煤礦開采的實踐與探索

蘇煒

摘 要：本文針對煤礦開采對礦區(qū)環(huán)境、地表破壞的影響，并以減輕危害程度為目標，根據(jù)各個礦區(qū)應(yīng)合理的應(yīng)用采礦方法和工藝，來防治和控制開采沉陷。

關(guān)鍵詞：開采沉陷；土地復(fù)墾；沉陷控制

陜西是煤炭大省，煤炭的開發(fā)為陜西經(jīng)濟的快速持續(xù)發(fā)展提供了基本保證，然而煤炭的大規(guī)模開采對礦山及其周圍環(huán)境造成的嚴重破壞日益突出。開采沉陷造成的礦區(qū)環(huán)境災(zāi)害主要有土地塌陷或積水、農(nóng)田減產(chǎn)或絕產(chǎn)、道路塌陷、房屋變形破壞等，這都是開采引起的巖層移動，是造成礦區(qū)塌陷災(zāi)害和區(qū)域變形的根源，有效控制和減輕地面塌陷程度是解決此問題的根本之路。隨著煤炭形式的好轉(zhuǎn)，各集團公司都加大了環(huán)境的防治和治理，對煤炭事業(yè)來說，功在當代、利在千秋。

一、沉陷的防治技術(shù)

（1）全部充填開采。在煤炭采出后、頂板尚未冒落之前，用固體材料對采空區(qū)進行密實充填，使頂板巖層僅產(chǎn)生少量下沉，以減少地表的下沉和變形，達到保護地面建、構(gòu)筑物或農(nóng)田的目的。其次是風(fēng)力充填和矸石自溜充填。但充填采礦法需要專門的充填設(shè)備和設(shè)施，還需要有充足的材料。（2）條帶開采。由于條帶開采僅是部分地采出下煤炭資源，保留了一部分煤炭以煤柱的形式支撐上覆巖層，從而減少覆巖移動，控制地表的移動和變形，實現(xiàn)對地面建、構(gòu)筑物的保護。但該方法采出率低、巷道掘進多、工作面效率低。（3）覆巖離層帶充填。根據(jù)采空區(qū)上方覆巖移動形成三角帶的巖移特性，在煤炭采出后一定時間間隔內(nèi)，用鉆孔往離層帶空間高壓注漿充填，加固離層帶空間，將采動的砌體梁結(jié)構(gòu)加固為穩(wěn)定性較好的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，使離層帶的下沉空間不再向地表傳遞，以減少或減緩地表下沉，保護地面建、構(gòu)筑物或農(nóng)田。但該技術(shù)難度大，有待再進一步研究。（4）限厚開采。根據(jù)礦區(qū)地形、水文地質(zhì)條件和建、構(gòu)筑物抗變形能力，以不產(chǎn)生地表積水和滿足建筑物所要求的保護等級為依據(jù)，確定可開采的煤層厚度，開采時僅回采這一厚度的煤層，其余各煤層均不開采，以實現(xiàn)減少下沉，保護地面建、構(gòu)筑物及土地的目的。（5）協(xié)調(diào)開采。厚煤層分層開采時，合理設(shè)計各工作面的開采間距、相互位置與開采順序，使開采一個煤層（工作面）所產(chǎn)生的地表變形和開采另一個煤層（工作面）所產(chǎn)生的地表變形相互抵消或抵消一部分，以減少采動引起的地表變形，保護地面建、構(gòu)筑物。但該技術(shù)要保持一定的錯距，因此組織生產(chǎn)難度較大。我國尚未開展這種工業(yè)性實驗。（6）“采-注-采”三步法開采。充分利用覆巖結(jié)構(gòu)對巖層移動的控制作用，應(yīng)用荷載置換的原理，進行小條帶開采-注漿充填固結(jié)采空區(qū)-剩余條帶開采的三步法開采，有效的對巖層移動和地表沉陷的控制，解決了大面積開采地表沉陷控制，提高了煤炭的回采率，保護了地面建、構(gòu)筑物，但也存在工藝復(fù)雜、成本較大等缺陷。

二、土地復(fù)墾技術(shù)

（1）煤矸石充填復(fù)墾和粉煤灰充填復(fù)墾。1）地下開采產(chǎn)生的大量煤矸石運到地表排放，既占地又污染環(huán)境。2）利用電廠的廢棄物—粉煤灰充填沉陷區(qū)復(fù)墾土地，可以化兩害（沉陷區(qū)、粉煤灰）為三利（電廠、煤礦、農(nóng)民三方面有利）。（2）平地和修建梯田復(fù)墾。對積水沉陷區(qū)、潛水位較低的邊坡地帶，可采取平整土地、改造成梯田的方法復(fù)墾利用。（3）輸排法復(fù)墾。開挖排水渠道，將沉陷區(qū)淺積水引入河流、湖泊、坑塘、水庫等，作為蓄水用，使沉陷水淹地重新得到耕種。（4）深挖墊淺復(fù)墾。運用人工或機械方法，將局部積水或季節(jié)性積水沉陷區(qū)下沉大區(qū)域挖深，適合養(yǎng)魚、蓄水灌溉等，用挖出的泥土充填開采沉陷較小的地區(qū)，使之成為可種植的耕地。（5）積水區(qū)綜合利用技術(shù)。對地面大面積積水和積水深度很大的沉陷區(qū)，科學(xué)的綜合利用，發(fā)展網(wǎng)箱養(yǎng)魚、圍欄養(yǎng)魚、蓄洪做灌溉水源、建造水上公園等。（6）固體微生物復(fù)墾技術(shù)。煤矸石添加適量微生物活化劑，經(jīng)過一個植物生長期（約6個月）就可建立起穩(wěn)固的植物生長層，形成熟化的土壤。

三、結(jié)束語

開采沉陷是造成礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的直接原因，有效控制和減輕地面沉陷程度，是避免開采沉陷環(huán)境災(zāi)害的基本途徑，充填采煤法是減少地表下沉效果最好的方法。近兩年，在山東有些礦區(qū)正在做膏體充填的實驗；今年在陜北地區(qū)，陜西中能煤田有限公司正在做高水充填的實驗，這種方法是采用風(fēng)積砂高水膨脹材料在地面制漿，通過管路自流輸送到井下對采空區(qū)進行充填。這兩種方法均可使采場沒有或減少垮落帶，能更好的減少地表下沉，但這兩種方法的技術(shù)含量都比較高，如果實驗成功，那將是煤礦開采又一次新的技術(shù)革命。

開采沉陷對土地資源的影響和破壞是難以避免的，所以各個煤礦應(yīng)該根據(jù)自己的實際情況和條件，合理應(yīng)用防止和控制開采沉陷技術(shù)和土地復(fù)墾技術(shù)，礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾技術(shù)等多學(xué)科知識，對地表塌陷進行綜合治理和開發(fā)利用，才能更好地保護地表、礦區(qū)環(huán)境以及農(nóng)民的利益。

參考文獻：

[1] 陳光榮.礦山企業(yè)污染防治與環(huán)境保護強制性標準執(zhí)行手冊[M].寧夏大地出版社，2004.