準格爾煤田采空區災害現狀特征及工程技術治理措施

高永進

摘 要：準格爾煤田位于鄂爾多斯市，老窯區由于長期開采形成采空區，新礦區的生產礦井也形成了一些采空區，這些采空區有很大的安全隱患，老礦區的采空區域地表開始出現裂縫，出現塌陷和下沉，對周圍的農田和道路造成毀壞，破壞地下水源和植被，部分煤層自燃產生的有害氣體對環境產生了污染，周圍地區的空氣質量也變差，影響了和諧社會的構建。為了生態環境的保持，必須對準格爾煤田采空區災害進行治理。

關鍵詞：準格爾煤田；采空區；災害現狀；工程技術治理

中圖分類號：TD725 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0165-01

現在我國的礦山頻繁發生采空區災害，造成了大量的人員作廢，生產環境的安全性受到威脅，不僅危害了人民的生命安全和環境衛生，也造成了嚴重的經濟損失，阻礙了礦山企業的可持續發展。對采空區進行治理后，要達到治理環境、恢復植被的效果，有的對采空區進行治理時也采取了種菜、種樹、養魚等方式，使廢棄的礦山重新煥發了生機和活力。對采空區災害進行治理一般采用露天剝離技術，露天剝離技術指的是大型機械對地下進行挖掘，然后采用回填和復墾的方式來改變該地區的地貌，種植植被，改造為良田，經過實踐驗證，露天剝離技術對于治理采空區災害，比較可行。

1 準格爾煤田采空區災害現狀

1.1 積水、積聚有毒有害氣體

采空區內含有大量的有毒有害氣體，如二氧化碳、一氧化碳等，這些有毒有害氣體使礦井內空氣凝滯，工作人員容易產生窒息，這些氣體可能會引發再生性火災，使受災范圍不斷擴大。發生火災后，接近該區域的煤層發生干餾而產生甲烷、乙烯等可燃氣體，一些瓦斯礦井發生火災后，會引起瓦斯爆炸，使井下作業人員的生命安全受到威脅。

1.2 未冒落的采空區成為地表建筑物、公路、高壓線路等的隱患

如果采空區是由于巷柱式開采方式形成的，殘留的煤柱較多，煤房的開采尺寸較小，在進行開采時圍巖受到比較輕微的破壞，地表波動不大，煤柱會由于不規范和尺寸小而受到破壞，地表的穩定性無法保證。如果采用房柱式開采方式，采空區的頂板會垮落，如果煤柱被壓到軟弱的底板，上部的巖層會因為抽冒和移動被破壞，在開采滯后幾十年后會發生地表沉陷，無法準確預測沉陷量和塌陷時間。專家指出，如果采用房柱式開采方式，報廢礦井發生下沉會在很多年后發生，有一半的礦井是在開采后50年以上的時間發生下沉的。由于開采不充分，圍巖未發生充分的變形，形成了欠充填空洞，形成塌陷，從而嚴重威脅地面建筑物、公路、高壓線等的安全。

1.3 地下水資源流失，對生態環境造成破壞

準格爾地區的自然環境比較惡劣，干旱地區占絕大多數地區，降雨量較小，但風沙量大，從而形成大量的水份蒸發，年平均氣溫不高，會有較短的無霜期。井田內分布最多的是第四系，主要是高原和丘陵地貌，起伏不平。礦井開采后，地表土層的生態環境變得脆弱，植物的抗擾動性不強，開采對于植物的擾動非常嚴重。

進行回采會改變礦區的含水層分布和含水情況，進而改變該地區的水文地質條件，地下水的動力場也隨之變化。準格爾煤田的埋深較淺，屬于薄基層，含水層為松散的風積沙水層，在進行開采時，風沙覆蓋產生的黏土隔水層受到破壞，地下水被疏干，形成了一個地下水的下降漏斗。周圍居民的生活以及生態環境都受到了不同程度的影響，進而形成危害。

1.4 采空區容易形成火區

上個世紀八十年末，準格爾煤田周圍遍布煤礦，在地表淺處隨意采挖，開采缺乏規劃性和設計性，開采完成后未及時進行開采記錄。到了九十年代，政府著手整治小煤窯，很多亂采挖的小煤窯被關停，但關停僅僅是將井口和地面設施停掉。礦井口的密封性不好，一些塌陷區由于沒有及時回填，由于井下具有良好的通風和供氧條件，井底殘留的煤柱非常干燥，采空區以及周圍的煤炭在這樣的條件下就會燃燒。很多礦井都發生了煤層自燃失火現象，使鄰近礦井以及本礦無法安全開采，也浪費了許多煤炭資源，最重要的是對環境造成了嚴重的污染。

準格爾煤田所屬的采煤層都屬于容易自燃的煤層，這些煤層的埋藏不夠深，開采后圍巖破壞層和裂縫就很容易被連接起來，產生的這些裂縫很容易使采空區發生氧化，使礦井采空區遺留的殘煤會發生自燃而失火。可以想象如果礦井發生火災，會對礦區的作業人員以及礦區資產造成嚴重的損失。

1.5 浪費了寶貴的煤炭資源

采用房柱式采煤法，回采工作面要以煤柱支護做為頂板，為了使回采更安全，煤柱的留設尺寸是有嚴格規定的，一般是6米*6米或者是8米*8米，留設的這些煤柱成為回收率極底的煤炭資源。

1.6 遺留的煤柱影響了上煤層和下煤層的開采

如果上部煤層采用房柱式開采方法，如果對下部煤層進行開采，支架受到點載荷的壓力，對于工作面頂板支護板來說，是非常不利的。如果下部煤層采用房柱式開采方法，對上部煤層進行開采時底板會被蹬空，開采時很容易發生危險。

綜上所述，采空區對于礦區的正常開采形成了很多安全隱患，要采取一些實際措施來應對煤礦采空區產生的災害，要將危害消滅在萌芽狀態，只有進行治理才能保護生態環境，保證礦區人們的正常生產生活，國家建設“綠色礦山”的目標才可以實現。礦山的安全生產必須要保持穩定，不能時好時壞，只有徹底治理，才能保證準格爾煤田礦區的長治久安。

2 準格爾煤田采空區災害治理的相關工程技術措施

2.1 區塊劃分原則

一是要堅持”以人為本”的原則，準格爾煤田采空區產生的災害會對人們的生活居住場所產生危害，對重要的工程設施和交通干線也會產生不利的影響，進行災害治理時要參考災害的發展趨勢、災害的性質、災害的程度以及分布情況，對煤礦采空區災害的治理要分區進行。

二是要堅持“最大限度的節約自然資源”的原則，進行采空區的治理，一般重要治理區塊為老空區，如果一些邊角地區處于采空區和井田邊際之間，這些地區布置生產工作面有一定的難度，但是也要劃入治理區，要充分的對資源進行回收利用。

三是要堅持“突出重點”的原則，要進行煤礦采空區災害進行規劃分區時，要重點治理災害連片區，對于一些災害點分布較集中的區域，可以做為重點治理區以外的非重點治理區。

四是要堅持“不影響正常生產”的原則，在進行災害治理時，不能影響正常的生產，可以將準格爾煤田采空區劃分為33個治理點，采空區的總面積大約為37平方千米。

2.2 如何選擇采空區災害治理工程技術方法

在選擇采空區災害治理工程技術方法時，要考慮以下因素：采空區的地質條件、煤礦的開采方式、回采率、賦存的煤層、地表的構筑物或建筑物、自然社會條件、周圍的交通情況等。采用的工程技術方法要保證技術可行、經濟合理，要滿足于治理的各種要求；要與當地的自然和社會條件相匹配；在治理的同時要堅持環境保護、合理利用自然資源、充分保護資源的原則，采用的工程技術方法要保證是綜合考慮了以上因素，是最佳的。

根據采空區災害的發展程度，并結合采空區的自然條件、機械設備，獲得治理的難易程度和成本，評估治理技術方法是否可行以及以后是否可以大面積普及，通過不斷的分析和比較來確定采空區災害的處理方法，其中露天剝離技術是比較適合準格爾煤田采空區的災害治理，該技術可以在露天生產以及火區進行使用，是一種比較成熟的施工技術和方法，還可以培養一批專業的生產管理技術人員；采空區的生產設備和人員具有較高的社會化程度，減少了治理單位的資金投入，并且可以回收呆滯的煤炭資源，降低環境污染，同時可以改變周圍地區的生態環境，提高土地的利用率。

參考文獻

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