準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)災(zāi)害現(xiàn)狀特征及工程技術(shù)治理措施

高永進(jìn)

摘 要：準(zhǔn)格爾煤田位于鄂爾多斯市，老窯區(qū)由于長期開采形成采空區(qū)，新礦區(qū)的生產(chǎn)礦井也形成了一些采空區(qū)，這些采空區(qū)有很大的安全隱患，老礦區(qū)的采空區(qū)域地表開始出現(xiàn)裂縫，出現(xiàn)塌陷和下沉，對周圍的農(nóng)田和道路造成毀壞，破壞地下水源和植被，部分煤層自燃產(chǎn)生的有害氣體對環(huán)境產(chǎn)生了污染，周圍地區(qū)的空氣質(zhì)量也變差，影響了和諧社會的構(gòu)建。為了生態(tài)環(huán)境的保持，必須對準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)災(zāi)害進(jìn)行治理。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)格爾煤田；采空區(qū)；災(zāi)害現(xiàn)狀；工程技術(shù)治理

中圖分類號：TD725 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0165-01

現(xiàn)在我國的礦山頻繁發(fā)生采空區(qū)災(zāi)害，造成了大量的人員作廢，生產(chǎn)環(huán)境的安全性受到威脅，不僅危害了人民的生命安全和環(huán)境衛(wèi)生，也造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，阻礙了礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。對采空區(qū)進(jìn)行治理后，要達(dá)到治理環(huán)境、恢復(fù)植被的效果，有的對采空區(qū)進(jìn)行治理時也采取了種菜、種樹、養(yǎng)魚等方式，使廢棄的礦山重新煥發(fā)了生機(jī)和活力。對采空區(qū)災(zāi)害進(jìn)行治理一般采用露天剝離技術(shù)，露天剝離技術(shù)指的是大型機(jī)械對地下進(jìn)行挖掘，然后采用回填和復(fù)墾的方式來改變該地區(qū)的地貌，種植植被，改造為良田，經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，露天剝離技術(shù)對于治理采空區(qū)災(zāi)害，比較可行。

1 準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)災(zāi)害現(xiàn)狀

1.1 積水、積聚有毒有害氣體

采空區(qū)內(nèi)含有大量的有毒有害氣體，如二氧化碳、一氧化碳等，這些有毒有害氣體使礦井內(nèi)空氣凝滯，工作人員容易產(chǎn)生窒息，這些氣體可能會引發(fā)再生性火災(zāi)，使受災(zāi)范圍不斷擴(kuò)大。發(fā)生火災(zāi)后，接近該區(qū)域的煤層發(fā)生干餾而產(chǎn)生甲烷、乙烯等可燃?xì)怏w，一些瓦斯礦井發(fā)生火災(zāi)后，會引起瓦斯爆炸，使井下作業(yè)人員的生命安全受到威脅。

1.2 未冒落的采空區(qū)成為地表建筑物、公路、高壓線路等的隱患

如果采空區(qū)是由于巷柱式開采方式形成的，殘留的煤柱較多，煤房的開采尺寸較小，在進(jìn)行開采時圍巖受到比較輕微的破壞，地表波動不大，煤柱會由于不規(guī)范和尺寸小而受到破壞，地表的穩(wěn)定性無法保證。如果采用房柱式開采方式，采空區(qū)的頂板會垮落，如果煤柱被壓到軟弱的底板，上部的巖層會因?yàn)槌槊昂鸵苿颖黄茐?，在開采滯后幾十年后會發(fā)生地表沉陷，無法準(zhǔn)確預(yù)測沉陷量和塌陷時間。專家指出，如果采用房柱式開采方式，報廢礦井發(fā)生下沉?xí)诤芏嗄旰蟀l(fā)生，有一半的礦井是在開采后50年以上的時間發(fā)生下沉的。由于開采不充分，圍巖未發(fā)生充分的變形，形成了欠充填空洞，形成塌陷，從而嚴(yán)重威脅地面建筑物、公路、高壓線等的安全。

