■汪健 王志強(qiáng)

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站 安徽合肥 230001）

地下采煤對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度的分析

■汪健 王志強(qiáng)

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站 安徽合肥 230001）

礦山中生活的居民在很大程度上受到礦山開采的影響，導(dǎo)致礦山地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)很多問題。地質(zhì)環(huán)境作為人們的重要居住地點(diǎn)，為人們提供了廣闊空間。開采過程中，會導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化或發(fā)生形變。本研究通過分析地下采煤對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度，以為相關(guān)領(lǐng)域研究和實(shí)際的采煤工作提供參考和借鑒。

地下采煤礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度

0 前言

地質(zhì)環(huán)境是指煤礦開采過程中能夠影響的巖石圈、生物圈、水圈等等。其受到影響的等級通常為三等，按照地勢、巖石構(gòu)成、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文特征等能夠?qū)τ绊懗潭冗M(jìn)行判斷。地下開采會造成坍塌、滑坡、泥石流等很多地質(zhì)災(zāi)害，造成人力、物力等損失，影響礦區(qū)安全。因此，研究地下采煤對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度的分析是非常必要的。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境受地下采煤影響的機(jī)理

礦山地質(zhì)環(huán)境很大程度上受到地下采煤的影響，其影響周期較長且范圍較廣，經(jīng)常反復(fù)作用，引起并加深地質(zhì)災(zāi)害程度。地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)原因主要由地形地勢、地質(zhì)結(jié)構(gòu)組成、地層巖性和巖石構(gòu)造等，而部分地區(qū)的地質(zhì)組成結(jié)構(gòu)一定程度上影響著巖石侵蝕的發(fā)育和發(fā)展[1]。這些不同的因素和原因都能夠引起地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，并能夠影響災(zāi)害的嚴(yán)重程度和種類分布等。

地下采煤帶來的上覆巖位移使得位移部位的地址性質(zhì)發(fā)生變化，引起采空區(qū)出現(xiàn)，改變并破壞了原來的地質(zhì)構(gòu)造。而在內(nèi)部的應(yīng)力過高時，則會發(fā)生裂開和冒落，老頂板巖石會發(fā)生形變并向里面法線位移，出現(xiàn)離層和縫隙。所以，地下開采能夠帶來很多地質(zhì)環(huán)境問題，增加地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)頻率，帶來很多不安全因素。

2 地下采煤對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響程度分析

2.1 礦區(qū)概況

山西焦煤礦區(qū)橫跨太原、呂梁、日照等地區(qū)，是山西省重要的煤礦資源開發(fā)地區(qū)。焦煤礦區(qū)資源豐富，可開采區(qū)域面積將近1970多億立方米，主要集中在西山、河?xùn)|等。如今有20多個生產(chǎn)礦，是我國產(chǎn)煤主力軍使得之一。主要呈現(xiàn)E-W、S-N、N-E的構(gòu)造分布[2]。焦煤礦區(qū)背斜所有區(qū)域較大，主要城N-W傾斜，角度達(dá)85°。S-E部坡度較緩，為15°。其褶皺對煤層沒有太大的影響。此地區(qū)斷層數(shù)量多，主要東北走向，傾斜角度范圍在50°≤Y≤80°。滑坡共有6個，存在歷史悠久，且如今很少發(fā)生變化，露頭線有深有淺，導(dǎo)致滑坡的穩(wěn)定性遭到破壞，出現(xiàn)較為明顯的地表沉降現(xiàn)象。此地區(qū)底層較緩，緩傾斜坡度繁多，且井田內(nèi)底層的構(gòu)造較為完整，主要由粉砂巖。泥質(zhì)巖、煤層、白云巖、石灰?guī)r等組成。

