煤礦采空區(qū)地質災害類型分析及治理措施

商培進 張超

摘 要： 伴隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，煤炭行業(yè)也獲得了良好的發(fā)展契機。隨著煤礦開采力度的增大，采空區(qū)的數(shù)量急劇擴大，這也為地質災害的發(fā)生埋下了禍根，不僅危及到當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性，對該地區(qū)人民的生產(chǎn)和生活也造成了不利影響。基于此，為了實現(xiàn)對煤礦下采空區(qū)地質災害的防范，在對采空區(qū)分布狀況進行深入了解的基礎上，對地面塌陷的風險進行了綜合評估，并在此基礎上，提出了科學的預防和治理措施方案。

關鍵詞： 煤礦;采空區(qū);地址;災害類型

【中圖分類號】TD325.3 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.003

引言：對于煤炭地下開采導致較多采空區(qū)的出現(xiàn)，其極易導致地面坍塌等地質災害的發(fā)生，其不僅造成生態(tài)環(huán)境的污染，同時對該地區(qū)生活的人民生命財產(chǎn)安全帶來很大威脅，給當?shù)厣a(chǎn)力的發(fā)展帶來一定影響。因此，為了防止煤礦下伏采空區(qū)地質災害的發(fā)生，全面了解該地區(qū)煤礦采空區(qū)的分布特點，評估采空塌陷危險性，采取有效的防治措施具有重要意義。

1 項目地質災害現(xiàn)狀

村莊周圍有較多的煤礦，煤礦下伏采空區(qū)會導致地面坍塌現(xiàn)象，引發(fā)該地區(qū)地質災害的發(fā)生，不僅影響該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，同時土地資源、水資源等方面也會受到不良影響，給當?shù)氐娜嗣袢罕娚钯|量與生命財產(chǎn)安全帶來很大影響。具體表現(xiàn)在這幾個方面：（村莊周邊地面出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，大多為圓形、串珠狀，破壞面積達1326m2，在沒有采取有效治理措施前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。由于該村莊地面出現(xiàn)變形，使得該地區(qū)居民建筑物發(fā)生變形，受損房屋數(shù)達到105戶。水資源破壞：村莊周圍較多的煤礦，在實施采煤作業(yè)時，需要將礦坑的水排出，導致煤層上覆巖層的裂縫變形，煤層上的水層狀態(tài)處于半疏干，由此破壞了含水層儲水結構，使該村莊的人民用水十分緊張。土地資源破壞：頻繁的煤礦開采作業(yè)中，使得村莊土地出現(xiàn)較多的裂縫，同時該村莊內耕地出現(xiàn)大面積荒蕪，加大了土地沙化與水土流失的災害發(fā)生率。

2 常見的災害類型

2.1 水災

采空區(qū)水對工作的安全回采影響很大，若采空區(qū)發(fā)生水災，可能會導致淹井，對于采空區(qū)水災應當采用先隔離后探放的措施。首先應當隔斷地表或含水層對采空區(qū)的補水，避免采空區(qū)積水量增大，同時采用探放水措施降低水壓，避免采空區(qū)發(fā)生突水事故。以某款16613工作面為例，采用在頂板打6個鉆孔進行疏水降壓，16613工作面采空區(qū)進行疏水降壓，將采空區(qū)中水進行超前排放，避免發(fā)生突水事故。通過在頂板施工6個超前鉆孔，施工工程量為785.6m，共超前疏水422 745.5m3。

2.2 瓦斯突出

工作面回采后采空區(qū)遺留的煤炭及周圍煤巖體中瓦斯形成采空區(qū)瓦斯，受漏風等影響，采空區(qū)瓦斯可能會進入生產(chǎn)巷道，影響工作面的回采安全。對于采空區(qū)瓦斯常采用埋管或頂板鉆孔方式進行抽采，降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛?，避免工作面發(fā)生瓦斯突出事故。以某礦1-203工作面為例，采用頂板鉆孔方式抽采采空區(qū)瓦斯，通過在頂板布置2組鉆場，每組布置4個鉆孔抽放瓦斯，工作面采空區(qū)采用頂板鉆孔瓦斯抽放后，得到每個鉆孔抽采量，1-203工作面采空區(qū)采用頂板鉆孔抽放瓦斯，有效降低了采空區(qū)瓦斯?jié)舛?，避免工作面發(fā)生瓦斯突出事故。

