煤礦地質(zhì)災(zāi)害特性分析及預(yù)防措施

梁振宏

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽城大西煤業(yè)有限公司，山西陽城048105）

隨著我國(guó)煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平提高，煤礦不斷開拓延伸，礦井生產(chǎn)能力也隨之增大，但是在實(shí)際煤礦生產(chǎn)過程中，由于煤礦企業(yè)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防力度不夠，以及地質(zhì)災(zāi)害治理費(fèi)用投入不足，導(dǎo)致礦井生產(chǎn)過程中地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，煤礦常見的地質(zhì)災(zāi)害主要有水害、瓦斯爆炸、頂板垮落、滑坡、地表沉陷、泥石流等，地質(zhì)災(zāi)害不僅造成煤礦重大經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生重大人員傷亡事故[1]；所以，煤礦在生產(chǎn)時(shí)必須合理確定生產(chǎn)區(qū)域可能存在的地質(zhì)災(zāi)害類型，分析地質(zhì)災(zāi)害特性，并根據(jù)煤礦實(shí)際生產(chǎn)情況采取合理有效的預(yù)防措施，這有這樣才能保證煤礦安全高效生產(chǎn)。

1 地質(zhì)災(zāi)害原因分析

（1）水害事故發(fā)生：由于煤礦在生產(chǎn)過程中對(duì)開采區(qū)域水文地質(zhì)資料掌握不夠，或在明確水文地質(zhì)條件下，未采取合理有效防治水技術(shù)措施，如未設(shè)置放水閘門、未設(shè)置防隔水煤柱或者探放水施工設(shè)計(jì)不到位等，從而導(dǎo)致生產(chǎn)期間發(fā)生水害事故[2]。

（2）瓦斯爆炸：由于煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，通風(fēng)設(shè)施老化等不能滿足煤礦生產(chǎn)需求，隨著煤礦不斷開拓延伸，礦井采掘工作面數(shù)量增加，從而造成工作面不足現(xiàn)象，風(fēng)流無法排除瓦斯，導(dǎo)致工作面瓦斯積聚現(xiàn)象，當(dāng)瓦斯積聚濃度達(dá)5%～16%時(shí)會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸事故。

（3）頂板垮落：由于工作面采掘工作中在過地質(zhì)構(gòu)造如斷層、陷落柱等，未及時(shí)采取合理有效的圍巖控制措施，造成構(gòu)造帶處支護(hù)不足現(xiàn)象，受構(gòu)造應(yīng)力及回采應(yīng)力影響，出現(xiàn)頂板垮落事故。

（4）滑坡、泥石流：由于煤礦開采過程中煤矸石堆積地表，以及礦井內(nèi)污水排至地面，導(dǎo)致礦區(qū)地表生態(tài)植被破壞嚴(yán)重，當(dāng)出現(xiàn)雨季時(shí)礦區(qū)地表蓄水能力差，造成滑坡、泥石流等事故發(fā)生[3]。

2 地質(zhì)災(zāi)害特性分析

2.1 群發(fā)性

群發(fā)性是以往發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的明顯特點(diǎn)。由于地下開采會(huì)對(duì)原來的地質(zhì)構(gòu)造造成較大的破壞，特別是開采深度越深，使得原來穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生移位，對(duì)周圍巖石的穩(wěn)定性破壞越大，而且隨著開采工作面的不斷向前推進(jìn)，會(huì)擴(kuò)大地質(zhì)構(gòu)造的破壞范圍，最終導(dǎo)致連續(xù)大范圍地質(zhì)構(gòu)造破壞，這就是群發(fā)性。繼發(fā)性很容易導(dǎo)致開采區(qū)域內(nèi)的地表大范圍開裂、下沉，在不同地點(diǎn)，不同時(shí)間多次出現(xiàn)，對(duì)周邊作業(yè)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響[4]。

