煤礦地質(zhì)災(zāi)害及防治措施研究

（山西晉煤集團沁秀煤業(yè)有限公司 山西 048000）

前言

多年來，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦的開采規(guī)模也不斷擴大。煤礦地質(zhì)災(zāi)害的相應(yīng)隱患逐漸增加。在經(jīng)濟利益的驅(qū)動下，許多煤礦企業(yè)忽略了安全和生產(chǎn)過程中的環(huán)境問題。煤礦地質(zhì)災(zāi)害具有群體性，區(qū)域性和持續(xù)時間多樣性等特征，對人們的生命財產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)都會造成嚴重破壞。因此，為了實現(xiàn)資源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，必須采取有效措施，防止和減少煤礦地質(zhì)災(zāi)害造成的破壞，減少污染，防止災(zāi)害的再次發(fā)生。

1.煤礦地質(zhì)災(zāi)害特點

(1)群體性

煤礦地質(zhì)環(huán)境的反應(yīng)通常在特定時間段內(nèi)成組發(fā)生，形成災(zāi)害群。

(2)區(qū)域性

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有很明顯的區(qū)域性，并且與諸如區(qū)域結(jié)構(gòu)條件，測煤巖石科學(xué)的綜合特征以及煤轉(zhuǎn)化條件等因素有關(guān)。地下巖層的應(yīng)力逐漸變化，煤礦附近的巖層逐漸被破壞，隨著實際工作量的增加，破壞程度也逐漸增加。

(3)持續(xù)時間多樣性

地質(zhì)災(zāi)害的持續(xù)時間各不相同，有些災(zāi)害發(fā)生緩慢且持續(xù)時間長，而另一些則突然發(fā)生且持續(xù)時間短。例如：山體滑坡和坍塌等地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性，持續(xù)時間較短；地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生緩慢，持續(xù)時間較長。

(4)衍生性

與鎖鏈反應(yīng)類似，一次煤礦地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)常會引發(fā)一系列有因果關(guān)系的二級地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害。

(5)危害性巨大

煤礦地質(zhì)災(zāi)害對社會各方面都有很大的危害，例如煤礦工作人員的直接傷亡，個人、企業(yè)財產(chǎn)的損失，對工作人員的心理壓力，對地區(qū)、企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展的負面影響，對當?shù)丨h(huán)境的巨大破壞等。

(6)可預(yù)防性

煤礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生有一定的的規(guī)律，在目前的技術(shù)水平上無法完全避免，但是可以利用這些規(guī)律，以減少災(zāi)害發(fā)生的頻率，并最大化的減少災(zāi)害帶來的損失。

2.煤礦地質(zhì)災(zāi)害成因

(1)客觀原因

煤礦地質(zhì)災(zāi)害的客觀原因是巖石和地殼的拆卸和開挖的連續(xù)過程，而這種人工開挖活動會導(dǎo)致煤炭生產(chǎn)過程中原始地殼變得不平衡，區(qū)域性地殼變得不穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率隨之增高。在煤礦開采進程中，采空區(qū)在不斷增加，開采的深度和面積也在逐漸增加。由于開采活動，開采環(huán)境破壞了煤礦巖層的原始狀態(tài)，而原始巖石的應(yīng)力破壞了上、下部巖層，從而導(dǎo)致了地質(zhì)災(zāi)害，例如地表沉陷和邊坡失穩(wěn)。采礦活動使地下水位發(fā)生了顯著變化，并且還會導(dǎo)致地表滲漏。

(2)主觀原因

煤礦經(jīng)營者和工作人員缺乏安全意識，技術(shù)應(yīng)用不當以及操作過程中的不規(guī)范經(jīng)營。生產(chǎn)前煤層的分布特征并未得到煤礦生產(chǎn)部門的足夠重視，沒有采取有效的防范措施，極易引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害。

3.煤礦地質(zhì)災(zāi)害類型

(1)山體滑坡

圖1 山體滑坡現(xiàn)場

隨著人類對煤礦的開采，使其形成大量的采空區(qū)，它們的承載力不足，在某些情況下，極易發(fā)生滑坡和坍塌。但是，滑坡和塌方的發(fā)生不僅影響隨后的煤炭資源開采，而且還改變了該地區(qū)的原始地質(zhì)和地形，從而導(dǎo)致了該地區(qū)的自然生態(tài)失衡。

(2)地面沉降與塌陷

煤礦開采活動中破碎煤層區(qū)域內(nèi)的巖石時，它會干擾煤層周圍巖石的初始應(yīng)力場，因此與其他區(qū)域不同。相比之下，巖石被破壞時安全帶容易發(fā)生地面沉降和塌陷。煤炭資源的開采逐漸擴大了地下礦區(qū)的面積，并嚴重破壞了周圍的初始應(yīng)力場和地下水位，降落漏斗的行程以及礦區(qū)山脈的陡峭斜坡對整個礦區(qū)造成沉降和坍塌的威脅。

