陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司 陕西神木 719300
摘要：煤矿开采过程中所处环境较为复杂，对于工艺技术要求较高，特别是采空区存在很大的危险性。做好采空区地质灾害分析和治理工作能够降低由此带来的人员伤亡或经济损失，是当前煤矿开采不能缺少的一部分。
关键词：采空区；煤矿开采；地质灾害；灾害治理
引言
随着煤矿开采力度的增大,采空区的数量急剧扩大,这也为地质灾害的发生埋下了祸根,不仅危及到当地的生态环境和经济发展的可持续性,对该地区人民的生产和生活也造成了不利影响。基于此,为了实现对煤矿下采空区地质灾害的防范,在对采空区分布状况进行深入了解的基础上,对地面塌陷的风险进行了综合评估,并在此基础上,提出了科学的预防和治理措施方案。
1煤矿采工区的危害性分析
我国是一个资源丰富的发展中国家,煤炭资源相对充沛,且分布范围相对较广,但同时也存在着煤矿采空区地质灾害不断的等方面的问题,而煤矿采空区最易发生地质灾害,给附近居民的生活和安全带来了较大的威胁。煤炭的开采活动必然会破坏煤层的内部平衡应力状态,因此采空区也会发生岩体应力的变化,此时地层会因接收到新的应力特征而进行新的位移,再加上上覆岩层的重力作用,采空区会向下移动并变形,长此以往,土地将会无法承受采空区的移动变形进而引发地表塌陷。覆岩层从下到上分为冒落带、裂隙带和弯曲带。冒落带有着可压缩性、分带性和碎胀性等特点,它位于采空区上方的顶班岩层,在这一层,上覆岩体完全垮落,进而对顶板再生产生了不利的影响,同时它也是造成冒落岩块不能隔水的主要原因。裂隙带是煤矿开采中的裂隙发育带,它位于弯曲带与冒落带之间,它具有较好的透水性,由于底部受拉它以一种层状结构出现,且层与层之间容易出现离层现象。
2煤矿采空区地质灾害分析
2.1地面塌陷
随着煤矿开采的不断深入,大量煤炭被运输到地面,但是矿井中并没有填充进其他支撑物质,这就使得岩石的承载力发生变化,此时再受到外部的风力以及水力等作用的影响,地表很可能出现不同数量的裂缝。当周边外力作用达到一定程度时,则会导致裂缝逐渐变大,继而出现地面塌陷等问题,影响周边环境安全。部分地面裂缝并没有出现塌陷问题,但是随着时间推移,裂缝周边的土壤可能会出现沙化等现象,同时地表潜水也会随着裂缝进入到深层土地中,地表出现水分不足等问题,这将加重该区域水土流失等问题出现的几率,需要相关人员及时调整,才能保障后续各项工作以合理方式开展。同时,受到矿区周边的人类活动和矿区开采工作等的影响,在新的矿井开采工作开展之前,工作人员可能会应用放炮等方式开辟新的矿井口,该类振动产生的爆破地震波将会直接破坏已有的地质平衡,导致地面裂缝不断扩大,继而出现新的地面塌陷区域,将会对煤矿后续采煤和煤炭运输等工作造成极为不利的影响,出现滑坡等自然灾害的几率也会逐渐增加。
2.2山体滑坡
煤矿开采过程中,除了开采煤炭之外,还会开采出一定数量的岩石,该类岩石会按照一定方式堆放到指定位置,等待煤炭开采结束后再开展后续各项工作。当岩石堆放不合理时,其后续工作进行过程中可能会出现滑坡等问题,该类问题的存在将会严重影响煤矿生产安全,对工人的生命安全等也会造成一定的影响,要求相关单位必须加强重视,采取合理的解决措施,降低该类问题造成的影响。
2.3地表裂缝
受到不同深度、宽度和土质特点的影响,移动盆地的外边缘区地表有出现裂缝的可能,比如,对于塑性小的砂质粘土,在其地表拉伸变形至2～3mm/m之间的时候,可能会出现裂缝。而针对塑性大的黏性土,地表裂缝通常出现于地表拉伸变形达到6～10mm/m的情况下。
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3煤矿采空区地质灾害治理对策
3.1坚持一定的原则
坚持“以人为本”原则,以预防为主,从实际出发,因地制宜,统筹规划,对重点进行突出,分阶段对制定的原则进行实施。根据地质环境条件的不同,将防止重点进行不同的侧重。对于人为诱发的地质灾害,在进行防治时,最好是“谁诱发谁治理”;自然因素诱发的地质灾害,最好是谁受威胁谁出资;项目开发诱发的地质灾害,最好是“谁开发,谁保护”。在防治地质灾害阶段,最好遵循“最优化”原则,以确保经济发展与生态环境保护相一致。从实际出发,讲究实效。