2.2 災(zāi)害強(qiáng)度大

由于煤礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后很難控制，如重大煤礦地質(zhì)災(zāi)害如水、火、瓦斯等一旦發(fā)生后對(duì)礦井重要設(shè)施產(chǎn)生嚴(yán)重破壞作用，造成設(shè)施很難二次修復(fù)或修復(fù)周期長(zhǎng)、難度大，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后很難在短時(shí)間進(jìn)行控制，災(zāi)害強(qiáng)度大。

2.3 不可避免性

隨著開采技術(shù)及工藝的不斷提升，對(duì)礦井地質(zhì)災(zāi)害的控制及防范措施不斷加強(qiáng)，然而很難在短時(shí)間內(nèi)完全控制地質(zhì)災(zāi)害。通過研究發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)難都是危險(xiǎn)因素達(dá)到一定條件才會(huì)發(fā)生的。所以在礦井開采時(shí)能夠制定出一套合理有效的應(yīng)對(duì)方案，即使不能杜絕地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，也能提前做好地質(zhì)災(zāi)害的防御工作[5]。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

3.1 防治私挖亂采現(xiàn)象

（1）根據(jù)之前發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害分析可以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害都具有不科學(xué)、不合理開采等共性，這些都是造成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的根本原因。為了避免私挖亂采現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)工作人員要制定規(guī)范有效的防治措施，安排工作人員嚴(yán)密排查私挖亂采現(xiàn)象，并對(duì)各個(gè)礦井的開采過程進(jìn)行巡查，并用制度及措施去規(guī)范礦井的開采作業(yè)。

（2）為了全面了解礦井的地質(zhì)構(gòu)造，需安排專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)礦井區(qū)域那個(gè)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析。首先要分析礦井開采的安全性，其次要結(jié)合礦井周圍的地質(zhì)環(huán)境，分析推測(cè)最容易發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，并根據(jù)分析結(jié)果制定出相應(yīng)的措施，同時(shí)要對(duì)井下工作面的開采方式進(jìn)行規(guī)范，確保能夠有效預(yù)防礦井地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 強(qiáng)化煤礦通風(fēng)管理

（1）通風(fēng)是井下工作面開采中最重要的工作。通風(fēng)系統(tǒng)能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)井下瓦斯?jié)舛炔⒕峦咚古懦觯軌蛟谕咚節(jié)舛瘸瓕懼白龊妙A(yù)防和處理，避免了瓦斯超限事故引起的災(zāi)害。因此相關(guān)技術(shù)人員需對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，定期對(duì)礦井通風(fēng)阻力、風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定[6]。

（2）對(duì)于綜采工作面上隅角、掘進(jìn)巷道回風(fēng)流中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)力度，通過安裝遠(yuǎn)程瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、巷道瓦斯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)等對(duì)采掘工作面瓦斯?jié)舛?、瓦斯積聚情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，杜絕工作面瓦斯超限、積聚現(xiàn)象。

（3）煤礦企業(yè)應(yīng)定期對(duì)煤礦風(fēng)門、調(diào)節(jié)、監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)等進(jìn)行檢修維護(hù)，保證通風(fēng)設(shè)施、瓦斯監(jiān)控設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 加強(qiáng)頂板安全管理

（1）在采掘工作面施工前應(yīng)合理分析巷道掘進(jìn)區(qū)域可能存在的地質(zhì)構(gòu)造，以及實(shí)時(shí)掌握頂板巖性變化情況，根據(jù)頂板巖性特性采取有效的支護(hù)設(shè)計(jì)，采掘工作面在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)圍巖觀察力度，可通過安裝離層儀、應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀等對(duì)頂板變形、下沉、巷道兩幫移近量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2）采掘工作面在過地質(zhì)構(gòu)造、集中應(yīng)力區(qū)、煤巖頂破碎區(qū)時(shí)，必須合理分析頂板巖性情況，然后采取合理有效的支護(hù)措施[7]，如注漿、架棚、注漿錨桿等，提高破碎頂板穩(wěn)定性，防止頂板受力失穩(wěn)出現(xiàn)冒頂、垮落事故發(fā)生。

