平顶山城市地质环境初步评价.pdf

第 1 2卷 1 9 9 4越 第 2期 6月 河 南 地 质 HENAN GEOL0GY V0 1 ． 1 2 No ． 2 J un ． 1 9 9 4 乡 一 平顶山城市地质环境初步评价 河南省地矿厅水文三 队 摘量城市地质环境评价一般包括 区域地壳稳定性 ． 地基稳定性， 供水条件 ， 城市废弃物处置， 天然 建筑材 料和城 市地 质灾 害等 。本 文从 以上 六方 面对 平顶 山城 市地 质环境 进行 了初 步评 价 ． 为 合理 利甩 、 整 治和保护 地质 环境提供 了地学 依据 。 ． ， 二 、 ． ， 关 t 调 ． 地 质 环 境 评 价 ． 平 璜 山 市 1 孕 多 乎 ／ f j l r ， ’ 地质环境是指地壳岩石圈的上部 ， 受人类活动影响深度 内的岩 、 土 、 地表 水 、 地下水 ， 岩土 体的地质 结构和地貌形 态 ， 以及岩土体 中发育的各种地质作用和现象等。 地质环境的上限是地表 ， 下限是人类工程经济活动探入地壳的深度 ， 可见地质环境是与生 物圈、 水 圈、 大气 圈相互 作用最直接 ， 又是与人类活动关系 密切 的岩土圈的一部分 。 随着 科学技 术的进步 ， 人类活动深入地壳深度 的加大 ， 地质环境的范围将 不断扩大 。 平顶山市位于河南省中西部， 地处伏牛山脉与黄淮平原的过渡地带 市区北部是二叠系长 石石英砂岩为主组成的低 山l 南部及西南部是 由震旦系石英岩及寒武系灰岩 为主 组成 的基 岩 残岗 l 东南部为平坦 开阔的沙河冲积平原 。抄河从 市区南部流过 ， 白龟 山水库位于市区西南沙 河干流之 上。城市依 山傍水 ， 自然 环境优美 。 平顶 山市是我 国重要煤炭基地 之一 。 目前在市区北部 山前 ， 呈东西带状分 布着平顶 山矿务 局一至十二矿及市香 山煤矿， 落凫 山煤矿等。l 9 8 9 年全市原煤产量 3 0 6 0 万 t ， 居全国第二位。 位于市 区的姚孟 、 平顶 山两座火 电厂 ， 总装机容量 1 3 7 5 ． 5万 k W ， 为全 国八大火 电基地之一 。 此外 ， 纺织 、 选煤 、 炼焦等工 业持续发展 。 丰富 的煤 电资源使平顶 山城市建设和 经济发 展得天独 厚。煤炭 的持续开发 ， 工业的迅速发展 ， 给平顶 山城市地质 环境带来 了许多不利因素。为避免 人类活动对地质环境的破坏 ． 合理利用与保护地质环境 ， 有必要对城市地质环境进行评价。 1 区域地 壳 稳定性 从 河南省构造体系与地震分布图 上可以看出 平顶山地区是一个四周为坳陷拱托的隆 起 ； 西 北为宝丰 、 郏县 坳陷带 ； 南为叶县 、 漯河断陷 } 东北 为襄城 、 临颖坳 陷带 图1 。 这些坳 陷 ① 作者筒介 黄光寿． 男， 2 g 岁， 1 9 8 1 年毕业于郑州地质学校． 助理工程师． 水文地质及工程地质． 邮编 4 6 3 0 0 0 ． 河南省 驻 马店 市乐 山路北殷 收穑 日期 l 9 9 2 0 3 0 5I 改 回 日期 t 1 驰2 0 5 一 O 7 维普资讯 河 南 地 质 第 l 2卷 带内一般都有厚达两千多米的新生界， 它们与中间的断块隆起之间以高角度正断层相隔。 Fi g- 1 S k e t c h ma p o f g e o l o g i c a l s t r u c t ur e o f Pi n g d i n g s h a n 8 r e 8 1 一二叠系出露区l 2 一寒武系出露区F 3 一震亘系出露区F 4 一断层j 5 一向斜轴F 6 一新生界厚度等值线 m 区 内的地层走 向和褶皱轴 向主要为北西 向， 平顶 山市 区坐 落在李 口集 向斜 的西 南翼 该区 较大的活动断层有 九里 山断层 走向北西 ， 倾 向北 东， 倾角 4 o 。 。断层西北段有新 生代基性岩喷发和 多处温泉 出露 ， 近年来记录到一些弱 震活动。 