季多 大风而干燥，夏季炎热多降水，秋季凉爽而短暂，冬季寒冷漫长，四季分明。年平均气 温4 ．8 6 ．6 ℃。最冷月为1 月，其平均气温为．1 4 一．1 7 。C ，极端最低气温．4 0 ．5 ℃；最热 月为7 月，其平均气温为2 2 - 2 4 。C ，极端最高气温达4 0 ．3 ℃；气温年差变化较大。无霜 期为1 3 2 一1 5 2 天，结冰期1 3 0 一1 4 0 天。年降水量为7 7 0 - - 8 1 0 m m ，降水量各月分布不 均，7 、s 两月降水量占全年总量的4 8 ．8 ％，而1 ．、2 月的降水量仅占全年总量的2 ．1 ％。 气候干燥度为O ．7 1 0 ．7 9 ，年同照为2 2 5 5 - - 2 5 1 7 小时，R 照百分率为5 1 5 7 ％。由于 受地形、水库、植被和城市工业发展等因素的影喻，形成各种复杂的小气候环境。 抚顺市是一座依山跨水的带状城市，由东向西沿浑河冲积带延帅3 0 余千米；南山 北岭，隔河相望，河谷宽6 8 k m ，浑河从市区中心穿过，是流经市区的主要河流，浑 河发源于清原滚马岭，总流域面积11 4 8 0 k m 2 ；长达4 1 5 k i n ．平均径流量4 8 ．4m 3 ／s ，最 大流量6 3 2 0 m 3 ／s ，年径流总星5 ．9 2 7 3 2 ．6 1 亿立方米，其在市区内的主要支流有东洲河、 占城子河、李石河、抚西河等，构成市区内的地表水系。全国著名的太伙房水库坐落于 市区东侧，水库库容2 】．8 7 亿立方米。 2 ．3 地虢特征 市区位于抚顺西部浑河河谷冲积平原上，平均海拔6 5 9 9 m ，呈东西走向，南北为 l i j 地，美丽的浑河由东至西将市区分割成南北两部分，成为本市的一个独特景观。市 区南北宽约6 ～S k m ，东西长约3 0 k m ，地势J 从东向陌逐渐降低，坡度为千分之一。浑 河河谷两岸受自然与人为影响表现为不对称的地质景观，如在西露天矿坑9 ．8 k m 2 范围 图2 ．1 抚顺市城区遥感影像文体图 F i 醇．1T h r e e d i m e n s i o n a lR Sm a po fF u s h u nc i t y 6 东北大学硕士学位论文第二章抚顺审城区地质环境条件 内出现负地形，坑底标高．2 1 0 m 。地形特点体现为堆积形成的冲积平原和坡洪积河谷冲 积平原。向西延入辽河平原。 根据区内地貌成因上的主次关系及形态特征，将全区分为六种形态类型 2 ．3 ．1 构造剥蚀地貌一丘陵 丘陵主要分布于河谷近岸，海拔标高为9 9 - 2 3 2 m ，相对高差各处不等，总的趋势 是东部比西部相对高差大。丘陵主要由太古宙混合岩、混合花岗岩、片麻岩、变粒岩及 第三纪和玄武岩、凝灰岩、安山岩和煤系组成。山顶呈浑圆状，山梁、山脊沿其走向常 形成平缓的多层次阶梯形。横向呈舒缓波状起伏，山坡坡度小于2 0 。。基岩风化较深， 上覆较厚的残坡积层。老虎台和西露天矿南的玄武岩形成尖顶山。 2 ．3 ．2 剥蚀堆积地貌一坡积裙及洪积扇 该地形为丘陵与河谷平原之间的过渡地带，分布面积较广。主要分布于丘陵前缘的 坡麓及各沟谷的后缘。其标高、地形坡度、覆盖物的岩性和厚度变化均较大。基岩普 遍强风化，上覆松散层多为洪积和坡积的混合物。坡积裙主要由含碎石粘土组成，在 坡脚地带的底部往往有一层厚度不大的砂砾石层，厚度一般2 6 m ，在西部最厚可达 1 0 一1 3 m 。洪积扇主要分布于支沟的沟1 2 1 处，下部为洪积砂砾石层，上部主要为黄褐色 亚粘土，总厚度一般l O m 左右。 2 ．3 ．