煤矿地质灾害及其防治方法研究

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[摘 要]近年来我国煤矿开采的数量持续增高，也引发了多起煤矿地质灾害事故，严重制约了煤矿的健康发展，威胁着人民的财产及生命安全，因此，治理煤矿地质灾害已迫在眉睫。本文分析了煤矿地质灾害的主要类型，探讨了煤矿地质灾害的防治方法，以期参考借鉴。

[关键词]煤矿地质灾害；灾害类型；防治方法

中图分类号：P694 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0062-01

煤矿地质灾害就是在煤矿采掘过程中，因大量采掘井巷破坏和岩土体变形及矿区地质、水文地质条件与自然环境发生严重变化，危害人类生命财产安全，破坏采矿工程设备和矿区资源环境，影响采矿生产的灾害。煤矿地质是出现概率较大的灾害，它不但对煤矿产业造成非常大的损失，而且还会对人们的财产和生命构成危害。为此，治理煤矿地质灾害非常紧迫，只有最大程度地减少煤矿地质灾害的出现，才可以使煤矿采掘变得更加科学、安全、有序、正常。

一、山体塌陷滑坡

1.产生原因

山体滑坡是煤炭采集区常见的地质灾害类型，灾害往往会出现在地形相对复杂的区域。当山体斜坡处的土石受到雨水的侵蚀，会造成水土融合体的移动下滑，引起山体的滑坡和塌陷。此种灾害需要满足几个必备因素；第一是地形复杂，山体多；第二是足够的降水量；第三是地质体无法提供足够的支持力。因此，煤炭开采会引起地质体发生改变，支撑力会减小，当水渗入土体后坡体强度发生改变，造成原有斜坡的角度和外形也随之改变，同时地质支撑力的作用原理复杂，内部发掘深度的提高也会造成原有力关系破坏，这些都是煤炭开采导致下滑力增加所带来的地质灾害。

2.防治方法

整治山体塌陷滑坡的措施归结起来有三种：一是消除或减轻水对诱导滑坡的影响；二是改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力；三是改变滑带土石性质，阻滞滑坡体的滑动。所有这些措施，都需要具体情况具体分析，有针对性地使用，才能收到“药到病除”的好效果。例如，对于由地下水作用引起的滑坡，在事先弄清地下水补给来源、方式、方向、位置和数量的基础上，主要采用截水盲沟、盲洞、仰斜钻孔等工程加以排除；对于因江河冲刷引起的滑坡，应着重修筑河岸防护工程；对于因挖方修建铁路、公路，破坏了山体平衡，采用抗滑挡墙、抗滑桩等支撑措施来恢复平衡，效果比较显著，对于因地表渗水或自然沟水补给而引起的滑坡体滑动，则宜采取地面铺砌防渗、地表排水及沟床铺砌等措施；对于因滑动带土质不良而引起的滑动，可考虑采用灌浆、焙烧等改良土质的办法，也可以采用疏干工程来减少水的作用。

二、地面沉降与塌陷

1.形成原因

在煤矿开采之后经常发生的地质灾害是地面沉降与塌陷。在煤矿开采过程中，地下开采、施工破坏了采空区围岩的初始应力场，使得采空区域的岩石发生破碎，导致出现地表位移、塌陷的现象。此外，随着煤矿采空区的不断的扩展，大量进行地下水的抽排处理，使得采空区和地下水不得不重新进行分布，由于坡度逐渐加大，就会形成面积较大的降落漏斗，最后出现地表沉陷情况。因此，煤矿引发的地面沉降与塌陷地质灾害使采掘工作更加复杂，加重了灾害的深度。

2.防治方法

（1）地面塌陷坑。地面塌陷坑多为切冒的圆柱或漏斗状，并有大量裂缝形成，应立即圈定危险区域，设立保护带，用煤矸石或黄土充填。并利用各种勘察手段，查明地下情况，对易于治理和有关联的地区再次同时进行地下治理，若地处偏僻或地下采空区范围大则划归隔离区，禁止人员进入和进行工程采矿活动。

（2）井下充填法。对于采空时间短，采空面小，顶板变形小的采空区，可利用原有巷道进行井下充填，充填材料以毛石、沙土为主，充填前，应将采空区内有害气体及积水进行排放，同时做好顶板支护。

