煤礦地質災害特征及防治措施研究

劉 陽

（山西地寶能源有限公司，山西 太原 030045）

隨著人們生活水平的不斷提升，人們對于煤炭資源的需求也越來越高，因此為了保障煤炭資源供應，煤炭企業需要擴大煤炭開采規模、加大煤炭資源的生產和開采力度。在煤礦開采過程中，受到礦井下復雜地質條件的影響，煤礦中經常發生各種地質災害，嚴重影響到了煤礦生產質量，威脅到工作人員的生命安全。因此，如何在煤礦開采過程中，對工程地質災害采取有效防治措施，成為當下煤礦企業首要考慮的問題。本文便根據煤礦地質災害的相關特征展開論述，從礦井地質災害防治角度出發，對煤礦地質災害的防治進行深入研究。

1 煤礦地質災害的特征

1.1 群發性

煤礦開采方式主要分地上開采和地下開采兩種，兩種方式都有可能影響到煤礦區域的地質結構穩定性，導致煤礦周邊巖層受力不均，更嚴重時會對礦區造成二次破壞。隨著煤礦開采工作的進行，地質結構穩定性越來越差，巖層受破壞的程度也越來越高，從而誘發一系列煤礦地質災害。在煤礦開采過程中，發生地質災害后就會導致其他災害也隨之發生，這個現象指的就是煤礦地質災害的群發性特征。

1.2 衍生性

在煤礦開采過程中，一旦開采不當就會導致頂板出現裂縫，如果煤礦上方有水體結構，就可能誘發煤礦突水災害。隨著煤礦開采工作的進展，礦體越來越深，地下水會沿著導水裂縫處流入采煤作業面。此時地下水水位突然下降會破壞煤礦周邊巖層的穩定結構，導致煤礦發生地面塌陷等一系列災害，這個現象指的就是煤礦地質災害的衍生性[1]。

1.3 多樣性

這里的多樣性，指的是煤礦地質災害在發生持續時間上的多樣性。煤礦地質災害通常會在瞬間發生，且在短時間內達到最大的破壞效果。其持續時間較長，具有一定的漸發性。以瓦斯爆炸和頂板破裂災害為例，這兩種災害都屬于能夠在瞬間爆發且具有巨大破壞力的災害。而地面塌陷則是屬于持續時間比較長的災害，發生初影響不大，然而其具有漸發性，會隨著煤炭開采工作的不斷開展逐漸顯現其破壞性，從而對煤礦周邊建筑和煤礦地質環境帶來不利影響。

1.4 可防治性

在某種程度上來講，煤礦地質災害的發生是不可避免的，但是隨著我國科學技術的不斷發展，我們可以引進先進技術針對現有問題對地質災害開展一定的預防治理工作。雖然不能讓地質災害就此消失，但是可以有效減少安全隱患，盡可能地避免地質災害發生。通過對地質災害發生的特征和誘因的深入分析，不難發現地質災害發生呈現出一定的規律性，且各種災害之間存在著某種聯系，由此我們就可以對此制定一系列預防方案，采取預防措施，煤礦地質災害的這個特性就是其可防治性特征[2]。

2 誘發煤礦地質災害的因素

2.1 地震、活動斷裂

在煤礦工程地質災害中，地震是潛伏期最強、最具有突發性且破壞范圍最廣的災害之一，我國煤礦所在區域大多在低山丘陵，且百分之八十以上的煤礦都處于地震帶上，因此在進行煤礦開采作業時，經常出現地震災害。比如唐山地震時期，唐山大部分煤礦都遭到了毀滅性危害，造成巨大損失。活動斷裂現象大多伴隨地震出現，地殼不穩定的礦區所在地就會經常出現活動斷裂現象，這個災害一旦發生，會嚴重影響到周邊居民的正常生活，甚至會威脅到人們的生命財產安全。除此之外，像地震和活動斷裂這類地質災害，還會為礦井下作業埋下安全隱患，同時影響煤礦開采工作的進行，為煤炭開采企業造成無法挽回的巨大損失[3]。

