浅谈满都拉煤矿煤层火区地表塌陷成因及治理措施

何伟

摘 要： 随着我国煤矿开采的快速发展，煤层着火、空气污染、植被破坏、水土流失、地表塌陷等煤矿开采后的地质环境问题也接踵而来。本文针对鄂尔多斯地区满都拉煤矿的煤层火区地表塌陷的成因进行了分析并提出了相应的治理措施。

关键词：满都拉煤矿 地表塌陷 治理措施

中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）05-0308-01

随着国内工业及城市化的快速发展，煤炭需求的急剧上升，大量企业纷纷进入煤炭市场，开始大范围的煤炭开采，老旧矿井未及时封堵治理，造成矿井遗留煤层煤柱着火，破坏了土地原有的岩体平衡，最终导致地表塌陷，严重威胁到人民生命财产的安全和经济社会的可持续发展。为保证生产安全，遏制安全生产事故发生，切实抓好煤矿安全生产工作，现将满都拉煤矿煤田火区地面塌陷的成因和治理措施加以介绍。

一、煤层火区地面塌陷现状

1.历史成因。满都拉煤矿历史复杂，是由小型煤矿几经整合、扩建而形成。这些小型煤矿设备陈旧、产能低下，主要开采浅部煤层（2-1、3-1煤层），开采过程中没有采取环境保护及灾害治理措施，形成了火区着火、空气污染、地面塌陷等灾害，不仅严重影响矿井生产安全，而且危害当地居民居住环境。

2.自然环境。满都拉煤矿矿区位于鄂尔多斯高原东部，属高原侵蚀性丘陵地貌，地形切割强烈，基岩裸露，植被稀疏，为半荒漠地区；矿区雨季可形成瞬间洪流，形成集中补给与集中排泄，可快速流入周边干道，只有少数渗入地下；属干燥的半沙漠高原大陆性气候；地震动峰值加速度为0.10，烈度为7度。

3.社会环境状况。矿区内人口稀少，居住分散。由于地表植被少，土地贫瘠，少雨缺水，农牧业不发达，工业生产基础薄弱，农民生活贫穷，经济相对落后。

二、煤层火区地面塌陷的成因分析

1.水土流失严重。矿区内有大量老旧矿井，由于老旧矿井开采方式为简单的炮采，原有煤矿管理者在开采后没有进行科学有效的封堵治理，随着煤炭经济的发展，大范围的开采，破环了原有的生态系统，造成水土流失，地下土壤岩石结构失衡。

2.残留煤柱着火。矿区了存在着一些老旧方式开采后的井巷，因未进行有效的封堵，空气及雨水进入井巷后，导致残留的煤柱着火，煤柱着火燃烧后将原有的承重结构破坏，难以承受地表压力，致使地表塌陷。

3.周边煤矿开采爆破。随着煤炭经济的发展，煤矿开采量不断增大，周边煤矿的开采爆破，频繁产生地震波，产生震动，致使地表塌陷。

三、煤层火区地面塌陷危害评价

矿区紧邻荣乌高速，煤层燃烧将影响路基的结构，造成路基塌陷，破坏基础设施建设；且矿区周边经常有当地居民生产生活活动，地面塌陷将直接威胁到当地居民的生命和财产安全；矿区煤层着火将导致地表水土流失，破坏地表植被，造成土地荒漠化，煤层燃烧产生的二氧化碳、一样化碳、二氧化硫等有毒有害气体直接进入空气中，造成严重的空气污染，同时将不可再生资源直接浪费，若不加以治理，将对生态环境保护、资源有效利用、基础设施维护以及当地居民的生命财产安全造成严重的危害。

四、煤层火区地面塌陷治理分区

根据矿区开发方案，火区地面塌陷类型、危害程度及分布情况，综合进行分区。将火区划分为 1 个地面塌陷重点防治区和 1 个地面塌陷一般防治区。

重点防治区分布在整个矿区东南的部，主要是火区煤着火，处于基础设施周边，继续燃烧将会对基础设施造成破坏，且局部存在地面塌陷和地裂缝灾害，地形地貌景观受到一定影响。主要防治措施：采取监测预警和剥离压灭回填措施，合理避让，消除安全隐患，恢复塌陷区耕地。

一般防治区分布于矿区西北部的大部分地区，矿山地质环境问题主要为局部地面塌陷，地表沙化，但无明火，由于按矿区现开采能力，还可开采 25年，地面塌陷会持续发育，因此指采取监测预警措施，合理避让，逐步治理，消除安全隐患。

五、煤层火区地面塌陷防治措施

1.预防方案

一是按照煤炭开采规程，合理留设保安煤柱，及时封堵已开采完毕的矿井并设立标识。二是及时回填采空区。将矿渣回填到开采后的采空区中，防止塌陷产生。

2.治理方案

2.1地下治理

2.2工程治理

满都拉煤矿火区主要为2-4号煤，煤层覆盖薄，可在施工前进行施工测量，然后对塌陷地进行表土剥离，剥离后取出残存着火煤压覆灭火，剥离后进行矸石回填，依据地形标高，对塌陷坑进行放样，回填至周边地形标高。回填过程中应分层填筑压实，回填物最大粒径不宜大于300mm，稳定性合格，有机质含量不大于 5%。每回填 0.5m 厚进行碾压。压实后为保证恢复后耕地的饱水性，先将原剥离粘土进行回填回填厚度不少于0.4m，回填过程中必须做到粘土层的连续，不产生断续或缝隙，然后进行碾压，压实至原厚度 0.4m。再将原剥离表土进行回填，回填厚度不少于 0.6m，达到耕种要求，播撒草籽。

2.3技术治理

满都拉煤矿井田原开采方式为炮采放顶煤开采，由于预留保安煤柱较薄，工作面推过后，保安煤柱被压碎，致使后部采空区联成一片，形成漏风通道，导致采空区CO时有超限，首先采用布孔，采用地面移动式膜分离制氮机在孔内压注氮气的方法对火区进行了控制，再按一定孔距和排距布设灌浆孔，后利用地质钻机成孔，通过注浆设备将水泥砂浆注入，后对矿井进行封堵，以达到灭火与增加支护能力作用，从而有效的预防火区地表塌陷。

2.4地表治理

地表治理主要是恢复地表植被，避免水土流失。一是模拟自然界的自净作用，并加速或促进天然自净作用的发生。主要通过投加优良菌种、种植特定植物的办法来提高微生物的代谢作用和降解活性与增加吸收特定金属和有机物的能力，来达到地表净化，用于清理重金属和有机物污染；二是通过覆盖客土后进行植被恢复，营造灌木林，达到恢复植被的目的。选用小叶女贞等喜光照、稍耐荫、较耐寒、耐修剪，萌发力强、对二氧化硫、氯等毒气有较好的抗性等树种进行恢复治理。

结论，煤矿地质灾害治理与煤炭经济一脉相承，煤炭经济低迷直接影响了煤矿地质灾害的治理进度，对于满都拉煤矿来说，地址灾害治理也需要分区分布进行，通过灭火复垦逐步治理矿区地面塌陷。

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