鲁山一 叶县大断层 经过市 区南部 ， 全长 2 5 0 k m， 倾 向南， 倾 角 6 0 。 。晚第三纪 以来 ， 西段垂 直断距约 l O O m， 有 多处 温泉 出露 ， 东段 经物探验证 ， 垂直断距 达 2 0 0多 m， 沿断层带 有弱震 发 生 ， 近期仍有活动 。 总的来 看 ， 平顶 山地区无大的地震发生 ， 地震活动较 为平静 ， 除 1 9 8 1年 9月 5日发生在市 区的 0 ． 2级地震外 ， 历次地震多发生在坳陷区 据国家地震局地 震烈度 区划资料 ， 平顶山城市 位于 Ⅵ度烈度 区 ， 区域稳 定性为基本稳定区。 2 地基稳定性 2 ． 1 岩体工程地 质特征 平顶 山市 区岩体可划分为碎屑岩类 、 碳酸盐岩类和变 质岩类 三大岩性综合 体 。 在岩性综合 体内根 据岩性差异进一步划分出岩性类型 。 1 碎屑岩类岩性综合体 裸露于市 区北部低山一带 ， 为二叠纪地层 。可分 出砂岩 、 页岩两 种岩性类型 。砂岩干抗 压强度 4 1 ． 2 1 0 0 ． 8 MP a ， 属半坚硬～坚硬岩石 ； 页岩干抗压强度 1 2 ． 0 维普资讯 第 2期 黄光寿等 平 顶 山城市地 质环境 初步 评价 ～ 2 8 ． 8 MP a ， 为软质岩石 。 2 碳酸盐 岩类岩性 综合体 裸露 于青 石 山一北渡 山一带 为寒武纪地层 ， 可分 为灰岩 、 页 岩 、 砂岩三种岩性类型 。 灰岩干抗压强度 8 8 “ 2 ～1 5 0 ． 5 MP a， 软化系数为 1 ， 属坚硬岩石 } 页岩软 弱， 遇水易软化 砂岩主要为硅质基底式胶结， 坚硬呈厚层状。 3 变质岩类岩性综合体 裸露于市 区西南部 ， 构成基岩残 岗， 为震旦纪地层 ， 可分为页岩、 砂岩两种岩型。页岩干抗压强度 4 9 ． 5 ～7 4 ． 4 MP a ， 软化系数 0 ． 5 2 ～o ． 7 2 ， 属半坚硬岩石 } 砂岩 干抗压强度 7 2 ． B 1 3 6 ． O MP a ， 软化 系数 0 ． 8 2 ～0 ． 8 8 ， 为坚硬岩石 。 2 ． 2 土体工程地质特征 全新统粘性 土层 厚 1 ． 2 ～2 ． 9 m， 裸露地表 ， 受人为及 自然因素影 响 ， 其容许承 载力较一般 粘性土稍大 。此层可作为一般工 业与 民用建筑的 赢好地基 。 上更新统粘性土层 分 布广， 厚 度稳定， 大部分 位于地 下水位以上， 容许承 载力大于 1 5 0 k P a ， 可作为一般工业及 民用建筑的天然持力 层。 上更新统 中粗砂层 广泛分布于沙河冲积平原 ， 埋深 4 ． 9 ～9 ． 5 m， 厚 2 ． o ～4 ． 5 m， 容许承 载 力 7 5 ～3 7 5 k P a ， 是一般 建筑及高层建筑的 良好持力层 。此层局部有泥质 粉细砂 、 细砂 层分布 。 上更新统砂砾石层 主要分布毛 河冲积平原， 埋深 8 ． 5 ～1 0 ． 0 5 m 厚 2 ． 2 ～1 8 ． B m， 容许 承 载力 3 2 0 5 曼 p k P a ， 是 市区最好的持力层 ， 亦是城区地 下水 主要赋存层位 。 中下更 新统 泥质 卵砾石层 在 市区北部 低山山前倾斜平原地带广泛分 布 ， 厚 度稳定 ， 容许 承载力 4 0 0 7 0 0 k P a， 是市 区山前较好的持力层 。 下更新统粘性土 层 具胀缩性“ ， 当埋深小于 3 m 时， 对低层建筑物危 害极大 天然状态容 许承 载力 2 4 6 ～3 5 I k Pa 。 3 供水条件 平顶 山市供水条件便利 ， 市区及 其周 围有两座大 型地表水 库 白龟 山水库 和昭平台水 库 。白龟 山水库 位于市区西南角 ， 设计水位 1 0 5 ． 5 m， 利水 位 1 0 3 ． O m， 兴利库容 3 ． 2 l 亿 m。 。 目前 已是城 市工 业与 生活用水 的主要供水水源 。 市 区东南沙河i 中积平原 ， 含水 层岩性 主要为上 更新统 中粗 砂、 砂砾石层等 ， 埋深 4 ． 9 ～l O ． 0 5 m， 厚 2 ． O ～1 8 ． 8 m， 地下水储量丰富 ， 是城市供水 集中开采水源地 。另外经勘察 ， 在市 区曹镇 、 何 山东 ， 市郊 叶县 寺庄 、 汝河河谷平 原宝 丰～郏县 段 ， 都蕴藏着极其 丰富的地 下水 ， 可作为平顶 山城 市供水水源地或后备水源地 。 随着平顶山城市经济的持续发展， 城市用水量越来越大 ， 应加强水资源的合理利用、 管理 和保护 。 对 平顶 山地 区地表水和地 下水 实行统一调度 ， 合理利用 。 净化 利用平顶 山煤矿矿坑水 ， 建立水资源开发 利用管 理模 型。 开 展平顶 山城 市用水供需预测和节水途径研究 ， 以满足城市发 展对 水资源的需求 。 4 废弃物处置 平顶 山城市 固体废渣年产生量 3 5 0多万 t ， 其 中煤矸石 2 0 0多万 t ， 粉煤灰 1 3 0万 t ， 其他废 维普资讯 河 南 地 质 第 1 2卷 渣 2 j万 t 。 粉煤灰是火 电厂煤炭燃烧后剩下的废渣 。 到 1 9 9 0年底 ， 姚孟 、 平顶 山两座 电厂排 放 的粉煤灰 已积存近 7 0 0万 t ， 占用 了大片土地 。开采煤 炭使大 量煤矸 石排 出地表堆积成 山。目 前 平顶 山矿区 已积存煤矸石 2 4 0 0多万 t ， 占地 6 2万 1 x 1 。 现在每年新增煤矸石 2 0 0多万 t ， 占地 7 ． 4 3 万 m 煤 矸石 不仅 占去了大片土地 ， 风化 、 自燃和淋溶过 程中， 还 向环境释放大量有 害元 素 。 勘察 结果 ①表 明 ， 平顶 山市区南部北 渡 山及西 部青石 山一带 ， 地下水贫 乏 ， 山上遗 留有众 多采石坑 ， 深 1 0 ～3 0 m 总面积 1 O多 k m。 ， 最大采石坑面积近 2 k m 。这些采石坑 ， 在底部用粘 土作垫层， 是处理城市固体废弃物的良好场所。 对煤矸石应扩大综合利用 ， 就地消化， 也可用于 路基及塌 陷坑充填 。对老粉煤灰场 ， 可用粘土覆盖进行造地等 。 5 天然建筑材料 平顶 山地 区天然建筑材料丰富 ， 市区南部 沙河两岸 ， 砂砾 料分布集 中 ， 储量大 、 铁 道部平顶 山轨枕厂在大规模开采利用。市区香山、 柴庄、 井营、 姚孟寨等地 ， 石灰岩广布 ， 出露面积大， 储 量 1 ． 8 4 亿 t 。 这些灰岩可作水泥灰岩 ， 部分可作熔 剂灰岩 。目前 有平顶 山等六家大 中型水 泥厂 开采利用 。 另外在市区渡 阳、 郏 山阳等地 ， 分 布大量粘 土料 ， 保有储量 3 7 1 ． 5 t 。 近年来 ， 煤矸 石、 粉煤灰等固体废弃物也成为新型建筑材料的原材料， 正得到广泛利用。 6 地 质灾害 6 ． 1 矿区地 面塌陷和 山体裂缝 平顶山煤矿的持续开采， 造成采空区大面积地面塌陷， 目前已发生塌陷 2 O多处 ， 总面积近 2 0 k m 。塌陷坑沿煤层走向呈东西狭长条带状展布， 构成塌陷带。在平顶 山市建设西路两侧曾 投资 3 0 0万元建成的宽阔路 面 ， 如今 早已是沟缝道道 ， 高低不平 ； 两旁的建筑 基础 下沉 、 墙 体开 裂 ， 就连钢筋水泥结构的大桥 ， 也从 中间开了一条 半尺宽的 1 2 1 子 ， 桥栏杆歪歪斜斜 。 矿区地面塌 陷， 对城建 、 交通产生严重影响 ， 已使十几 座村庄搬迁 ， 造成 巨大经济损失 平顶 山煤炭的开采 ， 不仅造成 大面积地面塌 陷， 也使市 区北部 落凫 山 山体 出现裂缝。落凫 山顶有市 电视转播 台及微波通 讯站 ， 两单位 的办公楼墙体 亦先后 发生多处裂缝 。 裂缝长近 2 m， 宽达 l c m， 并在水泥地坪上出现 多处裂缝 。经调查 了解 ， 山体及墙 体裂缝均是落凫山下矿务局 四矿采 空区放顶所造成。