1.3 地下水資源流失，對生態(tài)環(huán)境造成破壞

準(zhǔn)格爾地區(qū)的自然環(huán)境比較惡劣，干旱地區(qū)占絕大多數(shù)地區(qū)，降雨量較小，但風(fēng)沙量大，從而形成大量的水份蒸發(fā)，年平均氣溫不高，會有較短的無霜期。井田內(nèi)分布最多的是第四系，主要是高原和丘陵地貌，起伏不平。礦井開采后，地表土層的生態(tài)環(huán)境變得脆弱，植物的抗擾動性不強(qiáng)，開采對于植物的擾動非常嚴(yán)重。

進(jìn)行回采會改變礦區(qū)的含水層分布和含水情況，進(jìn)而改變該地區(qū)的水文地質(zhì)條件，地下水的動力場也隨之變化。準(zhǔn)格爾煤田的埋深較淺，屬于薄基層，含水層為松散的風(fēng)積沙水層，在進(jìn)行開采時，風(fēng)沙覆蓋產(chǎn)生的黏土隔水層受到破壞，地下水被疏干，形成了一個地下水的下降漏斗。周圍居民的生活以及生態(tài)環(huán)境都受到了不同程度的影響，進(jìn)而形成危害。

1.4 采空區(qū)容易形成火區(qū)

上個世紀(jì)八十年末，準(zhǔn)格爾煤田周圍遍布煤礦，在地表淺處隨意采挖，開采缺乏規(guī)劃性和設(shè)計性，開采完成后未及時進(jìn)行開采記錄。到了九十年代，政府著手整治小煤窯，很多亂采挖的小煤窯被關(guān)停，但關(guān)停僅僅是將井口和地面設(shè)施停掉。礦井口的密封性不好，一些塌陷區(qū)由于沒有及時回填，由于井下具有良好的通風(fēng)和供氧條件，井底殘留的煤柱非常干燥，采空區(qū)以及周圍的煤炭在這樣的條件下就會燃燒。很多礦井都發(fā)生了煤層自燃失火現(xiàn)象，使鄰近礦井以及本礦無法安全開采，也浪費(fèi)了許多煤炭資源，最重要的是對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。

準(zhǔn)格爾煤田所屬的采煤層都屬于容易自燃的煤層，這些煤層的埋藏不夠深，開采后圍巖破壞層和裂縫就很容易被連接起來，產(chǎn)生的這些裂縫很容易使采空區(qū)發(fā)生氧化，使礦井采空區(qū)遺留的殘煤會發(fā)生自燃而失火?？梢韵胂笕绻V井發(fā)生火災(zāi)，會對礦區(qū)的作業(yè)人員以及礦區(qū)資產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。

1.5 浪費(fèi)了寶貴的煤炭資源

采用房柱式采煤法，回采工作面要以煤柱支護(hù)做為頂板，為了使回采更安全，煤柱的留設(shè)尺寸是有嚴(yán)格規(guī)定的，一般是6米*6米或者是8米*8米，留設(shè)的這些煤柱成為回收率極底的煤炭資源。

1.6 遺留的煤柱影響了上煤層和下煤層的開采

如果上部煤層采用房柱式開采方法，如果對下部煤層進(jìn)行開采，支架受到點(diǎn)載荷的壓力，對于工作面頂板支護(hù)板來說，是非常不利的。如果下部煤層采用房柱式開采方法，對上部煤層進(jìn)行開采時底板會被蹬空，開采時很容易發(fā)生危險。

