淺析煤礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害評估

【摘要】本文以阜新市銀河煤礦為例，對阜新市銀河煤礦的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)，并提出了地質(zhì)災(zāi)害防治措施，為阜新市銀河煤礦的安全生產(chǎn)及地質(zhì)災(zāi)害防治提供了科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】煤礦；地質(zhì)災(zāi)害評估；防治措施

引言

隨著國家國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求量日益增加，特別是占能源消費總量70%的煤炭，煤炭行業(yè)已在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有重要地位[1]，而煤礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害已嚴(yán)重制約煤炭工業(yè)的健康發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重威脅到了人民群眾生命財產(chǎn)的安全，并造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此分析煤礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害特征，對煤礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測評估，并在此基礎(chǔ)上制定煤礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施是有重要意義的，下面以阜新市銀河煤礦為例，對銀河煤礦的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行現(xiàn)狀和預(yù)測評估，并提出地質(zhì)災(zāi)害的防治措施。

1、銀河煤礦概況

阜新市銀河煤礦位于阜新市清河門區(qū)河西鎮(zhèn)河西村東0.5km，開拓方式為立井開拓，采煤方法為走向長壁后退式，條帶式開采，生產(chǎn)規(guī)模為4萬噸/年，設(shè)計回采率85%。頂板管理采用自然陷落法。

銀河煤礦含煤地層為中生界白堊系下統(tǒng)沙海組（K1sh），按巖性特征分由下而上可為四個段：沙一段：以礫巖、砂巖為主，夾粉砂巖及泥巖；沙二段：以灰綠、灰白色礫巖、砂礫巖為主，夾粉砂巖及泥巖；沙三段：為含煤段，下部為灰色砂巖、細(xì)砂巖、灰黑色粉砂巖及泥巖；中部為灰及深灰色砂巖夾細(xì)礫巖、粉砂巖；上部為灰及淺灰色砂巖、粉砂巖、泥巖、炭泥巖和煤組成；沙四段：以灰、深灰、灰黑色泥巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾砂礫巖、礫巖及薄層砂巖，含大量軟體動物化石。

銀河煤礦可采煤層為白堊系沙海組五組1層、四組5層、四組3層，均為薄煤層。五組1層煤層厚度在0.65～0.75m，煤層走向156°，傾向北東，煤層傾角7～8°，頂板巖性為粉砂巖、砂巖，底板以砂巖為主，僅礦區(qū)范圍東部分布；四組5層煤層厚度在0.65～0.80m，煤層走向158°，傾向北東，煤層傾角7～8°，頂板巖性為頁巖，底板以砂巖為主，在礦區(qū)范圍內(nèi)全分布；四組3層煤層厚度在0.65～1.70m，煤層走向160°，傾向北東，煤層傾角7～8°，頂板巖性為粉砂巖、砂巖，底板以砂巖為主，在礦區(qū)范圍內(nèi)全分布。

2、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評估

阜新煤田經(jīng)過100余年的開采，目前已成了20個相對獨立的地表沉陷盆地和2個露天坑。銀河煤礦位于清河門沉陷區(qū)范圍內(nèi)。經(jīng)過地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀調(diào)查，評估區(qū)附近地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害危害程度小，危險性小。

3、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測評估

該礦山建設(shè)引發(fā)加劇的地質(zhì)災(zāi)害類型有地面塌陷、地裂縫、地面沉陷、井巷坍塌冒頂、礦井突水。

3.1地面塌陷及地裂縫

銀河煤礦開采煤層賦存分布受單斜構(gòu)造和斷裂構(gòu)造控制，煤層賦存深度較大，隨著煤層傾向，煤層埋深向東逐漸加大，開采煤層平均總厚度為2.55m，煤層開采深度約為220m，采厚比為98。粉砂巖、砂巖、頁巖，煤層底板為砂巖，上覆地層為白堊系的礫巖、砂巖，基本屬于中等堅硬—堅硬巖石，根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范[1-2]，跨落帶和導(dǎo)水裂隙帶由公式一計算，計算結(jié)果見表1。

根據(jù)計算結(jié)果，跨落帶和導(dǎo)水裂隙帶高度均小于上覆巖層高度，煤層采空后，頂板圍巖塌落后，由于上覆巖層厚度大，強(qiáng)度較高，礦山采礦活動有引發(fā)加劇、遭受地面塌陷及地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的可能性，其危害程度和規(guī)模小，其地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

3.2地面沉陷

銀河煤礦采動影響范圍地面變形以地面沉陷為主。其中四組5層、四組3層為全分布煤層，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》[3-4]，預(yù)測銀河煤礦完全開采后，地表沉陷值、水平變形及斜率最大值計算見公式二。計算結(jié)果見表2。

