關(guān)于煤炭開采與地質(zhì)災(zāi)害問題分析

錢軍

摘 要：煤炭開采會造成大面積的采空區(qū)，隨著工程地質(zhì)條件的變化，可能會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。分析了煤炭礦區(qū)工作中的工程地質(zhì)問題，將地質(zhì)理論和相關(guān)資料的結(jié)合，根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施，以此實現(xiàn)對煤炭資源的有效應(yīng)用，為礦區(qū)的安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：煤田；地質(zhì)問題；地質(zhì)災(zāi)害；防治措施

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0150-02

在煤炭開采的過程中，往往會對周圍環(huán)境造成嚴重破壞。其中，地表變形、塌陷、裂縫等問題較為嚴重，有時也會伴隨泥石流、滑坡的發(fā)生，大量堆積的巖石對地下水、地表水、大氣造成了危害，不僅影響礦區(qū)的安全生產(chǎn)，更會破壞周圍的生態(tài)環(huán)境。

1 地質(zhì)災(zāi)害

在礦井投產(chǎn)后，隨著采空區(qū)的大面積出現(xiàn)，可能會破壞圍巖原有的應(yīng)力平衡，巖層將冒落、移動、變形，地面還會出現(xiàn)臺階、裂縫，甚至塌陷等不連續(xù)變形，對地表形態(tài)和地形標高會產(chǎn)生一定影響，破壞了地表植被的生長環(huán)境，對嚴重影響本地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟。

1.1 采空區(qū)引起的地面裂縫和塌陷

在煤炭開采時，機器會造成附近地表的移動劇烈，移動速度和變形量都很大，可使地表產(chǎn)生不同程度的移動、變形和裂縫。如果該區(qū)的地形、地貌不利于穩(wěn)定和活躍的構(gòu)造運動，甚至?xí)霈F(xiàn)明顯的塌陷裂縫或塌陷坑。而地表的裂縫可能與下部裂縫相通，開采時就會使地面建筑受到嚴重破壞，采空區(qū)內(nèi)殘存的空洞和殘余變形也可能對地表的穩(wěn)定性構(gòu)成潛在危險。另外，煤層的重復(fù)開采也會更進一步加劇地表的移動、變形，地表出現(xiàn)裂縫的可能性加大。

當邊坡傾角大于40°，高差大于30 m時，容易引起巖、土體的崩塌。同時，雨水沿邊坡表面的裂縫向下滲入，打破了斜坡原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，可能會發(fā)生滑坡現(xiàn)象。

1.2 煤層頂?shù)装鍘r性

煤層頂、底板巖性對于頂、底板的管理評估非常重要，如果穩(wěn)定性較差，頂板易冒落，從而造成頂板事故。部分井田為低山、丘陵地貌，地表多為黃土覆蓋，受區(qū)域性氣候的影響，水土流失較為嚴重。老頂砂巖強度高、硬度大，多為厚層狀塊

狀結(jié)構(gòu)，頂板穩(wěn)定性良好，以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主的直接頂，穩(wěn)定性較差，頂板易冒落；在斷層破碎帶附近的巖體完整性差，多為層狀碎裂結(jié)構(gòu)。巖體質(zhì)量較差，致使煤層頂板多屬于不穩(wěn)定頂板，井巷圍巖易變形、塌落；煤系基底奧陶系灰?guī)r巖溶發(fā)育不均勻，局部水頭壓力大，巖溶地下水可能沿隔水層薄弱帶進入礦坑，對井下生產(chǎn)有一定的危害。

1.3 煤矸石堆放

隨著煤礦開采規(guī)模的擴大，外排的煤矸石量急劇增加。如果不妥善處置堆積的煤矸石，長期下去一定會對環(huán)境造成污染。煤矸石長期暴露在空氣中，其中的有害物質(zhì)會通過物理、化學(xué)作用滲入土壤，污染地下水。在條件適宜時，矸石山會成為泥石流的物質(zhì)來源，如果誘發(fā)泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，其自然釋放出的有害物質(zhì)會更多。隨著風化淋濾，更多的有害重金屬和微量元素釋放出來，通過遷移作用進入土壤和水中，加速土壤和水體的污染。此外，部分含碳量高的煤矸石長期暴露在大氣中會氧化自燃，燃燒產(chǎn)生的廢氣也會污染大氣。

2 對水文環(huán)境的影響

開采煤層會破壞地下水的動態(tài)平衡，不僅會使地下水位大幅度下降，破壞煤系地層與上部含水層的結(jié)構(gòu)，打破地下水原有的均衡系統(tǒng)，還會導(dǎo)致地下原本積聚多年的水逐漸被排出礦井，直接引起近地表淺層地下水的大量流失，造成地面沙化，土壤質(zhì)量降低。嚴重時將會使地表的植被急劇稀少，成為荒地，形成惡性循環(huán)，從而進一步加速水土的流失。煤礦生產(chǎn)過程中排放的大量廢水（包括礦井水、工業(yè)廢水等），會污染地表和地下水，使水環(huán)境質(zhì)量變差，不僅危害程度高，而且伴隨著礦井的不斷排水，水體的污染也會越來越重，乃至影響整個礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

