关于煤炭开采与地质灾害问题分析

钱军

摘 要：煤炭开采会造成大面积的采空区，随着工程地质条件的变化，可能会引发地质灾害。分析了煤炭矿区工作中的工程地质问题，将地质理论和相关资料的结合，根据实际情况采取相应的措施，以此实现对煤炭资源的有效应用，为矿区的安全生产提供技术保障。

关键词：煤田；地质问题；地质灾害；防治措施

中图分类号：X322 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0150-02

在煤炭开采的过程中，往往会对周围环境造成严重破坏。其中，地表变形、塌陷、裂缝等问题较为严重，有时也会伴随泥石流、滑坡的发生，大量堆积的岩石对地下水、地表水、大气造成了危害，不仅影响矿区的安全生产，更会破坏周围的生态环境。

1 地质灾害

在矿井投产后，随着采空区的大面积出现，可能会破坏围岩原有的应力平衡，岩层将冒落、移动、变形，地面还会出现台阶、裂缝，甚至塌陷等不连续变形，对地表形态和地形标高会产生一定影响，破坏了地表植被的生长环境，对严重影响本地区的农业经济。

1.1 采空区引起的地面裂缝和塌陷

在煤炭开采时，机器会造成附近地表的移动剧烈，移动速度和变形量都很大，可使地表产生不同程度的移动、变形和裂缝。如果该区的地形、地貌不利于稳定和活跃的构造运动，甚至会出现明显的塌陷裂缝或塌陷坑。而地表的裂缝可能与下部裂缝相通，开采时就会使地面建筑受到严重破坏，采空区内残存的空洞和残余变形也可能对地表的稳定性构成潜在危险。另外，煤层的重复开采也会更进一步加剧地表的移动、变形，地表出现裂缝的可能性加大。

当边坡倾角大于40°，高差大于30 m时，容易引起岩、土体的崩塌。同时，雨水沿边坡表面的裂缝向下渗入，打破了斜坡原有的应力平衡状态，可能会发生滑坡现象。

1.2 煤层顶底板岩性

煤层顶、底板岩性对于顶、底板的管理评估非常重要，如果稳定性较差，顶板易冒落，从而造成顶板事故。部分井田为低山、丘陵地貌，地表多为黄土覆盖，受区域性气候的影响，水土流失较为严重。老顶砂岩强度高、硬度大，多为厚层状块

状结构，顶板稳定性良好，以泥岩、砂质泥岩为主的直接顶，稳定性较差，顶板易冒落；在断层破碎带附近的岩体完整性差，多为层状碎裂结构。岩体质量较差，致使煤层顶板多属于不稳定顶板，井巷围岩易变形、塌落；煤系基底奥陶系灰岩岩溶发育不均匀，局部水头压力大，岩溶地下水可能沿隔水层薄弱带进入矿坑，对井下生产有一定的危害。

1.3 煤矸石堆放

随着煤矿开采规模的扩大，外排的煤矸石量急剧增加。如果不妥善处置堆积的煤矸石，长期下去一定会对环境造成污染。煤矸石长期暴露在空气中，其中的有害物质会通过物理、化学作用渗入土壤，污染地下水。在条件适宜时，矸石山会成为泥石流的物质来源，如果诱发泥石流、滑坡等地质灾害，其自然释放出的有害物质会更多。随着风化淋滤，更多的有害重金属和微量元素释放出来，通过迁移作用进入土壤和水中，加速土壤和水体的污染。此外，部分含碳量高的煤矸石长期暴露在大气中会氧化自燃，燃烧产生的废气也会污染大气。

2 对水文环境的影响

开采煤层会破坏地下水的动态平衡，不仅会使地下水位大幅度下降，破坏煤系地层与上部含水层的结构，打破地下水原有的均衡系统，还会导致地下原本积聚多年的水逐渐被排出矿井，直接引起近地表浅层地下水的大量流失，造成地面沙化，土壤质量降低。严重时将会使地表的植被急剧稀少，成为荒地，形成恶性循环，从而进一步加速水土的流失。煤矿生产过程中排放的大量废水（包括矿井水、工业废水等），会污染地表和地下水，使水环境质量变差，不仅危害程度高，而且伴随着矿井的不断排水，水体的污染也会越来越重，乃至影响整个矿区的生态环境。

3 防治措施

3.1 滑坡和塌陷的防治措施

坡脚大于45°的山坡或较陡的土崖在煤炭开采的过程中，发生塌方或滑坡的可能性很大。因此，为了防止发生滑坡事故，一定要及时采取有效措施对不稳定的部位进行处理。比如在山坡的边缘做排水沟，它的作用是减少地表水渗入危险部位，防止水土流失，减小塌方或滑坡加剧的可能性。除此之外，应在岩土稳定性差的区域或危险破裂面积极开展护坡工程，对滑坡及时、有效治理。以“植被护坡为主，工程护坡为辅”的原则，全面考虑可能会影响山坡稳定的各种因素，结合工程地质条件，确定治理方案综合处理。

为了减轻和防止地表裂缝或塌陷，建议在合理开采煤炭的同时，留设保安煤柱，防止开采后对地表建筑造成严重破坏。如果地表出现了塌陷，可采用“填、改、拦、灌、固”五种措施处理，“填”指的是待采空区坍塌、变形稳定后，对破坏程度较轻的区域用就近的土填埋，整平塌陷坑，保证自然排水的通畅；对于破坏程度严重的地段，可就近挖方充填陷坑、裂缝。在裂缝发生的初始阶段，为了制止裂缝进一步扩展、延伸，在短时间内可灌注水泥浆堵塞裂缝，缓解地表裂缝对建筑物的破坏，但不能作为长期治理裂缝的手段，尤其是地表出现塌陷时，水泥浆的灌注起不到作用。在后期，为了提高土的强度，也可对地基做加固处理。

总之，在前期对于可能出现塌陷的地段，应该开展动态检测工作，实时检测变化情况，分析发展规律。其作为将来控制采煤范围的技术，在提高煤炭资源利用率的同时，更重要的是能减轻地裂和塌陷的程度，缩小地质灾害的影响范围，减少防治工作量，延长矿山服务年限。

3.2 煤矸石堆放的防治措施

防治措施有采用矸石充填采空区、塌陷区等。另外，矿区内应修建矸石场，在矸石场底部应留设保安煤柱。对煤矸石分段推平、压实，减少矸石间的空气，防止发生自燃现象，可在石堆表面覆土、种草。同时，还可扩大其用途，将它作为烧制玻璃、空心砖、涂料等建筑材料以及利用矸石发电。总之，通过可行性论证，选择其中技术可行、经济合理的方法，使煤矸石得到充分利用，变废为宝，减小污染和地质灾害发生的可能性，提高矿山的综合效益，保护矿山环境。

3.3 对水资源的保护和防治措施

对水资源的保护和防治措施分为以下几个方面：①排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再回流渗入井下。在矿井建设时，必须修建污水处理站，将污水经过处理站的净化后再排出，减轻对周围水体的污染。②完善井下排水系统，预备专用排水设备，除保证正常排水工作外，还要预防突发水害。③进一步加强水文地质条件监测工作，建立完善的监测检测系统，查明矿井区主要存在的水文地质问题。

4 结束语

在进行大规模的井下开采时，会加剧水土流失，各种突发性地质灾害现象也随时可能发生，不仅会严重威胁矿区的安全生产，还会对矿区的生态环境造成破坏，使生态系统失去平衡。因此，分析煤田常见地质灾害的诱发因素，总结防治措施，对今后的矿井安全生产意义重大。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕endprint