采矿导致的地质灾害及综合治理措施研究

陈少华

（安徽省地勘局第二水文工程地质勘查院，安徽 芜湖 241000）

煤炭开采为我国经济繁荣、人民生活改善提供了物质保障，但资源开采使得原岩应力失衡亦加剧地质灾害产生风险。当代煤炭地质灾害与防治严重制约煤炭企业经济效益，亦对矿区周围居民的生活产生较大影响。明确采矿导致的地质灾害，制定地质灾害综合治理措施为地质部门关注的重点。

1 地质灾害成因及危害

采矿地质灾害多因开采时挖掘煤田破坏地质造成的，严重威胁了煤矿员工的生命安全，亦造成了煤矿企业的经济损失。煤炭生产过程中围岩原演应力平衡遭到破坏使垮落带、裂隙带和下沉带遭到破坏，引起地表下沉、地下水下降、瓦斯爆炸、山体滑坡等灾害发生。故加强采矿地质灾害防护已是新时代必然要面对的问题。例如：朝阳全市露天矿坑1259个，面积30839987m2，生产矿山392个，面积16900203m2，无主矿山869个，面积13939759m2，排岩场399个，堆放量138536247m3。矿山地质灾害多种多样，含矿山地裂、塌陷、崩塌等[1]。且矿山工程建设亦出现不同程度影响，如地下水位上升、大面积泥石流等。

2 地质灾害种类分析

2.1 山体滑坡

煤炭开采过程中采动区的原始应力被认为打破故部分区域出现应力集中现象。因煤炭开采活动造成的山体滑坡属煤炭开采的次生灾害，将造成国家的巨大损失，故应加强重视。例如：抚顺西露天矿区开采视地应力收到干扰造成矿区北边频繁滑坡。据悉，我国自20世纪30年代至今采矿出现滑坡事件近50多次，最大塌方量高达130万立方米。尤以20世纪90年代初采矿期间发生滑坡伴泥石流最为严重，严重影响矿区经济效益，亦威胁到矿区及附近工厂工作人员的人身及财产安全。

2.2 地面沉降、坍塌

矿坑巷道及煤炭才出过程中可破坏周围岩层的原始应力，影响应力平衡。故开采上覆岩层时垮落带、裂隙带和弯曲下沉带受到严重破坏，造成地表不同程度沉降及塌陷。另采矿区不断扩大规模将导致地下水抽排，地下水失衡导致采矿区结构失衡，引发地面沉降及地表塌陷。近年我国采矿区附近出现大大小小的煤窑，煤窑在开采时机械化作业不规范、技术及防护不到位严重暴露采矿区地面沉降现象，相应引发一系列采矿次生灾害，加剧人们的重视[2]。

2.3 瓦斯泄露

瓦斯多存留在密闭的系统内，可吸附或游离于每层空缝隙之中。煤炭开采时地应力可见明显失衡，岩层储气封闭状态遭受破坏，故蓄积气体外衣。若矿井内高温、冲击波、有害气体安全防护措施不到位可引起瓦斯爆炸，造成重大人员伤亡及财产损失。例如：我国20世纪80年代～90年代间共出现煤矿瓦斯爆炸10万余次，使得煤矿行业严重亏损，我国经济遭受重创。目前瓦斯事故尚未得到根本解决，瓦斯泄露仍制约着煤炭开采事业的发展，需加强重视。

2.4 泥石流

采矿区夏季或梅雨季节可因雨水过于猛烈引发暴雨及山洪，暴雨冲刷采矿区山体可将石体、泥土引入井下，形成井下泥石流。或因暴雨冲刷山体引起滑坡或泥石流，阻塞采矿洞口，造成人员伤亡及财产损失。

2.5 矿坑突水

采矿时因预判失误打穿老窿可导致地下水或地面水大量通入矿坑，即矿坑突水。随开采深度增加，地下水位随之下降，通水量则不断增大。例如：九中段因对涌水量估计不足导致巷道断面和排水沟断面设计不合理，引发上涌水排泄不畅，运输难度增大。亦或是采矿时遇透水断层或地裂缝时可使沉积物随地表径流涌入孔内，机器被泥沙掩埋，矿山遭受巨大打击[3]。

2.6 冒顶片帮

矿坑周边或顶板受强大的地壳应力时可被强烈压缩，若采矿挖空视既有可能呢出现延时地应力骤然释放，使大量岩石破裂并向孔内喷射，加剧矿山灾难。如：21世纪初八中断开采时因施工过程中支护不及时导致巷道大面积冒顶，加剧上部开采难度，造成超百万元损失。

3 地质灾害防治措施

3.1 山体滑坡防治

第一，如遇山体滑坡应开启紧急处理措施。拆除滑坡体上重大危害的通信塔，停止施工，对滑坡体加盖防雨布，设置简易截水沟。第二，构建灾害预警机制。建立专业检测队伍，实施对山体运动情况进行监测管理，确保无死角监管。借助科学手段对山体地质灾害进行实时监控。第三，建立地质灾害分析制度。及时召集专家分析评估山体滑坡损失，启动联动机制，在矿区领导统一指挥下各级部门整体联动，积极治理，将损失降至最低。

