婁底市煤礦地質(zhì)災(zāi)害類型及預(yù)防對策

摘要要：介紹了婁底市煤礦地質(zhì)災(zāi)害的主要類型， 對地質(zhì)災(zāi)害進行了探討，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：婁底；開采沉降；滑坡；瓦斯爆炸；礦井突水

婁底市煤炭資源分布廣泛，享有“江南煤?！敝雷u，約占湖南省煤炭總儲量的三分之一，2011年全市煤礦開采企業(yè)全年產(chǎn)原煤1375.3 萬噸，首次突破原煤銷售產(chǎn)值百億元大關(guān)，采煤業(yè)的持續(xù)發(fā)展，為婁底市經(jīng)濟建設(shè)做出了巨大的貢獻。目前婁底市保留礦井248對，近年來，隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展，社會需求對煤炭資源依賴程度越來越高，由于婁底市多年來的粗放性、高強度開采、生態(tài)保護卻未同步進行，導(dǎo)致生態(tài)破壞嚴重，打破了地質(zhì)環(huán)境的原有平衡， 使地質(zhì)環(huán)境所受影響和壓力日漸明顯， 環(huán)境保護和災(zāi)害的防治等有關(guān)問題愈加突出，引發(fā)了一系列社會問題和其它環(huán)境問題[1]。煤礦地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害的多發(fā)性是制約婁底市經(jīng)濟建設(shè)的主要因素之一， 如何能有效地反映婁底市煤礦地質(zhì)災(zāi)害特征、災(zāi)害的誘發(fā)因素及如何防治婁底市煤礦地質(zhì)災(zāi)害， 是目前地質(zhì)工作者較為突出的一個研究課題。

1 婁底市煤礦地質(zhì)災(zāi)害類型

婁底煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜， 因此煤礦遭受的自然災(zāi)害種類也很多， 主要有開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害、滑坡、瓦斯爆炸、瓦斯突出、礦井突水、采礦廢棄物污染和水土流失等， 嚴重的危及到礦山正常生產(chǎn)和人民生活。

1.1 開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害

開采沉陷是指地下有用礦物采出后，開采區(qū)域周圍巖體的原始應(yīng)力狀態(tài)受到破壞，應(yīng)力重新分布，以達到新的平衡，在此過程中，巖層和地表產(chǎn)生連續(xù)的移動、變形和非連續(xù)的開裂、冒落等破壞現(xiàn)象。

在婁底丘陵山區(qū)，開采沉陷導(dǎo)致地表塌陷和裂縫，將誘發(fā)山體滑坡。而在村莊下方采煤，由于地面不均勻沉降，致使民房出現(xiàn)不同程度的裂縫、傾斜，甚至倒塌，從而危及村莊居民的生命和財產(chǎn)安全。同時，開采沉陷會破壞地下水源，這表現(xiàn)在兩個方面：一是為了防止礦坑涌水而進行的頂、底板疏水，使頂、底板承壓水減少，地下水位下降；二是開采后采空區(qū)塌落，使上覆地層產(chǎn)生位移，產(chǎn)生導(dǎo)水裂隙，破壞各隔水層。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，婁底市因地下開采誘發(fā)的地面變形極為嚴重，截至2011 年底，全市共產(chǎn)生塌洞（坑）約15000 處（個），全市采煤塌陷地面積累計達到5200余畝，地裂縫22 條，地面沉降現(xiàn)象極為普遍。煤礦地面變形以冷水江、漣源及婁星地段最為集中，雙峰、新化局部發(fā)育。據(jù)統(tǒng)計，冷水江市共有采空區(qū)17500 公頃，占全市總面積的三分之一，其中采空區(qū)地面塌陷有4000 多處，受損面積2900 公頃，造成1500 多棟房屋開裂，受災(zāi)人口達7000 余人[2-3]。

