在煤礦開采中工程地質災害與減災對策研究

趙金奎

摘 要：文章著重對煤礦開采過程中地質災害概念以及構成進行了論述，并簡要分析了有關災害鏈的特點，系統的對煤礦資源的開發中相關地質災害特點進行了探討，針對性的提出了相關防治措施。

關鍵詞：煤礦開采；地質災害；防治措施

目前中國投入開發的煤礦礦區多為低山丘陵，在地質特點上較為復雜，在開采過程中多出現地質災害，且形成原因和發生種類均較為繁雜。由于地質災害多受到人為和自然交互影響，其發生后果不但會影響煤礦生產，并且還會危及到生產者的生命安全。據統計，我國每年由于煤礦地質災害造成的經濟損失高達50多億元，大量的人員傷亡無法統計。煤礦地質災害已經成為了危及礦區安全以及制約煤礦業發展的主要災害之一。

1 災害鏈概述

煤礦工程在開發上具有配套的工程，且建設周期較長，人員集中性強，隨著煤礦規模的擴大，工程遍及整個礦區。由于人為活動的影響，礦區地質條件的改變，地質災害發生幾率會隨之增長，尤其受到工程匯總不合理的活動影響。從實踐中可以總結，地質災害的分布、規模以及類型和發育程度都直接受到本地區地質環境以及人為活動的影響。活動性斷裂以及天然地震的威脅性最大，地表塌陷以及環境污染則是礦區建設的產物；而開發的過程中對地表應力的改變會造成水土流失以及滑坡和崩塌等地質災害，當然除了人為因素，自然作用也是一定的誘因，以上因素共同構成了礦區地質災害鏈。地質災害的發生使得礦區的發展逐步進入一個惡性循環鏈，甚至會危機地下礦井的開發和作業。

礦區工程地質災害，主要指在工程地質單一作用或與自然影響共同作用下，發生在礦區，使得生態環境以及開發環境持續惡化，致使各類災害發生的一種狀態。而地質災害鏈則是發生在礦區的一系列潛在威脅的災害事件的疊加綜合。這些災害事件會在空間以及時間上存在一定的相互制約關系，并且其發生是由于人為活動影響或是自然環境影響。從實際的災害發生分析，系統的對各類地質災害時間進行縱向研究，不難看出，煤礦開發過程中的災害時間呈現出相互制約環環相扣的鏈狀關系。并且災害的發生呈現穿插行、重疊性以及滯后和一致性。各種災害互相控制、互為因果，有些則會由于發生空間、時間的疊加而使災情擴大，破壞了地質工程的環境。在煤礦的地質工程研究中，有關災害的類型以及破壞度和形式都能夠通過地質災害鏈進行分析預測；通過災害鏈研究能夠對地質災害中邊坡災害、誘發性地震災害、水土流失；同時災害鏈也在自然地質作用同工程地質關系的研究中發揮了重要的作用。對災害鏈的研究對于針對性的在礦區不同地質環境下的災害發生的遏制有著重要意義，對防災措施的提出以及災害鏈的及時截斷都有著不可估量的價值。

2 地質災害的分析

在我國的煤礦開采中主要有兩種形式：露天作業、井下開采（以井下開采為主）。煤礦工程地質災害的產生本質上由于自然環境的改變，地質結構平衡被打破而產生的地質變動現象，諸如：斷裂災害、地震災害等。但是由于我國的煤礦分布較廣，礦區所處的地理結構以及礦區開發所形成的新構造在表現上有所差異，因此各地發生地質災害表現上也各不相同。而由于人類活動造成的礦區地質災害更是頻頻發生，這種地質災害則被稱為“工程地質災害”，諸如：崩塌、地面下陷、滑坡以及環境的污染。很多礦區的地質災害會相互疊加，彼此交叉，形成鏈狀的災害系統。

2.1 地震、活動斷裂

地震在地質災害中屬于潛伏性較強、突發性較大以及破壞范圍極廣的一種災害；活動斷裂多是伴隨地震災害發生。礦區地殼不穩定區域為活動斷裂多發地帶，該現象會嚴重影響到居民生活區安全，工程建筑穩定，甚至會成為井下作業的安全隱患。我國八成以上的礦區都處在地震多發地帶，加之我國本就是地震多發國家，因而礦區極易遭受地震威脅。針對該類地質災害，應當加強基礎研究，對其危險性以及穩定性進行預測和評價，通過對工程的基礎分析，最大程度的降低災害的發生損失。

