煤炭開采對(duì)誘發(fā)地表裂縫的研究

韓里孝

摘 要：近年來，煤炭的開采量一直很大，在這種影響下地表裂縫現(xiàn)象也逐漸出現(xiàn)，煤炭的開采影響著地表裂縫，文章就從三個(gè)角度對(duì)這一現(xiàn)象作了具體分析。先分析了煤炭開采隊(duì)地表裂縫影響的歷史和現(xiàn)狀，再探究了開采煤炭后形成的空采區(qū)對(duì)地表裂縫的影響，從這一問題中得出復(fù)雜地質(zhì)才是影響地表裂縫的關(guān)鍵因素，因此研究了兩種地質(zhì)對(duì)地表裂縫的作用。

關(guān)鍵詞：煤炭開采；地表裂縫；空采區(qū)；地質(zhì)

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源的需求量不斷增加，煤炭是人類賴以生存的主要能源之一，是工業(yè)發(fā)展的“糧食”。因此，煤炭在人類的生活及社會(huì)中起著重要的作用。而在煤炭的開采過程中，嚴(yán)重影響了礦區(qū)的人們生活環(huán)境，地表裂縫就是其中一方面。地表裂縫將會(huì)造成農(nóng)民的農(nóng)田無法耕種，農(nóng)民的生活受到巨大影響；還會(huì)造成房屋的傾斜、倒塌，影響人們的基本生活；橋梁、道路也將會(huì)斷裂，造成交通無法正常運(yùn)行。這些不利的影響可以說都與人類的生活息息相關(guān)，并且導(dǎo)致地表裂縫的原因也多種多樣，而不同地區(qū)的地質(zhì)不同也是研究過程中的一個(gè)難點(diǎn)，針對(duì)這一現(xiàn)狀研究煤炭開采對(duì)誘發(fā)地表裂縫可以說是當(dāng)務(wù)之急。文章就這一問題作了具體的探討與分析，先分析了煤炭對(duì)誘發(fā)地表裂縫的現(xiàn)狀，通過對(duì)現(xiàn)狀的了解探討地表裂縫的現(xiàn)實(shí)原因，以及復(fù)雜地質(zhì)對(duì)地表裂縫的影響。充分的研究可以提高應(yīng)對(duì)這類問題的解決方案，將損失及危害降到最低。

1 關(guān)于煤炭開采誘發(fā)地表裂縫的歷史和現(xiàn)狀

地下開采煤炭誘發(fā)的地表裂縫也是地質(zhì)災(zāi)害，而這種地質(zhì)災(zāi)害的成因來源于人類自己。有資料表明，地下開采造成的地表裂縫占地表裂縫總數(shù)的大部分，并且這種地表裂縫造成的經(jīng)濟(jì)損失也是較多的。從我國開始進(jìn)行地表觀測(cè)以來，這50多年的探索，收集了許多實(shí)際測(cè)量資料，發(fā)現(xiàn)地表裂縫也是有一定規(guī)律的，這些新發(fā)現(xiàn)為地下開采提供了有利依據(jù)。雖然對(duì)地表裂縫的研究取得了較大的進(jìn)步，但我國的研究目前還停留在半經(jīng)驗(yàn)公式的階段。導(dǎo)致這種現(xiàn)狀的主要原因是地質(zhì)的復(fù)雜性，科學(xué)家無法排除地質(zhì)的干擾，這樣獲取信息的難度就逐漸加大。

據(jù)觀測(cè)，煤炭開采是誘發(fā)地表裂縫的主要原因，在煤炭的開采過程中，使地表大面積的下沉。美國的西南部和中國的華北部是研究這一問題的典型地區(qū)，并且地表裂縫造成的災(zāi)害也較為嚴(yán)重。由于我國是煤炭開采大國，因此研究煤炭開采誘發(fā)地表裂縫具有很現(xiàn)實(shí)的意義。根據(jù)多國的研究可以發(fā)現(xiàn)，研究這一問題首先要從地面沉降機(jī)理和演變規(guī)律入手，其次是要對(duì)地表裂縫進(jìn)行實(shí)地的勘探分析。以上這些是地表裂縫的歷史和現(xiàn)狀分析，從這些中可以找到接下來研究的落腳點(diǎn)，它們是研究這一問題的基石，站在基石上仰望科學(xué)的光輝。

2 空采區(qū)對(duì)地表裂縫的影響研究

在礦產(chǎn)資源被采出后，地下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)局部的空洞，而地下為了重新達(dá)到一個(gè)合理的平衡，就會(huì)通過移動(dòng)等重新分布，在這種重新分布的過程中會(huì)發(fā)生物理變化、化學(xué)變化等，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)以及變化就是巖層移動(dòng)。所謂的空采區(qū)就是指地下的煤炭資源被采出，使地下出現(xiàn)空洞，這種現(xiàn)象就成為空采區(qū)。空采區(qū)形成后，空采區(qū)上部的巖層會(huì)受重力的作用向下運(yùn)動(dòng)，在這種運(yùn)動(dòng)過程中巖層被擠壓而彎曲，這種擠壓彎曲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過巖層的抗壓能力，因此就會(huì)發(fā)生斷裂等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象就是地表變形。