3 防治措施

3.1 滑坡和塌陷的防治措施

坡腳大于45°的山坡或較陡的土崖在煤炭開采的過程中，發(fā)生塌方或滑坡的可能性很大。因此，為了防止發(fā)生滑坡事故，一定要及時采取有效措施對不穩(wěn)定的部位進行處理。比如在山坡的邊緣做排水溝，它的作用是減少地表水滲入危險部位，防止水土流失，減小塌方或滑坡加劇的可能性。除此之外，應(yīng)在巖土穩(wěn)定性差的區(qū)域或危險破裂面積極開展護坡工程，對滑坡及時、有效治理。以“植被護坡為主，工程護坡為輔”的原則，全面考慮可能會影響山坡穩(wěn)定的各種因素，結(jié)合工程地質(zhì)條件，確定治理方案綜合處理。

為了減輕和防止地表裂縫或塌陷，建議在合理開采煤炭的同時，留設(shè)保安煤柱，防止開采后對地表建筑造成嚴重破壞。如果地表出現(xiàn)了塌陷，可采用“填、改、攔、灌、固”五種措施處理，“填”指的是待采空區(qū)坍塌、變形穩(wěn)定后，對破壞程度較輕的區(qū)域用就近的土填埋，整平塌陷坑，保證自然排水的通暢；對于破壞程度嚴重的地段，可就近挖方充填陷坑、裂縫。在裂縫發(fā)生的初始階段，為了制止裂縫進一步擴展、延伸，在短時間內(nèi)可灌注水泥漿堵塞裂縫，緩解地表裂縫對建筑物的破壞，但不能作為長期治理裂縫的手段，尤其是地表出現(xiàn)塌陷時，水泥漿的灌注起不到作用。在后期，為了提高土的強度，也可對地基做加固處理。

總之，在前期對于可能出現(xiàn)塌陷的地段，應(yīng)該開展動態(tài)檢測工作，實時檢測變化情況，分析發(fā)展規(guī)律。其作為將來控制采煤范圍的技術(shù)，在提高煤炭資源利用率的同時，更重要的是能減輕地裂和塌陷的程度，縮小地質(zhì)災(zāi)害的影響范圍，減少防治工作量，延長礦山服務(wù)年限。

3.2 煤矸石堆放的防治措施

防治措施有采用矸石充填采空區(qū)、塌陷區(qū)等。另外，礦區(qū)內(nèi)應(yīng)修建矸石場，在矸石場底部應(yīng)留設(shè)保安煤柱。對煤矸石分段推平、壓實，減少矸石間的空氣，防止發(fā)生自燃現(xiàn)象，可在石堆表面覆土、種草。同時，還可擴大其用途，將它作為燒制玻璃、空心磚、涂料等建筑材料以及利用矸石發(fā)電。總之，通過可行性論證，選擇其中技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的方法，使煤矸石得到充分利用，變廢為寶，減小污染和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，提高礦山的綜合效益，保護礦山環(huán)境。

3.3 對水資源的保護和防治措施

對水資源的保護和防治措施分為以下幾個方面：①排到地面的礦井水，必須妥善處理，避免再回流滲入井下。在礦井建設(shè)時，必須修建污水處理站，將污水經(jīng)過處理站的凈化后再排出，減輕對周圍水體的污染。②完善井下排水系統(tǒng)，預(yù)備專用排水設(shè)備，除保證正常排水工作外，還要預(yù)防突發(fā)水害。③進一步加強水文地質(zhì)條件監(jiān)測工作，建立完善的監(jiān)測檢測系統(tǒng)，查明礦井區(qū)主要存在的水文地質(zhì)問題。

4 結(jié)束語

在進行大規(guī)模的井下開采時，會加劇水土流失，各種突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象也隨時可能發(fā)生，不僅會嚴重威脅礦區(qū)的安全生產(chǎn)，還會對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成破壞，使生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。因此，分析煤田常見地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素，總結(jié)防治措施，對今后的礦井安全生產(chǎn)意義重大。

參考文獻

[1]要惠芳，陰翠珍.山西河?xùn)|煤田柳林楊家坪煤層氣儲層地質(zhì)特征[J].中國石油勘探，2006（3）：56-57.

[2]徐彬彬，何明德.貴州煤田地質(zhì)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]羅銳，李宏偉，陳江峰.新安煤田煤層氣地質(zhì)特征研究[J].煤炭技術(shù)，2008（2）：152-153.

[4]李垚，黃向紅.淮南礦區(qū)采空塌陷的環(huán)境影響與防治[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2002（2）：23-25.

[5]吳曉華，朱曉琳等.兗州煤田礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀與治理對策[J].煤田地質(zhì)與勘探，2008（1）：37-38.

〔編輯：張思楠〕endprint