1.2 滑坡

煤礦的開采、矸石的堆放破壞了斜坡的原始平衡，是產(chǎn)生大量的滑坡、崩塌災(zāi)害的重要誘導(dǎo)因素。據(jù)不完全統(tǒng)計，婁底市每年此類災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失以數(shù)百萬元計。如冷水江市城西南約1.5km 處的浪石灘滑坡，1987年以來，浪石灘之上的侯家?guī)X山體向南東（資水河床） 緩慢運動。同時，伴生地陷裂形變滑坡后緣形成一條長約2000m，寬5～100m，可見深度5～12m的大規(guī)模地陷裂帶；嚴重危及冷水江市的安全，并對數(shù)家大中型廠礦和湘黔鐵路構(gòu)成威脅。

地面的塌陷不僅破壞了城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村建筑物、交通和水利工程設(shè)施等，而且改變了土地條件及其資源價值，使得大面積的土地喪失使用性。如新化縣溫塘崩巖山1942 年由于采煤活動淘空坡腳，使斜坡失穩(wěn)，懸崖崩落造成12 人死亡和20 間民房全毀；煤礦排放的廢渣常堆積在山坡或溝谷內(nèi)，這些松散物質(zhì)在暴雨誘發(fā)下，極易發(fā)生水土流失。煤礦開采引起的塌陷區(qū)改變了區(qū)域的地表水系格局，破壞地表覆蓋和山體，加劇水土流失，大量破壞了地表植被和坡面山體，裸露和松動的土壤、巖屑極易遭受侵蝕，因此造成的土地破壞、農(nóng)田被壓、河流淤塞和交通受阻等問題突出。全市各類煤礦造成水土流失面積約10667 公頃，水土流失總量約64 萬m3，其中農(nóng)地流失占28%，林草荒地占72%。

1.3 瓦斯爆炸與瓦斯突出

煤礦瓦斯是在煤炭開采過程中，從煤層或圍巖中涌出的各種有害氣體的總稱，其主要成分是沼氣。瓦斯爆炸是一定濃度的沼氣在引火源的作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)，爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓氣體可以造成人員傷亡和井巷、設(shè)備的嚴重破壞，并會揚起煤塵，形成連續(xù)爆炸，隨之產(chǎn)生大量的一氧化碳，引發(fā)人員的繼續(xù)傷亡，是煤礦事故中破壞性很強的重大災(zāi)害事故，如婁底市1993年晏家煤礦發(fā)生一起瓦斯爆炸事故，死亡22人，巷道摧毀嚴重，現(xiàn)場慘不忍睹。

另外婁底市保留248對礦井中，突出礦井128對，占礦井總數(shù)51.6%，災(zāi)害非常嚴重，可以說瓦斯突出事故婁底市煤礦“第一殺手”，如2005年資江煤礦發(fā)生一起特大煤與瓦斯突出事故，死亡40多人，突出煤量達1000多噸。隨著婁底市煤礦開采深度的增加，采掘強度的加大，突出災(zāi)害程度越來越大。無論是從經(jīng)濟上看，還是從人民的人身安全來看，瓦斯災(zāi)害的防治都是刻不容緩的[4]。

1.4 礦井突水

煤礦突水事件在煤礦生產(chǎn)中也是常見的， 并且直接影響煤礦的生產(chǎn)、效益和安全，具有來勢迅猛、瞬時涌水量大、損失巨大的特點，目前已經(jīng)成為影響婁底市煤礦安全生產(chǎn)的重大關(guān)鍵問題之一。如2008年冷水江市金勝煤礦突發(fā)涌水，死亡6人，事故非常慘重；另外婁底市晏家鋪礦區(qū)一些煤礦井下存在大量溶洞水，且礦井大都是帶壓開采，嚴重制約煤礦安全發(fā)展。

