煤礦資源開采引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和地面建筑損壞分析及保護(hù)措施

孔小云，凌 卓，王 恒，賈 濤

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014）

煤礦資源的開采快速帶動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的有效提升，為我國現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平做出了重要的貢獻(xiàn)和推動(dòng)，但由于部分產(chǎn)煤區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件脆弱以及企業(yè)開發(fā)礦產(chǎn)資源的不當(dāng)規(guī)劃和手段，從而對(duì)開采區(qū)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和影響，且對(duì)周邊居民的財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的威脅。因此，為了維護(hù)礦區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，本文通過對(duì)貴州西部主要產(chǎn)煤區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，從實(shí)踐的角度對(duì)采礦活動(dòng)造成崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害及其誘發(fā)的地面建筑損毀過程響應(yīng)進(jìn)行分析總結(jié)，探討針對(duì)性防治措施方法，從而降低煤礦開采引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度，為相關(guān)礦企和政府緩解礦群矛盾提供方向。

1 礦山開采緣由和現(xiàn)存問題

開采煤炭資源既推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的快速增長，但也破壞了礦區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境，采煤地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。通過對(duì)貴州西部主要產(chǎn)煤區(qū)環(huán)境調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)開采造成的環(huán)境破壞主要包括地面沉降、崩塌、滑坡、水污染、植被破壞等，最為突出的便是引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害破壞，其主要表現(xiàn)在煤層開采后引起的地面塌陷、崩塌等，及其誘發(fā)地面建筑的變形破壞，嚴(yán)重危害當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)安全[1]。同時(shí)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，貴州西部主要產(chǎn)煤地區(qū)土地沙漠化和地形地貌景觀破壞現(xiàn)象較為常見，另外，煤礦開采還會(huì)破壞含水層，地下開采后，其上覆巖層會(huì)形成“三帶”破壞，當(dāng)煤層淺藏或含水層的厚度過大時(shí)，含水層中的水通過裂縫進(jìn)入采空區(qū)，致使含水層被疏干，或者是裂縫高度未達(dá)到含水層，但含水層與采空區(qū)之間沒有良好的隔水層，也會(huì)導(dǎo)致地表淺部水位快速下降，從而致使土地質(zhì)量下降，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。因此，為了有效的緩解礦山開采造成的地質(zhì)災(zāi)害及其誘發(fā)的一系列生態(tài)環(huán)境問題，相關(guān)企業(yè)、政府管理部門需要加強(qiáng)對(duì)采礦活動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)境問題進(jìn)行管理及防治，通過制定科學(xué)、可持續(xù)的煤礦開采管理辦法，保障礦區(qū)居民的生產(chǎn)生活[2]。

2 煤礦開采引發(fā)主要地質(zhì)災(zāi)害類型及機(jī)制過程

貴州西部主要產(chǎn)煤區(qū)，在煤礦開采中最常發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害是地面塌陷及崩塌，主要是由于地下采空區(qū)的頂板冒落導(dǎo)致的上覆巖土體開裂形變，造成地表山體尤其陡崖處巖體變形，形成不穩(wěn)定危巖體，危害坡腳居民人身安全和房屋安全。

根據(jù)對(duì)貴州產(chǎn)煤地區(qū)綜合調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)危巖體的形成主要是受到采礦工程活動(dòng)、區(qū)域地層巖性及地形條件等多種因素的共同作用。從客觀的角度分析，危巖崩塌體的形成主要是由采煤變形沉陷區(qū)脆弱的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)一步演化所形成，此過程中主要的誘發(fā)影響因素為地形條件、地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)以及區(qū)域工程地質(zhì)條件等多種因素所引起。在地形條件方面，主要是由于危巖體所在的斜坡坡度過大，與巖陡壁形成幾乎直立的形態(tài)，從而為危巖體的變形、崩落提供了動(dòng)力條件，且為崩落巖體的快速滾動(dòng)形成了良好的場(chǎng)地條件。在地層巖性方面，主要是由于采煤區(qū)上覆厚層狀灰?guī)r為硬質(zhì)巖，其所具備的抗風(fēng)化能力較為強(qiáng)大，而產(chǎn)煤地層則是較軟的泥巖、砂巖和頁巖，整體形成了上硬下軟的巖體結(jié)構(gòu)，從而也使所產(chǎn)生的危巖體體積較大。在裂隙方面，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)危巖體發(fā)育的縫隙主要是由構(gòu)造裂隙、卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙所構(gòu)成，其作為危巖體的主控節(jié)理面，并且加之巖溶作用，對(duì)表層危巖體造成強(qiáng)烈的溶蝕作用，使原有的變形裂隙變得更寬、更深。最后，在區(qū)域工程地質(zhì)條件的方面，危巖體不但受到地形條件和巖體強(qiáng)度影響，對(duì)于反向坡的工程地質(zhì)巖類組合往往更容易形成危巖體，且在水和生物的共同作用下，導(dǎo)致巖層、裂隙內(nèi)物質(zhì)遭到軟化，在水的流動(dòng)過程中喪失細(xì)粒物質(zhì)，從而降低了巖土體強(qiáng)度，加速了斜坡巖土體的穩(wěn)定性惡化。

