婁底市煤礦地質災害類型及預防對策

摘要要：介紹了婁底市煤礦地質災害的主要類型， 對地質災害進行了探討，并提出了相應的預防措施。

關鍵詞：婁底；開采沉降；滑坡；瓦斯爆炸；礦井突水

婁底市煤炭資源分布廣泛，享有“江南煤海”之美譽，約占湖南省煤炭總儲量的三分之一，2011年全市煤礦開采企業全年產原煤1375.3 萬噸，首次突破原煤銷售產值百億元大關，采煤業的持續發展，為婁底市經濟建設做出了巨大的貢獻。目前婁底市保留礦井248對，近年來，隨著社會、經濟的發展，社會需求對煤炭資源依賴程度越來越高，由于婁底市多年來的粗放性、高強度開采、生態保護卻未同步進行，導致生態破壞嚴重，打破了地質環境的原有平衡， 使地質環境所受影響和壓力日漸明顯， 環境保護和災害的防治等有關問題愈加突出，引發了一系列社會問題和其它環境問題[1]。煤礦地質環境災害的多發性是制約婁底市經濟建設的主要因素之一， 如何能有效地反映婁底市煤礦地質災害特征、災害的誘發因素及如何防治婁底市煤礦地質災害， 是目前地質工作者較為突出的一個研究課題。

1 婁底市煤礦地質災害類型

婁底煤礦地質條件復雜， 因此煤礦遭受的自然災害種類也很多， 主要有開采沉陷地質災害、滑坡、瓦斯爆炸、瓦斯突出、礦井突水、采礦廢棄物污染和水土流失等， 嚴重的危及到礦山正常生產和人民生活。

1.1 開采沉陷地質災害

開采沉陷是指地下有用礦物采出后，開采區域周圍巖體的原始應力狀態受到破壞，應力重新分布，以達到新的平衡，在此過程中，巖層和地表產生連續的移動、變形和非連續的開裂、冒落等破壞現象。

在婁底丘陵山區，開采沉陷導致地表塌陷和裂縫，將誘發山體滑坡。而在村莊下方采煤，由于地面不均勻沉降，致使民房出現不同程度的裂縫、傾斜，甚至倒塌，從而危及村莊居民的生命和財產安全。同時，開采沉陷會破壞地下水源，這表現在兩個方面：一是為了防止礦坑涌水而進行的頂、底板疏水，使頂、底板承壓水減少，地下水位下降；二是開采后采空區塌落，使上覆地層產生位移，產生導水裂隙，破壞各隔水層。據有關資料統計，婁底市因地下開采誘發的地面變形極為嚴重，截至2011 年底，全市共產生塌洞（坑）約15000 處（個），全市采煤塌陷地面積累計達到5200余畝，地裂縫22 條，地面沉降現象極為普遍。煤礦地面變形以冷水江、漣源及婁星地段最為集中，雙峰、新化局部發育。據統計，冷水江市共有采空區17500 公頃，占全市總面積的三分之一，其中采空區地面塌陷有4000 多處，受損面積2900 公頃，造成1500 多棟房屋開裂，受災人口達7000 余人[2-3]。

1.2 滑坡

煤礦的開采、矸石的堆放破壞了斜坡的原始平衡，是產生大量的滑坡、崩塌災害的重要誘導因素。據不完全統計，婁底市每年此類災害造成的經濟損失以數百萬元計。如冷水江市城西南約1.5km 處的浪石灘滑坡，1987年以來，浪石灘之上的侯家嶺山體向南東（資水河床） 緩慢運動。同時，伴生地陷裂形變滑坡后緣形成一條長約2000m，寬5～100m，可見深度5～12m的大規模地陷裂帶；嚴重危及冷水江市的安全，并對數家大中型廠礦和湘黔鐵路構成威脅。

地面的塌陷不僅破壞了城鎮和鄉村建筑物、交通和水利工程設施等，而且改變了土地條件及其資源價值，使得大面積的土地喪失使用性。如新化縣溫塘崩巖山1942 年由于采煤活動淘空坡腳，使斜坡失穩，懸崖崩落造成12 人死亡和20 間民房全毀；煤礦排放的廢渣常堆積在山坡或溝谷內，這些松散物質在暴雨誘發下，極易發生水土流失。煤礦開采引起的塌陷區改變了區域的地表水系格局，破壞地表覆蓋和山體，加劇水土流失，大量破壞了地表植被和坡面山體，裸露和松動的土壤、巖屑極易遭受侵蝕，因此造成的土地破壞、農田被壓、河流淤塞和交通受阻等問題突出。全市各類煤礦造成水土流失面積約10667 公頃，水土流失總量約64 萬m3，其中農地流失占28%，林草荒地占72%。