1.5 其他災(zāi)害

煤礦生產(chǎn)中的大量廢棄物，如煤矸石、礦井廢水的排放等也對周圍的環(huán)境造成了嚴重污染。還有抽放瓦斯、燃煙煤氣和煙塵污染等對井筒破裂所造成的損失是不容忽視的。由于煤礦地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素各不相同， 有些是開采過程中難以避免的， 如開采深度的增加， 使得地應(yīng)力相應(yīng)增大引起冒頂、片幫、底鼓； 有的是開采中忽視預(yù)防或開采不規(guī)范、管理不科學(xué)導(dǎo)致的， 如采空區(qū)不及時充填、廢渣廢水隨意排放、水文地質(zhì)及構(gòu)造不了解、巷道偏離、盲目指揮、違章作業(yè)、亂挖亂采等， 非穩(wěn)定因素積聚到一定限度引發(fā)各種災(zāi)害； 有的煤礦片面追求利潤或為擺脫一時的經(jīng)營危機， 擯棄常規(guī)， 如開采保安煤柱、求近避遠， 結(jié)果會為后期發(fā)展埋下災(zāi)害隱患。

2 預(yù)防對策

2.1 高度認識煤礦安全生產(chǎn)的重要性

各級黨委和政府要從思想上高度重視煤礦安全生產(chǎn)工作，要從維護人民群眾根本利益和改革發(fā)展穩(wěn)定的大局出發(fā)，堅持以人為本，認真落實科學(xué)發(fā)展觀，正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益、當前與長遠關(guān)系， 牢固樹立安全第一和關(guān)愛職工生命的理念，真正把安全工作納入經(jīng)濟社會發(fā)展的總體布局和政府工作的重要日程，進一步加強領(lǐng)導(dǎo)，落實責(zé)任，切實加強和改進煤礦安全生產(chǎn)工作。要堅持“安全第一、預(yù)防為主”的方針，逐步建立起安全生產(chǎn)的長效機制。

2.2 加強查明礦區(qū)地質(zhì)狀況預(yù)防

地質(zhì)狀況是產(chǎn)生各種地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)背景，人類采掘活動使致災(zāi)速度加快，致災(zāi)程度更為嚴重。因此，應(yīng)查明煤礦區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動性質(zhì)、特點及活動程度，尋找出活動構(gòu)造或不穩(wěn)定的復(fù)活斷裂，分析、認識各種地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因及分布規(guī)律，合理規(guī)劃煤礦區(qū)工程活動。認真開展礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性評價，按地質(zhì)災(zāi)害類型謀劃未來可能發(fā)生的事故，并做好災(zāi)害預(yù)測，制定防治方案，切實做好減災(zāi)防災(zāi)工作。

2.3 加強地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)防

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的主要任務(wù)是監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害時空域演變信息、誘發(fā)因素等，最大程度地獲取連續(xù)的空間變形數(shù)據(jù)，應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性評價、預(yù)測預(yù)報和防治工程效果評估。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測是集地質(zhì)災(zāi)害形成機理、監(jiān)測儀器、時空技術(shù)和預(yù)測預(yù)報技術(shù)為一體的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，監(jiān)測技術(shù)日趨成熟，設(shè)備精度、設(shè)備性能都具有很高的水平，而地質(zhì)災(zāi)害的位移監(jiān)測方法均可進行毫米級監(jiān)測，高精度位移監(jiān)測方法可以實現(xiàn)0.1mm精度。監(jiān)測的方法也呈現(xiàn)出多樣化、三維立體化。由于采用了多種有效方法結(jié)合對比檢核，以及從空中、地面到災(zāi)害體深部的立體化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，使得綜合判別能力加強，對促進煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治能力有很大的促進作用[5]。

