在煤礦開采中工程地質(zhì)災(zāi)害與減災(zāi)對(duì)策研究

趙金奎

摘 要：文章著重對(duì)煤礦開采過程中地質(zhì)災(zāi)害概念以及構(gòu)成進(jìn)行了論述，并簡要分析了有關(guān)災(zāi)害鏈的特點(diǎn)，系統(tǒng)的對(duì)煤礦資源的開發(fā)中相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)進(jìn)行了探討，針對(duì)性的提出了相關(guān)防治措施。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；地質(zhì)災(zāi)害；防治措施

目前中國投入開發(fā)的煤礦礦區(qū)多為低山丘陵，在地質(zhì)特點(diǎn)上較為復(fù)雜，在開采過程中多出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，且形成原因和發(fā)生種類均較為繁雜。由于地質(zhì)災(zāi)害多受到人為和自然交互影響，其發(fā)生后果不但會(huì)影響煤礦生產(chǎn)，并且還會(huì)危及到生產(chǎn)者的生命安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年由于煤礦地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)50多億元，大量的人員傷亡無法統(tǒng)計(jì)。煤礦地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為了危及礦區(qū)安全以及制約煤礦業(yè)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。

1 災(zāi)害鏈概述

煤礦工程在開發(fā)上具有配套的工程，且建設(shè)周期較長，人員集中性強(qiáng)，隨著煤礦規(guī)模的擴(kuò)大，工程遍及整個(gè)礦區(qū)。由于人為活動(dòng)的影響，礦區(qū)地質(zhì)條件的改變，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率會(huì)隨之增長，尤其受到工程匯總不合理的活動(dòng)影響。從實(shí)踐中可以總結(jié)，地質(zhì)災(zāi)害的分布、規(guī)模以及類型和發(fā)育程度都直接受到本地區(qū)地質(zhì)環(huán)境以及人為活動(dòng)的影響?；顒?dòng)性斷裂以及天然地震的威脅性最大，地表塌陷以及環(huán)境污染則是礦區(qū)建設(shè)的產(chǎn)物；而開發(fā)的過程中對(duì)地表應(yīng)力的改變會(huì)造成水土流失以及滑坡和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，當(dāng)然除了人為因素，自然作用也是一定的誘因，以上因素共同構(gòu)成了礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害鏈。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生使得礦區(qū)的發(fā)展逐步進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán)鏈，甚至?xí)C(jī)地下礦井的開發(fā)和作業(yè)。

礦區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害，主要指在工程地質(zhì)單一作用或與自然影響共同作用下，發(fā)生在礦區(qū)，使得生態(tài)環(huán)境以及開發(fā)環(huán)境持續(xù)惡化，致使各類災(zāi)害發(fā)生的一種狀態(tài)。而地質(zhì)災(zāi)害鏈則是發(fā)生在礦區(qū)的一系列潛在威脅的災(zāi)害事件的疊加綜合。這些災(zāi)害事件會(huì)在空間以及時(shí)間上存在一定的相互制約關(guān)系，并且其發(fā)生是由于人為活動(dòng)影響或是自然環(huán)境影響。從實(shí)際的災(zāi)害發(fā)生分析，系統(tǒng)的對(duì)各類地質(zhì)災(zāi)害時(shí)間進(jìn)行縱向研究，不難看出，煤礦開發(fā)過程中的災(zāi)害時(shí)間呈現(xiàn)出相互制約環(huán)環(huán)相扣的鏈狀關(guān)系。并且災(zāi)害的發(fā)生呈現(xiàn)穿插行、重疊性以及滯后和一致性。各種災(zāi)害互相控制、互為因果，有些則會(huì)由于發(fā)生空間、時(shí)間的疊加而使災(zāi)情擴(kuò)大，破壞了地質(zhì)工程的環(huán)境。在煤礦的地質(zhì)工程研究中，有關(guān)災(zāi)害的類型以及破壞度和形式都能夠通過地質(zhì)災(zāi)害鏈進(jìn)行分析預(yù)測；通過災(zāi)害鏈研究能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害中邊坡災(zāi)害、誘發(fā)性地震災(zāi)害、水土流失；同時(shí)災(zāi)害鏈也在自然地質(zhì)作用同工程地質(zhì)關(guān)系的研究中發(fā)揮了重要的作用。對(duì)災(zāi)害鏈的研究對(duì)于針對(duì)性的在礦區(qū)不同地質(zhì)環(huán)境下的災(zāi)害發(fā)生的遏制有著重要意義，對(duì)防災(zāi)措施的提出以及災(zāi)害鏈的及時(shí)截?cái)喽加兄豢晒懒康膬r(jià)值。

