陳少華

（安徽省地勘局第二水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蕪湖 241000）

煤炭開采為我國經(jīng)濟繁榮、人民生活改善提供了物質(zhì)保障，但資源開采使得原巖應(yīng)力失衡亦加劇地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生風險。當代煤炭地質(zhì)災(zāi)害與防治嚴重制約煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益，亦對礦區(qū)周圍居民的生活產(chǎn)生較大影響。明確采礦導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害，制定地質(zhì)災(zāi)害綜合治理措施為地質(zhì)部門關(guān)注的重點。

1 地質(zhì)災(zāi)害成因及危害

采礦地質(zhì)災(zāi)害多因開采時挖掘煤田破壞地質(zhì)造成的，嚴重威脅了煤礦員工的生命安全，亦造成了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟損失。煤炭生產(chǎn)過程中圍巖原演應(yīng)力平衡遭到破壞使垮落帶、裂隙帶和下沉帶遭到破壞，引起地表下沉、地下水下降、瓦斯爆炸、山體滑坡等災(zāi)害發(fā)生。故加強采礦地質(zhì)災(zāi)害防護已是新時代必然要面對的問題。例如：朝陽全市露天礦坑1259個，面積30839987m2，生產(chǎn)礦山392個，面積16900203m2，無主礦山869個，面積13939759m2，排巖場399個，堆放量138536247m3。礦山地質(zhì)災(zāi)害多種多樣，含礦山地裂、塌陷、崩塌等[1]。且礦山工程建設(shè)亦出現(xiàn)不同程度影響，如地下水位上升、大面積泥石流等。

2 地質(zhì)災(zāi)害種類分析

2.1 山體滑坡

煤炭開采過程中采動區(qū)的原始應(yīng)力被認為打破故部分區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。因煤炭開采活動造成的山體滑坡屬煤炭開采的次生災(zāi)害，將造成國家的巨大損失，故應(yīng)加強重視。例如：撫順西露天礦區(qū)開采視地應(yīng)力收到干擾造成礦區(qū)北邊頻繁滑坡。據(jù)悉，我國自20世紀30年代至今采礦出現(xiàn)滑坡事件近50多次，最大塌方量高達130萬立方米。尤以20世紀90年代初采礦期間發(fā)生滑坡伴泥石流最為嚴重，嚴重影響礦區(qū)經(jīng)濟效益，亦威脅到礦區(qū)及附近工廠工作人員的人身及財產(chǎn)安全。

2.2 地面沉降、坍塌

礦坑巷道及煤炭才出過程中可破壞周圍巖層的原始應(yīng)力，影響應(yīng)力平衡。故開采上覆巖層時垮落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶受到嚴重破壞，造成地表不同程度沉降及塌陷。另采礦區(qū)不斷擴大規(guī)模將導(dǎo)致地下水抽排，地下水失衡導(dǎo)致采礦區(qū)結(jié)構(gòu)失衡，引發(fā)地面沉降及地表塌陷。近年我國采礦區(qū)附近出現(xiàn)大大小小的煤窯，煤窯在開采時機械化作業(yè)不規(guī)范、技術(shù)及防護不到位嚴重暴露采礦區(qū)地面沉降現(xiàn)象，相應(yīng)引發(fā)一系列采礦次生災(zāi)害，加劇人們的重視[2]。

2.3 瓦斯泄露

瓦斯多存留在密閉的系統(tǒng)內(nèi)，可吸附或游離于每層空縫隙之中。煤炭開采時地應(yīng)力可見明顯失衡，巖層儲氣封閉狀態(tài)遭受破壞，故蓄積氣體外衣。若礦井內(nèi)高溫、沖擊波、有害氣體安全防護措施不到位可引起瓦斯爆炸，造成重大人員傷亡及財產(chǎn)損失。例如：我國20世紀80年代～90年代間共出現(xiàn)煤礦瓦斯爆炸10萬余次，使得煤礦行業(yè)嚴重虧損，我國經(jīng)濟遭受重創(chuàng)。目前瓦斯事故尚未得到根本解決，瓦斯泄露仍制約著煤炭開采事業(yè)的發(fā)展，需加強重視。

2.4 泥石流

采礦區(qū)夏季或梅雨季節(jié)可因雨水過于猛烈引發(fā)暴雨及山洪，暴雨沖刷采礦區(qū)山體可將石體、泥土引入井下，形成井下泥石流?；蛞虮┯隂_刷山體引起滑坡或泥石流，阻塞采礦洞口，造成人員傷亡及財產(chǎn)損失。