2.2 沖擊地壓

沖擊地壓通常是由煤炭開采工程和自然地質之間發生相互作用所引起的常見工程地質災害，這種災害一旦發生，會造成大量的人員傷亡和巨大的財產損失，是目前所了解的所有工程地質災害中已知傷亡人數最多的災害。沖擊地壓災害的發生極具突發性，通常會在一瞬間發生，且發生過程會誘發強烈的地震，造成煤礦頂板脫落、工作面堵塞和巷道彎曲等現象，嚴重威脅到了礦井工作人員的生命安全。除此之外，煤礦開采過程本身就會造成周邊環境水土大面積流失，導致土壤沙漠化，再受到自然地質活動因素的影響，二者雙重作用下就會誘發出泥石流、山體滑坡等災害，嚴重破壞煤礦周圍地質環境和生態環境，影響周邊居民的正常生產生活。

2.3 滑坡、崩塌

誘發滑坡、崩塌災害的因素有很多，大部分受到人為活動因素影響。在進行煤礦開發工作時，由于長時間大規模的開采，強烈的人類活動會導致煤礦所處山體地質環境發生變形，從而衍生出泥石流、滑坡、崩塌等一系列地質災害[4]。據實際調查顯示，我國煤炭行業中滑坡、崩塌災害造成的損失巨大，我國對于此類災害的治理力度也是最大的。尤其是西北部地區，煤礦分布面積甚廣，受災情況也最為嚴重。

2.4 沙化、水土流失

我國大部分大型煤礦所處區域或鄰近沙漠，或遍布黃土，飽受土地沙漠化危害，煤礦周圍地質存在嚴重的水土流失現象。尤其是晉、陜、蒙等地區，風沙面積達到了全區的百分之二十五，部分煤田甚至已經面臨被沙漠覆蓋的風險。據實際調查顯示，我國煤炭行業及相關政府部門對于沙化和水土流失類的工程地質災害的治理投入資金，已經達到了億元以上。

2.5 地面塌陷

煤礦開采工作中另外一類不可避免的地質災害就是地面塌陷災害，隨著我國對于煤炭資源需求的不斷增加，采煤量和采煤規模也在逐年增大，地面塌陷災害也隨之擴大塌陷面積。尤其在我國某些地區，煤層比較厚，埋深小，還覆蓋著厚厚的黃土，因此經常發生大面積的塌陷災害，導致周邊環境水土大面積流失，土壤沙漠化嚴重，且嚴重破壞煤礦周圍地質環境和生態環境，影響周邊居民的正常生產生活。煤礦地質災害地面塌陷如圖1所示。

圖1 礦井被掏空地面塌陷

2.6 其他工程地質災害

除了前文提到的這些災害以外，在煤礦開采過程中還存在著固體廢棄物外排、危陡邊坡和粉塵污染等災害。此外，煤礦開采過程中復雜的水文地質條件也是引發工程地質災害的罪魁禍首之一，煤礦開采工作面地下水位的反復起伏會造成地面沉降，從而引發地面塌陷等不同程度、不同類型的地質災害。這些地質災害嚴重影響了城市可持續發展，導致各種災害聯動發生，為企業甚至環境帶來的損失都是不可估量的。

3 煤礦地質災害防治具體措施

3.1 做好地質勘察工作

每個煤礦的地質環境不同，所采取的防治措施自然也不相同，煤炭企業應該結合煤礦實際情況有針對性地制定防治策略，因此做好開采前期對煤礦的地質勘察工作至關重要。地質勘察是集地質知識、遙感知識、測繪知識、計算機知識于一體的綜合性技術，可以全面勘察地層地貌的具體情況[5]。地質結構出現變化往往是誘發各種地質災害的真正原因，而地質勘察技術可以實現對礦區地質環境的全面分析，工作人員可以據此實施監測地質條件變化情況。不僅如此，在勘察過程中，地質勘察技術反饋的數據信息可以做成完整的勘察報告，將礦區具體情況和發現的問題第一時間反映給有關部門，實現對礦山資源的有效管控，和對煤礦資源的充分開發。因此做好地質勘察工作，能夠對可能發生的地質災害進行有效預防，盡可能減少地質災害發生的概率，保障煤礦開采人員的生命安全。地質勘察現場如圖2所示。

圖2 礦區地質災害隱患排查

3.2 制定具體防治計劃

3.2.1 滑坡地質災害預防治理

（1）防滑工程：對于滑坡這樣的地質災害類型，可以通過設置擋土墻和防滑樁的方式對煤礦采取防滑措施。

（2）排水工程：造成滑坡的因素中最關鍵的就是水分，水分會增加土壤孔縫中的壓力，減小滑動摩擦力，這都是造成滑坡的主要原因。針對此問題，可以通過結構排水工程來進行防治工作，在地下和地表都要設計出水管道，從而將地表水分通過溝渠的攔截和排放，從管道中引流至自然環境中。

