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山阳县山体岩层突然垮毁、高速远程溃流的一个可能原因 精选

已有 3054 次阅读 2015-8-16 15:12 |系统分类:观点评述

山阳县山体岩层突然垮毁、高速远程溃流的

一个可能原因

岳中琦

12日博文“山阳县突发山体岩层破坏类似于汶川地震造成的山体岩层破坏”http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-912608.html中,我提出了一个问题“我不禁要问,这样的巨大山体地层瞬间破裂、移动、高速远程崩滑,到底是如何形成的呢?”

今天,我拜读了刘继顺先生撰写的科学网精选博文“陕西山阳矿山垮塌与中村钒矿问题”http://blog.sciencenet.cn/blog-97739-913355.html。对这个问题,我有了一个最为可能和有事实根据的答案。

刘先生在他的博文中,较为详细地介绍了,垮崩高速远程山体区域的地层、矿石、地质构造、大地构造等资料和情况。最为特别地,他介绍了中村钒矿井下矿石自燃灾害。他写道:

“据报道,2010年五洲矿业因八个矿块井下CO超标,而引发矿石自燃,商洛市矿山救护队对相关矿井进行了封堵,直到2013年才重新开启相关矿井。”

“黑色页岩系由黑色碳质页岩、黑色碳泥质硅质岩和黑色碳质硅岩组成。以含较高的有机碳为特征,含碳量一般为8%-12%,细分为石煤层、磷块岩层、钒矿层和镍钼多元素富集层,通称为“石煤”。”

“由于钒矿层所含碳、硫化铁、硫等和空气中的氧和水分作用放出热量,如果通风不畅导致热量蓄积,而引起矿石自燃。黄铁矿(FeS2)与空气中的水分和氧相互作用放出热量易引起矿石自燃,而且在井下潮湿环境里与被氧化产生SO2CO2COH2S CH4等气体的反应而放热。当黄铁矿氧化时,体积增大,对矿石产生胀裂,使矿石裂隙扩大增多,与空气接触面积增加,导致氧气更多地渗入。此外硫的着火点温度低,在200℃左右,易于自燃;FeS2产生的H2SO4使矿石处于酸性环境中,亦能促进煤的氧化自燃。矿石中含碳量高,矿石表面分子活性结构种类繁多,也是矿石自燃原因之一。”

“中村钒矿629采空区的碳质矿岩自燃,排出有毒气体,致使1166 中段、1015 中段、967中段有害气体超标。采空区一旦发现自燃征兆,矿石已储存了大量热能,火区周围岩体温度也很高,要降低如此大范围高温岩体的温度很困难。随温度升高,高温点逆着风流发展速度快,有害气体顺着风流方向流动,时常是只见有毒有害气体而不见明火,采空区高温区域相对隐蔽,高温区域难以准确判定。”

因此,如图1所示,我的一个最为可能的答案可简述如下:

矿井巷道的地层复杂、容易跨塌。相关矿井采空区的自然垮塌和人为封堵,造成了大量气体在采空区聚积。同时,夏季降雨,较多雨水渗流、充填和饱和表层山体岩土缝隙、裂隙、孔隙等。这也可堵塞了地下气体向山坡地表外部空气的流动和排放。聚积在采空区的气体质量和压强也就越来越高。它们对上覆地层的物理、化学和力学作用也就不断增强。它们可在裂开上覆地层,顺着胀裂开的地层面(倾角为40°55°),快速地向上胀挤涌流、移动到垮塌山体的底部。第二种可能性:COCH4等可燃气体,与留存在地下岩层空隙中的空气(氧气)混合,发生自然和爆炸),产生巨大气体膨胀力。

它们(高压气体)瞬间把山体顶起(克服重力)、拉断裂(克服岩石抗拉强度)、推开和抛出(克服重力和形成初始加速度和速度)。与永远向下的重力一道,它们把这些断开、抛出的山体碎石向前方和山坡下方溃流。

高速溃流的破碎岩石可能碰撞到对面山坡(图1A点),而转向高速流向下方大沟(碾沟)。之后,它们很快又再碰撞到大沟对面的山坡(图1B点),再转向沿大沟方向,高速移动一段距离。由于沟底和两侧山坡的巨大摩擦阻力,它们(碎石土固体)就煞然停止,拥堵堆埋沟道(图1C后方)。气体也就迅速升空、逐渐消失了。

从而,巨大滑坡灾难就形成了!

这使得我又想起了,伟大的科学家牛顿(Isaac Newton, 1642 1727),在1686年发表的《自然哲学之数学原理》中,已经告诉我们的哲学探索自然的四条推理规则的第II条:“因此对于相同的自然现象,必须尽可能地寻求相同的原因。例如人与野兽的呼吸;欧洲与美洲的石头下落;炊事用火的光亮与阳光;地球反光与行星反光。”

因此,这个可能成因同其它大量突发高速远程山体岩石崩溃一样,都应该是地下高压气体造成的。

20158161310写成于香港大学黄克兢楼办公室

陝西突發山體滑坡8人問責

http://paper.wenweipo.com   [2016-01-16]

http://paper.wenweipo.com/2016/01/16/CH1601160022.htm

香港文匯報訊據新華社報道,陝西省政府昨日透露,國務院近日批覆陝西省人民政府《關於山陽縣「812」突發特大山體滑坡災害處置工作情況報告》,認定該事故是一起特大型自然災害,並對8名相關責任人進行問責。

去年812日,山陽縣中村鎮煙家溝碾溝村突發特大山體滑坡災害,造成8人遇難、57人失蹤。經調查認定,該滑坡是在不利地質條件下,受重力、岩溶和地質構造的長期作用而形成的特大型自然災害。

2016年1月16日9:51添加于香港大学黄克兢楼办公室





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