3.2 地面沉降、坍塌防治

第一，调整开采层次，合理开发地下水资源，减少地下水开采量；第二，若地面沉降剧烈时应停止开采；第三，人工补给地下水时应注意回灌水源的水质，防治地下水被污染；第四，应加强企业内部对地面沉降、坍塌的重视度，有效制定地面沉降、坍塌应急措施，保证防治工作的经费支持；第五，建立地面沉降、坍塌检测网络，充分利用企业资源监管区域地面异常，如出现遗产应停止开采，行相应幕布；第六，要重视地面沉降新技术、新方法、新设备的开发利用，落实国际交流，在防治过程中如遇重点、难点问题可及时向有关部门反映，申请立项支援；第七，加强综合管理，地面沉降多因超采地下水所致，故企业内部应加强对地下水的管理，积极向上政府汇报情况，在政府同意领导支持下采取有效措施治理地面沉降。

3.3 瓦斯泄露防治

第一，可通过调节通风机叶片角度及挂风帘、引风杖等措施增加工作面风力，降低封闭墙瓦斯泄露风险。经改良后保证工作面风量由原来的800立方米/分增加到1100立方米/分。第二，设立新封闭墙。保护煤柱及两巷之间的媒体若产生蕾西可导致巷道松动圈扩大，墙体及巷道周围岩体产生裂缝，形成瓦斯泄露。故改变传统封闭墙工艺，在原来的封闭墙外150cm处另增加一道封闭墙，中间空间打“#”字木垛，以罗克休灌注巷道消除瓦斯积聚。同时将封闭墙掏槽深度增加到1m，于外侧封闭墙预留注浆孔灌注罗克休，预防瓦斯泄露。就封闭墙外开裂、漏气的巷道需进行喷浆堵漏，厚度应在2m左右。喷浆结束后将瓦斯抽放管理接入封闭墙内实施瓦阿斯抽放。第三，强化通风防控。定期巡查矿井通风系统、通风设施，对巷道来压、开裂的封闭墙行喷浆堵漏。建立瓦斯监测预报机制，如遇异常立刻处理。第四，树立才开人员安全意识，落实“多抽一方瓦斯，少担一分风险”的治理理念，使瓦斯集中抽出，降低瓦斯泄露隐患。第四，加强给你工作人员瓦斯泄露安全教育，指导工作人员在发觉异常后及时防护，避免安全事故出现。

3.4 泥石流防治

第一，通过生物措施和工程措施保护和治理流域环境，抑制泥石流发生；第二，采用拦挡坝、停淤场、排导沟等工程措施调整和疏导泥石流，减少灾害破坏；第三，修建渡槽、涵洞、隧道、护坡、挡墙、顺坝等工程重点保护高危地段，形成泥石流防护体系；第四，在泥石流流通段采用排导渠使泥石流顺利下排；第五，及时疏散、保护遭泥石流危害的居民、企业和重要工程，将灾害损失将至随地；第六，加强泥石流宣传。定期开展矿产企业内部员工大会，就安全作业、泥石流防护等具体情况进行宣传教育。另可加强梅雨季节安全防护，增派夜间监管人手，保证第一时间发现并向上级反映泥石流情况。第七，开采后提倡封山育林、退耕还林，增加植被覆盖率。

3.5 矿坑突水防治

矿坑突水时应禁忌开启应急预案，争取最短时间内抑制突水，避免人员伤亡。具体措施如下：第一，依照矿山的水文地质情况做好坑道的排水设计。该设计需掌握该矿山具体资料，明确矿山以前最大涌水量，依实际情况做好防护预案。第二，依工程揭露的导水断层及用水资料制定开采方案。施工时借助钻孔实施放水，消除矿坑突水引发的涌泥溃沙事故。第三，借助探水孔探测具体情况，如遇到断裂、裂隙、管状溶洞充填泥质时可采取回避开采作业防矿坑突水。或开采时出现紫红色裂隙时需立刻停止开采。第四，开采时出现泥浆上涌时应加大探测孔密度，如见溶蚀裂隙、裂隙密集带应及时封堵。第四，如开采时出现透水可进行注浆封堵，滴水或流水采用聚氨酯法封堵，喷水或流量较大的涌水可采用泥沙泵水泥封堵。

3.6 冒顶片帮防治

第一，在坑道内需做好支护，保证边挖掘边支护，如遇矿岩不稳定地段需行短掘短支，预防因矿岩不稳定产生的顶板坍塌、冒顶。第二，不同矿山可依矿岩稳定情况选取不同支护方式，确保支护效果。常规支护有木支护、钢架支护、喷射混凝土支护、钢筋混凝土支护、喷锚网联合支护等。第三，树立开采工作人员冒顶片帮防治意识，强化该地质灾害种类、发生原因、危害程度及相关预防措施的宣传，将煤矿地质灾害的发生率降至最低，减少损失。第四，企业应加强对煤矿开采技术的科技投入，优化煤矿开采方法，合理布置生产工具，实现开采的和谐运作。

4 结论

综上所述，煤炭产业规模扩大使开采造成的地质环境灾害愈发严重。如：山体滑坡、地表沉陷、瓦斯突出、泥石流等。地质灾害严重影响矿区人民的生活，亦为下一代带来安全隐患。故应从多角度开展地质灾害综合治理，有效落实地质灾害的防治，为后续地质安全提供保障。