湖南地灾：祸起矿区“漏斗”扩散？

湖南地灾：祸起矿区“漏斗”扩散？

                                                                              作者：成舸 通讯员 邓旺强 陈丽

    从湖南益阳市岳家桥镇往南约10公里，是有“湘中小煤都”之称的长沙市宁乡县煤炭坝矿区。206省道将两镇分开，也将地下煤矿及其隐患留给了两镇。

    自1月以来，一场突如其来的大面积地质灾害席卷了岳家桥镇，当地村民纷纷将矛头指向邻居煤炭坝，两镇平静的关系就此被改变。

    地质灾害成因复杂，村民们的猜测是否站得住脚？灾害又是如何落到了本不在采矿区的岳家桥镇头上？《中国科学报》记者对此进行了采访求证。种种迹象表明：发生在益阳的这起地质灾害背后，煤炭坝开采加剧极有可能是首因。

    天灾还是人祸？

    2月26日，益阳市政府发布通报称，截至2月24日，该市岳家桥镇9个行政村范围内先后出现693处塌陷，其中农田塌陷537处，河溪塌陷150处，一条河流因此断流。

    随后，灾情持续扩大。在3月1日发布的灾情统计中，农田塌陷处增至572个，短短5天内增加了35处。当地村民称：“周围的坑每天还在以几个的数量增加。”

    2月29日，由湖南省地质环境监测总站牵头的专门工作组，拿出了第一份分析报告的初稿。初稿称：塌陷的主因是河流中存在大量溶洞，诱因则是去年的大旱以及春季降水增多，降水越多，塌陷就越严重。而备受关注的周边煤矿区大量开采地下水是否与此次地质塌陷相关，“并不在本次调查的范围之内”。

    对于该说法，湖南省地质研究所原总工程师童潜明认为其值得质疑。“湖南约三分之一的面积为岩溶分布区，但单凭降雨并不会导致岩溶塌陷，只是会增加岩溶塌陷的易发性。开采地下水引起的水位变动才是真正诱因。”他对《中国科学报》说。

    3月6日，首份调查报告正式对外发布，“降水诱因”的说法被纠正。该报告首次承认，在当地特有的岩溶水文地质条件下，“人为活动大量抽排地下水造成水位明显降低”才是诱发灾害的直接原因。

    “天灾”开始回到“人祸”。

    事实上，地质学家对此机理早已有清楚认识。资料显示，根据我国的岩溶发育特点，目前已有的岩溶塌陷灾害中，约70%为人类活动所诱发。

    在湖南，这一比例更高。湖南省地质环境监测总站总工程师余德清在《湖南生态地质环境现状分析》一文中指出：人为诱因导致的岩溶地面塌陷已占到该省总数的86.1%，其中矿坑排水和抽取地下水是主要原因。

    可是，究竟是哪里的地下水抽排导致了这起地质灾害？

    起先，有人怀疑是岳家桥镇上几家水泥厂过量抽水所致，但更多的村民则将矛头指向了十公里开外的煤炭坝。

    自2009年起，童潜明每年都前往煤炭坝矿区及其周边进行调研。

    灾害发生后，童潜明立即赶往岳家桥镇进行考察。他得出的初步结论是：随着邻县的煤炭坝煤矿开采规模扩大，形成一个大的地下水降落漏斗，它可能已波及到了岳家桥，而漏斗附近正好有溶洞，因而导致了地面塌陷。

    这正与村民们的猜测相吻合。

    500米采深改变了什么？

    其实，由于多年采矿，宁乡煤炭坝早已是地质灾害高发区。

    在2011年5月湖南省公布的“地质灾害重点防治区域”名单中，煤炭坝首当其冲。

    2010年，一个直径约70米、深达30米的大坑曾导致当地大成桥镇的一所小学教学楼垮塌。

    同年7月，国务院总理温家宝前来该镇视察防洪，在当地村民的带领下无意中见到了这个大坑，此后该地区地灾隐患引起政府的高度重视。

    据了解，对煤炭坝的开采最早始于明朝，到上世纪60年代开始上规模，这之后的开采高峰期有两次：第一次是上世纪80年代中期，产量约150万吨/年；第二次是本世纪以来，产量达180万吨/年，开采深度现已达500米。

