煤矿开采沉陷预防和控制技术

褚兴军

摘 要：随着我国经济的不断发展和科技的变革，国民对于能源的需求与日俱增，其中对于煤矿的需求量更是非常广泛。但是，煤矿资源受到了自然的先天制约，巨大的煤矿资源需求量使得我国煤矿资源开采的面积十分广博。在煤矿下采的过程之中，煤矿资源被开采带出，使得周围的岩层的原始平衡状态受到了应力的破坏，进而会导致煤矿资源周围的岩层产生断裂、滑移、变形等情况产生，若这种变化现象连带到地面时，则会产生地表沉降进而形成漏斗形的塌陷坑等。而这些塌陷坑、塌陷盆地等正是矿区周围建筑物以及生态环境之中的安全隐患，由此会造成土地资源以及人民财产安全的不必要损失。而煤矿资源的运用一直以来是难以被替代和改变的，进而对于矿区开采造成的隐患要进行预防和新时代技术的运用，由此在保证人民以及周遭环境和谐发展的前提之下，合理、安全的进行对于煤矿的开采。基于此，本文就如何预防沉陷和控制技术的运用作出探究。

关键词：煤矿开采;沉陷预防;控制技术

煤矿的运用以及生产已然与生活各行各业密切相关，无法割弃。电力对于当今时代下的人民来说，是直观重要的因素，信息技术的运用、学习、生活等无处不需要电力。而风力发电对于人口庞大的中国来说是远远不够的，还需要火力发电，这就需要大量的煤矿作为保障。并且在煤矿资源还能够用于炼焦，产生的焦炭是炼铁的重要原料，煤焦油则能够提取多种工业用的重要化合物。而这些都将促进我国社会经济的发展，也就是说，煤矿的开采和运用为我国经济快速可持续发展提供了基础的保障。但是，正由于社会对于煤矿的需求，采会造成企业不断的进行对于煤矿的无度开采，进而造成矿区附近土地塌陷且伴有积水、农田的生产量降低或者绝产、道路塌陷、房屋下沉或变形等情况产生，而这些将会对于社会发展以及人民财产等造成损失。由此，个煤矿开采企业要针对煤矿开采给周遭环境带来的隐患作出预防和处理。

1煤矿开采的现状以及危害

1.1损坏地表建筑物

煤矿的地下开采一般深度在几百米到一千米左右，也就是说在煤矿开采的过程中，是将深度百米至千米的岩层挖空，进而促使原本覆盖或者紧密结合的岩层之间产生裂缝的同时，受到了原有应力的影响，由此形成了岩层滑移、断裂等现象的产生。通过层层的作用和连带反应，造成地表上的建筑物部分产生塌陷，从而建筑物产生变形，严重者会因此产生塌陷。此外，煤矿开采的矿区附近若有高级公路、铁路、城市间供水、输气、运油管道以及大型建筑物设施等，所产生的危害以及损失将是不可估量的。同时，大型水利设施建筑物的损坏将会产生无法弥补的侵害和损失。

1.2侵害地表生态环境

由于煤矿的开采会造成地表沉降，而地表的沉降则会影响土地的组成和结构，进而使得土地原有的含水性以及抗侵蚀性能的降低和破坏，由此会造成水土流失的加剧和影响，并影响着土地实际使用的生产性能，使得原本就十分脆弱的矿区耕地变得更加的贫瘠。此外，由于地下岩层的滑移、断裂等，会造成地表的坍塌和沉陷，于此草木等会产生下沉、倾斜等现象的产生，影响了土地资源以及生态环境的发展和稳定。

1.3引发地质灾害

根据矿区开采可知，其会开采附近的岩层会发生断裂、滑移、变形等现象，于此形成了断裂带等，而这势必会影响地表的沉降和松动，在此情况之下，山体、丘陵等地带的山体开裂的现象产生，进而会产生山体滑坡、坍塌、开裂等，进而增加了各种山体灾害的发生，对于附近的居民以及建筑等安全产生严重的威胁。