從另一方面進(jìn)行煤礦區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其根本因素在于人類工程活動(dòng)的頻繁，地下煤炭大范圍的開采，采空區(qū)頂板巖體變形且不斷移動(dòng)，導(dǎo)致上覆巖體穩(wěn)定性受到影響，加劇了礦區(qū)山體危巖體的形成，引發(fā)了嚴(yán)重的崩塌地質(zhì)災(zāi)害破壞。例如：貴州織金縣后寨鄉(xiāng)某礦山地質(zhì)災(zāi)害主要是由近年遭受非法采煤活動(dòng)，導(dǎo)致該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，區(qū)域內(nèi)存在大量的斜坡巖體崩落、滑塌以及小型滑坡災(zāi)害，對(duì)村戶的生產(chǎn)造成了極大影響。

3 礦區(qū)內(nèi)地面建筑損壞響應(yīng)分析

通過對(duì)貴州西部主要產(chǎn)煤區(qū)尤其是畢節(jié)區(qū)域煤礦區(qū)周圍居民房屋進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，房屋裂縫呈現(xiàn)無規(guī)律擴(kuò)展，且主要表現(xiàn)為墻面和地面的同時(shí)開裂，以及木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋的傾斜和門框變形[3]。由于煤礦的開采活動(dòng)主要表現(xiàn)為地下采煤形成采空區(qū)、地下水疏排等工程舉措，而煤礦在未開采前，地下巖層處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，其在穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)對(duì)外部環(huán)境變化具有強(qiáng)大的應(yīng)對(duì)能力。但在地下煤炭開采時(shí)，其平衡狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致周圍巖體應(yīng)力狀態(tài)重新調(diào)整，出現(xiàn)變形開裂及塌陷的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致地表變形并形成裂隙，在此過程中地表建筑物隨著表層巖土體形變而產(chǎn)生變形破壞，或者直接受到巖體崩落撞擊而損毀，居民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。

4 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防護(hù)措施

為了保護(hù)煤礦地區(qū)周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，以及增強(qiáng)礦山地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)意識(shí)，各地政府和相關(guān)企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的宣傳和學(xué)習(xí)，通過加強(qiáng)開展宣傳教育活動(dòng)，以及加強(qiáng)煤礦產(chǎn)業(yè)的安全防御宣傳，使礦區(qū)居民在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的情況下，可以利用正確的防御措施和逃生技巧保護(hù)自身的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。

為了保證煤礦資源可以得到科學(xué)、高效的生產(chǎn)開采的同時(shí)，有效地降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，需要增強(qiáng)礦產(chǎn)開采及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作機(jī)制，建立完善的法律法規(guī)等制度體系，保證經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的過程中，還可以遺留可供后代進(jìn)行生存活動(dòng)的煤礦資源和良好的生態(tài)環(huán)境。

礦山開采遺留環(huán)境問題恢復(fù)困難，為了改善煤礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，政府和企業(yè)需一同制定全面、科學(xué)、高效的礦山環(huán)境治理及保護(hù)等技術(shù)規(guī)范，依據(jù)規(guī)范要求，編制詳細(xì)、具體可行的治理方案，同時(shí)符合地方生態(tài)環(huán)境恢復(fù)需求、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，結(jié)合山水林田湖草綜合治理，促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的恢復(fù)。

5 結(jié)語

開發(fā)煤炭資源是社會(huì)統(tǒng)籌發(fā)展的需要，也是以往地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然過程，在這個(gè)過程中，以此帶來的代價(jià)是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞，多年來積累的環(huán)境問題，尤其采礦引發(fā)地面塌陷及崩塌地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重影響了礦區(qū)居民生產(chǎn)生活及生命財(cái)產(chǎn)安全。為緩解礦區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)間矛盾，重新梳理分析環(huán)境問題形成機(jī)理原因，找出防治災(zāi)害發(fā)生的上層制度舉措，通過制定全面的、科學(xué)的有效的制度規(guī)范，有效降低采礦活動(dòng)引發(fā)環(huán)境問題帶來的影響。