3 侵蚀堆积地貌一二级基座阶地 该地形在区内由于长期受侵蚀切割作用遗留下来的形态已残缺不全，断续出现于浑 河及章党河等较大河谷两岸，比河床高出2 0 - 3 0 m ，其前缘形成陡坎。顶面比较平坦， 微向河床倾斜，宽度各处不～，在章党、新太河～带最大残留宽度2 0 0 - 3 0 0 m 。基座 岩石主要为混合岩，其上覆土岩性上部为桔黄褐色重亚粘土，局部夹灰绿色粘土，下 部为混粘性土的砂砾石或卵石层，呈铁质半胶结，总厚度一般为3 4 m ，在章党砖厂 附近最大厚度可达l O m 。 2 ．3 ．4 堆积地貌一一级阶地、河漫滩 2 ．3 ．4 ．1 河谷一级阶地 主要分布于浑河及章党河、东洲河、古城子河、李石河、社河等较大支流的两岸。 其中，浑河的一级阶地范围较大，阶面开阔平坦，宽度一般1 3 k m ，微向河床倾斜， 前缘比河床高出2 ～3 m ，坡降值为O ．1 7 一O ．2 1 ％。海拔标高在西部望花一带为6 5 7 0 m ， ’ 7 东北大学硕士学位论文 第二章抚顺市城区地质环境条件 东部章党、新太河一带为9 1 9 6 m 。上覆松散层，具有双层结构，上部为亚粘土或亚砂 土，有时央细砂层；下部为砂砾石或卵石，局部有中细砂或淤泥质土的透镜体夹层。 2 ．3 ．4 ．2 河漫滩 区内河漫滩发育于浑河、东洲河、古城子河、社河、李石河等较大河流中。其中浑 河的漫滩标高在5 4 - 9 0 m ，纵向坡降值一般小于0 ．3 ％。宽度不等，最宽不超过l k a r l ， 由砂砾及卵石组成。 2 ．3 ．5 人工地貌 该类型的地貌主要为采煤形成的负地貌 采矿坑 和正地貌 排放的煤矸石形成的 矸予山 2 ，3 ．5 ．1 负地貌 凹入型地貌 以东、西露天矿坑为代表，由于多年的露天采煤，形成了东、西露天矿坑。东露天 矿坑，占地1 ．8 k m 2 ，从2 0 0 1 年开始作为抚顺矿务局的转型产业，主要开采煤层上盘的 油母页岩，目前还在恢复开采中。西露天矿坑东西长6 ．6 k m ，南北宽2 ．2 k m 的矿坑，占 地1 4 ．5 k m 2 ，深度近4 0 0 m 。 2 ．3 ．5 ．2 正地貌 凸型地貌 正地貌以新抚区华山街的矸石山和西露天的东、西矸石山为代表。华山街矸石山占 地1 ．6 2 k i n 2 ，呈长椭园形，最高点海拔1 0 8 ．7 m 。东矸石山占地8 ．5 k m 2 ，最高点海拔1 6 5 ，4 m ； 西砰石山占地1 2 k m 2 ，最高点海拔1 6 6 ．2 m 。 人工地形主要有东、西露天矿坑、矸石山、水库、堤坝、渠道、场基和地基填方等。 西露天矿坑境界为东西长6 ．6 k m ，南北宽2 ．2 k m ，面积为1 4 ．5 2 k m 2 ；深约4 0 0 m 。矸 石山主要分布在市区东部和西部，占地面积达3 8 ．6 k m 2 。 2 ，3 ．6 微地貌 主要有洪积扇 锥 、坡积裙、河心滩、冲沟、基岩陡坎等。其中洪积锥、坡积裙 所占面积较大，但绝大部分连为一体，加之人类活动的改造作用，一般不易分清微地貌 的自然界线，因此可将洪积锥和坡积裙统一归并为坡积裙及洪积扇，河心滩合并于河漫 滩区。 区内冲沟在现阶段处于溯源侵蚀阶段，常形成“谷中谷”地形，洪积锥一般具有二 级以上的嵌入内叠式结构。 8 东北大学硕士学位论文第二章抚顺市城区地质环境条件 2 ．4 地质概况 抚顺市大地构造位置位于华北地台北缘铁岭一靖宇古隆起的西部，所处四级地质构 造单元为抚顺凸起，该凸起为长期隆起区，基底由太古界鞍山群下部的混合岩、混合花 岗岩和片麻岩组成。主要出露于市区的南北两侧，中生代沿浑河河谷断裂发育 浑河断 裂 ，并形成了中生代断陷盆地，晚第三纪晚期，由于裂陷作用出现了玄武岩喷发和陆 屑堆积，并沉积了煤系。 抚顺煤田形成后，在第三纪后期受喜马拉雅造山运动的影响，形成了南北水平挤压 力，将煤田改造为向斜构造，白垩系和第三系集聚在东西走向的向斜及背斜内。向斜单 一不对称，南翼倾角一般为3 0 。，保存完整，北翼倾角变化较大，大多在】5 6 0 。之 间，并伴有小褶曲，煤田向斜构造由于后期的改造而破坏，在煤田东部的龙风井田内， 现今只保存有一部分，煤田中部的老虎台井田，向斜的北翼部分缺失，煤田西部的胜利 井田向斜北翼全部缺失，变成单斜构造。 2 ．4 ．1 地层特征 抚顺城区地层由老到新依次为太古界鞍山群、中生界下白垩系、新生界下第三系抚 顺群和第四系。 1 、太古界鞍山群 A n z 分布于煤田南北两侧，由黑云母片麻岩、角闪片麻岩及花岗混合岩等变质岩系组成， 该层构成了抚顺煤田的基底，地层厚度不祥。 2 、中生界白垩系下统龙风坎组 K 1 L 主要分布在煤田北部的F 1 和F 1 A 之间、煤田中东部的北部地区及龙风井田南山地 区，该层不整合于太古界鞍山群之上，按其岩性由上而下分为5 层，分别为暗绿色砂质 页岩层，厚度1 0 0 一1 4 0 m 暗紫色砂质页岩夹玄武岩层，最大厚度1 8 3 ．4 5 m ；杂色凝灰 岩，最大厚度1 3 0 m ；砾岩层，厚度1 5 0 - - 2 7 9 ．0 3 m ；杂色砂岩及砂页岩层，厚度5 0 - - 3 9 0 m 。 3 、新生界可分为下第三系抚顺群和第四系 1 下第三系抚顺群主要为含煤地层和油母页岩组成，由下面上分为6 个组分 别是老虎台组玄武岩一煤系一凝灰岩、粟子沟组 E 1 2 L 凝灰岩一砂岩系、古城子组 E 2 1 9 煤系、计军屯组 E 2 2 j 油母页岩系、西露天组 E 2 3 x 绿色页岩及凝灰岩系和耿家街组 E 2 4 9 褐色页岩系。厚度在4 1 2 1 6 2 5 m 。其中古城子组、粟子沟组和老虎台组是抚顺 煤田的主要含煤层。 2 第四系冲积层 0 该地层不整合于抚顺群和古老的基底之上，上部为黄土、 砂质粘土、细砂一粗砂，底部为卵石、砂砾石，地层厚度3 - 3 5 ．5 m ，平均1 4 ．1 5 m 。 9 东北大学硕士学位论文 第二章抚顺市城区地质环境条件 2 ．4 ．2 构造特征 2 ．4 ．2 ．1 断裂构造 勘查区断裂构造比较复杂，受南北水平挤压应力的控制，向东方向扩张，相应产生 沿走向的压性正断层垂直走向的张性正断层；斜交走向的北东向、北西向的剪断正断 层，断层的分布有明显的规律性和分级性。断层落差大于3 0 m 的较大断层有3 0 条，其 中分布规律是由西向东逐渐增加，煤田东部最发育。断裂是引起抚顺市区地质灾害的重 要因素之一。 2 ．4 ．2 ．2 褶皱构造 抚顺煤田形成之后，在第三纪后期，受喜马拉雅造山运动的影响，形成了南北水平 挤压应力，将煤田改造为向斜构造。向斜单一不对称，南翼一般倾角3 0 。左右保存完整。 北翼倾角变化较大，大多为1 5 。- 6 0 。之间，并伴为小褶曲。向斜轴部呈圆弧褶曲，枢 扭为曲线，轴面变为曲面。抚顺煤田有三个褶皱，南部向斜为主要的，中部及北部各有 一个背斜褶皱，南部向斜褶皱位于浑河南岸，为煤田最大的向斜褶皱，长度达2 0 k i n ， 两翼间的地表距离 宽度 为3 k m 。此褶皱为白垩纪及第三纪沉积物构成，并含有大量 的煤及油母页岩。煤田的向斜构造由于后期的改造而被破坏，现今只保存有一部分。 抚顺煤田在第三纪后期，受喜马拉雅造山运动的影响，在南北向水平挤压力作用下， 形成向斜构造，向斜形成后，南北向水平挤压力持续增大，断裂活动加剧，在受力不均 衡作用下煤田内断裂构造呈左旋压扭性质，相应产生了走向压扭性正断层、垂直于走向 的张性正断层、斜交的