煤礦開采中工程地質災害與減災對策研究

＊李顯軍

（華陽集團山西寧武榆樹坡煤業有限公司 山西 036000）

引言

在煤礦開采中，很多礦山的資源都會出現過度開采的情況，在這種情況下導致工程地質災害的情況頻頻發生，這不僅會影響到煤礦企業的整體經濟效益，還對開采人員的生命財產安全造成嚴重的威脅。為了有效地防止煤礦開采中工程地質災害的發生，煤礦企業應該深入地分析工程地質災害發生的原因，明確災害鏈的概念，不斷地優化和完善工程地質減災的對策，使得煤礦開采能夠有序的開展工作。

1.煤礦開采中產生工程地質災害的原因

在煤礦開采中工程地質災害情況有很多種，但是造成不同災害表現的原因主要有三種類型。

(1)礦體本身的原因

在工程地質災害中會發生一些火災類型的災害，比如瓦斯爆炸、礦井火災、地熱等，其中瓦斯爆炸的災害主要是因為礦體內部的通風效果差，開采環境惡劣，因此會導致礦井下邊的空氣中瓦斯大量的聚集，因此會引起瓦斯爆炸如圖1所示。此外由于有一部分煤體的碳化程度比較低，當水分經過慢慢的蒸發之后，就很容易出現自燃的情況，進而引起礦井火災的發生。其中瓦斯爆炸和礦井火災會對采礦人員造成致命的傷害，嚴重危害到采礦生產人員的生命安全。這種類型的災害中，會引起大量的人員傷亡，因此應該重視這幾種災害，并采取相應的減災對策。

圖1 瓦斯爆炸

(2)巖體變形

在煤礦的開采中工程地質災害類型還有采空區地面的塌陷以及坑內巖爆等災害類型，引起這方面災害的主要原因是因為巖體的變形。其中采空區地面的塌陷災害是因為礦柱的設置不科學或者在開采煤礦的過程中破壞了礦柱，使得框柱的支撐力降低，進而造成地面的塌陷。地面塌陷會對道路、建筑以及耕地等地表上的資源造成嚴重的破壞如圖2所示，此類災害的破壞力很強。坑內巖爆災害，是因為礦坑內部的圍巖因為受到一些外力的作用，使得圍巖被嚴重的壓縮，當開采中挖空一面之后會出現自由面，這時巖石會釋放自身的壓力，使巖體本身碎裂成小塊，并向礦內進行噴射，形成了巖爆災害，這種災害嚴重地影響煤礦開采的安全生產。

圖2 地表塌陷

(3)水位的改變

如果煤礦開采中水位發生變化，會引起礦坑內突水涌水的災害，這種災害具有較強的突發性，并且災害的規模會很大，進而導致災害的后果也會比較嚴重。出現礦坑突水涌水災害的主要原因是在煤礦開采中沒有正確地評估礦坑的涌水量，在實際的開采中破壞到整個透水斷層，使得大量的地下積水或者地面的水進入到礦井內部淹沒井巷，造成人員的傷亡。

2.災害鏈概述

在煤礦開采的過程中，會使用到配套的工程設施，開采的周期一般比較長，而且人員集中性較強。隨著時間的推移，煤礦規模也在不斷的擴大，煤礦的開采也會涉及到整個礦區。但是因為人為開采會導致礦區的工程地質發生一些改變，因此這大大地提高了地質災害的發生率。在煤礦開采的過程中會出現一些不合理的開采活動，從煤礦工程地質災害的情況進行分析，可以知道人為的影響以及煤礦本身的地質環境會對地質災害的規模以及類型和災害的程度有著直接的影響。

