地下采煤對礦山地質環境影響程度的分析

■汪健 王志強

（安徽省地質環境監測總站 安徽合肥 230001）

地下采煤對礦山地質環境影響程度的分析

■汪健 王志強

（安徽省地質環境監測總站 安徽合肥 230001）

礦山中生活的居民在很大程度上受到礦山開采的影響，導致礦山地質環境出現很多問題。地質環境作為人們的重要居住地點，為人們提供了廣闊空間。開采過程中，會導致地質結構變化或發生形變。本研究通過分析地下采煤對礦山地質環境影響程度，以為相關領域研究和實際的采煤工作提供參考和借鑒。

地下采煤礦山地質環境影響程度

0 前言

地質環境是指煤礦開采過程中能夠影響的巖石圈、生物圈、水圈等等。其受到影響的等級通常為三等，按照地勢、巖石構成、地質結構、水文特征等能夠對影響程度進行判斷。地下開采會造成坍塌、滑坡、泥石流等很多地質災害，造成人力、物力等損失，影響礦區安全。因此，研究地下采煤對礦山地質環境影響程度的分析是非常必要的。

1 礦山地質環境受地下采煤影響的機理

礦山地質環境很大程度上受到地下采煤的影響，其影響周期較長且范圍較廣，經常反復作用，引起并加深地質災害程度。地質災害的出現原因主要由地形地勢、地質結構組成、地層巖性和巖石構造等，而部分地區的地質組成結構一定程度上影響著巖石侵蝕的發育和發展[1]。這些不同的因素和原因都能夠引起地質災害的出現，并能夠影響災害的嚴重程度和種類分布等。

地下采煤帶來的上覆巖位移使得位移部位的地址性質發生變化，引起采空區出現，改變并破壞了原來的地質構造。而在內部的應力過高時，則會發生裂開和冒落，老頂板巖石會發生形變并向里面法線位移，出現離層和縫隙。所以，地下開采能夠帶來很多地質環境問題，增加地質災害出現頻率，帶來很多不安全因素。

2 地下采煤對礦山地質環境的影響程度分析

2.1 礦區概況

山西焦煤礦區橫跨太原、呂梁、日照等地區，是山西省重要的煤礦資源開發地區。焦煤礦區資源豐富，可開采區域面積將近1970多億立方米，主要集中在西山、河東等。如今有20多個生產礦，是我國產煤主力軍使得之一。主要呈現E-W、S-N、N-E的構造分布[2]。焦煤礦區背斜所有區域較大，主要城N-W傾斜，角度達85°。S-E部坡度較緩，為15°。其褶皺對煤層沒有太大的影響。此地區斷層數量多，主要東北走向，傾斜角度范圍在50°≤Y≤80°。滑坡共有6個，存在歷史悠久，且如今很少發生變化，露頭線有深有淺，導致滑坡的穩定性遭到破壞，出現較為明顯的地表沉降現象。此地區底層較緩，緩傾斜坡度繁多，且井田內底層的構造較為完整，主要由粉砂巖。泥質巖、煤層、白云巖、石灰巖等組成。

2.2 地下采煤對礦山地質環境的影響程度

2.2.1 地下巖體應力影響

地下煤礦開采過程中，會形成一定的開挖空間，使得其應力場發生變化。在此空間內，內部會出現一定的壓力減少區域，同時其壓應力降低。會使得巖層中的所有的彈性釋放，將巖石擠壓成碎塊。與此同時，開挖空間下端和上端形成一定的減壓區域，并且其產生的拉應力能夠對周邊的巖石產生一定的破壞，引起巖石或者地質的形象發生變化或者整體位移。頂板巖層部分的壓力承受較多，因此出現形變，而一旦這種壓力超出忍受范圍時，則會導致坍塌、斷層等問題的出現。

2.2.2 巖層破壞

采煤后會存在采空區，而此區域的上覆和底板巖層最初應力如果出現不穩定狀態，則巖石會有位移和形狀的變化 （即為巖石位移）。

其主要表現為不同的形式：

（1）彎曲。彎曲主要是一種巖石位移的表現。在地下采煤時，自頂板處沿著法線凹陷，并且地表會發生形變，進而引起地表下陷、坍塌、開裂等問題。

（2）冒落。冒落是指巖石位移時出現的較為嚴重的現象，一般是在過渡開采區域的頂板巖層里面。因為此區域的巖層承受壓力過大，使得巖石遭到破壞成為碎塊，無法很好地在此區域中分布。當巖層受到嚴重破壞時，會加大影響范圍，使得地表位移且發生形變，并形成巖石和地表坍塌和位移、下陷等，大大提高了地質災害發生率。

（3）巖石滑移。采煤過程中，如遇到煤層有一定的傾斜時，基于自身的重力，其會沿著法線形變和沿層面移動[3]。傾斜度增加，其位移距離變遠，且造成采空區的巖層手拉伸出現斷裂。

（4）巖石下滑。采空區出現時，其上方向跨落的巖石會出現向下滑動的狀態，改變了空間布局，增加了巖石移動的劇烈程度，致使形變、裂縫等。如圖1為巖層受到破壞的表現。

圖1 巖層受到破壞的表現

2.2.3 地表移動

巖石層移動減緩時，采空區的頂部會向底端降落，由此盆地出現且占地較廣。如果開采的形狀為長方形，盆地形狀即接近圓形。下陷的盆地中不同的點位移距離存在差異，且向此區域的中間移動，使得原來的地表地勢、地質結構等發生巨大變化，很大程度上對地質環境產生影響。嚴重的地區出現大量的凹陷，地面上的植物受到嚴重毀壞，水土流失現象頻發，對當地居民生活等各方面帶來消極影響。

3 結論

礦區采煤的采空坍塌和煤層的厚度、傾斜程度、采深、采厚、巖性、采煤過程有著極大相關性。在采煤過程中，會在地表下面形成一定的空間，此空間的挖掘導致巖體中的平衡結構被打破，導致地層出現裂縫、罅隙、冒落、形變等巖石位移現象，對地質環境及周圍居民的安全造成威脅。

[1]蔣正舉，劉金平.基于物-場模型的礦山地質環境影響程度降低途徑研究 [C].中國環境科學學會.2013中國環境科學學會學術年會論文集 （第六卷）.中國環境科學學會，2013.

[2]張志祥，張永波，趙雪花，等.隆博煤礦礦山地質環境影響評估及防治對策 [J].太原理工大學學報，2013，09（02）：218-222.

[3]張軍雷.地下采煤對礦山地質環境影響層次的研究分析 [J].科技風，2013，11（17）：270-272.

TD167[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-22-1