山体裂缝使落凫山岩体 破裂 ， 不仅影 响电视转播台及微 波站 的运行 ， 同时也威胁着 四矿居 民区的安全 。 6 ． 2 煤矿井 下热害0 ’ 平顶 山煤矿在 开采 初期 ， 矿井开采深度不大 ， 井 下热 害不显著 ， 加之勘探时未进行地温 测 量 ， 地热问题未引起注意 。1 9 7 1 年 建设 平顶 山八 矿东 风井 ， 在标高一2 7 3 m 的回风门 内突然涌 出 3 7 ℃的热水 。 在八 矿东翼开拓巷道 ， 工作面气温 高达 3 4 ℃ ， 直接影 响施工人员的身体健 康和 施工进度 。通过勘探 ， 搞清了平顶山煤 田地 区性地温偏 高与热 流值偏高 ， 同地质构造上四周为 河南省地矿厅水文三队． 平顶山市环境工程地质勘察报告． 1 9 8 8 维普资讯 第 2期 黄光寿等 平 顶山 城市地 质环 境初步评 价 拗陷拱托的基岩隆起这一背景 因素密切相关 ， 与深循 环地下热水无关。 在地区性地温高的总背 景上 ， 局部 高温异常 ， 同区内煤 系与其上下含水层之间地下水 的循 环有关 。 6 ． 3 水库坝基渗罱 白龟 山水库始建于 1 9 5 8年 ， 设计 水位 1 0 5 ． 8 m， 主要建 筑物 有拦河坝 、 顺 河坝等 水库在 1 9 6 0年建成 蓄水后 ， 库 水位达 9 7 ． 3 8 m 时 ， 便 出现坝基 渗漏 ， 在拦河坝下游出现渗流 ， 流量为 0 ． 3 m ／ s 。顺 河坝外的取土 坑被渗水 充满并外 滥成溪 ， 使沿坝轴方 向带状 分布的 3 ． 2 k in2 土地 被浸没 ， 造成 农作 物浸死 ， 道路 受阻 。在拦河坝中段 即抄河一级 阶地及河漫滩地段 下游 出现 许多 土沸 点。 先后经过两次导渗降压处理， 由于水库水位的升高， 又出现一些渗漏变形现象 ， 对水库拦河坝 的安全造成潜在威胁 。 据 白龟山水库 多年观测资料 ， 坝基渗漏 量为 0 ． 9 m ／ s ， 这部分水量应加以利用 。 7 结论 a ． 从 区域地震活动性 、 断裂活动性及其他不良地质作用的强度分析表 明 ， 平 顶山城 市位 于 地震烈度 Ⅵ度区， 区域稳定性为基本稳定区。 b - 平顶 山市区岩体和土体 的工程地 质特 征分析表 明 ， 岩体和 土体 力学强度较高 。岩体 内 局部有软弱夹层 。土体在沙河冲积平 原局部有 易液化砂土分布 。在 九矿一西 高皇一平顶 山电 厂一带 ， 膨胀土埋深小 于 3 m， 局部 出露地表 ， 建筑 时应 采取相应措施 。 c ． 平顶 山市供水条件便利 ， 市区及其周 围有两座大 型地表水库 白龟 山水库 、 昭平台水库 和两座大 型地下水库 市郊 叶县寺庄 、 汝河河谷平原宝丰一郏县段 。应实行 地表水 、 地下 水统 一 调度 ， 建立城 市水资源开发 利用管理模型以满足城市发展对水资源的需求 。 d ． 平顶 山煤炭开发利用给城市地质 环境带来 了许 多不利 因素 ， 最突 出的是 固体废弃 物对 环境 的污染 。目前 市区 已积存煤矸 石、 粉煤 灰 3 0 0 0多万 t ， 现在 仍以每年 3 8 0多万 t 的速度增 加。在市 区南部北渡 山及西部青 石山一带 ， 遗 留有众 多采 石坑 ， 深达 l O 3 O m， 总面积 l O k m 多， 最大果石坑面积近 2 k m 在采石坑底部用粘土作垫层， 是处理城市固体废弃物的 良好场 所 。 e ． 开采煤 炭和其他人类工程经济活动 ， 给平顶山城市地 质环境 带来 了许多不利的变 化 目 前产生的主要地质灾害有 采矿引起的矿区地面塌陷和山体裂缝 ， 煤矿井下热害和水库坝基渗 漏等 。平顶 山矿区地面塌 陷危 害严重 ， 随着该地煤炭资源的持续 开发 ， 矿 区有 可能发生新的地 面塌 陷和 山体裂缝 因此 ， 查 明塌陷 区分布及形成机理 ， 预{ 雯 【 塌 陷发展趋势 ， 开 展塌 陷治理研究 应作为该市地质环境监 测和环境保护的一项重要工作 。 