3.4 提高煤礦防治水工作效率

（1）煤礦開采前應(yīng)采用物探、鉆探等技術(shù)手段對(duì)開采區(qū)域可能存在的含水層、老空水、老窯水分布進(jìn)行勘探，準(zhǔn)確掌握開采區(qū)域水溫地質(zhì)資料，合理分析礦井回采期間可能存在的充水水源及涌水通道，為后期井田開采設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（2）采掘工作面在施工過程中應(yīng)采用超前鉆探技術(shù)手段對(duì)采掘工作面四鄰積水情況進(jìn)行驗(yàn)證，超前鉆探施工時(shí)鉆孔數(shù)量、鉆孔深度、仰角、鉆孔封孔工藝等必須符合設(shè)計(jì)要求，從而達(dá)到完全消除水害的目的。

（3）煤礦開采過程中應(yīng)對(duì)礦井盤區(qū)、采區(qū)建立完善的排水系統(tǒng)，主要包括著水倉、排水管路、排水設(shè)施等，并設(shè)置防水閘門；每年雨季前必須對(duì)礦井排水設(shè)施進(jìn)行一次檢修維護(hù)[8]。

3.5 預(yù)防滑坡和地面塌陷

（1）加強(qiáng)礦區(qū)地表煤矸石安全管理，煤礦企業(yè)可對(duì)煤矸石進(jìn)行二次利用，減少礦區(qū)地表煤矸石堆積量；同時(shí)煤礦應(yīng)建立井下污水循環(huán)凈化系統(tǒng)，如塔山礦設(shè)計(jì)的污水處理系統(tǒng)，如圖1所示，可有效將井下生產(chǎn)污水凈化后用于地表植被灌溉等，避免污水直接排至地表污染生態(tài)環(huán)境。

圖1 煤礦污水循環(huán)凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（2）為了有效避免滑坡或者地面塌陷的發(fā)生，煤礦企業(yè)必須在開采前采取相應(yīng)的抵抗滑坡措施，如修建擋墻及抗滑樁等，同時(shí)煤礦應(yīng)采用堵截與引流的方式對(duì)地表水進(jìn)行排泄，利用排水溝將這些水排向山溝。

（3）通過勘探等技術(shù)手段對(duì)礦井周圍斜坡進(jìn)行觀察分析，對(duì)坡度大于30°，高度大于5.0m的裸露山坡，必須人工建立人工防滑坡墻；對(duì)采空區(qū)上覆地表安裝地表沉降監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)觀察地表沉降情況，并建立預(yù)防機(jī)制。

3.6 完善煤地質(zhì)災(zāi)害預(yù)體系

（1）企業(yè)的管理人員要加大地質(zhì)構(gòu)造教育力度，了解地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生的原因及后果，提高作業(yè)人員安全隱患意識(shí)，掌握工作范圍的地質(zhì)構(gòu)造及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。各級(jí)管理人員要根據(jù)自身工作范圍的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

（2）煤礦企業(yè)在了解地質(zhì)災(zāi)害危害的同時(shí)還需加強(qiáng)自身的保護(hù)意識(shí)及防御能力。針對(duì)礦井地質(zhì)災(zāi)難高發(fā)區(qū)域，需安排專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行勘測(cè)分析，同時(shí)制定有效的防治措施。

（3）煤礦企業(yè)應(yīng)建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，采用先進(jìn)的信息技術(shù)及物力勘查技術(shù)相結(jié)合，及時(shí)有效地監(jiān)督避免礦井開采中出現(xiàn)各類安全隱患。當(dāng)?shù)V井地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)啟動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)提醒相關(guān)管理人員采取有效的防治措施，進(jìn)一步避免礦井地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生，有效確保礦井安全生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中只有采取合理有效的預(yù)防措施，防止煤礦重大地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生，只有這樣才能保證煤礦安全高效生產(chǎn)，避免煤礦重大經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡事故，確保煤礦可持續(xù)發(fā)展。