煤炭开采对地质结构及地质安全的影响及应对举措

文/韩利廷

受开采方式不合理、治理手段缺失等因素的制约，煤炭开采极易对地质结构与地质安全造成影响。由于矿山开采对地质结构产生破坏后，未及时采取有效措施，最终造成事故案例举不胜举。因此，煤炭企业要高度重视煤炭开采过程对地质带来的影响，有必要针对煤炭开采对地质结构及地质安全的影响进行分析、预测及评价，同时采取措施积极应对，如此方可避免酿成事故，保证安全生产。

一、煤炭开采对地质结构及地质安全影响的表现

煤炭开采对地质结构及安全的影响，体现在可能导致地面塌陷、地裂缝等方面。

1.地面塌陷

煤炭开采对地质安全所造成的影响中，地面塌陷出现的频率较高，常见有波浪状地面、阶梯状地面、塌陷积水等。如矿区周围存在建筑物等基础设施，则会导致基础设施受损、坍塌，进而使地质安全性下降。

2.地裂缝

煤炭开采可导致地面出现裂缝，常见的裂缝包括位移型、组合型等。裂缝多呈“I”或“V”型。从垂直方向观察，可见土层上下位移。

3.滑坡

在开采过程中，地质结构也会被破坏，导致应力失衡，进而导致在采空区形成滑坡。

4.水影响

煤炭开采可导致地表水系与地下水系遭到破坏，从而引发突水、水污染等。就地表水而言，开采过程可能导致水污染，产生洗煤水、塌陷坑水。就地下水而言，开采可导致饮用水污染。矿坑所排出的水，同样会导致污染产生。

二、煤炭开采对地质结构及地质安全影响的评价与预测

因煤炭开采对地质结构与地质安全影响严重，故需要对其进行评价以及预测，确保能够在发生风险之前进行预防。

1.评价

针对煤矿开采影响的评价，需要借助相应模型来进行。具体包括四大环节：初步尝试—广泛探索—全面发展—定量评价。需评价的内容主要包括环境承载力、生态弹性两方面。所谓环境承载力，指的是矿区环境所能够承受的最大限度的影响；所谓生态弹性，指的是当地生态环境的恢复能力，恢复能力越强，则弹性越大。具体评价方法如下。

（1）初步尝试。矿区需要对开采期间所涉及的资料进行收集，包括但不限于开采方式、矿区地质情况、周围基础设施等，然后进行分类整理和分析。

（2）广泛探索。矿区需确立地质环境评价体系，结合当地的环境承载力、生态弹性，对开采过程中可能对当地地质情况造成影响的因素进行分析。

（3）全面发展。以减小煤炭开采对区域的影响、促进矿区全面发展为目的，完成评价过程。

（4）定量评价。分析煤炭开采对地质结构以及地质安全所造成的影响，将影响分为严重、一般、轻微三个等级，实现定量评价。针对严重影响，应当重点采取措施予以预防，确保煤炭开采安全。

2.预测

通过煤炭开采对地质结构及地质安全影响的预测，了解导致各类风险发生的因素，为风险的规避以及处理提供保证。

（1）从水资源的角度进行分析。煤炭开采期间，如开采过程所施加的力超过岩体所能够承受的极限，岩体则会出现变形，最终被破坏。岩体破坏后，导水性有所提升，此时地下水将会受到影响。因此，在预测的过程中，需要分析煤炭开采对地下水造成影响的可能性。根据预测结果实现对水源的保护。

（2）从沉陷的角度进行分析。煤炭开采期间，可导致地面出现塌陷以及裂缝。矿区需要了解当地的地质特征以及类型，预测开采可能导致的沉陷风险的表现，了解可能出现沉陷的区域以及程度，从而及早采取措施预防。

（3）从固体废弃物的角度分析。煤炭开采可产生部分固体废弃物，影响当地地质环境，因此同样需将此因素纳入预测过程中。

三、煤炭开采对地质结构及地质安全影响的应对

1.污水处理

针对煤炭开采期间所导致的污水，需予以处理，确保当地环境得到保护。煤炭开采对水资源的影响，包括地下水与地表水两种，需结合不同水源的特征进行处理。

针对地下水，矿区可通过设置水泵的方式，抽取地下水。在此基础上，通过净化的方式，使其得到处理，减小乃至消除污染，确保矿区周围居民饮用水安全。

不同矿区开采规模不同，因此需水量以及开采所产生的污水总量同样不同。除了开采所导致的污水外，矿区工作人员的生活也将产生污水，此部分污水同样需被有效处理。对此，矿区可建立污水处理系统，通过设置人工格栅以及滤网等方式，避免污水中的大体积污染物流向江河，同时保证其中的沉渣等可被过滤，实现对水资源的保护。但上述手段仅适用于处理大体积污染物，针对细微的沙砾以及微生物等无法去除。对此，建议选择采用水解酸化法对污染物进行处理，进一步实现对矿区水源的保护。此外，生物过滤法同样是矿区常采用的一种污水处理技术，可达到减小煤炭开采对水源造成影响的目的。

2.沉陷治理

煤炭开采可能导致地面出现沉陷，针对周围存在公路等基础设施的矿区而言，一旦发生地面沉陷，基础设施会受到影响，甚至被破坏。因此，矿区在针对该类煤炭资源进行开采时，一般应考虑留设保护煤柱。由于保护煤柱能够起到支撑保护的作用，故在开采过程中一定程度上可以实现对基础设施的保护，预防塌陷。在留设保护煤柱的过程中，矿区可以根据保护煤柱与工作面的位置关系，在煤柱线以外提前施工外切巷。待工作面里段采至煤柱线后，将设备搬至煤柱线以外的外切巷安装继续生产。

如考虑到煤炭资源的回收率，矿区同样可以不留保护煤柱。但如采取上述方式进行开采，务必遵循基础设施在开采期间无需使用的前提。开采完成后，矿区需要立即对因未设置保护煤柱而导致的基础设施的损坏部分进行维护以及修复。采取上述措施具有一定条件限制，但能够提高资源回收率，并有利于减少工作量，降低成本，提高经济效益。

3.固体废弃物处理

矿区需要在开采的过程中对固体废弃物进行处理，以免固体废弃物超过当地的环境承载力，导致环境难以恢复。

煤炭开采所产生的固体废弃物，一般以煤矸石为主。煤矸石不仅占用土地资源，并且可对周围的土壤、地下水等造成影响。在对固体废弃物进行处理时，可以采取以下措施：一是在堆放的过程中，采取一定措施减小其体积。例如：可以通过分层堆放、逐层推平、不断压实的方式进行处理，这样也有利于避免煤矸石出现自燃的问题。二是针对以往堆放的煤矸石，要予以覆盖，并通过种植植物的方式进行绿化。三是矿区可以对废弃物进行合理利用，使其转换为资源。如可以建立发电厂，利用煤矸石发电，实现对废弃资源的回收利用，达到节约资源和减轻对矿区地质结构以及安全影响的目的。

4.加强开采管理

矿区需要加强开采管理，从技术的选择、流程的确定等角度入手，避免开采过程对矿区地质结构以及安全造成过于严重的影响，确保开采安全。一是需要针对技术进行合理选择。对矿区的地质情况进行勘察，通过预测以及评估的方式，了解开采即将对地质情况所导致的影响，从而选择运用合理开采技术手段。二是在技术运用期间，同样需要保证流程合理，确保能够严格控制每一项开采数据，避免因开采不利而增加沉陷、污染等情况的发生。需要注意的是，在煤炭开采过程中，还需要严格根据法律要求以及当地的规定，对矿区周围的基础设施进行保护。

综上所述，煤炭开采对地质结构及地质安全的影响较为复杂，对于不同地质情况而言，其影响存在一定差异。煤炭企业应当充分认识到开采过程所产生的各种不良影响，需提前做好预测工作，最大程度实现对开采过程相应事故的预防，积极采取措施予以应对，确保开采的安全性。