参 考 文 献 1 张宗枯． 地质环境与环境地质． 见 地矿部 水支地质工程地质 黉 ； 辑部编． 环境地质研究． 北京 地震 出版社 ， 1 9 9 1 2 毛同夏． 环境地质学中几十重要问题的探讨． 见- 地矿部 水文地质工程地质 编辑部编 ． 环境地质研究． 北京 地 震出版 社 ， 1 9 8 1 3 黄光寿． 平璜山市平原区第四系工程地质特征浅议． 河南地质， 1 9 9 0 ， 8 4 4 黄光寿． 平顶山膨胀土研究． 工程勘察， 1 8 9 2 2 维普资讯 1 8 河 南 地 质 第 1 2 卷 5 黄 光寿． 平顶 山煤炭 开发利 用 中的环境 地质问题河南地 质 ， 1 9 9 1 ， 9 4 6 黄 光寿． 平顶 山城 市地质灾 害棱 折． 地质灾 害与 防治 ， 1 9 9 1 A PRELI M I NARY UAT1 0N 0F URBAN GE0L0GI CAL ENVI R0NM ENT 0F PI NGDI NGS H AN CI TY ．H ENAN PR0VI NCE Hu a n g Gu a n g s h o u Yu Z h e n y o u No ． 3 Hy d r o g e o l o g i c a l Pa r t y，De pa r t me n t o f Ge o l o g y a n d Mi n e r a l Re s o u r c e s o f He n a n Pr o v i n c e Ab s t r a c t Ur b a n g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t e v a l u a t i on u s u a l l y i n c l u d e s r e g i o n c r u s t s t a b i l i t y，g r o u n d s t a b i l i t y， t h e c o n d i t i o n o f wa t e r s u p p l y，u r b a n g a r ba g e d i s p o s a l ，na t u r a l b u i l d i n g ma t e r i a l a n d u r b a n g e o l o g y h a z a r d s ，I n t h i s p a p e r ， s i x i s s u s e s o f t h e u r b a n g eo l o g i c a l e n v i r o nme n t o t Pi n g d i ng s h a n c i t y a r e r e v i e we d，o r a p r e l i mi n a r y e v a l u a t i on o t i t a r e p r e s e n t ，a n d t h e n，g e o- l o g i c a l b a s i s a r e p r o v i d e d f o r r a t i o n a l ma k i n g，d r e d g i n g a n d p r o t e c t i n g g e o l o g i c a l e n v i r o n- m e nt ． Ke y wo r d s ge o l o g i c a l e n v i r o n me n t ，e v a l u a t i o n o t g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t ，Pi n g d i n g s h a h c i t y 维普资讯