煤礦地質研究中的土地沉陷預測

張克學

摘 要：在我國經濟發展特別是我國工業經濟發展的過程中，有一個非常大的支撐就是我國煤炭資源的不斷供給，通過煤炭資源的不斷供給，最大限度的提升了我國工業經濟發展的速度。因此在我國的經濟發展過程中，煤礦開采行業的貢獻非常大。在我國煤礦開采的過程中，煤炭地質的研究工作是一項非常重要的工作。本文主要針對煤礦地質研究中的土地沉陷預測進行詳細的闡述以及分析，希望通過本文的闡述以及分析能夠有效地提升我國煤礦地質研究工作中關于土地沉陷預測的精準度，同時也為我國煤礦地質研究工作進一步的提升以及發展貢獻力量。

關鍵詞：煤礦地質研究；土地沉陷；預測研究；可持續發展；預測模型

中圖分類號：TD82 文獻標志碼：A

作為我國經濟發展的重要支撐點之一，我國的煤礦開采工作已經變得越來越重要。伴隨著我國煤礦開采工作的不斷創新以及發展，我國越來越重視在煤礦開采過程中的煤礦地質研究。這一項工作逐漸受到重視，主要是由于隨著我國煤礦開采時間的不斷增長，在這一過程中會導致較為嚴重的煤礦地質問題，嚴重的情況會出現土地沉陷的危險。一旦出現了煤礦區土地沉陷就會造成非常嚴重的后果，不僅煤礦企業會受到生產以及安全受到嚴重的影響，同時煤礦周邊的居民以及周邊的生態環境也會受到嚴重的影響。因此在我國煤礦行業中，進行煤礦地質研究工作已經成為一種常規性以及強制性的工作之一。只有在煤礦開采作業前，進行縝密的煤礦地質研究中的土地沉陷的相關預測，會讓后續的煤礦開采工作安全進行并且順利進行，同時也能夠最大限度地實現煤礦區域生態環境以及自然環境的可持續發展。在煤礦地質研究工作中重點針對土地沉陷問題進行有效以及科學的預測能夠最大限度地保障煤礦區的環境不遭受破壞，正符合我國對于環境保護的要求。因此我國的煤礦行業中一項必不可少的工作就是針對土地沉陷進行煤礦地質的研究以及預測。

1 煤礦地質研究中礦區預測土地沉陷的基本模型

在煤礦地質研究以及預測的過程中，針對土地沉陷問題的預測基本模型主要是通過概率積分的方式來進行模型建立，同時根據模型得出的結果針對土地的開采復墾進行相關問題以及要求的具體提出。

首先，我們在進行土地沉陷預測模型建立的過程中要采用疊加的方式進行，主要的疊加數據包括了煤礦開采過程中每一個工作表面。我們在進行預測模型建立的過程中要分析每一個煤礦開采工作表面可能引起土地沉陷問題的概率，將每一個工作表面發生沉陷的概率進行有序的疊加。在疊加的過程中，我們要分別針對每一個工作表面的沉降數據進行統計和分析，然后根據各項數據的分析和統計來進行下沉量的最終疊加處理。

其次是我們要對不規則存在的開采表面進行沉降量的統計以及疊加。在每一個煤礦地質開采的過程中并不是所有的工作表面都是規則存在的，因此針對不規則的開采工作表面我們也要進行沉降量的統計以及分析，在進行不規則表面統計的過程中，我們采用的統計以及分析方法是按照表面煤層的實際走向進行沉陷量的統計和預測；

還有一種方法就是將不規則的開采工作表面人工分隔成為多個規則的開采工作表面，這樣能夠通過預測以及分析每一個小的工作表面來對不規則的開采工作表面進行替代，這樣得出的預測數據同整體預測不規則開采工作表面的數據相差不大，在實際的煤礦地質工作中也是較為常見的一種土地沉陷預測模型建立形式。

