關于煤炭開采與地質災害問題分析

錢軍

摘 要：煤炭開采會造成大面積的采空區，隨著工程地質條件的變化，可能會引發地質災害。分析了煤炭礦區工作中的工程地質問題，將地質理論和相關資料的結合，根據實際情況采取相應的措施，以此實現對煤炭資源的有效應用，為礦區的安全生產提供技術保障。

關鍵詞：煤田；地質問題；地質災害；防治措施

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0150-02

在煤炭開采的過程中，往往會對周圍環境造成嚴重破壞。其中，地表變形、塌陷、裂縫等問題較為嚴重，有時也會伴隨泥石流、滑坡的發生，大量堆積的巖石對地下水、地表水、大氣造成了危害，不僅影響礦區的安全生產，更會破壞周圍的生態環境。

1 地質災害

在礦井投產后，隨著采空區的大面積出現，可能會破壞圍巖原有的應力平衡，巖層將冒落、移動、變形，地面還會出現臺階、裂縫，甚至塌陷等不連續變形，對地表形態和地形標高會產生一定影響，破壞了地表植被的生長環境，對嚴重影響本地區的農業經濟。

1.1 采空區引起的地面裂縫和塌陷

在煤炭開采時，機器會造成附近地表的移動劇烈，移動速度和變形量都很大，可使地表產生不同程度的移動、變形和裂縫。如果該區的地形、地貌不利于穩定和活躍的構造運動，甚至會出現明顯的塌陷裂縫或塌陷坑。而地表的裂縫可能與下部裂縫相通，開采時就會使地面建筑受到嚴重破壞，采空區內殘存的空洞和殘余變形也可能對地表的穩定性構成潛在危險。另外，煤層的重復開采也會更進一步加劇地表的移動、變形，地表出現裂縫的可能性加大。

當邊坡傾角大于40°，高差大于30 m時，容易引起巖、土體的崩塌。同時，雨水沿邊坡表面的裂縫向下滲入，打破了斜坡原有的應力平衡狀態，可能會發生滑坡現象。

1.2 煤層頂底板巖性

煤層頂、底板巖性對于頂、底板的管理評估非常重要，如果穩定性較差，頂板易冒落，從而造成頂板事故。部分井田為低山、丘陵地貌，地表多為黃土覆蓋，受區域性氣候的影響，水土流失較為嚴重。老頂砂巖強度高、硬度大，多為厚層狀塊

狀結構，頂板穩定性良好，以泥巖、砂質泥巖為主的直接頂，穩定性較差，頂板易冒落；在斷層破碎帶附近的巖體完整性差，多為層狀碎裂結構。巖體質量較差，致使煤層頂板多屬于不穩定頂板，井巷圍巖易變形、塌落；煤系基底奧陶系灰巖巖溶發育不均勻，局部水頭壓力大，巖溶地下水可能沿隔水層薄弱帶進入礦坑，對井下生產有一定的危害。

1.3 煤矸石堆放

隨著煤礦開采規模的擴大，外排的煤矸石量急劇增加。如果不妥善處置堆積的煤矸石，長期下去一定會對環境造成污染。煤矸石長期暴露在空氣中，其中的有害物質會通過物理、化學作用滲入土壤，污染地下水。在條件適宜時，矸石山會成為泥石流的物質來源，如果誘發泥石流、滑坡等地質災害，其自然釋放出的有害物質會更多。隨著風化淋濾，更多的有害重金屬和微量元素釋放出來，通過遷移作用進入土壤和水中，加速土壤和水體的污染。此外，部分含碳量高的煤矸石長期暴露在大氣中會氧化自燃，燃燒產生的廢氣也會污染大氣。

