劉 陽(yáng)

（山西地寶能源有限公司，山西 太原 030045）

隨著人們生活水平的不斷提升，人們對(duì)于煤炭資源的需求也越來(lái)越高，因此為了保障煤炭資源供應(yīng)，煤炭企業(yè)需要擴(kuò)大煤炭開(kāi)采規(guī)模、加大煤炭資源的生產(chǎn)和開(kāi)采力度。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，受到礦井下復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，煤礦中經(jīng)常發(fā)生各種地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響到了煤礦生產(chǎn)質(zhì)量，威脅到工作人員的生命安全。因此，如何在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)工程地質(zhì)災(zāi)害采取有效防治措施，成為當(dāng)下煤礦企業(yè)首要考慮的問(wèn)題。本文便根據(jù)煤礦地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)特征展開(kāi)論述，從礦井地質(zhì)災(zāi)害防治角度出發(fā)，對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害的防治進(jìn)行深入研究。

1 煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特征

1.1 群發(fā)性

煤礦開(kāi)采方式主要分地上開(kāi)采和地下開(kāi)采兩種，兩種方式都有可能影響到煤礦區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致煤礦周邊巖層受力不均，更嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)礦區(qū)造成二次破壞。隨著煤礦開(kāi)采工作的進(jìn)行，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越來(lái)越差，巖層受破壞的程度也越來(lái)越高，從而誘發(fā)一系列煤礦地質(zhì)災(zāi)害。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害后就會(huì)導(dǎo)致其他災(zāi)害也隨之發(fā)生，這個(gè)現(xiàn)象指的就是煤礦地質(zhì)災(zāi)害的群發(fā)性特征。

1.2 衍生性

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，一旦開(kāi)采不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致頂板出現(xiàn)裂縫，如果煤礦上方有水體結(jié)構(gòu)，就可能誘發(fā)煤礦突水災(zāi)害。隨著煤礦開(kāi)采工作的進(jìn)展，礦體越來(lái)越深，地下水會(huì)沿著導(dǎo)水裂縫處流入采煤作業(yè)面。此時(shí)地下水水位突然下降會(huì)破壞煤礦周邊巖層的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致煤礦發(fā)生地面塌陷等一系列災(zāi)害，這個(gè)現(xiàn)象指的就是煤礦地質(zhì)災(zāi)害的衍生性[1]。

1.3 多樣性

這里的多樣性，指的是煤礦地質(zhì)災(zāi)害在發(fā)生持續(xù)時(shí)間上的多樣性。煤礦地質(zhì)災(zāi)害通常會(huì)在瞬間發(fā)生，且在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大的破壞效果。其持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，具有一定的漸發(fā)性。以瓦斯爆炸和頂板破裂災(zāi)害為例，這兩種災(zāi)害都屬于能夠在瞬間爆發(fā)且具有巨大破壞力的災(zāi)害。而地面塌陷則是屬于持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)的災(zāi)害，發(fā)生初影響不大，然而其具有漸發(fā)性，會(huì)隨著煤炭開(kāi)采工作的不斷開(kāi)展逐漸顯現(xiàn)其破壞性，從而對(duì)煤礦周邊建筑和煤礦地質(zhì)環(huán)境帶來(lái)不利影響。

1.4 可防治性

在某種程度上來(lái)講，煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是不可避免的，但是隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題對(duì)地質(zhì)災(zāi)害開(kāi)展一定的預(yù)防治理工作。雖然不能讓地質(zhì)災(zāi)害就此消失，但是可以有效減少安全隱患，盡可能地避免地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。通過(guò)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的特征和誘因的深入分析，不難發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，且各種災(zāi)害之間存在著某種聯(lián)系，由此我們就可以對(duì)此制定一系列預(yù)防方案，采取預(yù)防措施，煤礦地質(zhì)災(zāi)害的這個(gè)特性就是其可防治性特征[2]。