2 在煤礦地質研究工作進行的過程中對土體裂縫地質問題的有效預測

在我國煤礦開采工作進行的過程中，由于煤炭能源儲量不斷地減少，會導致開采過程中出現地下放空量增大，這樣就會導致土地沉陷的安全隱患。在煤礦區域出現地質土地沉陷的時候，由于每一個沉陷點的受力情況以及沉降的實際量都不盡相同，因此礦區的土地地質沉陷對于礦區的地表生態環境破壞非常嚴重，會嚴重的導致礦區生態環境平衡破壞。正是由于這樣的原因，在礦區表面出現地質沉陷的過程中，特別是沉陷中心海拔較低的區域，會出現一定程度上的移動以及沉陷，這種移動主要以水平方向的移動為主。由于水平方向移動以及沉陷情況的存在，會導致礦區的地表出現較為嚴重的土地裂縫。礦區土地初夏你裂縫雖然會隨著礦區地表沉陷的加劇而變得嚴重，但是需要指出的是，礦區地面裂縫并不是在地表沉陷過程中出現的。礦區地表裂縫是隨著煤礦開采的不斷進行，地表下部的開挖量不斷增多，地下空虛造成的。但是由于地表沉陷的存在會導致地面裂縫不斷地加劇和惡化。

較為正式的一種說法就是當煤礦開采的過程中，由于地下的煤資源開采，導致了地面的受力發生變化，當某一個區域的受力超出了極限受力時，礦區的地面就會出現裂縫問題。在煤礦開采過程中，有一個名詞叫作裂縫開采臨界面積。這是一個非常常用的地質名詞，尤其是在我國煤礦地質研究工作中，這一名詞的具體含義為在煤礦開采的過程中，地表出現的第一個裂縫的臨界面積。這一面積主要是針對開采面積來說的。裂縫開采臨界面積主要有3個影響因素，首先是煤礦開采過程中的深度，其次是煤礦開采過程中的煤炭覆蓋層的厚度，最后是煤礦的具體地質結構。在實際的煤礦地質工作中，除了上述的3種因素之外，還有很多的影響因素能夠對裂縫開采臨界面積造成影響。準確地說，煤礦開采過程中出現了表面裂縫主要是由于受到外界的物理外力造成的。一旦這種物理外力達到了煤礦地面的某一個臨界點，就會出現礦區的地表裂縫，一旦這種裂縫出現，就會不可恢復的損害，通常情況下，出現裂縫的礦區表面，這一裂縫就會成為一種永久性的裂縫。因此我們在煤礦地質的研究工作進行的過程中，針對土地沉陷的預測要根據這一臨界數值進行預測和分析。因此在進行煤礦地質研究中的地面沉陷和地表裂縫有很大的關聯，需要將上述兩種研究工作結合起來進行研究和預測。

我們以山區的礦區煤礦開采作為例子進行分析。通常情況下，礦區的下坡地表方向是礦區開采的主要滑移方位，同時這一方位會隨著礦區地表的實際滑移量進行變化，當坡度變大就會導致滑移量變大。因此我們可以得出的一個結論就是礦區坡度的大小直接影響著礦區地表的水平方向的拉伸變形。但是這種影響在凹處會形成正好相反的作用和效果，一方面受到了水平方向的拉伸，另一個方面受到了水平方向的壓縮，這兩種外力的作用下就會使礦區地表出現裂縫，一旦出現地表面沉陷問題，地表裂縫會不斷地變大。

3 在煤礦地質研究工作中針對土地裂縫地質問題的具體影響

煤礦開采過程中產生的裂縫大小不一，有的地表裂縫非常大，深度甚至達到20m，裂縫上口寬度在20cm～30cm，例如，在黃土高原等地表被黃土覆蓋的區域裂縫的深度有的可以達到10m，有的地表上方的裂縫則非常的細小。裂縫產生之后，裂縫處的土體暴露在空氣中，將會相對比較容易受到自然界中風吹日曬等自然力量的作用，對土壤的侵蝕作用加快，致使土壤、水以及母質在侵蝕作用中損失，土壤的肥力嚴重下降，不利于農作物的生長，對農作物的產量造成不利影響。

參考文獻

[1]耿靈生，曹連新，王光輝.軟弱土地基不均勻沉降的綜合灌漿加固技術[J].山東農業大學學報（自然科學版），2006（4）：12-13.

[2]李林，李克光，張濤.某公寓樓地基不均勻沉降事故的檢測鑒定及加固處理[J].建筑科學，2011（7）：45-46.