煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全的影響及應(yīng)對(duì)舉措

文/韓利廷

受開(kāi)采方式不合理、治理手段缺失等因素的制約，煤炭開(kāi)采極易對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)安全造成影響。由于礦山開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞后，未及時(shí)采取有效措施，最終造成事故案例舉不勝舉。因此，煤炭企業(yè)要高度重視煤炭開(kāi)采過(guò)程對(duì)地質(zhì)帶來(lái)的影響，有必要針對(duì)煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全的影響進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)，同時(shí)采取措施積極應(yīng)對(duì)，如此方可避免釀成事故，保證安全生產(chǎn)。

一、煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全影響的表現(xiàn)

煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及安全的影響，體現(xiàn)在可能導(dǎo)致地面塌陷、地裂縫等方面。

1.地面塌陷

煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)安全所造成的影響中，地面塌陷出現(xiàn)的頻率較高，常見(jiàn)有波浪狀地面、階梯狀地面、塌陷積水等。如礦區(qū)周?chē)嬖诮ㄖ锏然A(chǔ)設(shè)施，則會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施受損、坍塌，進(jìn)而使地質(zhì)安全性下降。

2.地裂縫

煤炭開(kāi)采可導(dǎo)致地面出現(xiàn)裂縫，常見(jiàn)的裂縫包括位移型、組合型等。裂縫多呈“I”或“V”型。從垂直方向觀察，可見(jiàn)土層上下位移。

3.滑坡

在開(kāi)采過(guò)程中，地質(zhì)結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞，導(dǎo)致應(yīng)力失衡，進(jìn)而導(dǎo)致在采空區(qū)形成滑坡。

4.水影響

煤炭開(kāi)采可導(dǎo)致地表水系與地下水系遭到破壞，從而引發(fā)突水、水污染等。就地表水而言，開(kāi)采過(guò)程可能導(dǎo)致水污染，產(chǎn)生洗煤水、塌陷坑水。就地下水而言，開(kāi)采可導(dǎo)致飲用水污染。礦坑所排出的水，同樣會(huì)導(dǎo)致污染產(chǎn)生。

二、煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全影響的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

因煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)安全影響嚴(yán)重，故需要對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)以及預(yù)測(cè)，確保能夠在發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)之前進(jìn)行預(yù)防。

1.評(píng)價(jià)

針對(duì)煤礦開(kāi)采影響的評(píng)價(jià)，需要借助相應(yīng)模型來(lái)進(jìn)行。具體包括四大環(huán)節(jié)：初步嘗試—廣泛探索—全面發(fā)展—定量評(píng)價(jià)。需評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要包括環(huán)境承載力、生態(tài)彈性兩方面。所謂環(huán)境承載力，指的是礦區(qū)環(huán)境所能夠承受的最大限度的影響；所謂生態(tài)彈性，指的是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的恢復(fù)能力，恢復(fù)能力越強(qiáng)，則彈性越大。具體評(píng)價(jià)方法如下。

（1）初步嘗試。礦區(qū)需要對(duì)開(kāi)采期間所涉及的資料進(jìn)行收集，包括但不限于開(kāi)采方式、礦區(qū)地質(zhì)情況、周?chē)A(chǔ)設(shè)施等，然后進(jìn)行分類整理和分析。

（2）廣泛探索。礦區(qū)需確立地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)體系，結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境承載力、生態(tài)彈性，對(duì)開(kāi)采過(guò)程中可能對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況造成影響的因素進(jìn)行分析。

（3）全面發(fā)展。以減小煤炭開(kāi)采對(duì)區(qū)域的影響、促進(jìn)礦區(qū)全面發(fā)展為目的，完成評(píng)價(jià)過(guò)程。

（4）定量評(píng)價(jià)。分析煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)安全所造成的影響，將影響分為嚴(yán)重、一般、輕微三個(gè)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)。針對(duì)嚴(yán)重影響，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)采取措施予以預(yù)防，確保煤炭開(kāi)采安全。

2.預(yù)測(cè)

通過(guò)煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全影響的預(yù)測(cè)，了解導(dǎo)致各類風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的因素，為風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避以及處理提供保證。

（1）從水資源的角度進(jìn)行分析。煤炭開(kāi)采期間，如開(kāi)采過(guò)程所施加的力超過(guò)巖體所能夠承受的極限，巖體則會(huì)出現(xiàn)變形，最終被破壞。巖體破壞后，導(dǎo)水性有所提升，此時(shí)地下水將會(huì)受到影響。因此，在預(yù)測(cè)的過(guò)程中，需要分析煤炭開(kāi)采對(duì)地下水造成影響的可能性。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)水源的保護(hù)。

（2）從沉陷的角度進(jìn)行分析。煤炭開(kāi)采期間，可導(dǎo)致地面出現(xiàn)塌陷以及裂縫。礦區(qū)需要了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特征以及類型，預(yù)測(cè)開(kāi)采可能導(dǎo)致的沉陷風(fēng)險(xiǎn)的表現(xiàn)，了解可能出現(xiàn)沉陷的區(qū)域以及程度，從而及早采取措施預(yù)防。

（3）從固體廢棄物的角度分析。煤炭開(kāi)采可產(chǎn)生部分固體廢棄物，影響當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境，因此同樣需將此因素納入預(yù)測(cè)過(guò)程中。

三、煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全影響的應(yīng)對(duì)

1.污水處理

針對(duì)煤炭開(kāi)采期間所導(dǎo)致的污水，需予以處理，確保當(dāng)?shù)丨h(huán)境得到保護(hù)。煤炭開(kāi)采對(duì)水資源的影響，包括地下水與地表水兩種，需結(jié)合不同水源的特征進(jìn)行處理。

