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第13章 空虚的地壳(3)

煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭做原料生产化肥。此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。

各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。

然而,对煤炭的巨大需求带来了对煤矿的疯狂开采,给地壳和环境带来了不可弥补的恶果。先让我们看一个例子:

2008年10月9日13时55分,江西省芦溪县源南乡石塘小学操场中间突然塌陷,形成了一个大约直径6米、深3米的圆形大坑。与这所小学相邻的42户居民楼也都不同程度地开裂。

无独有偶。在此事件发生前的5月12日15时,源南乡档下村三家塘组的一块稻田发生地面塌陷,面积足有1500平方米,深数十米。

事实上,在萍乡,10年间,几乎每年都要发生不同程度的地陷。

1999年12月14日,上栗县赤山镇枫桥牛屎塘发生严重地陷,前来萍乡办案的两名宜春市民警,连人带车栽进深不见底的大坑中,造成了车毁人亡的悲剧。

2000年12月15日,赤山镇枫桥村小学出现塌陷和大面积裂缝。数百名学生被迫迁出。

萍乡发生多起地陷

2004年国庆期间,湘东区湘东镇巨源村熊家山第6村民小组发生地陷,地裂范围达到3平方千米,境内的部分山冈、田地、乡村和公路都出现不同程度的裂缝,还造成2栋房屋倒塌,20多栋房屋成为危房。

2008年8月29日,安源区长兴馆管理处光头岭一居民楼旁发生地陷、形成了一个深约2.5米、面积约为60平方米的大坑。

人们不禁要问,塌陷到底是如何产生的,为什么这么多年来萍乡屡屡发生塌陷呢?

萍乡素有“江南煤都”之称,是长江以南最大的煤田和主要的煤炭生产基地。20世纪60年代至80年代,为了扭转“北煤南运”的局面,萍乡一直采取超强度的不规范开采方式,整个矿区几大煤矿开采后,相继形成了6个相对独立的地面塌陷盆地,分别称为:安源-高坑塌陷区、青山塌陷区、白源塌陷区、巨源塌陷区、黄冲—焦源塌陷区和杨桥塌陷区,全区井田总面积81.9平方千米,开采总面积45.1平方千米,塌陷总面积79.7平方千米。塌陷区内房屋、道路、农田、水利等建筑设施均遭受严重破坏,给当地的经济和社会造成了巨大损失。

萍乡市国土资源局地质环境科有关人士分析说,萍乡的地面塌陷主要发生区域为灰岩地区和坑采矿区。从地质构造方面看,萍乡的岩溶地貌分布较广,预测上栗县的桐木—下坊都为地面塌陷易发区,湘东城区—上株岭、白源—高坑为地面塌陷次易发区。伏秋干旱期,地下水位普遍下降,岩溶地下水的开采量增加,相应增大了地面塌陷的可能性,所以塌陷发生时间以伏秋干旱期为主。

对于坑采矿区而言,萍乡煤田开采历史长,开采状况复杂,尤其是萍乡矿区煤系底部多为灰岩含水层和多煤层重复采动,从而加剧了地面塌陷的速度。此外,因采矿长期排水,地下水位下降。当地下水位下降到一定程度后,随着地下水潜蚀作用和掏空能力的加强及溶洞中充填物的流失,原本相对平衡的状态遭到破坏,因而造成地面塌陷。

因采煤引发的地陷,已经深深困扰着中国各个产煤地。

最新研究表明,全国累计煤矿采空塌陷面积已超过70万公顷,而且这一数字每天都在随煤炭产量的增加而提高。大面积的采空塌陷及其带来的经济损失和生态破坏,给我国的煤炭生产敲响了警钟。

