煤礦地質災害及防治措施研究

（山西晉煤集團沁秀煤業有限公司 山西 048000）

前言

多年來，隨著中國經濟的快速發展，煤礦的開采規模也不斷擴大。煤礦地質災害的相應隱患逐漸增加。在經濟利益的驅動下，許多煤礦企業忽略了安全和生產過程中的環境問題。煤礦地質災害具有群體性，區域性和持續時間多樣性等特征，對人們的生命財產，企業的生產都會造成嚴重破壞。因此，為了實現資源和環境的可持續發展，必須采取有效措施，防止和減少煤礦地質災害造成的破壞，減少污染，防止災害的再次發生。

1.煤礦地質災害特點

(1)群體性

煤礦地質環境的反應通常在特定時間段內成組發生，形成災害群。

(2)區域性

地質災害的發生有很明顯的區域性，并且與諸如區域結構條件，測煤巖石科學的綜合特征以及煤轉化條件等因素有關。地下巖層的應力逐漸變化，煤礦附近的巖層逐漸被破壞，隨著實際工作量的增加，破壞程度也逐漸增加。

(3)持續時間多樣性

地質災害的持續時間各不相同，有些災害發生緩慢且持續時間長，而另一些則突然發生且持續時間短。例如：山體滑坡和坍塌等地質災害具有突發性，持續時間較短；地面沉降等地質災害發生緩慢，持續時間較長。

(4)衍生性

與鎖鏈反應類似，一次煤礦地質災害經常會引發一系列有因果關系的二級地質環境災害。

(5)危害性巨大

煤礦地質災害對社會各方面都有很大的危害，例如煤礦工作人員的直接傷亡，個人、企業財產的損失，對工作人員的心理壓力，對地區、企業的經濟發展的負面影響，對當地環境的巨大破壞等。

(6)可預防性

煤礦地質災害發生有一定的的規律，在目前的技術水平上無法完全避免，但是可以利用這些規律，以減少災害發生的頻率，并最大化的減少災害帶來的損失。

2.煤礦地質災害成因

(1)客觀原因

煤礦地質災害的客觀原因是巖石和地殼的拆卸和開挖的連續過程，而這種人工開挖活動會導致煤炭生產過程中原始地殼變得不平衡，區域性地殼變得不穩定，地質災害發生幾率隨之增高。在煤礦開采進程中，采空區在不斷增加，開采的深度和面積也在逐漸增加。由于開采活動，開采環境破壞了煤礦巖層的原始狀態，而原始巖石的應力破壞了上、下部巖層，從而導致了地質災害，例如地表沉陷和邊坡失穩。采礦活動使地下水位發生了顯著變化，并且還會導致地表滲漏。

(2)主觀原因

煤礦經營者和工作人員缺乏安全意識，技術應用不當以及操作過程中的不規范經營。生產前煤層的分布特征并未得到煤礦生產部門的足夠重視，沒有采取有效的防范措施，極易引發各種地質災害。

3.煤礦地質災害類型

(1)山體滑坡

圖1 山體滑坡現場

隨著人類對煤礦的開采，使其形成大量的采空區，它們的承載力不足，在某些情況下，極易發生滑坡和坍塌。但是，滑坡和塌方的發生不僅影響隨后的煤炭資源開采，而且還改變了該地區的原始地質和地形，從而導致了該地區的自然生態失衡。

(2)地面沉降與塌陷

煤礦開采活動中破碎煤層區域內的巖石時，它會干擾煤層周圍巖石的初始應力場，因此與其他區域不同。相比之下，巖石被破壞時安全帶容易發生地面沉降和塌陷。煤炭資源的開采逐漸擴大了地下礦區的面積，并嚴重破壞了周圍的初始應力場和地下水位，降落漏斗的行程以及礦區山脈的陡峭斜坡對整個礦區造成沉降和坍塌的威脅。

圖2 地面沉降

(3)煤與瓦斯突出

地質結構經常因煤礦區域而異，如果該區域的巖石結構相對封閉，吸附、游歷在煤層縫隙中的瓦斯較多，在煤炭生產過程中會積累大量的瓦斯，當煤礦的開采導致地下應力的局部變化時，將破壞最初的封閉系統，泄漏在該地區累積的瓦斯，最終導致發生瓦斯爆炸等一系列災害。

圖3 煤與瓦斯突出

4.煤礦地質災害防治措施

(1)檢測預警建設

建立煤礦預警系統最重要的是增加對技術，資金，設備和人員的投資，使預警系統可以實時監測煤礦的生產，及時發現災害并立即將災害信息反饋給各級部門。當預警系統發布災難信息時，應急響應機制需要快速響應并處理。

圖4 實時展示礦山形狀及狀態

(2)提高煤礦員工的意識

地方政府和煤礦高級主管部門要加強安全意識的普及，以預防和管理煤礦地質災害，敦促煤礦雇員盡早切實意識到防災的重要性，當他們面臨災難時，需要保持良好的心理素質。也要注意提高雇員在災難中的自保能力。煤礦公司的領導和雇員都要充分認識煤礦地質災害的主要特征，掌握各種防災方法和對策。對于經常發生煤礦地質災害的礦區，需要組建專家隊伍，以了解煤礦地質災害的規律，提高監測和預防煤礦地質災害的能力。

(3)加強地質勘探

由于地質條件對防災措施的制定有重要影響，因此在設計和建造礦井之前，應詳細研究礦井范圍內的地質結構的性質，特征，活動水平和范圍，并研究其被破壞的結構，分析了各種地質結構的成因及分布規律，并將其用作合理規劃工程活動的基礎。在煤礦開采活動之前，有關部門應開展煤礦地質災害風險評估，并針對不同的可能發生的災害類型制定詳細的預防和應對計劃，以促進預防和管理煤礦地質災害。

(4)完善通風系統

通風系統可以實時監控煤礦開采過程中的瓦斯濃度，當瓦斯濃度超過安全范圍時，將警報信息共享給煤礦預警系統，通知有關部門和各級崗位提前做好應對措施，以此高效、安全的來預防和控制瓦斯。

(5)加大生態治理，提升礦區整體環境

在煤礦開采過程中，破壞了礦區的生態環境，使生態系統失衡。此外，地質災害的預防和管理主要是針對礦區的安全運行，并未考慮礦區的生態環境和土地的恢復方式。因此，需要重建和維護廢棄的礦區，恢復當地生態系統的功能，促進植被綠化和生物保護，努力建立一個相對和諧穩定的礦區，防止因生態條件變化而導致災難。

5.結語

煤礦地質災害是影響煤礦企業的重要因素，對人們的生命財產，企業的生產都會造成嚴重破壞。要實現安全、高效作業，就必須對煤礦地質災害有高度的重視，有必要建設良好的預警系統，全面實施安全培訓，提高人員的安全意識，促進煤礦企業的可持續發展。由于地質災害的不可避免和突然性，因此必須通過防災措施才能最大程度的減少人員傷亡和財產損失，上級部門和煤礦企業應齊心協力，共同應對煤礦地質災害，為煤礦的安全生產提供保障。