2 對水文環境的影響

開采煤層會破壞地下水的動態平衡，不僅會使地下水位大幅度下降，破壞煤系地層與上部含水層的結構，打破地下水原有的均衡系統，還會導致地下原本積聚多年的水逐漸被排出礦井，直接引起近地表淺層地下水的大量流失，造成地面沙化，土壤質量降低。嚴重時將會使地表的植被急劇稀少，成為荒地，形成惡性循環，從而進一步加速水土的流失。煤礦生產過程中排放的大量廢水（包括礦井水、工業廢水等），會污染地表和地下水，使水環境質量變差，不僅危害程度高，而且伴隨著礦井的不斷排水，水體的污染也會越來越重，乃至影響整個礦區的生態環境。

3 防治措施

3.1 滑坡和塌陷的防治措施

坡腳大于45°的山坡或較陡的土崖在煤炭開采的過程中，發生塌方或滑坡的可能性很大。因此，為了防止發生滑坡事故，一定要及時采取有效措施對不穩定的部位進行處理。比如在山坡的邊緣做排水溝，它的作用是減少地表水滲入危險部位，防止水土流失，減小塌方或滑坡加劇的可能性。除此之外，應在巖土穩定性差的區域或危險破裂面積極開展護坡工程，對滑坡及時、有效治理。以“植被護坡為主，工程護坡為輔”的原則，全面考慮可能會影響山坡穩定的各種因素，結合工程地質條件，確定治理方案綜合處理。

為了減輕和防止地表裂縫或塌陷，建議在合理開采煤炭的同時，留設保安煤柱，防止開采后對地表建筑造成嚴重破壞。如果地表出現了塌陷，可采用“填、改、攔、灌、固”五種措施處理，“填”指的是待采空區坍塌、變形穩定后，對破壞程度較輕的區域用就近的土填埋，整平塌陷坑，保證自然排水的通暢；對于破壞程度嚴重的地段，可就近挖方充填陷坑、裂縫。在裂縫發生的初始階段，為了制止裂縫進一步擴展、延伸，在短時間內可灌注水泥漿堵塞裂縫，緩解地表裂縫對建筑物的破壞，但不能作為長期治理裂縫的手段，尤其是地表出現塌陷時，水泥漿的灌注起不到作用。在后期，為了提高土的強度，也可對地基做加固處理。

總之，在前期對于可能出現塌陷的地段，應該開展動態檢測工作，實時檢測變化情況，分析發展規律。其作為將來控制采煤范圍的技術，在提高煤炭資源利用率的同時，更重要的是能減輕地裂和塌陷的程度，縮小地質災害的影響范圍，減少防治工作量，延長礦山服務年限。

3.2 煤矸石堆放的防治措施

防治措施有采用矸石充填采空區、塌陷區等。另外，礦區內應修建矸石場，在矸石場底部應留設保安煤柱。對煤矸石分段推平、壓實，減少矸石間的空氣，防止發生自燃現象，可在石堆表面覆土、種草。同時，還可擴大其用途，將它作為燒制玻璃、空心磚、涂料等建筑材料以及利用矸石發電。總之，通過可行性論證，選擇其中技術可行、經濟合理的方法，使煤矸石得到充分利用，變廢為寶，減小污染和地質災害發生的可能性，提高礦山的綜合效益，保護礦山環境。

3.3 對水資源的保護和防治措施

對水資源的保護和防治措施分為以下幾個方面：①排到地面的礦井水，必須妥善處理，避免再回流滲入井下。在礦井建設時，必須修建污水處理站，將污水經過處理站的凈化后再排出，減輕對周圍水體的污染。②完善井下排水系統，預備專用排水設備，除保證正常排水工作外，還要預防突發水害。③進一步加強水文地質條件監測工作，建立完善的監測檢測系統，查明礦井區主要存在的水文地質問題。

4 結束語

在進行大規模的井下開采時，會加劇水土流失，各種突發性地質災害現象也隨時可能發生，不僅會嚴重威脅礦區的安全生產，還會對礦區的生態環境造成破壞，使生態系統失去平衡。因此，分析煤田常見地質災害的誘發因素，總結防治措施，對今后的礦井安全生產意義重大。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕endprint