煤矿地质灾害特征及防治措施研究_刘阳.pdf

2023年第7期西部探矿工程*收稿日期：2022-03-15作者简介：刘阳（1987-），男（汉族），山西太原人，工程师，现从事煤矿地质与测量工作。煤矿地质灾害特征及防治措施研究刘阳*（山西地宝能源有限公司，山西 太原 030045）摘要：随着时代的发展和社会的进步，人们越来越关注煤炭企业的发展状况。受到复杂地质环境的影响，当下煤矿开采作业中存在很多问题需要解决，这些问题严重威胁到了煤矿生产安全和工作人员的生命安全为矿井作业埋下安全隐患。尤其是煤矿工程地质灾害问题，已经成为影响煤矿正常生产的重要问题之一，有必要采取合理手段进行有效防治。基于此，结合实际情况，对于在煤矿开采中的地质灾害的相关特征进行详细介绍，并深入分析诱发地质灾害的各项因素，根据灾害类型和诱发因素有针对性地制定一系列防治措施，以供参考。关键词：煤矿；地质灾害；防治措施中图分类号：P914 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)07-0181-04随着人们生活水平的不断提升，人们对于煤炭资源的需求也越来越高，因此为了保障煤炭资源供应，煤炭企业需要扩大煤炭开采规模、加大煤炭资源的生产和开采力度。在煤矿开采过程中，受到矿井下复杂地质条件的影响，煤矿中经常发生各种地质灾害，严重影响到了煤矿生产质量，威胁到工作人员的生命安全。因此，如何在煤矿开采过程中，对工程地质灾害采取有效防治措施，成为当下煤矿企业首要考虑的问题。本文便根据煤矿地质灾害的相关特征展开论述，从矿井地质灾害防治角度出发，对煤矿地质灾害的防治进行深入研究。1煤矿地质灾害的特征1.1群发性煤矿开采方式主要分地上开采和地下开采两种，两种方式都有可能影响到煤矿区域的地质结构稳定性，导致煤矿周边岩层受力不均，更严重时会对矿区造成二次破坏。随着煤矿开采工作的进行，地质结构稳定性越来越差，岩层受破坏的程度也越来越高，从而诱发一系列煤矿地质灾害。在煤矿开采过程中，发生地质灾害后就会导致其他灾害也随之发生，这个现象指的就是煤矿地质灾害的群发性特征。1.2衍生性在煤矿开采过程中，一旦开采不当就会导致顶板出现裂缝，如果煤矿上方有水体结构，就可能诱发煤矿突水灾害。随着煤矿开采工作的进展，矿体越来越深，地下水会沿着导水裂缝处流入采煤作业面。此时地下水水位突然下降会破坏煤矿周边岩层的稳定结构，导致煤矿发生地面塌陷等一系列灾害，这个现象指的就是煤矿地质灾害的衍生性1。1.3多样性这里的多样性，指的是煤矿地质灾害在发生持续时间上的多样性。煤矿地质灾害通常会在瞬间发生，且在短时间内达到最大的破坏效果。其持续时间较长，具有一定的渐发性。以瓦斯爆炸和顶板破裂灾害为例，这两种灾害都属于能够在瞬间爆发且具有巨大破坏力的灾害。而地面塌陷则是属于持续时间比较长的灾害，发生初影响不大，然而其具有渐发性，会随着煤炭开采工作的不断开展逐渐显现其破坏性，从而对煤矿周边建筑和煤矿地质环境带来不利影响。1.4可防治性在某种程度上来讲，煤矿地质灾害的发生是不可避免的，但是随着我国科学技术的不断发展，我们可以引进先进技术针对现有问题对地质灾害开展一定的预防治理工作。虽然不能让地质灾害就此消失，但是可以有效减少安全隐患，尽可能地避免地质灾害发生。通过对地质灾害发生的特征和诱因的深入分析，不难发现地质灾害发生呈现出一定的规律性，且各种灾害之间存在着某种联系，由此我们就可以对此制定一系1812023年第7期西部探矿工程列预防方案，采取预防措施，煤矿地质灾害的这个特性就是其可防治性特征2。2诱发煤矿地质灾害的因素2.1地震、活动断裂在煤矿工程地质灾害中，地震是潜伏期最强、最具有突发性且破坏范围最广的灾害之一，我国煤矿所在区域大多在低山丘陵，且百分之八十以上的煤矿都处于地震带上，因此在进行煤矿开采作业时，经常出现地震灾害。比如唐山地震时期，唐山大部分煤矿都遭到了毁灭性危害，造成巨大损失。活动断裂现象大多伴随地震出现，地壳不稳定的矿区所在地就会经常出现活动断裂现象，这个灾害一旦发生，会严重影响到周边居民的正常生活，甚至会威胁到人们的生命财产安全。除此之外，像地震和活动断裂这类地质灾害，还会为矿井下作业埋下安全隐患，同时影响煤矿开采工作的进行，为煤炭开采企业造成无法挽回的巨大损失3。2.2冲击地压冲击地压通常是由煤炭开采工程和自然地质之间发生相互作用所引起的常见工程地质灾害，这种灾害一旦发生，会造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失，是目前所了解的所有工程地质灾害中已知伤亡人数最多的灾害。冲击地压灾害的发生极具突发性，通常会在一瞬间发生，且发生过程会诱发强烈的地震，造成煤矿顶板脱落、工作面堵塞和巷道弯曲等现象，严重威胁到了矿井工作人员的生命安全。