黃健
摘 要:在我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生沉陷事故,這與開(kāi)采的手段和方法以及開(kāi)采地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境有著密切的關(guān)系,沉陷事故給人們帶來(lái)了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,本文針對(duì)煤礦開(kāi)采沉陷的含義和影響因素進(jìn)行分析,進(jìn)而指出有效控制的措施,希望給煤礦開(kāi)采的相關(guān)部門(mén)和人員一些參考性的建議。
關(guān)鍵詞:煤礦開(kāi)采;沉陷;控制措施
一、煤礦開(kāi)采沉陷的涵義
煤礦開(kāi)采沉陷是指煤礦開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的地面沉陷問(wèn)題,如地面裂痕,礦井坍塌等,造成人員和財(cái)產(chǎn)損失,對(duì)地表環(huán)境也會(huì)造成巨大的破壞。這種事故在煤礦開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn),但有時(shí)又是可以避免的,因此從下面介紹幾種煤礦開(kāi)采沉陷的防治途徑。
二、煤礦開(kāi)采沉陷的防治技術(shù)的考慮因素
煤礦開(kāi)采沉陷防治技術(shù)應(yīng)該從以下兩個(gè)方面考慮:
1、對(duì)開(kāi)采沉陷的控制
這方面是針對(duì)煤礦開(kāi)采沉陷發(fā)生之前必須要做的預(yù)防工作,必須要通過(guò)合理選擇采礦的方法和工藝,必須仔細(xì)勘探開(kāi)采周?chē)牡刭|(zhì)和土壤環(huán)境,合理展開(kāi)開(kāi)采工作面,根據(jù)不同的地質(zhì)需要采取不同的防護(hù)措施,減少地表的下沉,控制下沉的速度和范圍,確保達(dá)到保護(hù)地面建筑物的目的,也進(jìn)一步保護(hù)下井工人的安全,保護(hù)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境。
2、開(kāi)采沉陷地區(qū)的恢復(fù)和整治
這方面是針對(duì)煤礦開(kāi)采沉陷發(fā)生之后要做的補(bǔ)救工作,必須要土地復(fù)墾技術(shù),重新耕種,恢復(fù)農(nóng)作物的種植,恢復(fù)開(kāi)采地區(qū)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境,同時(shí)還要加強(qiáng)地表建筑物的抗壓性能,加固建筑物,隊(duì)開(kāi)采沉陷地區(qū)的土地進(jìn)行綜合的治理,保證最大程度恢復(fù)之前的生態(tài)平衡。
三、煤礦開(kāi)采沉陷的防治技術(shù)的新途徑
根據(jù)煤礦開(kāi)采沉陷防治技術(shù)的主要考慮因素,提出以下方法:全部填充開(kāi)采;覆巖離層帶注漿充填;條帶開(kāi)采;限厚開(kāi)采;協(xié)調(diào)開(kāi)采
1、全部填充開(kāi)采
這種方法就是在煤炭采出之后,在礦井的頂板沒(méi)有脫落之前,對(duì)礦井采空區(qū)進(jìn)行全部填充作業(yè),保證礦井的穩(wěn)定性以及地面的穩(wěn)定性。主要有三種材料
1.1用固體的材料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行緊密的填充,這樣可以減少礦井頂板巖層出現(xiàn)的下沉現(xiàn)象,減少地表的下沉和變形。
1.2用風(fēng)力充填和矸石自溜充填,就是說(shuō)通過(guò)風(fēng)力的作用,使得地表的一些泥沙石塊吹進(jìn)礦井內(nèi)部的采空區(qū),形成自己填充的效果,還有就是通過(guò)礦井與地面形成的一定的傾斜角度,地面的矸石也會(huì)自己滑進(jìn)礦井,形成自我填充,減少煤礦開(kāi)采沉陷的出現(xiàn)。
1.3用水沙充填,這種方法是全部充填法中效果最好的一種方法,可以有效減少地面的下沉,就是通過(guò)對(duì)礦井的采空區(qū)灌入水沙,形成一定的支護(hù)作用,保證采礦時(shí)的安全。
全部填充法需要專(zhuān)門(mén)的充填設(shè)備和設(shè)施,還需要充足的填充材料,所以造成礦井的前期投入較大,這樣會(huì)提高煤炭的開(kāi)采成本。所以要根據(jù)具體的情況慎重選擇全部填充法,一定要根據(jù)具體情況,采取不同的填充材料。
2、覆巖離層帶注漿充填
根據(jù)煤礦采空區(qū)上方覆巖移動(dòng)形成的三帶的巖移的特點(diǎn),在煤炭開(kāi)采之后的一定時(shí)間內(nèi),用鉆孔往離層帶空間注入泥漿填充,這種注漿填充并且不是全部填充,而是對(duì)離層帶進(jìn)行部分隔離填充,可以加固離層帶的空間穩(wěn)定性,將容易移動(dòng)的砌體梁結(jié)構(gòu)加固圍穩(wěn)定性較好的連續(xù)梁結(jié)構(gòu),這樣可以加固離層帶的穩(wěn)定性和抗壓性,使離層帶的下沉空間不再向地表傳遞,這樣可以有效減少或者緩解地表下沉,可以有效地保護(hù)地表建筑物和農(nóng)田。這種技術(shù)相對(duì)于全部填充法填充的材料少很多,所以費(fèi)用也會(huì)低很多,但是這種技術(shù)并不成熟,操作起來(lái)具有很大的風(fēng)險(xiǎn)性。
3、條帶開(kāi)采
這種方法就是根據(jù)煤層和頂層的巖層覆蓋面的組合條件,根據(jù)一定的比例,再被開(kāi)采的煤層中間預(yù)留出一定數(shù)量的煤炭,作為開(kāi)采時(shí)的力量支撐,只開(kāi)采出條帶狀的煤炭,這種開(kāi)采方式是通過(guò)開(kāi)采一部分煤炭而保留另一部分的地下煤炭資源做支柱,可以有效支撐上覆巖層,從而進(jìn)一步減少巖層的移動(dòng),控制地表的浮動(dòng)和變形。這種開(kāi)采方法的不足在于開(kāi)采煤炭的數(shù)量較少,花費(fèi)的時(shí)間較多,需要掘進(jìn)巷道,造成開(kāi)采工作量的加大,開(kāi)采成本也會(huì)大大增加。
4、限厚開(kāi)采
這種方法就是根據(jù)開(kāi)采地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、土壤等自然條件以及地表建筑物的高度,抗壓性能等等綜合考慮,確定煤層開(kāi)采的厚度,這種方法一定要綜合考慮各方面的因素,通過(guò)比較分析,精確計(jì)算,最后得到一定的結(jié)果,確定煤層可以開(kāi)采的厚度,這種開(kāi)采只是針對(duì)某一固定厚度的煤層,其他厚度的煤層均不涉及,通過(guò)這種比較謹(jǐn)慎的開(kāi)采方式,可以有效減少地面下沉。但是這種開(kāi)采方法也存在很大的問(wèn)題,比如開(kāi)采的范圍有效,提前的準(zhǔn)備勘測(cè)的工作很多,只是在比較淺的煤層中具有一定的使用價(jià)值,對(duì)于很深很厚的煤層,操作起來(lái)難度很大,同時(shí)需要勘測(cè)的數(shù)據(jù)更多,工作量更大。
5、協(xié)調(diào)開(kāi)采
這種開(kāi)采方法主要針對(duì)于比較厚的煤層,對(duì)于比較厚的煤層一般采用分層開(kāi)采的方法,一定要合理設(shè)計(jì)開(kāi)采的順序和步驟,根據(jù)不同的現(xiàn)實(shí)情況,采用不同的開(kāi)采工具,確定煤層與煤層之間的開(kāi)采距離,以及相互之間的位置,根據(jù)一些力學(xué)原理,使得每個(gè)煤層之間開(kāi)采力度形成抵消效果,就是說(shuō)使開(kāi)采一個(gè)煤層所產(chǎn)生的地表變形程度,與開(kāi)采另一個(gè)煤層所產(chǎn)生的地表變形程度相互抵消或者抵消一部分,這種方法可以有效減少采動(dòng)引起的地表變形。這種方法注重的是各方面的協(xié)調(diào),通過(guò)協(xié)調(diào)來(lái)形成地表變形程度的相互抵消。這種方法雖然比較方便可用,但是這種方法實(shí)施起來(lái)難度很大,煤層與煤層之間的距離難以把握,對(duì)于技術(shù)的要求很高,同時(shí)組織生產(chǎn)的難度也很大,對(duì)于技術(shù)水平要求也很高,人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求也很高,就目前來(lái)說(shuō)我國(guó)的礦井工人的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)難以達(dá)到相應(yīng)的要求。
在煤礦開(kāi)采的具體過(guò)程中,一定要注意一些細(xì)節(jié)問(wèn)題,在開(kāi)采過(guò)程中要盡量根據(jù)礦區(qū)的具體情況,如地質(zhì)、土壤、建筑物、煤層的深度、煤炭的數(shù)量等等來(lái)采取不同的沉陷防治途徑,一定要謹(jǐn)慎開(kāi)采,以最大的努力降低煤礦開(kāi)采沉陷造成的危害。不僅是開(kāi)采技術(shù)和方法要合理,也要加強(qiáng)煤礦工人的專(zhuān)業(yè)素質(zhì),要對(duì)工人進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的訓(xùn)練,提高他們的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和具體的施工技巧。
結(jié)語(yǔ):
煤礦開(kāi)采沉陷問(wèn)題是普遍存在的問(wèn)題,我們?cè)诿旱V開(kāi)采過(guò)程中一定要加以重視,在開(kāi)采之前要做好相應(yīng)的預(yù)防工作,鞏固好周?chē)牡刭|(zhì)和地面的建筑物,即使發(fā)生沉陷事故也不必驚慌,做好沉陷之后的恢復(fù)工作,恢復(fù)以前的生態(tài)平衡。因此煤礦開(kāi)采過(guò)程中要做好兩個(gè)方面的工作,爭(zhēng)取避免出現(xiàn)沉陷事故,影響煤礦開(kāi)采的進(jìn)度,危及礦井工人的生命安全。
參考文獻(xiàn):
[1] 白文斌,焦曉燕,王立革,王勁松,張亞麗.我國(guó)中部井工煤炭開(kāi)采沉陷對(duì)農(nóng)田大型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2012(04)
[2] 宋正標(biāo),孫建國(guó),張憲新.煤炭開(kāi)采引起地面沉陷的防控和治理[J].山東煤炭科技. 2012(01)
[3] 陳銅憲.府谷礦區(qū)開(kāi)采沉陷規(guī)律探討[J].陜西煤炭. 2012(01)