煤礦開采沉陷防治和控制的技術(shù)探討

李森　顧兆富　高森

摘 要：在我國生產(chǎn)生活中，煤礦是最主要的能源物質(zhì)，有力的保障了人們的生產(chǎn)活動，并且推動了國家的發(fā)展。但在煤炭開采利用中，對煤礦進(jìn)行大規(guī)模開采，會對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，特別是其中的沉陷現(xiàn)象非常普遍，對其缺乏有效控制的基礎(chǔ)上，會形成土地積水或者塌陷的問題，導(dǎo)致房屋破壞變形、道路塌方等，進(jìn)而引發(fā)沉陷事故。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的背景下 煤礦行業(yè)要與時俱進(jìn)發(fā)展，就必須重視其開采活動中的安全事故防范問題。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；沉陷；防治措施；控制技術(shù)；危害性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.079

煤炭開采活動為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了必要保障，但其大規(guī)模開采不僅嚴(yán)重破壞了周邊環(huán)境，土地塌陷、道路塌陷、農(nóng)田減產(chǎn)等危害，不僅會造成重大經(jīng)濟(jì)損失，且會危害到人民生命安全。這些危害的產(chǎn)生主要是煤礦開采活動引起的巖層移動，是使礦區(qū)出現(xiàn)塌陷災(zāi)害、區(qū)域變形的根源，對地面塌陷進(jìn)行有效防治和控制，可以有效解決這一問題，對于煤炭事業(yè)發(fā)展來說，是功在當(dāng)代，利在千秋的。

1 煤礦開采作業(yè)中存在的主要沉陷形式

1.1 沉降盆地

沉降盆地指的是在某些區(qū)域，其受煤礦開采活動影響，在地表標(biāo)高下降的情況下，會使煤礦的采空區(qū)上方出現(xiàn)沉陷區(qū)域，其整體面積大于采空區(qū)，這也是沉降盆地形成的重要原理。煤礦企業(yè)在開采中，一旦出現(xiàn)沉降盆地的現(xiàn)象，就會對周邊建筑使用的安全性產(chǎn)生直接影響，不能夠使其原有位置轉(zhuǎn)移，是會嚴(yán)重破壞煤礦現(xiàn)場開采環(huán)境穩(wěn)定性的。

1.2 沉降坑

在煤礦開采活動中，會面臨各種地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層，比如采溝不均衡的煤層和急傾斜狀況的煤層等，這些煤層會影響到企業(yè)在煤礦開采中的安全性、穩(wěn)定性。并且由于煤層存在厚度不均的問題，因此造成的覆巖破壞程度也不一樣，在缺乏有效控制的情況下，在煤礦開采中會出現(xiàn)地面沉陷的問題，而進(jìn)一步形成沉陷坑。

1.3 裂縫和臺階

煤礦企業(yè)在煤礦開采中，在發(fā)生沉降現(xiàn)象的情況下，其產(chǎn)生的沉陷盆地會阻礙到后期煤礦開采的順利進(jìn)行。在煤層的外邊緣會產(chǎn)生各種裂縫，其大小不一，如果這些裂縫沒有得到及時處理，就會形成聯(lián)通裂縫和采空區(qū)，在裂縫的兩側(cè)還會產(chǎn)生多種樣式的裂口。

2 煤礦開采沉陷的危害性分析

2.1 對土地危害

在煤礦開采過程中，如果沒有采取有效的沉陷事故防范和控制技術(shù)，就會進(jìn)一步產(chǎn)生開采沉陷問題，危害到周邊土地資源，致使這些土地逐漸荒廢而無法種植莊稼，造成嚴(yán)重的土地資源浪費(fèi)。沉降問題對土地的危害主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先是在發(fā)生煤礦開采沉陷問題后，周邊地表會出現(xiàn)大大小小的地勢坑洼區(qū)域，在降水影響下會使其出現(xiàn)大量積水，沒有將積水有效排出的話，就會危害到土地的耕種活動；其次，在出現(xiàn)沉降現(xiàn)象后，會進(jìn)一步產(chǎn)生采空區(qū)和裂縫，是不利于土地資源正常利用的，采礦企業(yè)不對其合理解決，就會浪費(fèi)掉這部分的土地。

2.2 對地表建筑危害

在開采礦區(qū)出現(xiàn)沉降問題后，還會對地表建筑安全產(chǎn)生影響，對周邊居民的工作和生活產(chǎn)生不便，甚至威脅到民眾的人身健康。沉陷問題對地表建筑的危害，會降低其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，煤礦企業(yè)沒有及時采取合理措施來控制，其面積就會不斷發(fā)展，最終可能出現(xiàn)倒坍現(xiàn)象而造成人員傷亡，是不利于社會穩(wěn)定的。

3 煤礦開采沉陷防治和控制的技術(shù)措施

在煤礦開采中對沉陷的防治和控制主要是從兩方面進(jìn)行，一方面是要控制好煤礦開采塌陷，通過運(yùn)用科學(xué)合理的采礦工藝和方法，來有效阻止地表的下沉，可以有效控制其下沉范圍和速度，有效保護(hù)耕地、地表建筑物等；另一方面，要對煤礦開采沉陷進(jìn)行恢復(fù)和整治，對建筑物抗采動變形和土地復(fù)墾技術(shù)充分應(yīng)用，重新整治因開采沉陷而被破壞的土地，使其得到有效利用。

3.1 沉陷防治和控制技術(shù)措施

（1）全部填充開采，在將煤炭開采出之后，還未冒落之前，可以選擇固體材料將采空區(qū)密實充填，盡量減少頂板巖層下降的高度，有效控制地表的變形和下沉，對耕地和地面建筑物實現(xiàn)有效保護(hù)。在各種充填采煤法中，水沙填充方法的應(yīng)用可以有效阻止地表下沉，此外還可應(yīng)用矸石自留充填和風(fēng)力充填的方式，采用全部充填開采方法要采用專門的充填設(shè)置和設(shè)備，并確保采用的充填材料足夠。

（2）條帶開采技術(shù)，這種技術(shù)結(jié)合了煤層內(nèi)部結(jié)構(gòu)和上覆層巖組合，利用其組合特點和相應(yīng)采留比，在煤層的內(nèi)部開采出一條巷道并同時保留一條。其開采對象是部分煤炭資源，會保留一些煤炭資源來形成煤柱支撐上覆層巖，以減輕上覆巖層移動，有效控制地表的變形和移動，并保護(hù)地面的耕地和建筑。但是在應(yīng)用條帶開采方式的過程中，要挖掘的巷道比較多，且其采出率和工作效率也比較低。

（3）覆巖離層帶充填，該技術(shù)應(yīng)用需要技術(shù)人員對采空區(qū)上方覆巖三帶巖移特性來進(jìn)行詳細(xì)分析，在采出煤炭的相應(yīng)時間內(nèi)，可通過鉆孔向離層帶進(jìn)行高壓注漿和充填，使離層帶的空間更加堅固，防止其進(jìn)一步下沉而傳向地表，實現(xiàn)對地表下沉的有效阻止。

3.2 土地復(fù)墾技術(shù)

（1）煤矸石充填復(fù)墾和粉煤灰充填復(fù)墾技術(shù)，首先將地下開采中產(chǎn)生的大量煤矸石運(yùn)送到地表進(jìn)行排放的方式，不僅占用土地資源且會污染環(huán)境。而采用煤矸石進(jìn)行充填，可以恢復(fù)采煤破壞土地，并減少對土地的占用；其次，可以利用電廠廢棄物中的粉煤灰進(jìn)行沉陷區(qū)充填，進(jìn)而實現(xiàn)土地復(fù)墾，對于電廠、煤礦和農(nóng)民都是有利的。

（2）平地和修建梯田復(fù)墾，一些邊坡地帶存在積水沉陷區(qū)，且其潛水位較低，對其復(fù)墾可采用平整土地和將其改造為梯田的方式進(jìn)行。并根據(jù)地面坡度傾斜和土層厚度等，來確定梯田的水平寬度、梯坎高度。

（3）積水區(qū)綜合利用技術(shù)，沉陷區(qū)存在大面積積水、積水深度大的情況下可以對其進(jìn)行科學(xué)綜合利用，發(fā)展圍欄養(yǎng)魚、蓄洪灌溉水源和水上公園開發(fā)等項目。

4 結(jié)束語

在煤礦開采中，沉陷是造成礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的直接原因，對地面沉陷進(jìn)行有效控制可以避免出現(xiàn)沉陷環(huán)境災(zāi)害。此外，還需采用科學(xué)合理的土地復(fù)墾技術(shù)，使沉陷區(qū)域進(jìn)一步發(fā)揮出自身價值，更好地保護(hù)地表和礦區(qū)環(huán)境，并切實維護(hù)農(nóng)民利益。

參考文獻(xiàn)：

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