綜上所述，采空區(qū)對于礦區(qū)的正常開采形成了很多安全隱患，要采取一些實(shí)際措施來應(yīng)對煤礦采空區(qū)產(chǎn)生的災(zāi)害，要將危害消滅在萌芽狀態(tài)，只有進(jìn)行治理才能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保證礦區(qū)人們的正常生產(chǎn)生活，國家建設(shè)“綠色礦山”的目標(biāo)才可以實(shí)現(xiàn)。礦山的安全生產(chǎn)必須要保持穩(wěn)定，不能時好時壞，只有徹底治理，才能保證準(zhǔn)格爾煤田礦區(qū)的長治久安。

2 準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)災(zāi)害治理的相關(guān)工程技術(shù)措施

2.1 區(qū)塊劃分原則

一是要堅持”以人為本”的原則，準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)產(chǎn)生的災(zāi)害會對人們的生活居住場所產(chǎn)生危害，對重要的工程設(shè)施和交通干線也會產(chǎn)生不利的影響，進(jìn)行災(zāi)害治理時要參考災(zāi)害的發(fā)展趨勢、災(zāi)害的性質(zhì)、災(zāi)害的程度以及分布情況，對煤礦采空區(qū)災(zāi)害的治理要分區(qū)進(jìn)行。

二是要堅持“最大限度的節(jié)約自然資源”的原則，進(jìn)行采空區(qū)的治理，一般重要治理區(qū)塊為老空區(qū)，如果一些邊角地區(qū)處于采空區(qū)和井田邊際之間，這些地區(qū)布置生產(chǎn)工作面有一定的難度，但是也要劃入治理區(qū)，要充分的對資源進(jìn)行回收利用。

三是要堅持“突出重點(diǎn)”的原則，要進(jìn)行煤礦采空區(qū)災(zāi)害進(jìn)行規(guī)劃分區(qū)時，要重點(diǎn)治理災(zāi)害連片區(qū)，對于一些災(zāi)害點(diǎn)分布較集中的區(qū)域，可以做為重點(diǎn)治理區(qū)以外的非重點(diǎn)治理區(qū)。

四是要堅持“不影響正常生產(chǎn)”的原則，在進(jìn)行災(zāi)害治理時，不能影響正常的生產(chǎn)，可以將準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)劃分為33個治理點(diǎn)，采空區(qū)的總面積大約為37平方千米。

2.2 如何選擇采空區(qū)災(zāi)害治理工程技術(shù)方法

在選擇采空區(qū)災(zāi)害治理工程技術(shù)方法時，要考慮以下因素：采空區(qū)的地質(zhì)條件、煤礦的開采方式、回采率、賦存的煤層、地表的構(gòu)筑物或建筑物、自然社會條件、周圍的交通情況等。采用的工程技術(shù)方法要保證技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，要滿足于治理的各種要求；要與當(dāng)?shù)氐淖匀缓蜕鐣l件相匹配；在治理的同時要堅持環(huán)境保護(hù)、合理利用自然資源、充分保護(hù)資源的原則，采用的工程技術(shù)方法要保證是綜合考慮了以上因素，是最佳的。

根據(jù)采空區(qū)災(zāi)害的發(fā)展程度，并結(jié)合采空區(qū)的自然條件、機(jī)械設(shè)備，獲得治理的難易程度和成本，評估治理技術(shù)方法是否可行以及以后是否可以大面積普及，通過不斷的分析和比較來確定采空區(qū)災(zāi)害的處理方法，其中露天剝離技術(shù)是比較適合準(zhǔn)格爾煤田采空區(qū)的災(zāi)害治理，該技術(shù)可以在露天生產(chǎn)以及火區(qū)進(jìn)行使用，是一種比較成熟的施工技術(shù)和方法，還可以培養(yǎng)一批專業(yè)的生產(chǎn)管理技術(shù)人員；采空區(qū)的生產(chǎn)設(shè)備和人員具有較高的社會化程度，減少了治理單位的資金投入，并且可以回收呆滯的煤炭資源，降低環(huán)境污染，同時可以改變周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提高土地的利用率。

參考文獻(xiàn)

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