1.3 瓦斯爆炸與瓦斯突出

煤礦瓦斯是在煤炭開采過程中，從煤層或圍巖中涌出的各種有害氣體的總稱，其主要成分是沼氣。瓦斯爆炸是一定濃度的沼氣在引火源的作用下產生的激烈氧化反應，爆炸產生的高溫、高壓氣體可以造成人員傷亡和井巷、設備的嚴重破壞，并會揚起煤塵，形成連續爆炸，隨之產生大量的一氧化碳，引發人員的繼續傷亡，是煤礦事故中破壞性很強的重大災害事故，如婁底市1993年晏家煤礦發生一起瓦斯爆炸事故，死亡22人，巷道摧毀嚴重，現場慘不忍睹。

另外婁底市保留248對礦井中，突出礦井128對，占礦井總數51.6%，災害非常嚴重，可以說瓦斯突出事故婁底市煤礦“第一殺手”，如2005年資江煤礦發生一起特大煤與瓦斯突出事故，死亡40多人，突出煤量達1000多噸。隨著婁底市煤礦開采深度的增加，采掘強度的加大，突出災害程度越來越大。無論是從經濟上看，還是從人民的人身安全來看，瓦斯災害的防治都是刻不容緩的[4]。

1.4 礦井突水

煤礦突水事件在煤礦生產中也是常見的， 并且直接影響煤礦的生產、效益和安全，具有來勢迅猛、瞬時涌水量大、損失巨大的特點，目前已經成為影響婁底市煤礦安全生產的重大關鍵問題之一。如2008年冷水江市金勝煤礦突發涌水，死亡6人，事故非常慘重；另外婁底市晏家鋪礦區一些煤礦井下存在大量溶洞水，且礦井大都是帶壓開采，嚴重制約煤礦安全發展。

1.5 其他災害

煤礦生產中的大量廢棄物，如煤矸石、礦井廢水的排放等也對周圍的環境造成了嚴重污染。還有抽放瓦斯、燃煙煤氣和煙塵污染等對井筒破裂所造成的損失是不容忽視的。由于煤礦地質災害誘發因素各不相同， 有些是開采過程中難以避免的， 如開采深度的增加， 使得地應力相應增大引起冒頂、片幫、底鼓； 有的是開采中忽視預防或開采不規范、管理不科學導致的， 如采空區不及時充填、廢渣廢水隨意排放、水文地質及構造不了解、巷道偏離、盲目指揮、違章作業、亂挖亂采等， 非穩定因素積聚到一定限度引發各種災害； 有的煤礦片面追求利潤或為擺脫一時的經營危機， 擯棄常規， 如開采保安煤柱、求近避遠， 結果會為后期發展埋下災害隱患。

2 預防對策

2.1 高度認識煤礦安全生產的重要性

各級黨委和政府要從思想上高度重視煤礦安全生產工作，要從維護人民群眾根本利益和改革發展穩定的大局出發，堅持以人為本，認真落實科學發展觀，正確處理安全與生產、安全與效益、當前與長遠關系， 牢固樹立安全第一和關愛職工生命的理念，真正把安全工作納入經濟社會發展的總體布局和政府工作的重要日程，進一步加強領導，落實責任，切實加強和改進煤礦安全生產工作。要堅持“安全第一、預防為主”的方針，逐步建立起安全生產的長效機制。

2.2 加強查明礦區地質狀況預防

地質狀況是產生各種地質災害的地質背景，人類采掘活動使致災速度加快，致災程度更為嚴重。因此，應查明煤礦區內新構造運動性質、特點及活動程度，尋找出活動構造或不穩定的復活斷裂，分析、認識各種地質災害產生的原因及分布規律，合理規劃煤礦區工程活動。認真開展礦區地質災害危險性評價，按地質災害類型謀劃未來可能發生的事故，并做好災害預測，制定防治方案，切實做好減災防災工作。

2.3 加強地質災害監測預防

地質災害監測的主要任務是監測地質災害時空域演變信息、誘發因素等，最大程度地獲取連續的空間變形數據，應用于地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。地質災害監測是集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預測預報技術為一體的綜合技術。隨著科學技術發展，監測技術日趨成熟，設備精度、設備性能都具有很高的水平，而地質災害的位移監測方法均可進行毫米級監測，高精度位移監測方法可以實現0.1mm精度。監測的方法也呈現出多樣化、三維立體化。由于采用了多種有效方法結合對比檢核，以及從空中、地面到災害體深部的立體化監測網絡，使得綜合判別能力加強，對促進煤礦地質災害防治能力有很大的促進作用[5]。

