采礦導致的地質災害及綜合治理措施研究

陳少華

（安徽省地勘局第二水文工程地質勘查院，安徽 蕪湖 241000）

煤炭開采為我國經濟繁榮、人民生活改善提供了物質保障，但資源開采使得原巖應力失衡亦加劇地質災害產生風險。當代煤炭地質災害與防治嚴重制約煤炭企業經濟效益，亦對礦區周圍居民的生活產生較大影響。明確采礦導致的地質災害，制定地質災害綜合治理措施為地質部門關注的重點。

1 地質災害成因及危害

采礦地質災害多因開采時挖掘煤田破壞地質造成的，嚴重威脅了煤礦員工的生命安全，亦造成了煤礦企業的經濟損失。煤炭生產過程中圍巖原演應力平衡遭到破壞使垮落帶、裂隙帶和下沉帶遭到破壞，引起地表下沉、地下水下降、瓦斯爆炸、山體滑坡等災害發生。故加強采礦地質災害防護已是新時代必然要面對的問題。例如：朝陽全市露天礦坑1259個，面積30839987m2，生產礦山392個，面積16900203m2，無主礦山869個，面積13939759m2，排巖場399個，堆放量138536247m3。礦山地質災害多種多樣，含礦山地裂、塌陷、崩塌等[1]。且礦山工程建設亦出現不同程度影響，如地下水位上升、大面積泥石流等。

2 地質災害種類分析

2.1 山體滑坡

煤炭開采過程中采動區的原始應力被認為打破故部分區域出現應力集中現象。因煤炭開采活動造成的山體滑坡屬煤炭開采的次生災害，將造成國家的巨大損失，故應加強重視。例如：撫順西露天礦區開采視地應力收到干擾造成礦區北邊頻繁滑坡。據悉，我國自20世紀30年代至今采礦出現滑坡事件近50多次，最大塌方量高達130萬立方米。尤以20世紀90年代初采礦期間發生滑坡伴泥石流最為嚴重，嚴重影響礦區經濟效益，亦威脅到礦區及附近工廠工作人員的人身及財產安全。

2.2 地面沉降、坍塌

礦坑巷道及煤炭才出過程中可破壞周圍巖層的原始應力，影響應力平衡。故開采上覆巖層時垮落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶受到嚴重破壞，造成地表不同程度沉降及塌陷。另采礦區不斷擴大規模將導致地下水抽排，地下水失衡導致采礦區結構失衡，引發地面沉降及地表塌陷。近年我國采礦區附近出現大大小小的煤窯，煤窯在開采時機械化作業不規范、技術及防護不到位嚴重暴露采礦區地面沉降現象，相應引發一系列采礦次生災害，加劇人們的重視[2]。

2.3 瓦斯泄露

瓦斯多存留在密閉的系統內，可吸附或游離于每層空縫隙之中。煤炭開采時地應力可見明顯失衡，巖層儲氣封閉狀態遭受破壞，故蓄積氣體外衣。若礦井內高溫、沖擊波、有害氣體安全防護措施不到位可引起瓦斯爆炸，造成重大人員傷亡及財產損失。例如：我國20世紀80年代～90年代間共出現煤礦瓦斯爆炸10萬余次，使得煤礦行業嚴重虧損，我國經濟遭受重創。目前瓦斯事故尚未得到根本解決，瓦斯泄露仍制約著煤炭開采事業的發展，需加強重視。

2.4 泥石流

采礦區夏季或梅雨季節可因雨水過于猛烈引發暴雨及山洪，暴雨沖刷采礦區山體可將石體、泥土引入井下，形成井下泥石流。或因暴雨沖刷山體引起滑坡或泥石流，阻塞采礦洞口，造成人員傷亡及財產損失。

2.5 礦坑突水

采礦時因預判失誤打穿老窿可導致地下水或地面水大量通入礦坑，即礦坑突水。隨開采深度增加，地下水位隨之下降，通水量則不斷增大。例如：九中段因對涌水量估計不足導致巷道斷面和排水溝斷面設計不合理，引發上涌水排泄不暢，運輸難度增大。亦或是采礦時遇透水斷層或地裂縫時可使沉積物隨地表徑流涌入孔內，機器被泥沙掩埋，礦山遭受巨大打擊[3]。

2.6 冒頂片幫

礦坑周邊或頂板受強大的地殼應力時可被強烈壓縮，若采礦挖空視既有可能呢出現延時地應力驟然釋放，使大量巖石破裂并向孔內噴射，加劇礦山災難。如：21世紀初八中斷開采時因施工過程中支護不及時導致巷道大面積冒頂，加劇上部開采難度，造成超百萬元損失。

3 地質災害防治措施

3.1 山體滑坡防治

第一，如遇山體滑坡應開啟緊急處理措施。拆除滑坡體上重大危害的通信塔，停止施工，對滑坡體加蓋防雨布，設置簡易截水溝。第二，構建災害預警機制。建立專業檢測隊伍，實施對山體運動情況進行監測管理，確保無死角監管。借助科學手段對山體地質災害進行實時監控。第三，建立地質災害分析制度。及時召集專家分析評估山體滑坡損失，啟動聯動機制，在礦區領導統一指揮下各級部門整體聯動，積極治理，將損失降至最低。

