煤礦地質災害特性分析及預防措施

梁振宏

（山西煤炭運銷集團陽城大西煤業有限公司，山西陽城048105）

隨著我國煤礦生產技術水平提高，煤礦不斷開拓延伸，礦井生產能力也隨之增大，但是在實際煤礦生產過程中，由于煤礦企業對地質災害預防力度不夠，以及地質災害治理費用投入不足，導致礦井生產過程中地質災害頻繁發生，煤礦常見的地質災害主要有水害、瓦斯爆炸、頂板垮落、滑坡、地表沉陷、泥石流等，地質災害不僅造成煤礦重大經濟損失，甚至發生重大人員傷亡事故[1]；所以，煤礦在生產時必須合理確定生產區域可能存在的地質災害類型，分析地質災害特性，并根據煤礦實際生產情況采取合理有效的預防措施，這有這樣才能保證煤礦安全高效生產。

1 地質災害原因分析

（1）水害事故發生：由于煤礦在生產過程中對開采區域水文地質資料掌握不夠，或在明確水文地質條件下，未采取合理有效防治水技術措施，如未設置放水閘門、未設置防隔水煤柱或者探放水施工設計不到位等，從而導致生產期間發生水害事故[2]。

（2）瓦斯爆炸：由于煤礦井下通風系統紊亂，通風設施老化等不能滿足煤礦生產需求，隨著煤礦不斷開拓延伸，礦井采掘工作面數量增加，從而造成工作面不足現象，風流無法排除瓦斯，導致工作面瓦斯積聚現象，當瓦斯積聚濃度達5%～16%時會發生瓦斯爆炸事故。

（3）頂板垮落：由于工作面采掘工作中在過地質構造如斷層、陷落柱等，未及時采取合理有效的圍巖控制措施，造成構造帶處支護不足現象，受構造應力及回采應力影響，出現頂板垮落事故。

（4）滑坡、泥石流：由于煤礦開采過程中煤矸石堆積地表，以及礦井內污水排至地面，導致礦區地表生態植被破壞嚴重，當出現雨季時礦區地表蓄水能力差，造成滑坡、泥石流等事故發生[3]。

2 地質災害特性分析

2.1 群發性

群發性是以往發生地質災害的明顯特點。由于地下開采會對原來的地質構造造成較大的破壞，特別是開采深度越深，使得原來穩定的內應力發生移位，對周圍巖石的穩定性破壞越大，而且隨著開采工作面的不斷向前推進，會擴大地質構造的破壞范圍，最終導致連續大范圍地質構造破壞，這就是群發性。繼發性很容易導致開采區域內的地表大范圍開裂、下沉，在不同地點，不同時間多次出現，對周邊作業環境造成嚴重的影響[4]。

2.2 災害強度大

由于煤礦地質災害發生后很難控制，如重大煤礦地質災害如水、火、瓦斯等一旦發生后對礦井重要設施產生嚴重破壞作用，造成設施很難二次修復或修復周期長、難度大，地質災害發生后很難在短時間進行控制，災害強度大。

2.3 不可避免性

隨著開采技術及工藝的不斷提升，對礦井地質災害的控制及防范措施不斷加強，然而很難在短時間內完全控制地質災害。通過研究發現，地質災難都是危險因素達到一定條件才會發生的。所以在礦井開采時能夠制定出一套合理有效的應對方案，即使不能杜絕地質災害的發生，也能提前做好地質災害的防御工作[5]。

3 地質災害防治措施

3.1 防治私挖亂采現象

（1）根據之前發生的地質災害分析可以發現地質災害都具有不科學、不合理開采等共性，這些都是造成地質災害發生的根本原因。為了避免私挖亂采現象的發生，相關工作人員要制定規范有效的防治措施，安排工作人員嚴密排查私挖亂采現象，并對各個礦井的開采過程進行巡查，并用制度及措施去規范礦井的開采作業。

（2）為了全面了解礦井的地質構造，需安排專業的技術人員對礦井區域那個地質構造進行分析。首先要分析礦井開采的安全性，其次要結合礦井周圍的地質環境，分析推測最容易發生的地質災害，并根據分析結果制定出相應的措施，同時要對井下工作面的開采方式進行規范，確保能夠有效預防礦井地質災害。

