煤礦開(kāi)采沉陷預(yù)防和控制技術(shù)

褚興軍

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的變革，國(guó)民對(duì)于能源的需求與日俱增，其中對(duì)于煤礦的需求量更是非常廣泛。但是，煤礦資源受到了自然的先天制約，巨大的煤礦資源需求量使得我國(guó)煤礦資源開(kāi)采的面積十分廣博。在煤礦下采的過(guò)程之中，煤礦資源被開(kāi)采帶出，使得周?chē)膸r層的原始平衡狀態(tài)受到了應(yīng)力的破壞，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致煤礦資源周?chē)膸r層產(chǎn)生斷裂、滑移、變形等情況產(chǎn)生，若這種變化現(xiàn)象連帶到地面時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生地表沉降進(jìn)而形成漏斗形的塌陷坑等。而這些塌陷坑、塌陷盆地等正是礦區(qū)周?chē)ㄖ镆约吧鷳B(tài)環(huán)境之中的安全隱患，由此會(huì)造成土地資源以及人民財(cái)產(chǎn)安全的不必要損失。而煤礦資源的運(yùn)用一直以來(lái)是難以被替代和改變的，進(jìn)而對(duì)于礦區(qū)開(kāi)采造成的隱患要進(jìn)行預(yù)防和新時(shí)代技術(shù)的運(yùn)用，由此在保證人民以及周遭環(huán)境和諧發(fā)展的前提之下，合理、安全的進(jìn)行對(duì)于煤礦的開(kāi)采。基于此，本文就如何預(yù)防沉陷和控制技術(shù)的運(yùn)用作出探究。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采;沉陷預(yù)防;控制技術(shù)

煤礦的運(yùn)用以及生產(chǎn)已然與生活各行各業(yè)密切相關(guān)，無(wú)法割棄。電力對(duì)于當(dāng)今時(shí)代下的人民來(lái)說(shuō)，是直觀重要的因素，信息技術(shù)的運(yùn)用、學(xué)習(xí)、生活等無(wú)處不需要電力。而風(fēng)力發(fā)電對(duì)于人口龐大的中國(guó)來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要火力發(fā)電，這就需要大量的煤礦作為保障。并且在煤礦資源還能夠用于煉焦，產(chǎn)生的焦炭是煉鐵的重要原料，煤焦油則能夠提取多種工業(yè)用的重要化合物。而這些都將促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也就是說(shuō)，煤礦的開(kāi)采和運(yùn)用為我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速可持續(xù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)的保障。但是，正由于社會(huì)對(duì)于煤礦的需求，采會(huì)造成企業(yè)不斷的進(jìn)行對(duì)于煤礦的無(wú)度開(kāi)采，進(jìn)而造成礦區(qū)附近土地塌陷且伴有積水、農(nóng)田的生產(chǎn)量降低或者絕產(chǎn)、道路塌陷、房屋下沉或變形等情況產(chǎn)生，而這些將會(huì)對(duì)于社會(huì)發(fā)展以及人民財(cái)產(chǎn)等造成損失。由此，個(gè)煤礦開(kāi)采企業(yè)要針對(duì)煤礦開(kāi)采給周遭環(huán)境帶來(lái)的隱患作出預(yù)防和處理。

1煤礦開(kāi)采的現(xiàn)狀以及危害

1.1損壞地表建筑物

煤礦的地下開(kāi)采一般深度在幾百米到一千米左右，也就是說(shuō)在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，是將深度百米至千米的巖層挖空，進(jìn)而促使原本覆蓋或者緊密結(jié)合的巖層之間產(chǎn)生裂縫的同時(shí)，受到了原有應(yīng)力的影響，由此形成了巖層滑移、斷裂等現(xiàn)象的產(chǎn)生。通過(guò)層層的作用和連帶反應(yīng)，造成地表上的建筑物部分產(chǎn)生塌陷，從而建筑物產(chǎn)生變形，嚴(yán)重者會(huì)因此產(chǎn)生塌陷。此外，煤礦開(kāi)采的礦區(qū)附近若有高級(jí)公路、鐵路、城市間供水、輸氣、運(yùn)油管道以及大型建筑物設(shè)施等，所產(chǎn)生的危害以及損失將是不可估量的。同時(shí)，大型水利設(shè)施建筑物的損壞將會(huì)產(chǎn)生無(wú)法彌補(bǔ)的侵害和損失。

1.2侵害地表生態(tài)環(huán)境

由于煤礦的開(kāi)采會(huì)造成地表沉降，而地表的沉降則會(huì)影響土地的組成和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使得土地原有的含水性以及抗侵蝕性能的降低和破壞，由此會(huì)造成水土流失的加劇和影響，并影響著土地實(shí)際使用的生產(chǎn)性能，使得原本就十分脆弱的礦區(qū)耕地變得更加的貧瘠。此外，由于地下巖層的滑移、斷裂等，會(huì)造成地表的坍塌和沉陷，于此草木等會(huì)產(chǎn)生下沉、傾斜等現(xiàn)象的產(chǎn)生，影響了土地資源以及生態(tài)環(huán)境的發(fā)展和穩(wěn)定。

1.3引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

根據(jù)礦區(qū)開(kāi)采可知，其會(huì)開(kāi)采附近的巖層會(huì)發(fā)生斷裂、滑移、變形等現(xiàn)象，于此形成了斷裂帶等，而這勢(shì)必會(huì)影響地表的沉降和松動(dòng)，在此情況之下，山體、丘陵等地帶的山體開(kāi)裂的現(xiàn)象產(chǎn)生，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生山體滑坡、坍塌、開(kāi)裂等，進(jìn)而增加了各種山體災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)于附近的居民以及建筑等安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。

2煤礦開(kāi)采沉陷預(yù)防和控制技術(shù)的運(yùn)用

2.1充填式開(kāi)采

在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，其頂板巖層沒(méi)有暴露之前，就可以選擇堅(jiān)固且密實(shí)的材料進(jìn)行空區(qū)的填充，以此盡量減少頂板巖層下降的高度和形變，于此能夠有效的實(shí)現(xiàn)控制地表下沉、保護(hù)地表建筑物的目的。而充填式開(kāi)采的方式，需要專門(mén)的充填設(shè)備以及設(shè)施，并且需要充足的充填材料作為保障。其中，水砂填充是開(kāi)采過(guò)程中使用最多也是最為經(jīng)濟(jì)的方式，并且也是阻止地表下沉效果最好的技術(shù)方法。其次，還有風(fēng)力充填和矸石自溜充填等方式可以根據(jù)企業(yè)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)情況以及設(shè)施的租設(shè)情況進(jìn)行選擇。

2.2條帶式開(kāi)采

條帶式的開(kāi)采方式，就是根據(jù)煤層以及覆蓋巖層的綜合性的特點(diǎn)，根據(jù)科學(xué)、合理的采流比例，在煤層開(kāi)采的過(guò)程中開(kāi)采一條巷道，同時(shí)要保留一條。這樣不僅能夠開(kāi)采到相應(yīng)的煤礦資源，還能促使保留下的煤成形成保護(hù)層，對(duì)于上層覆蓋的演示起到支撐的作用。于此能夠減少巖層的變形、斷裂、滑移等現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)而以此用其堅(jiān)實(shí)的根基為地表的下沉等提供保障。但是，條帶式開(kāi)采的方式需要挖掘多條巷道，并且對(duì)于煤礦的生產(chǎn)并高，其工作的效率也有待提高。

2.3限厚式開(kāi)采

限厚式開(kāi)采方法，就是根據(jù)帶開(kāi)采區(qū)域的水文條件、地質(zhì)條件、地形地貌以及地表建筑的抗沉陷、變形和破壞的能力，通過(guò)科學(xué)的計(jì)算與詳盡的分析之后，確定出開(kāi)采的最佳厚度，以此通過(guò)合理的計(jì)算能夠保障地表不能產(chǎn)生地下積水，并且地表建筑物將不會(huì)受到損害，生態(tài)環(huán)境和土地都能夠得到持續(xù)發(fā)展的保障。在沒(méi)魯昂開(kāi)采的過(guò)程中，只要嚴(yán)格遵守開(kāi)采的厚度，就能實(shí)現(xiàn)塌陷的預(yù)防和控制，并達(dá)到保護(hù)地表建筑、農(nóng)田和生態(tài)環(huán)境的目的。但是，這項(xiàng)開(kāi)采技術(shù)雖然能夠保障地表沉陷的發(fā)生，但是其開(kāi)采率也是十分的低，僅適用于煤層較薄的煤礦開(kāi)采區(qū)。

