導(dǎo)語(yǔ)：煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害及控制措施一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：煤層開采破壞了原有巖層的平衡，使得煤層上覆巖層發(fā)生運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地表發(fā)生沉陷。地表沉陷容易引發(fā)一系列的地質(zhì)災(zāi)害，危及到人類正常的活動(dòng)。為此，需要對(duì)煤礦開采沉陷進(jìn)行防治。分析了煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害的機(jī)理和類型，重點(diǎn)討論了一些煤礦開采沉陷控制措施，可以為煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害的防治提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；地表沉陷；地質(zhì)災(zāi)害；控制措施

中國(guó)的煤炭埋藏比較深，這使得很多煤礦都是井工開采。井工開采會(huì)破壞原有地層的穩(wěn)定性，使得煤層上覆巖層發(fā)生移動(dòng)。當(dāng)巖層移動(dòng)波及到地表時(shí)，地表會(huì)向采空區(qū)一側(cè)凹陷，這就是通常所說(shuō)的開采沉陷。在過(guò)去，煤礦開采區(qū)地表人煙稀少，開采沉陷引起的災(zāi)害未能引起人們足夠的重視?，F(xiàn)在，很多煤礦附近都有居民區(qū)或地表上有建筑物等。為此，不得不重視煤礦開采沉陷引起的煤礦地質(zhì)災(zāi)害[1-2]。開采沉陷引起的地質(zhì)災(zāi)害主要有地表水?dāng)嗔?、水土流失?yán)重及山體滑坡等，不利于人類正常的生產(chǎn)活動(dòng)。本文圍繞煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理和類型展開分析，重點(diǎn)探討了煤礦開采沉陷的控制措施。

1煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理和類型

為了更深刻地認(rèn)識(shí)煤礦開采引起的地質(zhì)災(zāi)害，需要了解開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理和類型。下面將對(duì)這兩方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理

在煤層開采后，巖層的原始平衡被打破，需要重新達(dá)到平衡。在達(dá)到新的平衡的過(guò)程中，巖層會(huì)發(fā)生移動(dòng)。當(dāng)巖層移動(dòng)波及到地表時(shí)，地表會(huì)發(fā)生沉降。沉降的位移值與煤層開采條件有關(guān)，且與時(shí)間存在一定的關(guān)系。值得注意的是，這種地表沉降是不均勻的，在采空區(qū)的中心處沉降值比較大，而在邊界處比較小，如圖1所示。這種不均勻沉陷會(huì)導(dǎo)致巖體出現(xiàn)破壞，從而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

1.2煤礦開采沉陷引起的地質(zhì)災(zāi)害類型

煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害主要有地表水?dāng)嗔?、地表出現(xiàn)裂縫、土地退化及山體滑坡等。地表出現(xiàn)裂縫和山體滑坡最為常見，這是由巖層的非均勻變形導(dǎo)致的。一般地，地表出現(xiàn)裂縫后，地表上的一些建筑物、公路及鐵路等設(shè)施會(huì)不可避免地受到影響，輕則會(huì)導(dǎo)致這些設(shè)施出現(xiàn)局部破壞，例如墻體出現(xiàn)裂縫、公路出現(xiàn)塌陷等；重則會(huì)導(dǎo)致設(shè)施整體不可逆轉(zhuǎn)性的破壞。隨著礦區(qū)附近人類活動(dòng)的日益頻繁，這種地質(zhì)災(zāi)害造成的影響也日益嚴(yán)重。很多情況下，地表上出現(xiàn)的裂縫多為貫穿型裂縫導(dǎo)致地表儲(chǔ)水能力變?nèi)?。這是由于煤層開采造成巖層的隔水層斷裂，無(wú)法繼續(xù)保持隔水能力。若地表上沒有充足的水源，很容易造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞?，F(xiàn)在很多礦區(qū)地表缺少水源，土地退化嚴(yán)重，農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆町a(chǎn)生了非常不利的影響。

2煤礦開采沉陷控制措施

為了防治煤礦開采沉陷引起的地質(zhì)災(zāi)害，需要大幅度抑制煤礦開采引起的地表沉陷。下面，將重點(diǎn)分析現(xiàn)有的地表沉陷控制措施，主要包括劃分合理的保護(hù)煤柱、離層注漿及充填開采。

