山西省古交市煤礦采空塌陷防治探討

段 鵬

(山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山西 太原 030024)

山西省古交市煤礦采空塌陷防治探討

段 鵬

(山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山西 太原 030024)

在收集資料的基礎(chǔ)上，對(duì)古交市采空塌陷現(xiàn)狀及其形成原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施，該項(xiàng)成果為政府有效開展防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

古交市，采空塌陷，防治措施

0 引言

古交市位于太原西北部，蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，如煤、鐵、石英、錳、石膏、硫磺、石灰石等，其中以煤炭為主，累計(jì)探明儲(chǔ)量98.3億t，是我國(guó)目前最大的主焦煤生產(chǎn)基地?，F(xiàn)已形成以煤炭、焦化、鋼鐵、建材為支柱產(chǎn)業(yè)的工業(yè)體系。長(zhǎng)期的煤炭開采導(dǎo)致大面積采空區(qū)出現(xiàn)，由此引發(fā)的地面塌陷或地裂縫隨處可見，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，隨著煤礦資源的進(jìn)一步開采，由此導(dǎo)致的采空塌陷將成為古交市未來很大的安全隱患。

1 煤礦采空塌陷現(xiàn)狀

古交煤田位于市區(qū)中部，面積為380 km2，含煤約13層，總厚約120 m，其中5號(hào)煤以上屬山西組，其下屬太原組，煤層厚度因地段不同略有差異(見表1)。

表1 煤層特征表

古交煤炭開采歷史悠久，最早可追溯到唐宋時(shí)期，全市煤礦曾發(fā)展到140余座，分布于全市13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。目前古交市共有煤礦7座，分別是山西焦煤西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司下轄的馬蘭礦、屯蘭礦、鎮(zhèn)城底礦、東曲礦、西曲礦，煤氣化公司的嘉樂泉礦、爐峪口礦，總面積為326 km2，占古交市井田總面積的87%。年開采總量約2 500萬t。采深150 m～300 m，深厚比20～70，回采率約為81%，開拓方式有斜井、豎井式，采煤方法為長(zhǎng)壁式。

煤礦采空塌陷主要發(fā)生在大型煤礦采空區(qū)上方。在形態(tài)上，地形平坦時(shí)塌陷呈坑狀，山區(qū)的塌陷表現(xiàn)為階梯狀，如古交嘉樂泉鎮(zhèn)南村塌陷。大礦塌陷形狀一般為橢圓形，沿采空工作面展布，一般塌陷深1 m～3 m，長(zhǎng)軸200 m～500 m，短軸長(zhǎng)50 m～100 m。地形平坦時(shí)，塌陷呈坑狀。在山區(qū)，塌陷呈階梯狀，位移達(dá)0.5 m～2 m。位于大礦采空區(qū)上方的塌陷成群分布，據(jù)調(diào)查，僅七大煤礦開采煤層產(chǎn)生塌陷的面積已達(dá)26.3 km2。據(jù)統(tǒng)計(jì)，古交市目前約有采空塌陷20處，主要分布于中部的嘉樂泉鎮(zhèn)、梭峪鄉(xiāng)、鎮(zhèn)城底鎮(zhèn)、東曲辦、西曲辦、屯蘭辦、馬蘭鎮(zhèn)、桃園辦等地。

2 形成原因及其危害

煤炭開采結(jié)束后，上覆巖石在承載力小于其單向抗壓強(qiáng)度時(shí)發(fā)生冒頂并波及地表，形成面積大于采空區(qū)的塌陷坑。煤礦采空塌陷時(shí)間滯后于煤礦采空時(shí)間[1]，塌陷發(fā)生時(shí)，地面土地及其上的建筑物等將受到損害，其后地表變形緩慢，直至穩(wěn)定。沿開采工作面進(jìn)展方向，塌陷、裂縫隨時(shí)發(fā)生，除塌陷中部已基本穩(wěn)定外，塌陷外圍及新近開采工作面上方仍處在不穩(wěn)定狀態(tài)。地面塌陷產(chǎn)生的危害往往較大，對(duì)房屋、機(jī)井、蓄水池等設(shè)施以及農(nóng)田、林地、果地等造成損毀，對(duì)居民生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。如常安鄉(xiāng)睦聯(lián)坡公路由于采礦產(chǎn)生塌陷，致使約400 m公路路基被毀，并造成重大交通事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，古交市因采空塌陷造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2.2億元，預(yù)計(jì)今后幾年這一損失將達(dá)到10億元以上[2]。

3 防治措施

1)對(duì)公路兩側(cè)塌陷坑進(jìn)行回填，夯實(shí)，并進(jìn)行淺層加固，對(duì)周圍的裂縫采用尾礦石回填、灌注漿加固，以確保交通暢通。對(duì)耕地內(nèi)的地面塌陷進(jìn)行人工回填，將土地整平并恢復(fù)種植；對(duì)裂縫進(jìn)行填埋，防止因地表水灌入使裂縫擴(kuò)大。在塌陷區(qū)采取土地復(fù)墾和生物措施(如農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)建設(shè)等)相結(jié)合的方式，達(dá)到水土流失得到治理和改善的目的。因?yàn)?zāi)情程度不同分別采取房屋維修、拆除、避讓搬遷等相應(yīng)措施。地面塌陷影響范圍內(nèi)，隱患未消除之前，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并設(shè)置警示牌或警戒線。

2)重大建設(shè)工程(如引黃工程)的選址應(yīng)盡量避開礦區(qū)，特別是采空區(qū)。

3)加強(qiáng)各類礦產(chǎn)的開采管理，堅(jiān)決取締各種私挖亂采、破壞嚴(yán)重的礦井，嚴(yán)格控制各礦區(qū)開采范圍，嚴(yán)禁越層越界開采。采礦過程中必須留設(shè)必要的保護(hù)煤柱。

4 結(jié)語

采空型地面塌陷對(duì)影響范圍內(nèi)地表水，地下水及上方建筑物、農(nóng)作物等都可能造成嚴(yán)重影響。因此，加強(qiáng)對(duì)采空地面塌陷的形成機(jī)理的研究，并結(jié)合實(shí)際給予相應(yīng)的有效治理措施，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 劉 帆,宋 玉,韓軍鋒.煤礦采空區(qū)地面塌陷與地裂縫的環(huán)境治理[J].西部探礦工程,2011(12):125-126.

[2] 段俊杰.古交市采煤地質(zhì)災(zāi)害特征分析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2011,21(15):186-188.

InvestigationofdefensemeasuresfortheminedoutareabreakdowninGujiao，ShanxiProvince

DuanPeng

(GeologicalEnvironmentMonitoringCenterofShanxi,Taiyuan030024,China)

Based on the collection of means, the present situations and the cause of the mined out area breakdown has be analysed, and the corresponding defense measures has be proposed. This accomplishment can be used for the government to provide science basis for prevention and mitigation.

Gujiao, mined out area breakdown, defense measures

1009-6825(2017)28-0077-02

2017-07-22

段 鵬(1984- )，男，碩士，助理工程師

P694

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