2.4協(xié)調(diào)性開(kāi)采

協(xié)調(diào)性開(kāi)采是指在開(kāi)采的過(guò)程中，要按照科學(xué)、合理計(jì)算出的各巖層之間最適宜的開(kāi)采間距進(jìn)行煤礦資源的取得，于此開(kāi)展的順序、位置的錯(cuò)落等能夠?qū)崿F(xiàn)工作面與工作面之間產(chǎn)生滑移、斷裂等情況產(chǎn)生作用力的部分抵消，甚至是全部抵消，以此能夠保證巖層的穩(wěn)定和堅(jiān)實(shí)，進(jìn)而使得地表的建筑物等收到良好的保護(hù)。雖然該項(xiàng)技術(shù)能夠保證生產(chǎn)安全以及開(kāi)采率，但是對(duì)于挖掘技術(shù)以及工作面錯(cuò)局的距離有著嚴(yán)格的要求，所以實(shí)際生產(chǎn)的難度較大，我國(guó)并未完善并推行。

2.5巖層帶填充

相關(guān)的技術(shù)工作人員要詳細(xì)的分析并解讀采空區(qū)上面覆蓋三層演示的特征，由此能夠確保在開(kāi)采空區(qū)之后的相對(duì)時(shí)間之內(nèi)，進(jìn)行對(duì)于該區(qū)域的鉆孔，并向隔離帶內(nèi)高壓注漿，實(shí)現(xiàn)巖層的充填，以此確保開(kāi)采空區(qū)和巖層能夠緊密接觸，形成堅(jiān)固的空間。然后可以采用砌體梁結(jié)構(gòu)以此加固并穩(wěn)定連續(xù)梁的安全性。這樣能夠有效的阻止巖層將下移等逐漸作用到地表之上，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)地表生態(tài)環(huán)境、田地以及建筑物的安全性。但是在實(shí)際的開(kāi)采之中，此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于工作人員的要求較高，且實(shí)行難度較大，于此要想推行該技術(shù)與實(shí)際的開(kāi)采之中，就需要不斷的進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)的深入研究和學(xué)習(xí)。

2.6改善地表筑物的抗沉陷能力

除了要對(duì)于地下開(kāi)采技術(shù)的加強(qiáng)和不斷的完善，也要注重地表建筑物抗沉陷能力的提升和加強(qiáng)。于此，建筑物除了在需要滿足所有設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、剛度、承載能力之外，還要具有一定適應(yīng)地表變形的能力，以此能夠在抵抗地表變形的同時(shí)，保障人身以及財(cái)產(chǎn)的安全，以免造成不必要的損失。由此，在地表建筑物設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以融入抵抗變形或者抵消變形的承載力設(shè)計(jì)，以此保障地表建筑物不受沉陷的影響和作用。同時(shí)，在建筑物設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，在符合自身設(shè)計(jì)要求的前提之下，結(jié)構(gòu)布局要合理，避免出現(xiàn)加速沉降的現(xiàn)象、和極易受沉降影響的設(shè)置等，優(yōu)先將建筑物的布置在沉降均勻、傾斜較為薄弱的塌陷盆地底部，盡可能避難建設(shè)在塌陷邊緣地帶。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，短時(shí)間之內(nèi)離不開(kāi)對(duì)于煤礦資源的需求。于此，對(duì)于我國(guó)煤礦開(kāi)采的現(xiàn)狀，要從技術(shù)、政策以及各方面來(lái)切實(shí)的解決塌陷問(wèn)題的產(chǎn)生以及應(yīng)對(duì)的措施，由此保障煤礦開(kāi)采能夠順利進(jìn)行的同時(shí)，為生態(tài)環(huán)境以及人民自身和財(cái)產(chǎn)的安全性提供堅(jiān)實(shí)的保障。