2.1劃分合理的保護(hù)煤柱

在治理開采沉陷時(shí)，需要對(duì)一些人類活動(dòng)密集區(qū)域采取保護(hù)措施。最為常用的就是劃分合理的保護(hù)煤柱，即根據(jù)巖層運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，在建筑物、公路及橋梁等設(shè)施附近劃定禁采區(qū)域。這種方法不但經(jīng)濟(jì)有效，而且操作起來(lái)十分簡(jiǎn)單[2]。值得注意的是，在劃定保護(hù)煤柱時(shí)一些參數(shù)需要根據(jù)以往的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定。若劃定的保護(hù)煤柱范圍過(guò)小，則不能有效保護(hù)開采區(qū)域的建筑物等設(shè)施。若劃定的保護(hù)煤柱范圍過(guò)大，則煤炭損失量增加，不利于煤炭資源的高效開采。綜上所述，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于只控制局部區(qū)域的開采沉陷，有效地控制了保護(hù)成本。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，只是減小了破壞范圍，并沒有從本質(zhì)上控制破壞的產(chǎn)生。

2.2離層注漿

在巖層移動(dòng)波及到地表的過(guò)程中，巖層之間會(huì)產(chǎn)生離層，即巖層之間會(huì)產(chǎn)生空隙，如圖2所示。若能將這些離層填滿，巖層移動(dòng)就不會(huì)波及到地表[3]。為此，可采用離層注漿來(lái)控制地表開采沉陷。從地表向巖層的離層施工鉆孔，并向鉆孔中注入水泥漿液。水泥漿液凝固后就可以完全充滿離層，從而阻隔巖層移動(dòng)向上傳遞，如圖3所示。離層注漿操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而且在施工時(shí)不會(huì)干擾到煤礦的正常生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但這項(xiàng)措施也存在著一定的局限性，在施工時(shí)必須要找準(zhǔn)離層的位置。同時(shí)，若在注漿時(shí)遇到了陷落柱及斷層等地質(zhì)構(gòu)造，則注漿很難達(dá)到預(yù)期效果。

2.3充填開采

開采沉陷是煤層開采后形成的空間，它是通過(guò)完全垮落法管理的。為了從本質(zhì)上抑制開采沉陷引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)采用充填開采，即在煤層開采后采用其他材料填滿采空區(qū)從而有效地減緩地表下沉[4]。充填開采技術(shù)是一項(xiàng)綠色采礦技術(shù)，是未來(lái)采礦技術(shù)的發(fā)展方向。利用充填采礦可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層的保水開采。這對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。通過(guò)對(duì)采空區(qū)充填，最大程度抑制巖層的運(yùn)動(dòng)，保持了隔水層的完整性。大量實(shí)踐表明，在應(yīng)用充填開采后，開采沉陷值降低了60%以上。目前，充填開采已在很多礦區(qū)得到了應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的效果。充填開采的應(yīng)用減少了保護(hù)煤柱的數(shù)量和工作面搬家的次數(shù)，極大地提高了煤礦經(jīng)濟(jì)效益。但充填開采還存在一些缺點(diǎn)有待完善，主要體現(xiàn)在以下兩方面：a)充填材料的成本問題。河砂是理想的充填材料，但由于成本太高，已很少采用，現(xiàn)在普遍采用的是高水膨脹材料。b)充填工藝的問題。由于充填采空區(qū)會(huì)對(duì)正常回采速度產(chǎn)生影響，如何高效處理充填和回采的關(guān)系十分重要。

3結(jié)語(yǔ)

中國(guó)對(duì)環(huán)保重視程度的提高，在一定程度上提升了對(duì)煤礦開采沉陷控制的要求。因此，在未來(lái)尋找合適的減沉技術(shù)依然是開采沉陷控制的熱點(diǎn)問題。開采沉陷造成地質(zhì)災(zāi)害的根源在于煤層開采后的地表不均勻沉降。針對(duì)這種情況，目前已采用了劃定保護(hù)煤柱、離層注漿及充填開采等措施來(lái)進(jìn)行沉陷控制。通過(guò)分析這幾種沉陷控制措施的優(yōu)缺點(diǎn)，為選擇合理的煤礦開采沉陷控制措施提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］馬亞民.煤礦開采沉陷地質(zhì)災(zāi)害分析及控制措施研究［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020，40(12)：143-144.

［2］郭文兵，馬志寶，白二虎.我國(guó)煤礦“三下一上”采煤技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，48(9)：16-26.

［3］呂毅.采動(dòng)覆巖離層區(qū)注漿控制地面沉陷技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.煤，2020，29(8)：28-31.

［4］暴毅偉.充填采礦技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用［J］.能源與節(jié)能，2020(5)：169-170.

作者：韓雷 單位：霍州煤電集團(tuán)云廈建筑工程有限公司防治水工程技術(shù)分公司