3.2 強化煤礦通風管理

（1）通風是井下工作面開采中最重要的工作。通風系統能夠隨時監測井下瓦斯濃度并將井下瓦斯排出，能夠在瓦斯濃度抄寫之前做好預防和處理，避免了瓦斯超限事故引起的災害。因此相關技術人員需對礦井的通風系統進行升級，定期對礦井通風阻力、風量進行監測，保證礦井通風系統穩定[6]。

（2）對于綜采工作面上隅角、掘進巷道回風流中應加強瓦斯監測力度，通過安裝遠程瓦斯監控系統、巷道瓦斯聯鎖控制系統等對采掘工作面瓦斯濃度、瓦斯積聚情況進行實時監測，杜絕工作面瓦斯超限、積聚現象。

（3）煤礦企業應定期對煤礦風門、調節、監控系統、通風機等進行檢修維護，保證通風設施、瓦斯監控設施安全穩定運行。

3.3 加強頂板安全管理

（1）在采掘工作面施工前應合理分析巷道掘進區域可能存在的地質構造，以及實時掌握頂板巖性變化情況，根據頂板巖性特性采取有效的支護設計，采掘工作面在施工過程中應加強圍巖觀察力度，可通過安裝離層儀、應力監測儀等對頂板變形、下沉、巷道兩幫移近量進行監測。

（2）采掘工作面在過地質構造、集中應力區、煤巖頂破碎區時，必須合理分析頂板巖性情況，然后采取合理有效的支護措施[7]，如注漿、架棚、注漿錨桿等，提高破碎頂板穩定性，防止頂板受力失穩出現冒頂、垮落事故發生。

3.4 提高煤礦防治水工作效率

（1）煤礦開采前應采用物探、鉆探等技術手段對開采區域可能存在的含水層、老空水、老窯水分布進行勘探，準確掌握開采區域水溫地質資料，合理分析礦井回采期間可能存在的充水水源及涌水通道，為后期井田開采設計提供依據。

（2）采掘工作面在施工過程中應采用超前鉆探技術手段對采掘工作面四鄰積水情況進行驗證，超前鉆探施工時鉆孔數量、鉆孔深度、仰角、鉆孔封孔工藝等必須符合設計要求，從而達到完全消除水害的目的。

（3）煤礦開采過程中應對礦井盤區、采區建立完善的排水系統，主要包括著水倉、排水管路、排水設施等，并設置防水閘門；每年雨季前必須對礦井排水設施進行一次檢修維護[8]。

3.5 預防滑坡和地面塌陷

（1）加強礦區地表煤矸石安全管理，煤礦企業可對煤矸石進行二次利用，減少礦區地表煤矸石堆積量；同時煤礦應建立井下污水循環凈化系統，如塔山礦設計的污水處理系統，如圖1所示，可有效將井下生產污水凈化后用于地表植被灌溉等，避免污水直接排至地表污染生態環境。

圖1 煤礦污水循環凈化系統結構示意圖

（2）為了有效避免滑坡或者地面塌陷的發生，煤礦企業必須在開采前采取相應的抵抗滑坡措施，如修建擋墻及抗滑樁等，同時煤礦應采用堵截與引流的方式對地表水進行排泄，利用排水溝將這些水排向山溝。

（3）通過勘探等技術手段對礦井周圍斜坡進行觀察分析，對坡度大于30°，高度大于5.0m的裸露山坡，必須人工建立人工防滑坡墻；對采空區上覆地表安裝地表沉降監控系統，實時觀察地表沉降情況，并建立預防機制。

3.6 完善煤地質災害預體系

（1）企業的管理人員要加大地質構造教育力度，了解地質構造發生的原因及后果，提高作業人員安全隱患意識，掌握工作范圍的地質構造及高風險區域。各級管理人員要根據自身工作范圍的地質構造特點制定相應的預防措施。

（2）煤礦企業在了解地質災害危害的同時還需加強自身的保護意識及防御能力。針對礦井地質災難高發區域，需安排專業的技術人員進行勘測分析，同時制定有效的防治措施。

（3）煤礦企業應建立地質災害預警系統，采用先進的信息技術及物力勘查技術相結合，及時有效地監督避免礦井開采中出現各類安全隱患。當礦井地質構造發生變化時能夠及時啟動預警系統提醒相關管理人員采取有效的防治措施，進一步避免礦井地質災害事故的發生，有效確保礦井安全生產。

4 結束語

煤礦企業在生產過程中只有采取合理有效的預防措施，防止煤礦重大地質災害事故發生，只有這樣才能保證煤礦安全高效生產，避免煤礦重大經濟損失以及人員傷亡事故，確保煤礦可持續發展。