空采區(qū)的強(qiáng)度足以誘發(fā)地表變形，距離地表裂縫還是有一段距離的。那么，地表變形之后又是怎么形成地表裂縫的呢？根據(jù)科學(xué)家的實(shí)際測(cè)量表明地表移動(dòng)的范圍十分大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了所對(duì)應(yīng)的空采區(qū)，根據(jù)觀測(cè)，空采區(qū)的形狀和被開采煤層的角度決定了地表移動(dòng)盆地的形狀和大小，并且各部位的變化也不相同。由于空采區(qū)的上方地表較為平坦，在沒有大地質(zhì)構(gòu)造的條件下觀測(cè)采動(dòng)的影響范圍，可以將形成的靜態(tài)地表移動(dòng)盆地劃分為三個(gè)區(qū)域。這三個(gè)區(qū)域中位于移動(dòng)盆地中間的地表下沉，如果達(dá)到了下沉值的最大值，其他的近似值就會(huì)接近于0，而中間區(qū)域也不會(huì)受到水平方向作用力，因此，只有在特殊的地質(zhì)條件下才會(huì)使該區(qū)域出現(xiàn)地表裂縫。

3 復(fù)雜地質(zhì)對(duì)地表裂縫的影響

根據(jù)上一問題分析出影響地表裂縫的主要原因是地質(zhì)條件，從這方面來講，那么什么樣的地質(zhì)條件會(huì)影響地表裂縫呢？本節(jié)主要從兩個(gè)方面分析，主要是斷層地質(zhì)和火成巖對(duì)地表裂縫的影響。

3.1 斷層地質(zhì)對(duì)地表裂縫的影響

斷層，是指地殼的巖層在受到一定強(qiáng)度的力而發(fā)生的斷裂，并且破裂面有相對(duì)的移動(dòng)，這種地質(zhì)構(gòu)造成為斷層。當(dāng)采煤過程中有斷層出現(xiàn)，斷層的傾斜角大于20度，斷層之間形成較大的落差時(shí)，斷層將會(huì)影響空采區(qū)，一方面會(huì)使空采區(qū)的地表下沉，另一方面會(huì)在地表露頭出發(fā)生地表裂縫。這是影響地表裂縫的原因之一。其特點(diǎn)有四方面：其一，在地表裂縫開始時(shí)表現(xiàn)為地表開裂，當(dāng)裂縫的兩邊產(chǎn)生相對(duì)落差時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階狀塌陷。其二，一般情況下地縫開裂的寬度不會(huì)特別寬，深度較淺，能看見的有效深度則更淺。其三，根據(jù)礦井地質(zhì)圖可以發(fā)現(xiàn)，地表裂縫處出現(xiàn)了明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其四，斷層影響下的地表裂縫對(duì)建筑物影響并不是很大，突發(fā)性也不是很高，造成人員傷亡的幾率低。

3.2 火成巖對(duì)地表裂縫的影響

一般情況下，空采區(qū)的上方由多種巖層組成，火成巖就是其中一種?；鸪蓭r對(duì)空采區(qū)上部的其他巖層和地表起到最大的作用。硬度較小的巖層容易變形，抗壓能力較差，而火成巖具有強(qiáng)大的抗壓能力不容易斷裂，起著支撐上方其他巖層和地表的作用。因此，火巖層對(duì)地表裂縫起著逆向作用，阻止地表裂縫。

4 結(jié)束語

煤炭是人們生活生產(chǎn)中的主要能源，而這種能源的開采卻也影響著人們的生活。它的開采容易使礦區(qū)的地表發(fā)生變形，導(dǎo)致地表裂縫，文章就這一問題做了具體的分析，研究探討了影響地表裂縫的原因，從兩方面分析復(fù)雜的地質(zhì)對(duì)地表裂縫的影響?？梢园l(fā)現(xiàn)，地質(zhì)的組成其實(shí)對(duì)地表裂縫產(chǎn)生著阻礙作用，它的構(gòu)造對(duì)地表裂縫做出了很大的貢獻(xiàn)。因此，在進(jìn)行煤炭開采的過程中，要適度，人們的生產(chǎn)生活中也要學(xué)會(huì)節(jié)約能源，同時(shí)科學(xué)家研究開發(fā)新能源也是重要的一種途徑。這樣我們賴以生存的家園才能一直保持其活力。

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