淺談滿都拉煤礦煤層火區地表塌陷成因及治理措施

何偉

摘 要： 隨著我國煤礦開采的快速發展，煤層著火、空氣污染、植被破壞、水土流失、地表塌陷等煤礦開采后的地質環境問題也接踵而來。本文針對鄂爾多斯地區滿都拉煤礦的煤層火區地表塌陷的成因進行了分析并提出了相應的治理措施。

關鍵詞：滿都拉煤礦 地表塌陷 治理措施

中圖分類號：TD8 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0308-01

隨著國內工業及城市化的快速發展，煤炭需求的急劇上升，大量企業紛紛進入煤炭市場，開始大范圍的煤炭開采，老舊礦井未及時封堵治理，造成礦井遺留煤層煤柱著火，破壞了土地原有的巖體平衡，最終導致地表塌陷，嚴重威脅到人民生命財產的安全和經濟社會的可持續發展。為保證生產安全，遏制安全生產事故發生，切實抓好煤礦安全生產工作，現將滿都拉煤礦煤田火區地面塌陷的成因和治理措施加以介紹。

一、煤層火區地面塌陷現狀

1.歷史成因。滿都拉煤礦歷史復雜，是由小型煤礦幾經整合、擴建而形成。這些小型煤礦設備陳舊、產能低下，主要開采淺部煤層（2-1、3-1煤層），開采過程中沒有采取環境保護及災害治理措施，形成了火區著火、空氣污染、地面塌陷等災害，不僅嚴重影響礦井生產安全，而且危害當地居民居住環境。

2.自然環境。滿都拉煤礦礦區位于鄂爾多斯高原東部，屬高原侵蝕性丘陵地貌，地形切割強烈，基巖裸露，植被稀疏，為半荒漠地區；礦區雨季可形成瞬間洪流，形成集中補給與集中排泄，可快速流入周邊干道，只有少數滲入地下；屬干燥的半沙漠高原大陸性氣候；地震動峰值加速度為0.10，烈度為7度。

3.社會環境狀況。礦區內人口稀少，居住分散。由于地表植被少，土地貧瘠，少雨缺水，農牧業不發達，工業生產基礎薄弱，農民生活貧窮，經濟相對落后。

二、煤層火區地面塌陷的成因分析

1.水土流失嚴重。礦區內有大量老舊礦井，由于老舊礦井開采方式為簡單的炮采，原有煤礦管理者在開采后沒有進行科學有效的封堵治理，隨著煤炭經濟的發展，大范圍的開采，破環了原有的生態系統，造成水土流失，地下土壤巖石結構失衡。

2.殘留煤柱著火。礦區了存在著一些老舊方式開采后的井巷，因未進行有效的封堵，空氣及雨水進入井巷后，導致殘留的煤柱著火，煤柱著火燃燒后將原有的承重結構破壞，難以承受地表壓力，致使地表塌陷。

3.周邊煤礦開采爆破。隨著煤炭經濟的發展，煤礦開采量不斷增大，周邊煤礦的開采爆破，頻繁產生地震波，產生震動，致使地表塌陷。

三、煤層火區地面塌陷危害評價

礦區緊鄰榮烏高速，煤層燃燒將影響路基的結構，造成路基塌陷，破壞基礎設施建設；且礦區周邊經常有當地居民生產生活活動，地面塌陷將直接威脅到當地居民的生命和財產安全；礦區煤層著火將導致地表水土流失，破壞地表植被，造成土地荒漠化，煤層燃燒產生的二氧化碳、一樣化碳、二氧化硫等有毒有害氣體直接進入空氣中，造成嚴重的空氣污染，同時將不可再生資源直接浪費，若不加以治理，將對生態環境保護、資源有效利用、基礎設施維護以及當地居民的生命財產安全造成嚴重的危害。

四、煤層火區地面塌陷治理分區

根據礦區開發方案，火區地面塌陷類型、危害程度及分布情況，綜合進行分區。將火區劃分為 1 個地面塌陷重點防治區和 1 個地面塌陷一般防治區。

重點防治區分布在整個礦區東南的部，主要是火區煤著火，處于基礎設施周邊，繼續燃燒將會對基礎設施造成破壞，且局部存在地面塌陷和地裂縫災害，地形地貌景觀受到一定影響。主要防治措施：采取監測預警和剝離壓滅回填措施，合理避讓，消除安全隱患，恢復塌陷區耕地。

一般防治區分布于礦區西北部的大部分地區，礦山地質環境問題主要為局部地面塌陷，地表沙化，但無明火，由于按礦區現開采能力，還可開采 25年，地面塌陷會持續發育，因此指采取監測預警措施，合理避讓，逐步治理，消除安全隱患。

五、煤層火區地面塌陷防治措施

1.預防方案

一是按照煤炭開采規程，合理留設保安煤柱，及時封堵已開采完畢的礦井并設立標識。二是及時回填采空區。將礦渣回填到開采后的采空區中，防止塌陷產生。

2.治理方案

2.1地下治理

2.2工程治理

滿都拉煤礦火區主要為2-4號煤，煤層覆蓋薄，可在施工前進行施工測量，然后對塌陷地進行表土剝離，剝離后取出殘存著火煤壓覆滅火，剝離后進行矸石回填，依據地形標高，對塌陷坑進行放樣，回填至周邊地形標高。回填過程中應分層填筑壓實，回填物最大粒徑不宜大于300mm，穩定性合格，有機質含量不大于 5%。每回填 0.5m 厚進行碾壓。壓實后為保證恢復后耕地的飽水性，先將原剝離粘土進行回填回填厚度不少于0.4m，回填過程中必須做到粘土層的連續，不產生斷續或縫隙，然后進行碾壓，壓實至原厚度 0.4m。再將原剝離表土進行回填，回填厚度不少于 0.6m，達到耕種要求，播撒草籽。

2.3技術治理

滿都拉煤礦井田原開采方式為炮采放頂煤開采，由于預留保安煤柱較薄，工作面推過后，保安煤柱被壓碎，致使后部采空區聯成一片，形成漏風通道，導致采空區CO時有超限，首先采用布孔，采用地面移動式膜分離制氮機在孔內壓注氮氣的方法對火區進行了控制，再按一定孔距和排距布設灌漿孔，后利用地質鉆機成孔，通過注漿設備將水泥砂漿注入，后對礦井進行封堵，以達到滅火與增加支護能力作用，從而有效的預防火區地表塌陷。

2.4地表治理

地表治理主要是恢復地表植被，避免水土流失。一是模擬自然界的自凈作用，并加速或促進天然自凈作用的發生。主要通過投加優良菌種、種植特定植物的辦法來提高微生物的代謝作用和降解活性與增加吸收特定金屬和有機物的能力，來達到地表凈化，用于清理重金屬和有機物污染；二是通過覆蓋客土后進行植被恢復，營造灌木林，達到恢復植被的目的。選用小葉女貞等喜光照、稍耐蔭、較耐寒、耐修剪，萌發力強、對二氧化硫、氯等毒氣有較好的抗性等樹種進行恢復治理。

結論，煤礦地質災害治理與煤炭經濟一脈相承，煤炭經濟低迷直接影響了煤礦地質災害的治理進度，對于滿都拉煤礦來說，地址災害治理也需要分區分布進行，通過滅火復墾逐步治理礦區地面塌陷。

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