2.5 礦坑突水

采礦時因預(yù)判失誤打穿老窿可導(dǎo)致地下水或地面水大量通入礦坑，即礦坑突水。隨開采深度增加，地下水位隨之下降，通水量則不斷增大。例如：九中段因?qū)τ克抗烙嫴蛔銓?dǎo)致巷道斷面和排水溝斷面設(shè)計不合理，引發(fā)上涌水排泄不暢，運輸難度增大。亦或是采礦時遇透水斷層或地裂縫時可使沉積物隨地表徑流涌入孔內(nèi)，機器被泥沙掩埋，礦山遭受巨大打擊[3]。

2.6 冒頂片幫

礦坑周邊或頂板受強大的地殼應(yīng)力時可被強烈壓縮，若采礦挖空視既有可能呢出現(xiàn)延時地應(yīng)力驟然釋放，使大量巖石破裂并向孔內(nèi)噴射，加劇礦山災(zāi)難。如：21世紀初八中斷開采時因施工過程中支護不及時導(dǎo)致巷道大面積冒頂，加劇上部開采難度，造成超百萬元損失。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

3.1 山體滑坡防治

第一，如遇山體滑坡應(yīng)開啟緊急處理措施。拆除滑坡體上重大危害的通信塔，停止施工，對滑坡體加蓋防雨布，設(shè)置簡易截水溝。第二，構(gòu)建災(zāi)害預(yù)警機制。建立專業(yè)檢測隊伍，實施對山體運動情況進行監(jiān)測管理，確保無死角監(jiān)管。借助科學(xué)手段對山體地質(zhì)災(zāi)害進行實時監(jiān)控。第三，建立地質(zhì)災(zāi)害分析制度。及時召集專家分析評估山體滑坡?lián)p失，啟動聯(lián)動機制，在礦區(qū)領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一指揮下各級部門整體聯(lián)動，積極治理，將損失降至最低。

3.2 地面沉降、坍塌防治

第一，調(diào)整開采層次，合理開發(fā)地下水資源，減少地下水開采量；第二，若地面沉降劇烈時應(yīng)停止開采；第三，人工補給地下水時應(yīng)注意回灌水源的水質(zhì)，防治地下水被污染；第四，應(yīng)加強企業(yè)內(nèi)部對地面沉降、坍塌的重視度，有效制定地面沉降、坍塌應(yīng)急措施，保證防治工作的經(jīng)費支持；第五，建立地面沉降、坍塌檢測網(wǎng)絡(luò)，充分利用企業(yè)資源監(jiān)管區(qū)域地面異常，如出現(xiàn)遺產(chǎn)應(yīng)停止開采，行相應(yīng)幕布；第六，要重視地面沉降新技術(shù)、新方法、新設(shè)備的開發(fā)利用，落實國際交流，在防治過程中如遇重點、難點問題可及時向有關(guān)部門反映，申請立項支援；第七，加強綜合管理，地面沉降多因超采地下水所致，故企業(yè)內(nèi)部應(yīng)加強對地下水的管理，積極向上政府匯報情況，在政府同意領(lǐng)導(dǎo)支持下采取有效措施治理地面沉降。

3.3 瓦斯泄露防治

第一，可通過調(diào)節(jié)通風機葉片角度及掛風簾、引風杖等措施增加工作面風力，降低封閉墻瓦斯泄露風險。經(jīng)改良后保證工作面風量由原來的800立方米/分增加到1100立方米/分。第二，設(shè)立新封閉墻。保護煤柱及兩巷之間的媒體若產(chǎn)生蕾西可導(dǎo)致巷道松動圈擴大，墻體及巷道周圍巖體產(chǎn)生裂縫，形成瓦斯泄露。故改變傳統(tǒng)封閉墻工藝，在原來的封閉墻外150cm處另增加一道封閉墻，中間空間打“#”字木垛，以羅克休灌注巷道消除瓦斯積聚。同時將封閉墻掏槽深度增加到1m，于外側(cè)封閉墻預(yù)留注漿孔灌注羅克休，預(yù)防瓦斯泄露。就封閉墻外開裂、漏氣的巷道需進行噴漿堵漏，厚度應(yīng)在2m左右。噴漿結(jié)束后將瓦斯抽放管理接入封閉墻內(nèi)實施瓦阿斯抽放。第三，強化通風防控。定期巡查礦井通風系統(tǒng)、通風設(shè)施，對巷道來壓、開裂的封閉墻行噴漿堵漏。建立瓦斯監(jiān)測預(yù)報機制，如遇異常立刻處理。第四，樹立才開人員安全意識，落實“多抽一方瓦斯，少擔一分風險”的治理理念，使瓦斯集中抽出，降低瓦斯泄露隱患。第四，加強給你工作人員瓦斯泄露安全教育，指導(dǎo)工作人員在發(fā)覺異常后及時防護，避免安全事故出現(xiàn)。