2 地質(zhì)災(zāi)害的分析

在我國的煤礦開采中主要有兩種形式：露天作業(yè)、井下開采（以井下開采為主）。煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生本質(zhì)上由于自然環(huán)境的改變，地質(zhì)結(jié)構(gòu)平衡被打破而產(chǎn)生的地質(zhì)變動(dòng)現(xiàn)象，諸如：斷裂災(zāi)害、地震災(zāi)害等。但是由于我國的煤礦分布較廣，礦區(qū)所處的地理結(jié)構(gòu)以及礦區(qū)開發(fā)所形成的新構(gòu)造在表現(xiàn)上有所差異，因此各地發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)上也各不相同。而由于人類活動(dòng)造成的礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害更是頻頻發(fā)生，這種地質(zhì)災(zāi)害則被稱為“工程地質(zhì)災(zāi)害”，諸如：崩塌、地面下陷、滑坡以及環(huán)境的污染。很多礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害會(huì)相互疊加，彼此交叉，形成鏈狀的災(zāi)害系統(tǒng)。

2.1 地震、活動(dòng)斷裂

地震在地質(zhì)災(zāi)害中屬于潛伏性較強(qiáng)、突發(fā)性較大以及破壞范圍極廣的一種災(zāi)害；活動(dòng)斷裂多是伴隨地震災(zāi)害發(fā)生。礦區(qū)地殼不穩(wěn)定區(qū)域?yàn)榛顒?dòng)斷裂多發(fā)地帶，該現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響到居民生活區(qū)安全，工程建筑穩(wěn)定，甚至?xí)蔀榫伦鳂I(yè)的安全隱患。我國八成以上的礦區(qū)都處在地震多發(fā)地帶，加之我國本就是地震多發(fā)國家，因而礦區(qū)極易遭受地震威脅。針對(duì)該類地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，對(duì)其危險(xiǎn)性以及穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測和評(píng)價(jià)，通過對(duì)工程的基礎(chǔ)分析，最大程度的降低災(zāi)害的發(fā)生損失。

2.2 沖擊地壓

沖擊地壓是自然地質(zhì)作用與開采工程共同作用的結(jié)果，是煤礦日常生產(chǎn)中常見的一種地質(zhì)災(zāi)害，也是煤礦生產(chǎn)中傷亡人數(shù)最多的災(zāi)害。因?yàn)闆_擊地壓的能量釋放是瞬間的，因此常伴有強(qiáng)烈的誘發(fā)地震，可導(dǎo)致頂板冒落、巷道彎曲、工作面堵塞，直接危及礦山生產(chǎn)安全。煤礦的開采直接造成大面積水土流失和沙漠化現(xiàn)象，同時(shí)也誘發(fā)大量滑坡和泥石流災(zāi)害，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)土地資源和生態(tài)環(huán)境。

2.3 滑坡與崩塌

由于煤礦開發(fā)建設(shè)周期長、規(guī)模大，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，開采引起的地面變形及不合理的工程活動(dòng)，導(dǎo)致或誘發(fā)了大量滑坡、崩塌災(zāi)害。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年煤炭行業(yè)由于此類災(zāi)害投入的治理費(fèi)用約在億元以上，造成的經(jīng)濟(jì)損失更大。

2.4 沙化與水土流失

我國的大型煤礦主要分布于晉陜?cè)ッ蓪幠茉椿睾蜄|北三省。它們或處沙漠附近，或黃土廣布，沙化災(zāi)害、水土流失嚴(yán)重。晉陜?cè)ッ赡茉椿?，現(xiàn)有風(fēng)沙面積達(dá)1063km2，約占全區(qū)面積的25%。準(zhǔn)格爾煤田、東勝煤田、神府煤田已面臨被沙漠覆蓋的危險(xiǎn)。據(jù)估計(jì)，煤炭行業(yè)每年用于土地沙化和水土流失治理與賠償?shù)馁M(fèi)用達(dá)1億元左右。