2.4 加強開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防

礦區(qū)開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害是相當嚴重的， 必須采取一些措施使開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害減小到最低程度，達到預(yù)防減災(zāi)的目的。礦區(qū)開采沉陷分布規(guī)律與許多地質(zhì)采礦因素有關(guān)， 如煤層傾角、開采厚度、開采深度、采區(qū)尺寸、采煤方法、松散層厚度等。不同礦區(qū)的地質(zhì)采礦條件往往差異較大， 開采沉陷分布規(guī)律亦有區(qū)別。因此， 各礦區(qū)應(yīng)積極進行開采沉陷預(yù)測預(yù)報，在已開采區(qū)域科學(xué)布設(shè)地表移動觀測站， 定期、重復(fù)地測定觀測路線在不同時期內(nèi)空間位置的變化，并對觀測數(shù)據(jù)及時整理和分析，總結(jié)出所在礦區(qū)開采沉陷導(dǎo)致地表移動和變形的下沉、傾斜、曲率、水平移動和水平變形的規(guī)律， 從而有效地預(yù)計、預(yù)報開采區(qū)域的地面塌陷狀況及設(shè)施的破壞程度。根據(jù)待采區(qū)域開采沉陷預(yù)計數(shù)據(jù)及其破壞程度，可綜合采用減緩地表沉降技術(shù)來減輕地表下沉和破壞。減輕地表下沉的有效開采技術(shù)主要有大條帶協(xié)調(diào)式全采法、冒落條帶法、充填條帶法、水砂充填法等， 同時地表有建筑物的可輔以地面建筑物維修加固。

隨著礦區(qū)煤炭開采范圍的不斷擴大，塌陷、破壞的土地日益增多，礦區(qū)土地的大面積塌陷，不但給礦區(qū)帶來嚴重的環(huán)境災(zāi)害，而且使農(nóng)田荒蕪，農(nóng)民少地或無地，因此必須對采煤塌陷區(qū)域進行全面治理。治理時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的塌陷狀況及當?shù)氐淖匀簧a(chǎn)條件對塌陷區(qū)域進行全面規(guī)劃，因地制宜，采用科學(xué)的治理措施。

2.5 加強瓦斯爆炸與瓦斯突出預(yù)防

為了防止瓦斯聚集引起的爆炸，首先要加強通風(fēng)管理，增加有效風(fēng)量，“以風(fēng)定產(chǎn)”，降低瓦斯?jié)舛?，避免其達到某一濃度時引起的爆炸，各采區(qū)和各工作面都應(yīng)該有獨立的進回風(fēng)系統(tǒng)；其次應(yīng)該建立健全瓦斯檢查制度，樹立瓦斯超限就是事故；對于井下使用的機械設(shè)備、電氣設(shè)備等還應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。

對于瓦斯突出的預(yù)防，礦井要嚴格執(zhí)行“煤與瓦斯防治突出管理規(guī)定”，加強兩個“四位一體”綜合防突措施，優(yōu)先開采保護層，強化“預(yù)測預(yù)報、抽采達標、管理有效”的瓦斯防治體系。

2.6 加強礦井水害預(yù)防

礦井水害主要指的是礦井涌水和老空透水，是煤礦重要的災(zāi)害之一，不容忽視。因此對其預(yù)防要做到詳細調(diào)查、充分準備、細心觀察、堅決處理。首先要對井田周圍的老窯及采空區(qū)進行詳細的調(diào)查，將獲得的開采范圍、積水量、警戒線等數(shù)據(jù)準確地標注在圖紙上；其次要注意出水的征兆，當發(fā)現(xiàn)煤層發(fā)暗發(fā)潮、工作面溫度降低、巷道出現(xiàn)霧氣等出水征兆時，要及時采取措施轉(zhuǎn)移工作人員；第三在對井筒的位置選擇上要避開河床及受洪水影響的地段，為了防止河流及洪水灌入井下，要在工業(yè)廣場設(shè)置擋水墻、構(gòu)筑防洪溝等設(shè)施。

3 結(jié)束語

煤炭作為婁底市的主要能源，隨著婁底市經(jīng)濟的進一步發(fā)展和需要，資源需求越來越大，煤炭資源的開采向深一步發(fā)展，由此帶來的地質(zhì)災(zāi)害也將越來越嚴重。因此，我們必須充分認識到煤礦地質(zhì)災(zāi)害的危害性，采取有效措施對其進行預(yù)防和防治，保證婁底市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

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