2 誘發(fā)煤礦地質(zhì)災(zāi)害的因素

2.1 地震、活動(dòng)斷裂

在煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害中，地震是潛伏期最強(qiáng)、最具有突發(fā)性且破壞范圍最廣的災(zāi)害之一，我國(guó)煤礦所在區(qū)域大多在低山丘陵，且百分之八十以上的煤礦都處于地震帶上，因此在進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)地震災(zāi)害。比如唐山地震時(shí)期，唐山大部分煤礦都遭到了毀滅性危害，造成巨大損失。活動(dòng)斷裂現(xiàn)象大多伴隨地震出現(xiàn)，地殼不穩(wěn)定的礦區(qū)所在地就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)活動(dòng)斷裂現(xiàn)象，這個(gè)災(zāi)害一旦發(fā)生，會(huì)嚴(yán)重影響到周邊居民的正常生活，甚至?xí){到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。除此之外，像地震和活動(dòng)斷裂這類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害，還會(huì)為礦井下作業(yè)埋下安全隱患，同時(shí)影響煤礦開(kāi)采工作的進(jìn)行，為煤炭開(kāi)采企業(yè)造成無(wú)法挽回的巨大損失[3]。

2.2 沖擊地壓

沖擊地壓通常是由煤炭開(kāi)采工程和自然地質(zhì)之間發(fā)生相互作用所引起的常見(jiàn)工程地質(zhì)災(zāi)害，這種災(zāi)害一旦發(fā)生，會(huì)造成大量的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失，是目前所了解的所有工程地質(zhì)災(zāi)害中已知傷亡人數(shù)最多的災(zāi)害。沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生極具突發(fā)性，通常會(huì)在一瞬間發(fā)生，且發(fā)生過(guò)程會(huì)誘發(fā)強(qiáng)烈的地震，造成煤礦頂板脫落、工作面堵塞和巷道彎曲等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅到了礦井工作人員的生命安全。除此之外，煤礦開(kāi)采過(guò)程本身就會(huì)造成周邊環(huán)境水土大面積流失，導(dǎo)致土壤沙漠化，再受到自然地質(zhì)活動(dòng)因素的影響，二者雙重作用下就會(huì)誘發(fā)出泥石流、山體滑坡等災(zāi)害，嚴(yán)重破壞煤礦周?chē)刭|(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，影響周邊居民的正常生產(chǎn)生活。

2.3 滑坡、崩塌

誘發(fā)滑坡、崩塌災(zāi)害的因素有很多，大部分受到人為活動(dòng)因素影響。在進(jìn)行煤礦開(kāi)發(fā)工作時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模的開(kāi)采，強(qiáng)烈的人類(lèi)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致煤礦所處山體地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變形，從而衍生出泥石流、滑坡、崩塌等一系列地質(zhì)災(zāi)害[4]。據(jù)實(shí)際調(diào)查顯示，我國(guó)煤炭行業(yè)中滑坡、崩塌災(zāi)害造成的損失巨大，我國(guó)對(duì)于此類(lèi)災(zāi)害的治理力度也是最大的。尤其是西北部地區(qū)，煤礦分布面積甚廣，受災(zāi)情況也最為嚴(yán)重。

2.4 沙化、水土流失

我國(guó)大部分大型煤礦所處區(qū)域或鄰近沙漠，或遍布黃土，飽受土地沙漠化危害，煤礦周?chē)刭|(zhì)存在嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象。尤其是晉、陜、蒙等地區(qū)，風(fēng)沙面積達(dá)到了全區(qū)的百分之二十五，部分煤田甚至已經(jīng)面臨被沙漠覆蓋的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)實(shí)際調(diào)查顯示，我國(guó)煤炭行業(yè)及相關(guān)政府部門(mén)對(duì)于沙化和水土流失類(lèi)的工程地質(zhì)災(zāi)害的治理投入資金，已經(jīng)達(dá)到了億元以上。

2.5 地面塌陷

煤礦開(kāi)采工作中另外一類(lèi)不可避免的地質(zhì)災(zāi)害就是地面塌陷災(zāi)害，隨著我國(guó)對(duì)于煤炭資源需求的不斷增加，采煤量和采煤規(guī)模也在逐年增大，地面塌陷災(zāi)害也隨之?dāng)U大塌陷面積。尤其在我國(guó)某些地區(qū)，煤層比較厚，埋深小，還覆蓋著厚厚的黃土，因此經(jīng)常發(fā)生大面積的塌陷災(zāi)害，導(dǎo)致周邊環(huán)境水土大面積流失，土壤沙漠化嚴(yán)重，且嚴(yán)重破壞煤礦周?chē)刭|(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，影響周邊居民的正常生產(chǎn)生活。煤礦地質(zhì)災(zāi)害地面塌陷如圖1所示。