山西是我国煤炭产量最大的省份,采空塌陷灾害也最为严重。1980年至1999年的20年间,山西生产原煤34.1亿吨,相应的采空塌陷面积达到8.18万公顷,采空塌陷所引发的耕地破坏、地面和地下工程损毁损失约为22.51亿元,平均每开采1万吨煤,造成采空塌陷灾害直接经济损失6,600元。1993年,原大同矿务局晋华宫矿发生大面积采空区塌陷,造成3.8级塌落地震,影响半径达15千米,经济损失数百万元;1994年,大同黄土坡煤矿采空区塌陷,楼房倒塌导致20人死亡。据有关部门统计,仅1997年大同市就发生采空区塌陷37起,其中村庄塌陷面积4,000多平方米,9人在塌陷中丧生。

很多地方,因采煤富起来的煤老板大多举家外迁,只有少数的村民留守沉陷的土地。截至2004年,山西因采煤引起严重地质灾害的区域达2,940平方千米以上,目前沉陷区面积正以每年94平方千米的速度增长。

鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河是黑龙江省的四大煤城。经过几十年的不断开采,如今四大煤城的脚下形成了一个近500平方千米的塌陷面积,直接受影响的群众达30多万人。由于城市建设规划滞后,城区在矿井周围自由发展,很多矿工及家属就住在煤矿上方,街区坐落在煤田上方,地下挖空了,必然会导致这4座城市的塌陷问题日益严重。七台河矿区自1958年开发建设以来,累计生产煤炭2.8亿吨,同时形成严重的沉陷灾害,全市累计下沉2.5~6.5米。鸡西矿区已开采80多年,已形成地表采煤沉陷区193平方千米。鹤岗矿区自1945年以来累计开采煤炭5.5亿吨,到现在,地面沉陷区面积达63.73平方千米,最大沉陷深度30米,开裂宽度6米多。目前,该市采空区正以每年130厘米的速度下沉。

专家介绍,随着工业化进程对能源和原材料的巨大需求,我国每年从地表和地表深处开采出约50亿吨的矿产品,扰动了地球环境,改变与破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡,产生了采空塌陷等地质灾害。采空塌陷导致江河断流,泉水、地下水枯竭,土地干旱贫瘠,农业歉收,生态环境恶化;还会导致高速公路、铁路、机场和西气东输、南水北调等重大工程以及城市建筑因处理采空塌陷而增加建设难度和费用。而处于采空塌陷区的煤矿城市则面临着地质灾害加重和经济发展变缓的双重夹击,可谓雪上加霜。

煤炭采空塌陷治理是一个世界性难题,西方发达国家包括德国著名的鲁尔矿区都曾不可避免地遇到类似难题。目前,国外对采空区的治理大致采取采一片回填一片的办法,用矸石、土石和水泥填埋采空区。目前,中国的煤矿采空塌陷问题已引起党中央、国务院的高度重视,并已拨出几百亿元资金着手治理采空塌陷和矿山生态环境,各采煤区也纷纷制订相应的方案,一些矿区的治理工作已初见成效。

(四)城市塌陷为哪般

由采煤引起的地面塌陷已经给一些产煤地带来了严重后果。但近年来,这种地陷频频出现在城市中,广州、上海、深圳、杭州、武汉、天津等全国数十个城市都出现了不同程度的地陷。据中国地质调查局最新数据,我国已有50多个城市不同程度地出现地面沉降和地裂缝灾害,沉降面积扩展到9.4万平方千米,发生岩溶塌陷1,400多起。

同采煤塌陷一样,城市地陷也不是天灾,而是与现代人类活动大有关联。越来越多的研究表明,随着我国城市日趋膨胀、建设渐臻高峰,发生地陷的可能性越大。过度抽取地下水、铺设地下管道、修建地铁、建设高楼……现代化工程一旦缺乏规划与防护,极可能引起更多的地陷发生。

地质专家介绍,根据国外经验,人均GDP达到3,000美元以后,由于城市地面价格上涨,土地资源紧缺,会出现城市地下空间开发高峰。地铁、城区隧道、人防工程、停车场、超市等,将使地下成为城市“第二空间”。城市地下空间安全不仅涉及施工环节,还涉及地下商场、地下娱乐场所、地下停车场、地下仓库、地铁、隧道、人防工程、高层建筑地基、地下管网等各方面。近年来,由地铁建设引发的地面沉陷尤为突出:

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