2煤矿开采沉陷预防和控制技术的运用

2.1充填式开采

在煤矿开采的过程中，其顶板岩层没有暴露之前，就可以选择坚固且密实的材料进行空区的填充，以此尽量减少顶板岩层下降的高度和形变，于此能够有效的实现控制地表下沉、保护地表建筑物的目的。而充填式开采的方式，需要专门的充填设备以及设施，并且需要充足的充填材料作为保障。其中，水砂填充是开采过程中使用最多也是最为经济的方式，并且也是阻止地表下沉效果最好的技术方法。其次，还有风力充填和矸石自溜充填等方式可以根据企业实际的经济情况以及设施的租设情况进行选择。

2.2条带式开采

条带式的开采方式，就是根据煤层以及覆盖岩层的综合性的特点，根据科学、合理的采流比例，在煤层开采的过程中开采一条巷道，同时要保留一条。这样不仅能够开采到相应的煤矿资源，还能促使保留下的煤成形成保护层，对于上层覆盖的演示起到支撑的作用。于此能够减少岩层的变形、断裂、滑移等现象的产生，进而以此用其坚实的根基为地表的下沉等提供保障。但是，条带式开采的方式需要挖掘多条巷道，并且对于煤矿的生产并高，其工作的效率也有待提高。

2.3限厚式开采

限厚式开采方法，就是根据带开采区域的水文条件、地质条件、地形地貌以及地表建筑的抗沉陷、变形和破坏的能力，通过科学的计算与详尽的分析之后，确定出开采的最佳厚度，以此通过合理的计算能够保障地表不能产生地下积水，并且地表建筑物将不会受到损害，生态环境和土地都能够得到持续发展的保障。在没鲁昂开采的过程中，只要严格遵守开采的厚度，就能实现塌陷的预防和控制，并达到保护地表建筑、农田和生态环境的目的。但是，这项开采技术虽然能够保障地表沉陷的发生，但是其开采率也是十分的低，仅适用于煤层较薄的煤矿开采区。

2.4协调性开采

协调性开采是指在开采的过程中，要按照科学、合理计算出的各岩层之间最适宜的开采间距进行煤矿资源的取得，于此开展的顺序、位置的错落等能够实现工作面与工作面之间产生滑移、断裂等情况产生作用力的部分抵消，甚至是全部抵消，以此能够保证岩层的稳定和坚实，进而使得地表的建筑物等收到良好的保护。虽然该项技术能够保证生产安全以及开采率，但是对于挖掘技术以及工作面错局的距离有着严格的要求，所以实际生产的难度较大，我国并未完善并推行。

2.5岩层带填充

相关的技术工作人员要详细的分析并解读采空区上面覆盖三层演示的特征，由此能够确保在开采空区之后的相对时间之内，进行对于该区域的钻孔，并向隔离带内高压注浆，实现岩层的充填，以此确保开采空区和岩层能够紧密接触，形成坚固的空间。然后可以采用砌体梁结构以此加固并稳定连续梁的安全性。这样能够有效的阻止岩层将下移等逐渐作用到地表之上，进而能够实现保护地表生态环境、田地以及建筑物的安全性。但是在实际的开采之中，此项技术对于工作人员的要求较高，且实行难度较大，于此要想推行该技术与实际的开采之中，就需要不断的进行该项技术的深入研究和学习。

2.6改善地表筑物的抗沉陷能力

除了要對于地下开采技术的加强和不断的完善，也要注重地表建筑物抗沉陷能力的提升和加强。于此，建筑物除了在需要满足所有设计要求的强度、刚度、承载能力之外，还要具有一定适应地表变形的能力，以此能够在抵抗地表变形的同时，保障人身以及财产的安全，以免造成不必要的损失。由此，在地表建筑物设计的过程中，可以融入抵抗变形或者抵消变形的承载力设计，以此保障地表建筑物不受沉陷的影响和作用。同时，在建筑物设计的过程之中，在符合自身设计要求的前提之下，结构布局要合理，避免出现加速沉降的现象、和极易受沉降影响的设置等，优先将建筑物的布置在沉降均匀、倾斜较为薄弱的塌陷盆地底部，尽可能避难建设在塌陷边缘地带。

3结束语

综上所述，我国社会经济的发展，短时间之内离不开对于煤矿资源的需求。于此，对于我国煤矿开采的现状，要从技术、政策以及各方面来切实的解决塌陷问题的产生以及应对的措施，由此保障煤矿开采能够顺利进行的同时，为生态环境以及人民自身和财产的安全性提供坚实的保障。