針對(duì)地下水，礦區(qū)可通過(guò)設(shè)置水泵的方式，抽取地下水。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)凈化的方式，使其得到處理，減小乃至消除污染，確保礦區(qū)周?chē)用耧嬘盟踩?/p>

不同礦區(qū)開(kāi)采規(guī)模不同，因此需水量以及開(kāi)采所產(chǎn)生的污水總量同樣不同。除了開(kāi)采所導(dǎo)致的污水外，礦區(qū)工作人員的生活也將產(chǎn)生污水，此部分污水同樣需被有效處理。對(duì)此，礦區(qū)可建立污水處理系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置人工格柵以及濾網(wǎng)等方式，避免污水中的大體積污染物流向江河，同時(shí)保證其中的沉渣等可被過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的保護(hù)。但上述手段僅適用于處理大體積污染物，針對(duì)細(xì)微的沙礫以及微生物等無(wú)法去除。對(duì)此，建議選擇采用水解酸化法對(duì)污染物進(jìn)行處理，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)水源的保護(hù)。此外，生物過(guò)濾法同樣是礦區(qū)常采用的一種污水處理技術(shù)，可達(dá)到減小煤炭開(kāi)采對(duì)水源造成影響的目的。

2.沉陷治理

煤炭開(kāi)采可能導(dǎo)致地面出現(xiàn)沉陷，針對(duì)周?chē)嬖诠返然A(chǔ)設(shè)施的礦區(qū)而言，一旦發(fā)生地面沉陷，基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)受到影響，甚至被破壞。因此，礦區(qū)在針對(duì)該類煤炭資源進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，一般應(yīng)考慮留設(shè)保護(hù)煤柱。由于保護(hù)煤柱能夠起到支撐保護(hù)的作用，故在開(kāi)采過(guò)程中一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)，預(yù)防塌陷。在留設(shè)保護(hù)煤柱的過(guò)程中，礦區(qū)可以根據(jù)保護(hù)煤柱與工作面的位置關(guān)系，在煤柱線以外提前施工外切巷。待工作面里段采至煤柱線后，將設(shè)備搬至煤柱線以外的外切巷安裝繼續(xù)生產(chǎn)。

如考慮到煤炭資源的回收率，礦區(qū)同樣可以不留保護(hù)煤柱。但如采取上述方式進(jìn)行開(kāi)采，務(wù)必遵循基礎(chǔ)設(shè)施在開(kāi)采期間無(wú)需使用的前提。開(kāi)采完成后，礦區(qū)需要立即對(duì)因未設(shè)置保護(hù)煤柱而導(dǎo)致的基礎(chǔ)設(shè)施的損壞部分進(jìn)行維護(hù)以及修復(fù)。采取上述措施具有一定條件限制，但能夠提高資源回收率，并有利于減少工作量，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.固體廢棄物處理

礦區(qū)需要在開(kāi)采的過(guò)程中對(duì)固體廢棄物進(jìn)行處理，以免固體廢棄物超過(guò)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境承載力，導(dǎo)致環(huán)境難以恢復(fù)。

煤炭開(kāi)采所產(chǎn)生的固體廢棄物，一般以煤矸石為主。煤矸石不僅占用土地資源，并且可對(duì)周?chē)耐寥?、地下水等造成影響。在?duì)固體廢棄物進(jìn)行處理時(shí)，可以采取以下措施：一是在堆放的過(guò)程中，采取一定措施減小其體積。例如：可以通過(guò)分層堆放、逐層推平、不斷壓實(shí)的方式進(jìn)行處理，這樣也有利于避免煤矸石出現(xiàn)自燃的問(wèn)題。二是針對(duì)以往堆放的煤矸石，要予以覆蓋，并通過(guò)種植植物的方式進(jìn)行綠化。三是礦區(qū)可以對(duì)廢棄物進(jìn)行合理利用，使其轉(zhuǎn)換為資源。如可以建立發(fā)電廠，利用煤矸石發(fā)電，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄資源的回收利用，達(dá)到節(jié)約資源和減輕對(duì)礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及安全影響的目的。

4.加強(qiáng)開(kāi)采管理

礦區(qū)需要加強(qiáng)開(kāi)采管理，從技術(shù)的選擇、流程的確定等角度入手，避免開(kāi)采過(guò)程對(duì)礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及安全造成過(guò)于嚴(yán)重的影響，確保開(kāi)采安全。一是需要針對(duì)技術(shù)進(jìn)行合理選擇。對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，通過(guò)預(yù)測(cè)以及評(píng)估的方式，了解開(kāi)采即將對(duì)地質(zhì)情況所導(dǎo)致的影響，從而選擇運(yùn)用合理開(kāi)采技術(shù)手段。二是在技術(shù)運(yùn)用期間，同樣需要保證流程合理，確保能夠嚴(yán)格控制每一項(xiàng)開(kāi)采數(shù)據(jù)，避免因開(kāi)采不利而增加沉陷、污染等情況的發(fā)生。需要注意的是，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，還需要嚴(yán)格根據(jù)法律要求以及當(dāng)?shù)氐囊?guī)定，對(duì)礦區(qū)周?chē)幕A(chǔ)設(shè)施進(jìn)行保護(hù)。

綜上所述，煤炭開(kāi)采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全的影響較為復(fù)雜，對(duì)于不同地質(zhì)情況而言，其影響存在一定差異。煤炭企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到開(kāi)采過(guò)程所產(chǎn)生的各種不良影響，需提前做好預(yù)測(cè)工作，最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)采過(guò)程相應(yīng)事故的預(yù)防，積極采取措施予以應(yīng)對(duì)，確保開(kāi)采的安全性。