2.4 加強開采沉陷地質災害預防

礦區開采沉陷地質災害是相當嚴重的， 必須采取一些措施使開采沉陷地質災害減小到最低程度，達到預防減災的目的。礦區開采沉陷分布規律與許多地質采礦因素有關， 如煤層傾角、開采厚度、開采深度、采區尺寸、采煤方法、松散層厚度等。不同礦區的地質采礦條件往往差異較大， 開采沉陷分布規律亦有區別。因此， 各礦區應積極進行開采沉陷預測預報，在已開采區域科學布設地表移動觀測站， 定期、重復地測定觀測路線在不同時期內空間位置的變化，并對觀測數據及時整理和分析，總結出所在礦區開采沉陷導致地表移動和變形的下沉、傾斜、曲率、水平移動和水平變形的規律， 從而有效地預計、預報開采區域的地面塌陷狀況及設施的破壞程度。根據待采區域開采沉陷預計數據及其破壞程度，可綜合采用減緩地表沉降技術來減輕地表下沉和破壞。減輕地表下沉的有效開采技術主要有大條帶協調式全采法、冒落條帶法、充填條帶法、水砂充填法等， 同時地表有建筑物的可輔以地面建筑物維修加固。

隨著礦區煤炭開采范圍的不斷擴大，塌陷、破壞的土地日益增多，礦區土地的大面積塌陷，不但給礦區帶來嚴重的環境災害，而且使農田荒蕪，農民少地或無地，因此必須對采煤塌陷區域進行全面治理。治理時應根據現場的塌陷狀況及當地的自然生產條件對塌陷區域進行全面規劃，因地制宜，采用科學的治理措施。

2.5 加強瓦斯爆炸與瓦斯突出預防

為了防止瓦斯聚集引起的爆炸，首先要加強通風管理，增加有效風量，“以風定產”，降低瓦斯濃度，避免其達到某一濃度時引起的爆炸，各采區和各工作面都應該有獨立的進回風系統；其次應該建立健全瓦斯檢查制度，樹立瓦斯超限就是事故；對于井下使用的機械設備、電氣設備等還應符合《煤礦安全規程》的要求。

對于瓦斯突出的預防，礦井要嚴格執行“煤與瓦斯防治突出管理規定”，加強兩個“四位一體”綜合防突措施，優先開采保護層，強化“預測預報、抽采達標、管理有效”的瓦斯防治體系。

2.6 加強礦井水害預防

礦井水害主要指的是礦井涌水和老空透水，是煤礦重要的災害之一，不容忽視。因此對其預防要做到詳細調查、充分準備、細心觀察、堅決處理。首先要對井田周圍的老窯及采空區進行詳細的調查，將獲得的開采范圍、積水量、警戒線等數據準確地標注在圖紙上；其次要注意出水的征兆，當發現煤層發暗發潮、工作面溫度降低、巷道出現霧氣等出水征兆時，要及時采取措施轉移工作人員；第三在對井筒的位置選擇上要避開河床及受洪水影響的地段，為了防止河流及洪水灌入井下，要在工業廣場設置擋水墻、構筑防洪溝等設施。

3 結束語

煤炭作為婁底市的主要能源，隨著婁底市經濟的進一步發展和需要，資源需求越來越大，煤炭資源的開采向深一步發展，由此帶來的地質災害也將越來越嚴重。因此，我們必須充分認識到煤礦地質災害的危害性，采取有效措施對其進行預防和防治，保證婁底市經濟的可持續發展。

參考文獻：

[1] 劉梅，曾勇. 礦區開采沉陷地質災害與防治對策研究[J].江蘇環境科技，2005，18（3）：29-32.

[2] 國家環保總局.關于建設項目環境保護設施竣工驗收監測管理有關問題的通知[Z]. 2000.2.24.

[3] 殷國華.婁底市煤礦開采生態環境影響與恢復治理研究[J].北方環境，2011，23（5）：149-154.

[4] 鄭穎平，趙志根.淺析煤礦地質災害的經濟評價[J].西部探礦工程，2005（8）：243- 244.

[5] 韓子夜，薛星橋. 地質災害監測技術現狀與發展趨勢[J]. 中國地質災害與防治學報，2005，16（3）：138- 141.</