3.2精准定位煤矿地质灾害隐患
煤矿开采过程中,不同类型的地质灾害都或多或少有一定的预兆,这就要求相关单位加强对灾害预警工作的重视,结合煤矿开采工作的实际效果和建设要求等开展后续各项工作,使用先进的科学设备来预测煤矿及周边地区可能存在的安全隐患问题,在此基础上制定预防措施,可以有效保障其工作质量。政府相关部门也应当加强对煤矿安全预防工作的重视,协助煤矿产业等开展测量技术优化工作,提高地质灾害监测的有效性,充分发挥各项预测工作的优势。
3.3合理选择和优化煤矿开采方式
煤炭开采工作过程中,管理人员应当加强对其应用的开采技术的重视,减少煤炭开采过程中应用斜井等进行煤炭开采工作的几率,转而应用竖井开采等工作模式开展后续各项工作。同时,煤炭开采过程中应当逐渐摒弃放炮开采的工作模式,将矿区开采对周边地质构造造成的影响降到最低。通过引入新设备,结合当前应用较多的机采方式等开展各项工作,可以有效降低对周边地质构造造成的影响,煤炭开采工作开展过程中出现突水等问题的几率大大降低。
3.4注浆施工
第一步，科学选择注浆材料。要选择那些流动性好、黏度低的材料,要重点考量材料能否准确地控制凝胶时间,同时还要仔细的考量材料的耐久性是否良好、其稳定性是否符合要求,关注进行固化处理时是否有收缩现象,观察其抗拉抗压强度是否合格。第二步，合理布置钻孔。于钻孔的布置要具体问题具体分析,针对采空区规模较大的,可通过在中轴线两侧设置斜孔的方式进行钻孔,而针对巷道则要依据具体情况布置1～2个钻孔。对规模较小的煤矿采空区,可通过勘查钻孔的方法进行注浆,在此基础上依据具体情况增加1～2个孔。第三步，科学的注浆施工。注浆施工需要分两个步骤展开,首先对最外侧的两排帷幕孔进行施工,其次再对中间两排孔进行施工处理。在注浆工作开始以前,首先要用清水清洗钻孔,然后再调整注浆浆液的稠度,秉承先稀后稠的原则进行注浆,在注浆的过程中要注意连续注浆和间歇注浆的合理掌握,同时要保证注浆量在50～70L/min,当出现冒浆现象时注浆结束,而对于边缘帷幕孔则需注浆稳定30min。
3.5做好防控治理
对于公路沿线的地质灾害点,采取立警示牌的方法来对车辆和行人提出警示,从而达到防治的效果。对于已搬迁的灾害点,需要将警示牌立在灾害体威胁范围边界,以实现对灾害点的有效防治。地质灾害点附近的村庄可通过集体搬迁方式给予解决,对于并未出现地质灾害但是环境较差相对比较差的地段,严禁挖坡建房等人类活动出现,可以通过简易的工程治理措施来消除或减轻地质灾害。在滑坡威胁边缘2m外,需要按照要求修筑排水沟,以免斜坡上的水流流入滑体内部。根据滑坡体上沟谷的分布情况来将排水沟布置成树枝状排水系统,避免地表水的渗入。在采空区范围最好由上而下分台阶开挖,挖出残留煤炭资源后,要对其煤层露头给予覆盖处理,有效降低火烧隐患的发生,同时达到生态治理的效果。
结语
在治理煤矿下采空区地质灾害的过程中,首先应借助于地质测绘、地质调查、物探勘察等方法,明确治理区域,实现对采空区“三带”的判断,再结合对数据的分析,合理选择灌浆方法和灌浆浓度,并于灌浆结束后对灌浆质量进行检查,形成灾害治理的指导意见。
参考文献
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[2]熊彩霞,刘沂轩.煤矿下伏采空区地质灾害治理探究[J].西部探矿工程,2018,30(10):174-176.
[3]武杰.煤矿采空区地质灾害分析及治理[J].内蒙古煤炭经济,2018(3):102-103.
论文作者:麻瑞军
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/19
标签：采空区论文; 煤矿论文; 地质灾害论文; 裂缝论文; 工作论文; 地表论文; 注浆论文; 《工程管理前沿》2019年第15期论文;