2.2 沖擊地壓

沖擊地壓是自然地質作用與開采工程共同作用的結果，是煤礦日常生產中常見的一種地質災害，也是煤礦生產中傷亡人數最多的災害。因為沖擊地壓的能量釋放是瞬間的，因此常伴有強烈的誘發地震，可導致頂板冒落、巷道彎曲、工作面堵塞，直接危及礦山生產安全。煤礦的開采直接造成大面積水土流失和沙漠化現象，同時也誘發大量滑坡和泥石流災害，嚴重破壞了礦區土地資源和生態環境。

2.3 滑坡與崩塌

由于煤礦開發建設周期長、規模大，人類工程活動強烈，開采引起的地面變形及不合理的工程活動，導致或誘發了大量滑坡、崩塌災害。據不完全統計，每年煤炭行業由于此類災害投入的治理費用約在億元以上，造成的經濟損失更大。

2.4 沙化與水土流失

我國的大型煤礦主要分布于晉陜豫蒙寧能源基地和東北三省。它們或處沙漠附近，或黃土廣布，沙化災害、水土流失嚴重。晉陜豫蒙能源基地，現有風沙面積達1063km2，約占全區面積的25%。準格爾煤田、東勝煤田、神府煤田已面臨被沙漠覆蓋的危險。據估計，煤炭行業每年用于土地沙化和水土流失治理與賠償的費用達1億元左右。

2.5 其它工程災害

除上述災害外，煤礦開發過程中還伴有開采抽排地下水、固體廢棄物外排、危陡邊坡及粉塵污染等災害的不斷發生。我國煤礦區的大多數中小城市是以煤礦建設為基礎逐步發展起來的，由于煤礦區開采長期抽排地下水，引起礦區地面不同程度的沉降，嚴重制約了城市的發展，且導致各類災害的群發，構成的災害損失將是不可估量的。

3 煤礦工程地質災害的特點

3.1 煤礦工程地質災害發生面廣，幾乎涉及每一礦區，災害種類多、頻度高、危害大。地震災害的潛在威脅最大。

3.2 煤礦工程地質災害是自然地質活動與人類工程活動綜合作用的結果。兩種作用在煤礦開發中互為因果，彼此疊加，形成工程地質災害鏈，其特點為致災明顯、危害頗大、預測與治理較難，并以人類、工程災害為主。

3.3 煤礦工程地質災害具有瞬時性兼持續性發生的特點，其危害表現為同步和滯后性，因其受人類工程活動因素影響，預測與治理工作在一定程度上又具有可操作性。

3.4 煤礦工程地質災害的形成、分布與致災具有群發性和多影響因子疊加作用的特點，表現形式具有多重性和關聯性。

4 防災減災對策

4.1 建立一系列煤炭行業工程地質災害預防法規和規程，建立安全檢查制度，建立監測網。定期對各類工程災害進行安全檢查。廣泛開展礦區地表穩定性評價，減少地表塌陷、滑坡及水土流失等工程地質災害事件，嚴格控制開采災害鏈的發生。

4.2 加強煤礦工程災害的信息管理和工程技術管理。全面開發礦區工程地質的災害效應研究，確立各類災害之間的關聯度與災害度。結合災害鏈的構成，系統分析礦區的各種致災因素，制定適合礦區特點的防治對策與措施。

4.3 投入必要的工程災害治理經費，促進礦區災害治理工程的實施，嚴格控制礦區工程災害致災因素的發展。

4.4 通過技術交流與合作，擴展煤礦發展空間，對減災技術、意識予以培訓，通過煤礦救援系統的不斷完善，防災意識的有效樹立，對煤礦地區各種地質災害的誘因進行控制，將災害從根本上解決，降低損失。

參考文獻

[1]楊梅忠.煤礦區地質災害鏈分析及防治對策.見：全國煤炭青年學術會議文集，北京：煤炭工業出版社，1994：108.

[2]閻嘉祺，等.銅川礦區地質災害與防治對策[J].西安礦業學院學報，1993；（1）：98.