在煤矿开采中工程地质灾害与减灾对策研究

赵金奎

摘 要：文章着重对煤矿开采过程中地质灾害概念以及构成进行了论述，并简要分析了有关灾害链的特点，系统的对煤矿资源的开发中相关地质灾害特点进行了探讨，针对性的提出了相关防治措施。

关键词：煤礦开采；地质灾害；防治措施

目前中国投入开发的煤矿矿区多为低山丘陵，在地质特点上较为复杂，在开采过程中多出现地质灾害，且形成原因和发生种类均较为繁杂。由于地质灾害多受到人为和自然交互影响，其发生后果不但会影响煤矿生产，并且还会危及到生产者的生命安全。据统计，我国每年由于煤矿地质灾害造成的经济损失高达50多亿元，大量的人员伤亡无法统计。煤矿地质灾害已经成为了危及矿区安全以及制约煤矿业发展的主要灾害之一。

1 灾害链概述

煤矿工程在开发上具有配套的工程，且建设周期较长，人员集中性强，随着煤矿规模的扩大，工程遍及整个矿区。由于人为活动的影响，矿区地质条件的改变，地质灾害发生几率会随之增长，尤其受到工程汇总不合理的活动影响。从实践中可以总结，地质灾害的分布、规模以及类型和发育程度都直接受到本地区地质环境以及人为活动的影响。活动性断裂以及天然地震的威胁性最大，地表塌陷以及环境污染则是矿区建设的产物；而开发的过程中对地表应力的改变会造成水土流失以及滑坡和崩塌等地质灾害，当然除了人为因素，自然作用也是一定的诱因，以上因素共同构成了矿区地质灾害链。地质灾害的发生使得矿区的发展逐步进入一个恶性循环链，甚至会危机地下矿井的开发和作业。

矿区工程地质灾害，主要指在工程地质单一作用或与自然影响共同作用下，发生在矿区，使得生态环境以及开发环境持续恶化，致使各类灾害发生的一种状态。而地质灾害链则是发生在矿区的一系列潜在威胁的灾害事件的叠加综合。这些灾害事件会在空间以及时间上存在一定的相互制约关系，并且其发生是由于人为活动影响或是自然环境影响。从实际的灾害发生分析，系统的对各类地质灾害时间进行纵向研究，不难看出，煤矿开发过程中的灾害时间呈现出相互制约环环相扣的链状关系。并且灾害的发生呈现穿插行、重叠性以及滞后和一致性。各种灾害互相控制、互为因果，有些则会由于发生空间、时间的叠加而使灾情扩大，破坏了地质工程的环境。在煤矿的地质工程研究中，有关灾害的类型以及破坏度和形式都能够通过地质灾害链进行分析预测；通过灾害链研究能够对地质灾害中边坡灾害、诱发性地震灾害、水土流失；同时灾害链也在自然地质作用同工程地质关系的研究中发挥了重要的作用。对灾害链的研究对于针对性的在矿区不同地质环境下的灾害发生的遏制有着重要意义，对防灾措施的提出以及灾害链的及时截断都有着不可估量的价值。

2 地质灾害的分析

在我国的煤矿开采中主要有两种形式：露天作业、井下开采（以井下开采为主）。煤矿工程地质灾害的产生本质上由于自然环境的改变，地质结构平衡被打破而产生的地质变动现象，诸如：断裂灾害、地震灾害等。但是由于我国的煤矿分布较广，矿区所处的地理结构以及矿区开发所形成的新构造在表现上有所差异，因此各地发生地质灾害表现上也各不相同。而由于人类活动造成的矿区地质灾害更是频频发生，这种地质灾害则被称为“工程地质灾害”，诸如：崩塌、地面下陷、滑坡以及环境的污染。很多矿区的地质灾害会相互叠加，彼此交叉，形成链状的灾害系统。

2.1 地震、活动断裂

地震在地质灾害中属于潜伏性较强、突发性较大以及破坏范围极广的一种灾害；活动断裂多是伴随地震灾害发生。矿区地壳不稳定区域为活动断裂多发地带，该现象会严重影响到居民生活区安全，工程建筑稳定，甚至会成为井下作业的安全隐患。我国八成以上的矿区都处在地震多发地带，加之我国本就是地震多发国家，因而矿区极易遭受地震威胁。针对该类地质灾害，应当加强基础研究，对其危险性以及稳定性进行预测和评价，通过对工程的基础分析，最大程度的降低灾害的发生损失。