3.4 泥石流防治

第一，通過生物措施和工程措施保護和治理流域環(huán)境，抑制泥石流發(fā)生；第二，采用攔擋壩、停淤場、排導(dǎo)溝等工程措施調(diào)整和疏導(dǎo)泥石流，減少災(zāi)害破壞；第三，修建渡槽、涵洞、隧道、護坡、擋墻、順壩等工程重點保護高危地段，形成泥石流防護體系；第四，在泥石流流通段采用排導(dǎo)渠使泥石流順利下排；第五，及時疏散、保護遭泥石流危害的居民、企業(yè)和重要工程，將災(zāi)害損失將至隨地；第六，加強泥石流宣傳。定期開展礦產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部員工大會，就安全作業(yè)、泥石流防護等具體情況進行宣傳教育。另可加強梅雨季節(jié)安全防護，增派夜間監(jiān)管人手，保證第一時間發(fā)現(xiàn)并向上級反映泥石流情況。第七，開采后提倡封山育林、退耕還林，增加植被覆蓋率。

3.5 礦坑突水防治

礦坑突水時應(yīng)禁忌開啟應(yīng)急預(yù)案，爭取最短時間內(nèi)抑制突水，避免人員傷亡。具體措施如下：第一，依照礦山的水文地質(zhì)情況做好坑道的排水設(shè)計。該設(shè)計需掌握該礦山具體資料，明確礦山以前最大涌水量，依實際情況做好防護預(yù)案。第二，依工程揭露的導(dǎo)水斷層及用水資料制定開采方案。施工時借助鉆孔實施放水，消除礦坑突水引發(fā)的涌泥潰沙事故。第三，借助探水孔探測具體情況，如遇到斷裂、裂隙、管狀溶洞充填泥質(zhì)時可采取回避開采作業(yè)防礦坑突水?；蜷_采時出現(xiàn)紫紅色裂隙時需立刻停止開采。第四，開采時出現(xiàn)泥漿上涌時應(yīng)加大探測孔密度，如見溶蝕裂隙、裂隙密集帶應(yīng)及時封堵。第四，如開采時出現(xiàn)透水可進行注漿封堵，滴水或流水采用聚氨酯法封堵，噴水或流量較大的涌水可采用泥沙泵水泥封堵。

3.6 冒頂片幫防治

第一，在坑道內(nèi)需做好支護，保證邊挖掘邊支護，如遇礦巖不穩(wěn)定地段需行短掘短支，預(yù)防因礦巖不穩(wěn)定產(chǎn)生的頂板坍塌、冒頂。第二，不同礦山可依礦巖穩(wěn)定情況選取不同支護方式，確保支護效果。常規(guī)支護有木支護、鋼架支護、噴射混凝土支護、鋼筋混凝土支護、噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護等。第三，樹立開采工作人員冒頂片幫防治意識，強化該地質(zhì)災(zāi)害種類、發(fā)生原因、危害程度及相關(guān)預(yù)防措施的宣傳，將煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率降至最低，減少損失。第四，企業(yè)應(yīng)加強對煤礦開采技術(shù)的科技投入，優(yōu)化煤礦開采方法，合理布置生產(chǎn)工具，實現(xiàn)開采的和諧運作。

4 結(jié)論

綜上所述，煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大使開采造成的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害愈發(fā)嚴重。如：山體滑坡、地表沉陷、瓦斯突出、泥石流等。地質(zhì)災(zāi)害嚴重影響礦區(qū)人民的生活，亦為下一代帶來安全隱患。故應(yīng)從多角度開展地質(zhì)災(zāi)害綜合治理，有效落實地質(zhì)災(zāi)害的防治，為后續(xù)地質(zhì)安全提供保障。