其中活動性的斷裂或者是地震對煤礦開采中工程地質的影響是最大的。在煤礦開采的過程中，勢必會造成地表的塌陷（如圖3所示）以及對周圍的環境造成污染。

在煤礦開采中還會改變地表的應力，進而造成水土流失或者滑坡以及崩塌等工程地質災害的發生，這也不全是因為人為的原因，還有一部分原因是因為自然作用，在人為因素和自然因素的共同作用下，使得礦區地質就形成了礦區地質的災害鏈。煤礦開采中發生工程地質災害使得礦區的發展成為了一個惡性的循環，嚴重的還會危害到地下礦井的開采和施工。在煤礦開采中，工程地質災害主要指的是在工程地質的作用下，或者受到自然環境的影響導致礦區的生態環境和開發環境不斷的惡化，還會引發各種工程地質災害，其中地質災害鏈指的是在煤礦開采中發生的一系列災害事件的綜合名稱。這些工程地質災害的發生，在時間或者空間上都有一定的制約關系，并且都是受到人為活動和自然環境的影響而導致的災害的發生。從目前煤礦開采中工程地質的災害情況進行詳細的分析，并對地質災害發生的時間方面進行深入的研究，會發現煤礦開采的過程中，各種工程地質災害的時間是相互制約并環環相扣的像鏈條狀的關系，因此在災害發生的時候會出現重疊性以及滯后性和一致性等特點。每種工程地質災害是互相制約的，有時候因為空間和時間的原因導致災害的程度越來越大，進而破壞了整個煤礦開采的工程地質環境。

在煤礦開采中工程地質的勘探工作對于災害的類型以及災害的程度和破壞力等方面，可以通過災害鏈進行相應的分析，并進行災害的預測，通過研究工程地質的災害鏈可以預測出邊坡災害誘發性地震災害，水土流失（如圖4所示）等很多災害的類型。因此災害鏈在工程地質的研究中有著重要的作用，災害鏈的使用對煤礦開采中工程地質的減災有著重要的研究意義和價值。

圖4 水土流失

3.地質災害工程地質災害的減災對策

(1)優化煤礦的通風，有效地降低瓦斯的濃度

在煤礦開采的過程中，進行瓦斯濃度的檢測是開采過程中最基礎的工作內容之一，通過檢測可以有效的保證礦井內瓦斯的濃度是保持在安全的標準范圍之內，如果在檢測的過程中發現瓦斯超標的情況，就會及時地進行報警，并采取科學的方式來有效地降低礦井內的瓦斯濃度，進而可以避免礦井內發生瓦斯爆炸的事故。

對于瓦斯爆炸事故災害的預防應該注重管理明火，對于開采人員的安全工作意識也應該進行提升，這樣可以有效地防止瓦斯爆炸災害出現。礦井內的通風系統（如圖5所示）可以有效地增強礦井內部的氧氣濃度，同時還可以降低礦井內的瓦斯濃度，使得礦井內的工作環境更加安全。因此應該不斷地優化和完善礦井內的通風系統，結合實際的開采情況，并使用相應的通風設備來保證礦井內的通風系統能夠正常的運行，對于通風系統也要做到定期的維護和檢修，可以有效地掌握通風系統的工作狀態，及時發現安全隱患，進而可以有效地避免礦井中瓦斯的濃度過高而發生瓦斯爆炸的災害事故。

圖5 礦井通風系統

(2)對工程地質的水文地質進行合理的評價

在工程地質勘測和設計的工作中，水文地質會對整個煤礦開采的影響力很大，并且水文地質的問題會影響到后期煤礦的安全開采，因此在工程地質的勘測中應該注重水文地質的問題，并采取針對性的措施來應對水文地質問題，進而使得煤礦開采能夠有序的開展。對于煤況建設的單位應該結合實際的施工情況，不斷地完善水文地質的評價制度，進而可以對工程地質的水文地質進行全面的綜合性勘察和分析，將水文地質的問題劃分為不同的等級，這樣才能保證在煤礦開采中安全性。負責勘察水文地質的人員應該充分地掌握地下水的特征，并結合實際的情況進行綜合的分析，進而得出更全面的評價結果，有效降低煤礦開采中工程地質災害的發生。

(3)增強工程地質勘察人員的培訓

在煤礦開采中，工程地質勘察工作非常的重要，勘察人員是直接的參與者，因此，勘察人員勘察的水平和勘查技術會直接影響到工程地質勘察的效果和質量，所以應該不斷地強化工程勘察人員的專業勘察水平，加強對勘察人員的培訓和教育，使得勘察人員能夠學習到更為先進的勘察技術和知識，有效地提高工程地質勘察的結果。同時除了培訓之外，還應該為勘察人員提供更多的進修學習的機會，通過不同的培訓教育方式來豐富勘察人員的工作經驗，并提高勘察人員的職業素養。此外，還應該對勘察人員的工作表現進行全面的評價，使得勘察人員的工作更加的認真和積極，工作效率和質量也會更高，這會從很大程度上降低煤礦開采中工程地質災害的發生。

4.結束語

在煤礦的開采中會發生很多類型的工程地質災害，這些災害嚴重的危害著采礦人員的生命安全，同時也會對煤礦企業造成重大的經濟損失，因此應該注重在煤礦的開采中采取相應的減災措施，進而降低災害的發生率。