2.2 地下采煤對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響程度

2.2.1 地下巖體應(yīng)力影響

地下煤礦開采過程中，會形成一定的開挖空間，使得其應(yīng)力場發(fā)生變化。在此空間內(nèi)，內(nèi)部會出現(xiàn)一定的壓力減少區(qū)域，同時其壓應(yīng)力降低。會使得巖層中的所有的彈性釋放，將巖石擠壓成碎塊。與此同時，開挖空間下端和上端形成一定的減壓區(qū)域，并且其產(chǎn)生的拉應(yīng)力能夠?qū)χ苓叺膸r石產(chǎn)生一定的破壞，引起巖石或者地質(zhì)的形象發(fā)生變化或者整體位移。頂板巖層部分的壓力承受較多，因此出現(xiàn)形變，而一旦這種壓力超出忍受范圍時，則會導(dǎo)致坍塌、斷層等問題的出現(xiàn)。

2.2.2 巖層破壞

采煤后會存在采空區(qū)，而此區(qū)域的上覆和底板巖層最初應(yīng)力如果出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，則巖石會有位移和形狀的變化 （即為巖石位移）。

其主要表現(xiàn)為不同的形式：

（1）彎曲。彎曲主要是一種巖石位移的表現(xiàn)。在地下采煤時，自頂板處沿著法線凹陷，并且地表會發(fā)生形變，進(jìn)而引起地表下陷、坍塌、開裂等問題。

（2）冒落。冒落是指巖石位移時出現(xiàn)的較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，一般是在過渡開采區(qū)域的頂板巖層里面。因?yàn)榇藚^(qū)域的巖層承受壓力過大，使得巖石遭到破壞成為碎塊，無法很好地在此區(qū)域中分布。當(dāng)巖層受到嚴(yán)重破壞時，會加大影響范圍，使得地表位移且發(fā)生形變，并形成巖石和地表坍塌和位移、下陷等，大大提高了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率。

（3）巖石滑移。采煤過程中，如遇到煤層有一定的傾斜時，基于自身的重力，其會沿著法線形變和沿層面移動[3]。傾斜度增加，其位移距離變遠(yuǎn)，且造成采空區(qū)的巖層手拉伸出現(xiàn)斷裂。

（4）巖石下滑。采空區(qū)出現(xiàn)時，其上方向跨落的巖石會出現(xiàn)向下滑動的狀態(tài)，改變了空間布局，增加了巖石移動的劇烈程度，致使形變、裂縫等。如圖1為巖層受到破壞的表現(xiàn)。

圖1 巖層受到破壞的表現(xiàn)

2.2.3 地表移動

巖石層移動減緩時，采空區(qū)的頂部會向底端降落，由此盆地出現(xiàn)且占地較廣。如果開采的形狀為長方形，盆地形狀即接近圓形。下陷的盆地中不同的點(diǎn)位移距離存在差異，且向此區(qū)域的中間移動，使得原來的地表地勢、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等發(fā)生巨大變化，很大程度上對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響。嚴(yán)重的地區(qū)出現(xiàn)大量的凹陷，地面上的植物受到嚴(yán)重毀壞，水土流失現(xiàn)象頻發(fā)，對當(dāng)?shù)鼐用裆畹雀鞣矫鎺硐麡O影響。

3 結(jié)論

礦區(qū)采煤的采空坍塌和煤層的厚度、傾斜程度、采深、采厚、巖性、采煤過程有著極大相關(guān)性。在采煤過程中，會在地表下面形成一定的空間，此空間的挖掘?qū)е聨r體中的平衡結(jié)構(gòu)被打破，導(dǎo)致地層出現(xiàn)裂縫、罅隙、冒落、形變等巖石位移現(xiàn)象，對地質(zhì)環(huán)境及周圍居民的安全造成威脅。

[1]蔣正舉，劉金平.基于物-場模型的礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度降低途徑研究 [C].中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會.2013中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集 （第六卷）.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會，2013.

[2]張志祥，張永波，趙雪花，等.隆博煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估及防治對策 [J].太原理工大學(xué)學(xué)報，2013，09（02）：218-222.

[3]張軍雷.地下采煤對礦山地質(zhì)環(huán)境影響層次的研究分析 [J].科技風(fēng)，2013，11（17）：270-272.

TD167[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-22-1