煤炭開采對誘發地表裂縫的研究

韓里孝

摘 要：近年來，煤炭的開采量一直很大，在這種影響下地表裂縫現象也逐漸出現，煤炭的開采影響著地表裂縫，文章就從三個角度對這一現象作了具體分析。先分析了煤炭開采隊地表裂縫影響的歷史和現狀，再探究了開采煤炭后形成的空采區對地表裂縫的影響，從這一問題中得出復雜地質才是影響地表裂縫的關鍵因素，因此研究了兩種地質對地表裂縫的作用。

關鍵詞：煤炭開采；地表裂縫；空采區；地質

前言

隨著社會的發展，社會對能源的需求量不斷增加，煤炭是人類賴以生存的主要能源之一，是工業發展的“糧食”。因此，煤炭在人類的生活及社會中起著重要的作用。而在煤炭的開采過程中，嚴重影響了礦區的人們生活環境，地表裂縫就是其中一方面。地表裂縫將會造成農民的農田無法耕種，農民的生活受到巨大影響；還會造成房屋的傾斜、倒塌，影響人們的基本生活；橋梁、道路也將會斷裂，造成交通無法正常運行。這些不利的影響可以說都與人類的生活息息相關，并且導致地表裂縫的原因也多種多樣，而不同地區的地質不同也是研究過程中的一個難點，針對這一現狀研究煤炭開采對誘發地表裂縫可以說是當務之急。文章就這一問題作了具體的探討與分析，先分析了煤炭對誘發地表裂縫的現狀，通過對現狀的了解探討地表裂縫的現實原因，以及復雜地質對地表裂縫的影響。充分的研究可以提高應對這類問題的解決方案，將損失及危害降到最低。

1 關于煤炭開采誘發地表裂縫的歷史和現狀

地下開采煤炭誘發的地表裂縫也是地質災害，而這種地質災害的成因來源于人類自己。有資料表明，地下開采造成的地表裂縫占地表裂縫總數的大部分，并且這種地表裂縫造成的經濟損失也是較多的。從我國開始進行地表觀測以來，這50多年的探索，收集了許多實際測量資料，發現地表裂縫也是有一定規律的，這些新發現為地下開采提供了有利依據。雖然對地表裂縫的研究取得了較大的進步，但我國的研究目前還停留在半經驗公式的階段。導致這種現狀的主要原因是地質的復雜性，科學家無法排除地質的干擾，這樣獲取信息的難度就逐漸加大。

據觀測，煤炭開采是誘發地表裂縫的主要原因，在煤炭的開采過程中，使地表大面積的下沉。美國的西南部和中國的華北部是研究這一問題的典型地區，并且地表裂縫造成的災害也較為嚴重。由于我國是煤炭開采大國，因此研究煤炭開采誘發地表裂縫具有很現實的意義。根據多國的研究可以發現，研究這一問題首先要從地面沉降機理和演變規律入手，其次是要對地表裂縫進行實地的勘探分析。以上這些是地表裂縫的歷史和現狀分析，從這些中可以找到接下來研究的落腳點，它們是研究這一問題的基石，站在基石上仰望科學的光輝。

2 空采區對地表裂縫的影響研究

在礦產資源被采出后，地下會出現一個局部的空洞，而地下為了重新達到一個合理的平衡，就會通過移動等重新分布，在這種重新分布的過程中會發生物理變化、化學變化等，這種現象的出現以及變化就是巖層移動。所謂的空采區就是指地下的煤炭資源被采出，使地下出現空洞，這種現象就成為空采區。空采區形成后，空采區上部的巖層會受重力的作用向下運動，在這種運動過程中巖層被擠壓而彎曲，這種擠壓彎曲遠遠超過巖層的抗壓能力，因此就會發生斷裂等現象，這些現象就是地表變形。

空采區的強度足以誘發地表變形，距離地表裂縫還是有一段距離的。那么，地表變形之后又是怎么形成地表裂縫的呢？根據科學家的實際測量表明地表移動的范圍十分大，遠遠超出了所對應的空采區，根據觀測，空采區的形狀和被開采煤層的角度決定了地表移動盆地的形狀和大小，并且各部位的變化也不相同。由于空采區的上方地表較為平坦，在沒有大地質構造的條件下觀測采動的影響范圍，可以將形成的靜態地表移動盆地劃分為三個區域。這三個區域中位于移動盆地中間的地表下沉，如果達到了下沉值的最大值，其他的近似值就會接近于0，而中間區域也不會受到水平方向作用力，因此，只有在特殊的地質條件下才會使該區域出現地表裂縫。

3 復雜地質對地表裂縫的影響

根據上一問題分析出影響地表裂縫的主要原因是地質條件，從這方面來講，那么什么樣的地質條件會影響地表裂縫呢？本節主要從兩個方面分析，主要是斷層地質和火成巖對地表裂縫的影響。

3.1 斷層地質對地表裂縫的影響

斷層，是指地殼的巖層在受到一定強度的力而發生的斷裂，并且破裂面有相對的移動，這種地質構造成為斷層。當采煤過程中有斷層出現，斷層的傾斜角大于20度，斷層之間形成較大的落差時，斷層將會影響空采區，一方面會使空采區的地表下沉，另一方面會在地表露頭出發生地表裂縫。這是影響地表裂縫的原因之一。其特點有四方面：其一，在地表裂縫開始時表現為地表開裂，當裂縫的兩邊產生相對落差時，就會出現臺階狀塌陷。其二，一般情況下地縫開裂的寬度不會特別寬，深度較淺，能看見的有效深度則更淺。其三，根據礦井地質圖可以發現，地表裂縫處出現了明顯的對應關系。其四，斷層影響下的地表裂縫對建筑物影響并不是很大，突發性也不是很高，造成人員傷亡的幾率低。

3.2 火成巖對地表裂縫的影響

一般情況下，空采區的上方由多種巖層組成，火成巖就是其中一種。火成巖對空采區上部的其他巖層和地表起到最大的作用。硬度較小的巖層容易變形，抗壓能力較差，而火成巖具有強大的抗壓能力不容易斷裂，起著支撐上方其他巖層和地表的作用。因此，火巖層對地表裂縫起著逆向作用，阻止地表裂縫。

4 結束語

煤炭是人們生活生產中的主要能源，而這種能源的開采卻也影響著人們的生活。它的開采容易使礦區的地表發生變形，導致地表裂縫，文章就這一問題做了具體的分析，研究探討了影響地表裂縫的原因，從兩方面分析復雜的地質對地表裂縫的影響。可以發現，地質的組成其實對地表裂縫產生著阻礙作用，它的構造對地表裂縫做出了很大的貢獻。因此，在進行煤炭開采的過程中，要適度，人們的生產生活中也要學會節約能源，同時科學家研究開發新能源也是重要的一種途徑。這樣我們賴以生存的家園才能一直保持其活力。

參考文獻

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