（3）地表充填法。对于变形要求低、安全等级较低的建筑，宜通过地面打孔向采空区段充填砂砾及泥浆。根据顶板岩性、顶板上覆岩层荷载，设计充填孔口径及密度。

三、矿井突水灾害

1.形成原因

凡是井巷掘进或工作面回采过程中，接近或沟通含水层，被淹巷道、地表水体、含水断裂、溶洞、陷落柱而突然发生的突水事故称为矿井突水。这是因为井下采掘活动破坏岩层的天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。由于采矿时疏干排水或深降强排，产生水头差，于是灰岩地下水高水压在断层破碎带或隔水薄层地段会发生突水事故，造成突水灾害。

2.防治方法

（1）地表防治水。地表防治水是指在地面修筑一些防排水工程或者采取其他措施，防止或减少大气降水和地表水涌入或渗入矿井下。具体包括：①设计井口和地面设施基础标高时，应参考矿区历史最高洪水位来确实，以保证在任何情况下矿井不致被水淹没。当井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历史最高洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。②当有河流通过矿区范围时，可通过河流改道或整铺河床的方法，避免河流水对矿井的潜在威胁。③当大气降水及地表水直接或间接渗透矿井采空区、采煤塌陷、陷落柱等漏水区域时，可通过修筑排水沟、用隔水材料填堵漏水裂缝等防止地表水渗入矿井下。

（2）井下防治水。①井下探放水：当采掘工作面遇到以下情况时，必须进行探放水：一是接近水淹没或可能积水的井巷、老空区或相邻矿时；二是接近导水断层、含水层、钻孔、灌浆区、溶洞或导水陷落柱时；三是接近可能与水库、蓄水池、河流、水井等相通的断层破碎带时。②井下截堵水。井下截堵水主要利用设置防水煤柱、水闸墙、水闸门等堵水设施，临时或永久地截堵住涌水，在矿井突水灾害发生时，隔离巷道或封闭采区，使某一地点突水不致危及整个矿井，减轻突水灾害的影响。

四、煤矿矿震灾害

1.形成原因

矿震，在煤矿中又称为冲击地压，指矿井高应力区内煤体、岩体及断层在受外界扰动瞬间失衡破坏时，释放出很大能量而引起以猛烈震动或爆发式破坏行为特征的矿山动力现象。矿震是采矿诱发的矿山地震，是造成矿井死亡事故的主要自然灾害之一。

2.防治方法

（1）合理进行开采部署。①煤柱：工作面之间尽可能不留设煤柱或只留设宽度极小的煤柱，以有利于采空区覆岩主关键层的运动与沉降，减少覆岩主关键层的悬空面积与采空区周围的能量积聚。②推进方向：采取从断层、褶曲轴部、采空区、煤柱开始回采的开采程序。开采过程中，应避免工作面向断层方向推进，将开切眼布置在断层一侧，或者将工作面沿着断层方向布置。

（2）覆岩主关键层下位离层注浆减沉。综放面覆岩主关键层下位离层量大，闭合速度慢，甚至可以长期存在，对主关键层下位离层进行注浆，粉煤灰在离层空间内沉淀形成充填体，减缓主关键层的运动，从而达到防治矿震灾害的目的。

（3）合理泄风与构筑强力堵风密闭。①泄风把冲击气浪引入专用排风井巷，排出地面。泄风井巷可采用区回风巷或矿井总回风巷替代，亦可在采区边界或矿井边界掘进专用的泄风巷或泄风井。②高强密闭：矿震压缩空气一般不超过1.0MPa，通过增加密闭强度，把压缩空气隔离在采空区内，使其在采空区平衡。

总之，煤矿作为能源的重要组成部分，在我国经济建设与发展过程中扮演着重要的角色。在煤炭开采过程中会不可避免的出现地质灾害，目前需要做的是通过现有的科学管理方法和技术去降低地质灾害出现的概率，降低灾害造成的损失，因此防治工作具有现实意义。

参考文献

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[3] 杨国栋.煤矿地质灾害的特征及防治措施探究[J].地球，2014（02）.