2.5 其它工程災(zāi)害

除上述災(zāi)害外，煤礦開發(fā)過程中還伴有開采抽排地下水、固體廢棄物外排、危陡邊坡及粉塵污染等災(zāi)害的不斷發(fā)生。我國煤礦區(qū)的大多數(shù)中小城市是以煤礦建設(shè)為基礎(chǔ)逐步發(fā)展起來的，由于煤礦區(qū)開采長期抽排地下水，引起礦區(qū)地面不同程度的沉降，嚴(yán)重制約了城市的發(fā)展，且導(dǎo)致各類災(zāi)害的群發(fā)，構(gòu)成的災(zāi)害損失將是不可估量的。

3 煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)

3.1 煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生面廣，幾乎涉及每一礦區(qū)，災(zāi)害種類多、頻度高、危害大。地震災(zāi)害的潛在威脅最大。

3.2 煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害是自然地質(zhì)活動(dòng)與人類工程活動(dòng)綜合作用的結(jié)果。兩種作用在煤礦開發(fā)中互為因果，彼此疊加，形成工程地質(zhì)災(zāi)害鏈，其特點(diǎn)為致災(zāi)明顯、危害頗大、預(yù)測與治理較難，并以人類、工程災(zāi)害為主。

3.3 煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害具有瞬時(shí)性兼持續(xù)性發(fā)生的特點(diǎn)，其危害表現(xiàn)為同步和滯后性，因其受人類工程活動(dòng)因素影響，預(yù)測與治理工作在一定程度上又具有可操作性。

3.4 煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害的形成、分布與致災(zāi)具有群發(fā)性和多影響因子疊加作用的特點(diǎn)，表現(xiàn)形式具有多重性和關(guān)聯(lián)性。

4 防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策

4.1 建立一系列煤炭行業(yè)工程地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防法規(guī)和規(guī)程，建立安全檢查制度，建立監(jiān)測網(wǎng)。定期對(duì)各類工程災(zāi)害進(jìn)行安全檢查。廣泛開展礦區(qū)地表穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，減少地表塌陷、滑坡及水土流失等工程地質(zhì)災(zāi)害事件，嚴(yán)格控制開采災(zāi)害鏈的發(fā)生。

4.2 加強(qiáng)煤礦工程災(zāi)害的信息管理和工程技術(shù)管理。全面開發(fā)礦區(qū)工程地質(zhì)的災(zāi)害效應(yīng)研究，確立各類災(zāi)害之間的關(guān)聯(lián)度與災(zāi)害度。結(jié)合災(zāi)害鏈的構(gòu)成，系統(tǒng)分析礦區(qū)的各種致災(zāi)因素，制定適合礦區(qū)特點(diǎn)的防治對(duì)策與措施。

4.3 投入必要的工程災(zāi)害治理經(jīng)費(fèi)，促進(jìn)礦區(qū)災(zāi)害治理工程的實(shí)施，嚴(yán)格控制礦區(qū)工程災(zāi)害致災(zāi)因素的發(fā)展。

4.4 通過技術(shù)交流與合作，擴(kuò)展煤礦發(fā)展空間，對(duì)減災(zāi)技術(shù)、意識(shí)予以培訓(xùn)，通過煤礦救援系統(tǒng)的不斷完善，防災(zāi)意識(shí)的有效樹立，對(duì)煤礦地區(qū)各種地質(zhì)災(zāi)害的誘因進(jìn)行控制，將災(zāi)害從根本上解決，降低損失。

參考文獻(xiàn)

[1]楊梅忠.煤礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害鏈分析及防治對(duì)策.見：全國煤炭青年學(xué)術(shù)會(huì)議文集，北京：煤炭工業(yè)出版社，1994：108.

[2]閻嘉祺，等.銅川礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與防治對(duì)策[J].西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1993；（1）：98.