經(jīng)計算，礦山開采引起的地面沉陷相對較小，對礦區(qū)地表土地、植被影響較小，礦山建設(shè)有引發(fā)加劇、遭受地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性和危險性，其危害程度和規(guī)模小，其地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

3.3井巷坍塌冒頂

采礦巷道大部分在煤層及砂巖、粉砂巖、頁巖中掘進(jìn)，回采區(qū)隨著工作面的不斷推進(jìn)，采空區(qū)面積也隨著擴(kuò)大，煤層頂?shù)装鍘r石為物理力學(xué)強(qiáng)度較低的軟巖，其穩(wěn)定性遭到破壞，加之局部節(jié)理裂隙及小構(gòu)造破碎帶發(fā)育，礦山建設(shè)有引發(fā)加劇、遭受井巷坍塌冒頂?shù)刭|(zhì)災(zāi)害可能性和危險性，井巷坍塌冒頂危害程度和規(guī)模中等，其地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。

3.4礦井突水

礦區(qū)經(jīng)多年開采已形成較大的采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)積水會成為礦井突水主要來源。雨季時，地表水補(bǔ)給充足時，地下水會沿著裂隙滲入礦井中，加之礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，礦山建設(shè)有引發(fā)加劇、遭受礦井突水地質(zhì)災(zāi)害可能性和危險性，礦井突水危害程度和規(guī)模中等，地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。

4、地質(zhì)災(zāi)害危險性性綜合評估

礦山建設(shè)有引發(fā)加劇、遭受地面塌陷、地裂縫、地面沉陷、井巷坍塌冒頂、礦井突水地質(zhì)災(zāi)害的可能性和危險性，其中地面塌陷及地裂縫、地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害危險性??；其余地質(zhì)災(zāi)害危險性中等，根據(jù)現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估結(jié)果，銀河煤礦采動影響范圍為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)，其余區(qū)域為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)。

地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)礦山建設(shè)適宜性為基本適宜工程建設(shè)；地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)礦山建設(shè)適宜性為適宜工程建設(shè)。

5、地質(zhì)災(zāi)害防治措施

5.1地面塌陷及地裂縫、地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害防治措施

1）建議對煤礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害踏勘工作，并在礦區(qū)采動影響范圍內(nèi)設(shè)置警示標(biāo)志；

2）定期進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害巡查工作，如發(fā)現(xiàn)地面突發(fā)性塌陷和地裂縫，應(yīng)及時組織人員回填，盡量恢復(fù)原始地貌和植被；

3）進(jìn)行地面沉陷進(jìn)行定期監(jiān)測。

5.2井巷坍塌冒頂?shù)刭|(zhì)災(zāi)害防治措施

1）嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行施工；

2）井巷坍塌有期前預(yù)兆，應(yīng)在井巷施工和開采過程中加強(qiáng)井巷特別是頂?shù)装宓谋O(jiān)測，對裂隙發(fā)育帶、斷裂帶定時觀察，發(fā)現(xiàn)異常及時采取支護(hù)措施；

3）對裂隙嚴(yán)重的穩(wěn)定性較差圍巖灌漿加固，對可能發(fā)生圍巖變形的圍巖進(jìn)行支撐，襯砌與錨噴加固。

5.3礦井突水地質(zhì)災(zāi)害防治措施

1）工作面開采或巷道掘進(jìn)時，應(yīng)采取適當(dāng)措施，提前打鉆探水、泄水，防止地下水突然涌出災(zāi)害的發(fā)生。同時完善排水設(shè)施。開采遇斷層時斷層兩測必須留設(shè)20m防水礦體；

2）開采前疏干老窿水；

3）封閉廢棄的舊巷道。

6、結(jié)論

銀河煤礦采動影響范圍為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)，礦山建設(shè)適宜性為基本適宜工程建設(shè)；其余區(qū)域為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)，礦山建設(shè)適宜性為適宜工程建設(shè)。

建議礦山應(yīng)做好地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)害的防治工作，并嚴(yán)格按照《礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案》進(jìn)行設(shè)計和開采。

參考文獻(xiàn)

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局. 礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范（GB1271-91）[S].1991.

[2]王新剛，張龍菊，馮曉臘，李云安.煤礦采空區(qū)塌陷地質(zhì)災(zāi)害評估研究—以烏魯木齊八道灣地區(qū)某煤礦采空區(qū)為例[J].安全域環(huán)境工程，2011.3，Vol.18（2）：18-22.

[3]國家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體、鐵路及主要巷道煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

[4]謝飛鴻，王錦山，伊伯悅.開采沉陷地表變形可視化計算分析系統(tǒng)研究[J].巖土力學(xué)與工程學(xué)報，2005.4，Vol.24（7）：1202-1206.

作者簡介

劉建（1970-），男，吉林東豐人，工程師，本科，從事環(huán)境評價和礦山復(fù)墾方面的研究工作。