邊坡防護工程：通常煤礦工程所在區域的土壤層抗沖蝕性都比較差，且地表水流經河床十分陡峭，因此無法構成穩定的邊坡形成條件。為此，需要通過在平原區修建水壩、種植植被等方式對邊坡開展有效防護工程，從而提高邊坡的穩定性，對煤礦周圍的生態環境和周邊居民的生活環境進行保護。

3.2.2 地面塌陷災害的預防治理

（1）首先對于小煤礦采空區的勘探，要做好預測、測量和分析等相關工作。其次要對土壤表面進行分析，找出地質結構變形的原因及變形規律，便于后續煤炭開采工作中對于土質變形的預測工作，減少地面塌陷災害的發生。

（2）要對工作人員進行小煤礦開采技術的培訓，同時加大地質災害防治相關知識的宣傳力度。要求工作人員明確自身職責，充分了解礦區工程地質災害防治的應急措施。在發現問題時，第一時間趕往災害發生現場并采取相關措施。

（3）要對地面塌陷原因進行深入追蹤，并加強對煤礦開采技術和地面塌陷防治技術的研究，確保在煤礦開采過程中遭遇地質災害時，可以能夠采取最合適的防治技術對煤礦工程地質災害進行治理。

3.2.3 瓦斯爆炸預防治理

在煤礦開采過程中，最常見的問題就是礦內瓦斯含量超標，煤礦中瓦斯含量過高很容易發生爆炸，引發重大事故，因此對瓦斯的合理抽取是煤礦治理工作的重要部分。針對這一情況，工作人員要做到在煤礦開采過程中，對煤礦內瓦斯含量進行實時監督，并按照相關規定，在遵守操作規范的前提下合理抽取瓦斯，降低礦內瓦斯濃度，避免煤礦內部因瓦斯含量超標發生爆炸。除此之外，工作人員還要做好煤礦管理工作，尤其要避免礦井深處出現明火。因此我們可以建立瓦斯超標預警系統，實現對礦井內瓦斯含量的動態監測，一旦發現瓦斯含量超標就立刻觸發報警程序，再由工作人員對瓦斯進行合理的抽取。這樣系統化的處理方式，可以將煤礦瓦斯爆炸事故發生的概率降到最低，從而有效保障煤礦開采人員的生命安全。煤礦開采環境如圖3所示。

圖3 煤礦開采環境

3.3 完善煤炭行業相關規范制度

當下在煤礦開采過程中發生工程地質災害時，之所以沒有實現對其的有效治理，究其根源是缺乏完善的煤炭工程地質災害防治規范制度。因此相關部門應該建立科學的安全檢測制度，構建完整的災害檢測系統。同時對煤礦開采區域的地表層進行穩定性評價，從而減少地表塌陷、水土流失、滑坡等工程地質災害的發生。同時，建立完整的地質災害預警體系，結合現代化信息技術形成災害預警系統，實現對地質災害的實時監測，一旦災害發生，工作人員可以立即采取有效措施，對災害進行有效治理[6]。

3.4 對煤礦進行合理開采

隨著人們對于煤炭資源生產重視程度的增加，相關部門制定了一系列法律法規，用于規范煤礦開采的各個環節，確保煤礦開采過程的合理性、科學性和安全性。科學開采是煤礦開采工作的關鍵，先進的采礦技術和科學的開采手段不僅能夠提高采煤效率和采煤質量，還能有效保障采煤人員的生命安全。因此，煤礦開采企業要根據煤礦實際情況，對煤礦進行科學合理的開采。減少因開采手段與煤礦環境不適配造成事故發生，消除安全隱患。

4 結束語

綜上所述，我國地大物博，煤礦分布十分廣泛，且大多處于低山丘陵當中，因此受到復雜地質條件的影響，煤礦所處地下環境極其多變，經常發生工程地質災害，對周圍生態環境帶來毀滅式破壞，影響煤礦開采作業的同時還會嚴重威脅到煤礦開采工作人員的生命安全。不僅如此，復雜的地質環境也為地質災害的防治工作帶來限制。因此，若想有效采取工程地質災害防治措施，一定要重視對煤礦周圍地質環境的勘察工作，充分了解誘發工程地質災害的主要因素，了解地質災害特征，經過全面綜合的考量后再有針對性地制定相應解決方案。從而保障防治方案的有效性和實用性，有效減少煤礦地質災害的發生，為煤礦開采工作提供安全保障。