圖2 地面沉降

(3)煤與瓦斯突出

地質(zhì)結(jié)構(gòu)經(jīng)常因煤礦區(qū)域而異，如果該區(qū)域的巖石結(jié)構(gòu)相對封閉，吸附、游歷在煤層縫隙中的瓦斯較多，在煤炭生產(chǎn)過程中會積累大量的瓦斯，當煤礦的開采導(dǎo)致地下應(yīng)力的局部變化時，將破壞最初的封閉系統(tǒng)，泄漏在該地區(qū)累積的瓦斯，最終導(dǎo)致發(fā)生瓦斯爆炸等一系列災(zāi)害。

圖3 煤與瓦斯突出

4.煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治措施

(1)檢測預(yù)警建設(shè)

建立煤礦預(yù)警系統(tǒng)最重要的是增加對技術(shù)，資金，設(shè)備和人員的投資，使預(yù)警系統(tǒng)可以實時監(jiān)測煤礦的生產(chǎn)，及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)害并立即將災(zāi)害信息反饋給各級部門。當預(yù)警系統(tǒng)發(fā)布災(zāi)難信息時，應(yīng)急響應(yīng)機制需要快速響應(yīng)并處理。

圖4 實時展示礦山形狀及狀態(tài)

(2)提高煤礦員工的意識

地方政府和煤礦高級主管部門要加強安全意識的普及，以預(yù)防和管理煤礦地質(zhì)災(zāi)害，敦促煤礦雇員盡早切實意識到防災(zāi)的重要性，當他們面臨災(zāi)難時，需要保持良好的心理素質(zhì)。也要注意提高雇員在災(zāi)難中的自保能力。煤礦公司的領(lǐng)導(dǎo)和雇員都要充分認識煤礦地質(zhì)災(zāi)害的主要特征，掌握各種防災(zāi)方法和對策。對于經(jīng)常發(fā)生煤礦地質(zhì)災(zāi)害的礦區(qū)，需要組建專家隊伍，以了解煤礦地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)律，提高監(jiān)測和預(yù)防煤礦地質(zhì)災(zāi)害的能力。

(3)加強地質(zhì)勘探

由于地質(zhì)條件對防災(zāi)措施的制定有重要影響，因此在設(shè)計和建造礦井之前，應(yīng)詳細研究礦井范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，特征，活動水平和范圍，并研究其被破壞的結(jié)構(gòu)，分析了各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)的成因及分布規(guī)律，并將其用作合理規(guī)劃工程活動的基礎(chǔ)。在煤礦開采活動之前，有關(guān)部門應(yīng)開展煤礦地質(zhì)災(zāi)害風險評估，并針對不同的可能發(fā)生的災(zāi)害類型制定詳細的預(yù)防和應(yīng)對計劃，以促進預(yù)防和管理煤礦地質(zhì)災(zāi)害。

(4)完善通風系統(tǒng)

通風系統(tǒng)可以實時監(jiān)控煤礦開采過程中的瓦斯?jié)舛龋斖咚節(jié)舛瘸^安全范圍時，將警報信息共享給煤礦預(yù)警系統(tǒng)，通知有關(guān)部門和各級崗位提前做好應(yīng)對措施，以此高效、安全的來預(yù)防和控制瓦斯。

(5)加大生態(tài)治理，提升礦區(qū)整體環(huán)境

在煤礦開采過程中，破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使生態(tài)系統(tǒng)失衡。此外，地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和管理主要是針對礦區(qū)的安全運行，并未考慮礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境和土地的恢復(fù)方式。因此，需要重建和維護廢棄的礦區(qū)，恢復(fù)當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的功能，促進植被綠化和生物保護，努力建立一個相對和諧穩(wěn)定的礦區(qū)，防止因生態(tài)條件變化而導(dǎo)致災(zāi)難。

5.結(jié)語

煤礦地質(zhì)災(zāi)害是影響煤礦企業(yè)的重要因素，對人們的生命財產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)都會造成嚴重破壞。要實現(xiàn)安全、高效作業(yè)，就必須對煤礦地質(zhì)災(zāi)害有高度的重視，有必要建設(shè)良好的預(yù)警系統(tǒng)，全面實施安全培訓(xùn)，提高人員的安全意識，促進煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于地質(zhì)災(zāi)害的不可避免和突然性，因此必須通過防災(zāi)措施才能最大程度的減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，上級部門和煤礦企業(yè)應(yīng)齊心協(xié)力，共同應(yīng)對煤礦地質(zhì)災(zāi)害，為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。