2.2 冲击地压

冲击地压是自然地质作用与开采工程共同作用的结果，是煤矿日常生产中常见的一种地质灾害，也是煤矿生产中伤亡人数最多的灾害。因为冲击地压的能量释放是瞬间的，因此常伴有强烈的诱发地震，可导致顶板冒落、巷道弯曲、工作面堵塞，直接危及矿山生产安全。煤矿的开采直接造成大面积水土流失和沙漠化现象，同时也诱发大量滑坡和泥石流灾害，严重破坏了矿区土地资源和生态环境。

2.3 滑坡与崩塌

由于煤矿开发建设周期长、规模大，人类工程活动强烈，开采引起的地面变形及不合理的工程活动，导致或诱发了大量滑坡、崩塌灾害。据不完全统计，每年煤炭行业由于此类灾害投入的治理费用约在亿元以上，造成的经济损失更大。

2.4 沙化与水土流失

我国的大型煤矿主要分布于晋陕豫蒙宁能源基地和东北三省。它们或处沙漠附近，或黄土广布，沙化灾害、水土流失严重。晋陕豫蒙能源基地，现有风沙面积达1063km2，约占全区面积的25%。准格尔煤田、东胜煤田、神府煤田已面临被沙漠覆盖的危险。据估计，煤炭行业每年用于土地沙化和水土流失治理与赔偿的费用达1亿元左右。

2.5 其它工程灾害

除上述灾害外，煤矿开发过程中还伴有开采抽排地下水、固体废弃物外排、危陡边坡及粉尘污染等灾害的不断发生。我国煤矿区的大多数中小城市是以煤矿建设为基础逐步发展起来的，由于煤矿区开采长期抽排地下水，引起矿区地面不同程度的沉降，严重制约了城市的发展，且导致各类灾害的群发，构成的灾害损失将是不可估量的。

3 煤矿工程地质灾害的特点

3.1 煤矿工程地质灾害发生面广，几乎涉及每一矿区，灾害种类多、频度高、危害大。地震灾害的潜在威胁最大。

3.2 煤矿工程地质灾害是自然地质活动与人类工程活动综合作用的结果。两种作用在煤矿开发中互为因果，彼此叠加，形成工程地质灾害链，其特点为致灾明显、危害颇大、预测与治理较难，并以人类、工程灾害为主。

3.3 煤矿工程地质灾害具有瞬时性兼持续性发生的特点，其危害表现为同步和滞后性，因其受人类工程活动因素影响，预测与治理工作在一定程度上又具有可操作性。

3.4 煤矿工程地质灾害的形成、分布与致灾具有群发性和多影响因子叠加作用的特点，表现形式具有多重性和关联性。

4 防灾减灾对策

4.1 建立一系列煤炭行业工程地质灾害预防法规和规程，建立安全检查制度，建立监测网。定期对各类工程灾害进行安全检查。广泛开展矿区地表稳定性评价，减少地表塌陷、滑坡及水土流失等工程地质灾害事件，严格控制开采灾害链的发生。

4.2 加强煤矿工程灾害的信息管理和工程技术管理。全面开发矿区工程地质的灾害效应研究，确立各类灾害之间的关联度与灾害度。结合灾害链的构成，系统分析矿区的各种致灾因素，制定适合矿区特点的防治对策与措施。

4.3 投入必要的工程灾害治理经费，促进矿区灾害治理工程的实施，严格控制矿区工程灾害致灾因素的发展。

4.4 通过技术交流与合作，扩展煤矿发展空间，对减灾技术、意识予以培训，通过煤矿救援系统的不断完善，防灾意识的有效树立，对煤矿地区各种地质灾害的诱因进行控制，将灾害从根本上解决，降低损失。

参考文献

[1]杨梅忠.煤矿区地质灾害链分析及防治对策.见：全国煤炭青年学术会议文集，北京：煤炭工业出版社，1994：108.

[2]阎嘉祺，等.铜川矿区地质灾害与防治对策[J].西安矿业学院学报，1993；（1）：98.