圖1 礦井被掏空地面塌陷

2.6 其他工程地質(zhì)災(zāi)害

除了前文提到的這些災(zāi)害以外，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中還存在著固體廢棄物外排、危陡邊坡和粉塵污染等災(zāi)害。此外，煤礦開(kāi)采過(guò)程中復(fù)雜的水文地質(zhì)條件也是引發(fā)工程地質(zhì)災(zāi)害的罪魁禍?zhǔn)字?，煤礦開(kāi)采工作面地下水位的反復(fù)起伏會(huì)造成地面沉降，從而引發(fā)地面塌陷等不同程度、不同類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害。這些地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重影響了城市可持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致各種災(zāi)害聯(lián)動(dòng)發(fā)生，為企業(yè)甚至環(huán)境帶來(lái)的損失都是不可估量的。

3 煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治具體措施

3.1 做好地質(zhì)勘察工作

每個(gè)煤礦的地質(zhì)環(huán)境不同，所采取的防治措施自然也不相同，煤炭企業(yè)應(yīng)該結(jié)合煤礦實(shí)際情況有針對(duì)性地制定防治策略，因此做好開(kāi)采前期對(duì)煤礦的地質(zhì)勘察工作至關(guān)重要。地質(zhì)勘察是集地質(zhì)知識(shí)、遙感知識(shí)、測(cè)繪知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)于一體的綜合性技術(shù)，可以全面勘察地層地貌的具體情況[5]。地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化往往是誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害的真正原因，而地質(zhì)勘察技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的全面分析，工作人員可以據(jù)此實(shí)施監(jiān)測(cè)地質(zhì)條件變化情況。不僅如此，在勘察過(guò)程中，地質(zhì)勘察技術(shù)反饋的數(shù)據(jù)信息可以做成完整的勘察報(bào)告，將礦區(qū)具體情況和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題第一時(shí)間反映給有關(guān)部門(mén)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山資源的有效管控，和對(duì)煤礦資源的充分開(kāi)發(fā)。因此做好地質(zhì)勘察工作，能夠?qū)赡馨l(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防，盡可能減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率，保障煤礦開(kāi)采人員的生命安全。地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患排查

3.2 制定具體防治計(jì)劃

3.2.1 滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防治理

（1）防滑工程：對(duì)于滑坡這樣的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，可以通過(guò)設(shè)置擋土墻和防滑樁的方式對(duì)煤礦采取防滑措施。

（2）排水工程：造成滑坡的因素中最關(guān)鍵的就是水分，水分會(huì)增加土壤孔縫中的壓力，減小滑動(dòng)摩擦力，這都是造成滑坡的主要原因。針對(duì)此問(wèn)題，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)排水工程來(lái)進(jìn)行防治工作，在地下和地表都要設(shè)計(jì)出水管道，從而將地表水分通過(guò)溝渠的攔截和排放，從管道中引流至自然環(huán)境中。

邊坡防護(hù)工程：通常煤礦工程所在區(qū)域的土壤層抗沖蝕性都比較差，且地表水流經(jīng)河床十分陡峭，因此無(wú)法構(gòu)成穩(wěn)定的邊坡形成條件。為此，需要通過(guò)在平原區(qū)修建水壩、種植植被等方式對(duì)邊坡開(kāi)展有效防護(hù)工程，從而提高邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)煤礦周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境和周邊居民的生活環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

3.2.2 地面塌陷災(zāi)害的預(yù)防治理

（1）首先對(duì)于小煤礦采空區(qū)的勘探，要做好預(yù)測(cè)、測(cè)量和分析等相關(guān)工作。其次要對(duì)土壤表面進(jìn)行分析，找出地質(zhì)結(jié)構(gòu)變形的原因及變形規(guī)律，便于后續(xù)煤炭開(kāi)采工作中對(duì)于土質(zhì)變形的預(yù)測(cè)工作，減少地面塌陷災(zāi)害的發(fā)生。

（2）要對(duì)工作人員進(jìn)行小煤礦開(kāi)采技術(shù)的培訓(xùn)，同時(shí)加大地質(zhì)災(zāi)害防治相關(guān)知識(shí)的宣傳力度。要求工作人員明確自身職責(zé)，充分了解礦區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害防治的應(yīng)急措施。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，第一時(shí)間趕往災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)并采取相關(guān)措施。