    为保证采煤作业安全，必须不间断地抽排地下水。而随着开采的加深，排水量和地下水位降深也不断增大。

    据统计，1971年采深仅为120米，水位降深187米，平均排水量6683吨/小时。到2007年，采深已达350米，水位降深达417米，平均排水量11727吨/小时，相当于每小时排走5个国际标准泳池的水容量。

    中国地质大学副教授谭松林曾赴煤炭坝矿区进行摸底调查，结果显示：煤炭坝矿区的“地下水位已降至煤层底板以下”。

    不过，由于矿区地下有煤层覆盖，地面塌陷并不在于中心采空区域发作，而是多发生于周边。

   “这是由于矿区地下水系统形成‘漏斗’所致”，童潜明向记者解释说。据他介绍，地下水系统通常由存在于石灰岩裂隙中的强含水层和存在于砂砾岩中的弱含水层组成，二者互为补给。当采空区内的岩溶水被抽走后，周围的地下水便经过各种岩溶通道源源不断地补给采空区，引起地下水位的急剧下降。其中，以开采处最深，从近到远依次呈阶梯状下降，形成降落“漏斗”。

    在“漏斗”范围内，地下水位下降越快，水的流速就越快，对泥沙的搬运能力越强，原有覆盖层的平衡被破坏得越迅速，就越容易导致塌陷。

    数据显示，随着开采深度加深，煤炭坝矿区周边的“漏斗”范围正在不断扩大。湖南科技大学教授宗坚等人的研究指出，从1980年到2007年，在这不到30年的时间里，地下“漏斗”范围从300平方公里扩大到了510平方公里。

    在童潜明看来，正是地下水的过量开采直接导致了该矿区的地下“漏斗”范围扩大，最终波及邻市，使益阳市岳家桥这个本不在矿区的小镇成了最危险的区域。

    谁是下一个？

    据童潜明介绍，煤炭坝矿区的地质环境具有三个重要特点：一是矿区含有可溶性石灰岩；二是岩溶比较发育，且越近地表发育程度越高，含水量就越丰富；三是从地质构造角度看，这里属于向斜构造，决定了石灰岩分布的范围远大于煤系分布范围。

    事实上，在整个煤炭坝矿区，煤系分布只有20余平方公里，石灰岩分布范围却多达数百平方公里。从宁乡到益阳，甚至更远，这片位于洞庭湖南缘的广袤地区，地下都广布岩溶洞穴和可溶性石灰石，一旦其中的岩溶水被快速抽走，塌陷就有可能发生。

    谭松林曾为煤炭坝矿区绘制了一张“岩溶塌陷易发性分区”图。在这张绘于2009年的图里，煤炭坝的中心区域被标记为“稳定区”，而数公里外的大成桥镇和贺石桥镇均被标记为“极易塌区”。

    从图上可以清晰地看到，以煤炭坝为中心，大成桥在南，贺石桥在北，三点成一线。岳家桥刚好处在这条线的东北延长线上，距贺石桥不到5公里。不过，大成桥、贺石桥两地均属宁乡县管辖，不属于该县的岳家桥镇则不在标记范围之内，成了被忽视的高度隐患区。

    在采访最后，童潜明对记者表示：“对塌陷的治理不只是查明其个数和分布范围，这是次要的，也是容易的，最重要的是查明它们形成的原因及受地质因素制约状况。”

    煤炭坝煤矿还有数千万吨保有储量，继续采煤无疑将导致“漏斗”范围继续扩大。而且越往外围走，越是危险重重。“如果不彻底查清机理、摸清扩散路径和范围，塌陷还会在我们不知道的地方继续发生。”童潜明说。

 （载自2012年3月16日中国科学报）