2.3 礦震災害

礦震是由于工作面回采后造成煤巖體圍巖應力重新分布，在某些部位積累的應力超過其強度時突然破裂而產(chǎn)生的。一般來說，巖石堅硬而強度大時，其彈性能量指數(shù)和彈性變形能指數(shù)等參數(shù)高，容易孕育與發(fā)生礦震。工作面回采后，受礦壓影響，上覆巖層斷裂下沉，若頂板巖層強度大，在斷裂下沉過程中，頂板巖層斷裂產(chǎn)生的震動能與煤巖體的彈性能疊加，當集聚的能力超過巖層所能承載的極限時，頂板巖層垮落釋放巨大的能量，發(fā)生礦震。對于礦震應當采用頂板預裂鉆孔，釋放頂板集聚的能量，對頂板進行卸壓處理，避免采空區(qū)頂板垮落瞬間釋放巨大能量誘發(fā)礦震。

2.4 坑內巖爆

又稱礦山?jīng)_擊，這是因礦坑周邊和頂?shù)装鍑鷰r，在受到強大的地殼應力作用而被強烈壓縮，一旦因采掘挖空出現(xiàn)自由面，即有可能產(chǎn)生巖石地應力的驟然釋放，導致巖石大量破裂成碎塊，并向坑內大量噴射、爆散，給礦山帶來危害和災難。

3 地質災害防治措施

3.1 地表沉陷與地表開裂的防范措施

小溝礦區(qū)內，地表沉陷、地表開裂等地質災害多集中于礦區(qū)西側的山前傾斜臺地區(qū)，多發(fā)育于耕地中，春耕季節(jié)尤為顯著。其中對于地表沉陷進行治理時，應當先梳理礦區(qū)地表沉陷的誘因、規(guī)律及彼此間的相互關系，并以此為依據(jù)展開針對性強的防范治理工作。一般而言，較為常見的治理方法有充填復墾法，這種防范是指充分利用矸石、尾礦、煤灰等開采時產(chǎn)生的廢棄物對作業(yè)采空區(qū)實施充填以恢復地表耕地狀態(tài);對于地表開裂的治理，則應先對開裂出現(xiàn)的原理及裂隙幾何特征等進行分析，隨后采取固體回填、灌漿封堵等措施加以治理，同時礦方還應完善對開裂區(qū)域的監(jiān)測工作，布設監(jiān)測站以便及時了解地表開裂發(fā)展趨勢。

3.2 山體坍塌滑坡防范措施

山體坍塌滑坡類地質災害多集中于礦區(qū)北部丘陵地區(qū)，多是因為石料開采所致，對此礦方應同采石場相互聯(lián)合對山體狀態(tài)實施動態(tài)監(jiān)測，以便及時預防和規(guī)避可能發(fā)生的災害。其中對于坍塌的防治可通過構建攔擋建筑物、注漿加固山體、錨固山體、開展坡面的防護與支撐、消除陡坡、加固軟基等多種手段開展綜合防治;對于滑坡的治理則可通過支擋、邊坡加固、滑體形態(tài)更改、地下水疏排等手段加以防范。

結束語：中國作為傳統(tǒng)的多煤、少油、少氣國家，煤礦產(chǎn)區(qū)在國內各地廣泛分布，不僅數(shù)量多且規(guī)模大小不一，加之礦井技術、管理水平參差不齊，導致由于煤炭資源開采而引發(fā)的地質災害十分普遍，這不僅嚴重制約礦井經(jīng)濟效益的提升，同時對礦區(qū)人民的生命財產(chǎn)安全造成嚴重威脅。因此，礦井企業(yè)必須完善地質災害檢測體系，加強對潛在地質災害的防范措施，并開展因地制宜的綜合化治理，從而為礦區(qū)長久穩(wěn)定發(fā)展提供必要基礎和重要保障。

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