（3）要對(duì)地面塌陷原因進(jìn)行深入追蹤，并加強(qiáng)對(duì)煤礦開(kāi)采技術(shù)和地面塌陷防治技術(shù)的研究，確保在煤礦開(kāi)采過(guò)程中遭遇地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，可以能夠采取最合適的防治技術(shù)對(duì)煤礦工程地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行治理。

3.2.3 瓦斯爆炸預(yù)防治理

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，最常見(jiàn)的問(wèn)題就是礦內(nèi)瓦斯含量超標(biāo)，煤礦中瓦斯含量過(guò)高很容易發(fā)生爆炸，引發(fā)重大事故，因此對(duì)瓦斯的合理抽取是煤礦治理工作的重要部分。針對(duì)這一情況，工作人員要做到在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)煤礦內(nèi)瓦斯含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，并按照相關(guān)規(guī)定，在遵守操作規(guī)范的前提下合理抽取瓦斯，降低礦內(nèi)瓦斯?jié)舛?，避免煤礦內(nèi)部因瓦斯含量超標(biāo)發(fā)生爆炸。除此之外，工作人員還要做好煤礦管理工作，尤其要避免礦井深處出現(xiàn)明火。因此我們可以建立瓦斯超標(biāo)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井內(nèi)瓦斯含量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)瓦斯含量超標(biāo)就立刻觸發(fā)報(bào)警程序，再由工作人員對(duì)瓦斯進(jìn)行合理的抽取。這樣系統(tǒng)化的處理方式，可以將煤礦瓦斯爆炸事故發(fā)生的概率降到最低，從而有效保障煤礦開(kāi)采人員的生命安全。煤礦開(kāi)采環(huán)境如圖3所示。

圖3 煤礦開(kāi)采環(huán)境

3.3 完善煤炭行業(yè)相關(guān)規(guī)范制度

當(dāng)下在煤礦開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生工程地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，之所以沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效治理，究其根源是缺乏完善的煤炭工程地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)范制度。因此相關(guān)部門(mén)應(yīng)該建立科學(xué)的安全檢測(cè)制度，構(gòu)建完整的災(zāi)害檢測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)煤礦開(kāi)采區(qū)域的地表層進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，從而減少地表塌陷、水土流失、滑坡等工程地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。同時(shí)，建立完整的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警體系，結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)形成災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦災(zāi)害發(fā)生，工作人員可以立即采取有效措施，對(duì)災(zāi)害進(jìn)行有效治理[6]。

3.4 對(duì)煤礦進(jìn)行合理開(kāi)采

隨著人們對(duì)于煤炭資源生產(chǎn)重視程度的增加，相關(guān)部門(mén)制定了一系列法律法規(guī)，用于規(guī)范煤礦開(kāi)采的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保煤礦開(kāi)采過(guò)程的合理性、科學(xué)性和安全性。科學(xué)開(kāi)采是煤礦開(kāi)采工作的關(guān)鍵，先進(jìn)的采礦技術(shù)和科學(xué)的開(kāi)采手段不僅能夠提高采煤效率和采煤質(zhì)量，還能有效保障采煤人員的生命安全。因此，煤礦開(kāi)采企業(yè)要根據(jù)煤礦實(shí)際情況，對(duì)煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)采。減少因開(kāi)采手段與煤礦環(huán)境不適配造成事故發(fā)生，消除安全隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)地大物博，煤礦分布十分廣泛，且大多處于低山丘陵當(dāng)中，因此受到復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，煤礦所處地下環(huán)境極其多變，經(jīng)常發(fā)生工程地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境帶來(lái)毀滅式破壞，影響煤礦開(kāi)采作業(yè)的同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重威脅到煤礦開(kāi)采工作人員的生命安全。不僅如此，復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境也為地質(zhì)災(zāi)害的防治工作帶來(lái)限制。因此，若想有效采取工程地質(zhì)災(zāi)害防治措施，一定要重視對(duì)煤礦周?chē)刭|(zhì)環(huán)境的勘察工作，充分了解誘發(fā)工程地質(zhì)災(zāi)害的主要因素，了解地質(zhì)災(zāi)害特征，經(jīng)過(guò)全面綜合的考量后再有針對(duì)性地制定相應(yīng)解決方案。從而保障防治方案的有效性和實(shí)用性，有效減少煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，為煤礦開(kāi)采工作提供安全保障。