3.2 地面沉降、坍塌防治

第一，調整開采層次，合理開發地下水資源，減少地下水開采量；第二，若地面沉降劇烈時應停止開采；第三，人工補給地下水時應注意回灌水源的水質，防治地下水被污染；第四，應加強企業內部對地面沉降、坍塌的重視度，有效制定地面沉降、坍塌應急措施，保證防治工作的經費支持；第五，建立地面沉降、坍塌檢測網絡，充分利用企業資源監管區域地面異常，如出現遺產應停止開采，行相應幕布；第六，要重視地面沉降新技術、新方法、新設備的開發利用，落實國際交流，在防治過程中如遇重點、難點問題可及時向有關部門反映，申請立項支援；第七，加強綜合管理，地面沉降多因超采地下水所致，故企業內部應加強對地下水的管理，積極向上政府匯報情況，在政府同意領導支持下采取有效措施治理地面沉降。

3.3 瓦斯泄露防治

第一，可通過調節通風機葉片角度及掛風簾、引風杖等措施增加工作面風力，降低封閉墻瓦斯泄露風險。經改良后保證工作面風量由原來的800立方米/分增加到1100立方米/分。第二，設立新封閉墻。保護煤柱及兩巷之間的媒體若產生蕾西可導致巷道松動圈擴大，墻體及巷道周圍巖體產生裂縫，形成瓦斯泄露。故改變傳統封閉墻工藝，在原來的封閉墻外150cm處另增加一道封閉墻，中間空間打“#”字木垛，以羅克休灌注巷道消除瓦斯積聚。同時將封閉墻掏槽深度增加到1m，于外側封閉墻預留注漿孔灌注羅克休，預防瓦斯泄露。就封閉墻外開裂、漏氣的巷道需進行噴漿堵漏，厚度應在2m左右。噴漿結束后將瓦斯抽放管理接入封閉墻內實施瓦阿斯抽放。第三，強化通風防控。定期巡查礦井通風系統、通風設施，對巷道來壓、開裂的封閉墻行噴漿堵漏。建立瓦斯監測預報機制，如遇異常立刻處理。第四，樹立才開人員安全意識，落實“多抽一方瓦斯，少擔一分風險”的治理理念，使瓦斯集中抽出，降低瓦斯泄露隱患。第四，加強給你工作人員瓦斯泄露安全教育，指導工作人員在發覺異常后及時防護，避免安全事故出現。

3.4 泥石流防治

第一，通過生物措施和工程措施保護和治理流域環境，抑制泥石流發生；第二，采用攔擋壩、停淤場、排導溝等工程措施調整和疏導泥石流，減少災害破壞；第三，修建渡槽、涵洞、隧道、護坡、擋墻、順壩等工程重點保護高危地段，形成泥石流防護體系；第四，在泥石流流通段采用排導渠使泥石流順利下排；第五，及時疏散、保護遭泥石流危害的居民、企業和重要工程，將災害損失將至隨地；第六，加強泥石流宣傳。定期開展礦產企業內部員工大會，就安全作業、泥石流防護等具體情況進行宣傳教育。另可加強梅雨季節安全防護，增派夜間監管人手，保證第一時間發現并向上級反映泥石流情況。第七，開采后提倡封山育林、退耕還林，增加植被覆蓋率。

3.5 礦坑突水防治

礦坑突水時應禁忌開啟應急預案，爭取最短時間內抑制突水，避免人員傷亡。具體措施如下：第一，依照礦山的水文地質情況做好坑道的排水設計。該設計需掌握該礦山具體資料，明確礦山以前最大涌水量，依實際情況做好防護預案。第二，依工程揭露的導水斷層及用水資料制定開采方案。施工時借助鉆孔實施放水，消除礦坑突水引發的涌泥潰沙事故。第三，借助探水孔探測具體情況，如遇到斷裂、裂隙、管狀溶洞充填泥質時可采取回避開采作業防礦坑突水?；蜷_采時出現紫紅色裂隙時需立刻停止開采。第四，開采時出現泥漿上涌時應加大探測孔密度，如見溶蝕裂隙、裂隙密集帶應及時封堵。第四，如開采時出現透水可進行注漿封堵，滴水或流水采用聚氨酯法封堵，噴水或流量較大的涌水可采用泥沙泵水泥封堵。

3.6 冒頂片幫防治

第一，在坑道內需做好支護，保證邊挖掘邊支護，如遇礦巖不穩定地段需行短掘短支，預防因礦巖不穩定產生的頂板坍塌、冒頂。第二，不同礦山可依礦巖穩定情況選取不同支護方式，確保支護效果。常規支護有木支護、鋼架支護、噴射混凝土支護、鋼筋混凝土支護、噴錨網聯合支護等。第三，樹立開采工作人員冒頂片幫防治意識，強化該地質災害種類、發生原因、危害程度及相關預防措施的宣傳，將煤礦地質災害的發生率降至最低，減少損失。第四，企業應加強對煤礦開采技術的科技投入，優化煤礦開采方法，合理布置生產工具，實現開采的和諧運作。

4 結論

綜上所述，煤炭產業規模擴大使開采造成的地質環境災害愈發嚴重。如：山體滑坡、地表沉陷、瓦斯突出、泥石流等。地質災害嚴重影響礦區人民的生活，亦為下一代帶來安全隱患。故應從多角度開展地質災害綜合治理，有效落實地質災害的防治，為后續地質安全提供保障。