除此之外，煤矿开采过程本身就会造成周边环境水土大面积流失，导致土壤沙漠化，再受到自然地质活动因素的影响，二者双重作用下就会诱发出泥石流、山体滑坡等灾害，严重破坏煤矿周围地质环境和生态环境，影响周边居民的正常生产生活。2.3滑坡、崩塌诱发滑坡、崩塌灾害的因素有很多，大部分受到人为活动因素影响。在进行煤矿开发工作时，由于长时间大规模的开采，强烈的人类活动会导致煤矿所处山体地质环境发生变形，从而衍生出泥石流、滑坡、崩塌等一系列地质灾害4。据实际调查显示，我国煤炭行业中滑坡、崩塌灾害造成的损失巨大，我国对于此类灾害的治理力度也是最大的。尤其是西北部地区，煤矿分布面积甚广，受灾情况也最为严重。2.4沙化、水土流失我国大部分大型煤矿所处区域或邻近沙漠，或遍布黄土，饱受土地沙漠化危害，煤矿周围地质存在严重的水土流失现象。尤其是晋、陕、蒙等地区，风沙面积达到了全区的百分之二十五，部分煤田甚至已经面临被沙漠覆盖的风险。据实际调查显示，我国煤炭行业及相关政府部门对于沙化和水土流失类的工程地质灾害的治理投入资金，已经达到了亿元以上。2.5地面塌陷煤矿开采工作中另外一类不可避免的地质灾害就是地面塌陷灾害，随着我国对于煤炭资源需求的不断增加，采煤量和采煤规模也在逐年增大，地面塌陷灾害也随之扩大塌陷面积。尤其在我国某些地区，煤层比较厚，埋深小，还覆盖着厚厚的黄土，因此经常发生大面积的塌陷灾害，导致周边环境水土大面积流失，土壤沙漠化严重，且严重破坏煤矿周围地质环境和生态环境，影响周边居民的正常生产生活。煤矿地质灾害地面塌陷如图1所示。图1矿井被掏空地面塌陷2.6其他工程地质灾害除了前文提到的这些灾害以外，在煤矿开采过程中还存在着固体废弃物外排、危陡边坡和粉尘污染等灾害。此外，煤矿开采过程中复杂的水文地质条件也是引发工程地质灾害的罪魁祸首之一，煤矿开采工作面地下水位的反复起伏会造成地面沉降，从而引发地面塌陷等不同程度、不同类型的地质灾害。这些地质灾害严重影响了城市可持续发展，导致各种灾害联动发生，为企业甚至环境带来的损失都是不可估量的。3煤矿地质灾害防治具体措施3.1做好地质勘察工作每个煤矿的地质环境不同，所采取的防治措施自然也不相同，煤炭企业应该结合煤矿实际情况有针对性地制定防治策略，因此做好开采前期对煤矿的地质勘察工作至关重要。地质勘察是集地质知识、遥感知识、测绘知识、计算机知识于一体的综合性技术，可以1822023年第7期西部探矿工程全面勘察地层地貌的具体情况5。地质结构出现变化往往是诱发各种地质灾害的真正原因，而地质勘察技术可以实现对矿区地质环境的全面分析，工作人员可以据此实施监测地质条件变化情况。不仅如此，在勘察过程中，地质勘察技术反馈的数据信息可以做成完整的勘察报告，将矿区具体情况和发现的问题第一时间反映给有关部门，实现对矿山资源的有效管控，和对煤矿资源的充分开发。因此做好地质勘察工作，能够对可能发生的地质灾害进行有效预防，尽可能减少地质灾害发生的概率，保障煤矿开采人员的生命安全。地质勘察现场如图2所示。图2矿区地质灾害隐患排查3.2制定具体防治计划3.2.1滑坡地质灾害预防治理（1）防滑工程：对于滑坡这样的地质灾害类型，可以通过设置挡土墙和防滑桩的方式对煤矿采取防滑措施。（2）排水工程：造成滑坡的因素中最关键的就是水分，水分会增加土壤孔缝中的压力，减小滑动摩擦力，这都是造成滑坡的主要原因。针对此问题，可以通过结构排水工程来进行防治工作，在地下和地表都要设计出水管道，从而将地表水分通过沟渠的拦截和排放，从管道中引流至自然环境中。边坡防护工程：通常煤矿工程所在区域的土壤层抗冲蚀性都比较差，且地表水流经河床十分陡峭，因此无法构成稳定的边坡形成条件。为此，需要通过在平原区修建水坝、种植植被等方式对边坡开展有效防护工程，从而提高边坡的稳定性，对煤矿周围的生态环境和周边居民的生活环境进行保护。3.2.2地面塌陷灾害的预防治理（1）首先对于小煤矿采空区的勘探，要做好预测、测量和分析等相关工作。其次要对土壤表面进行分析，找出地质结构变形的原因及变形规律，便于后续煤炭开采工作中对于土质变形的预测工作，减少地面塌陷灾害的发生。（2）要对工作人员进行小煤矿开采技术的培训，同时加大地质灾害防治相关知识的宣传力度。要求工作人员明确自身职责，充分了解矿区工程地质灾害防治的应急措施。在发现问题时，第一时间赶往灾害发生现场并采取相关措施。（3）要对地面塌陷原因进行深入追踪，并加强对煤矿开采技术和地面塌陷防治技术的研究，确保在煤矿开采过程中遭遇地质灾害时，可以能够采取最合适的防治技术对煤矿工程地质灾害进行治理。3.2.3瓦斯爆炸预防治理在煤矿开采过程中，最常见的问题就是矿内瓦斯含量超标，煤矿中瓦斯含量过高很容易发生爆炸，引发重大事故，因此对瓦斯的合理抽取是煤矿治理工作的重要部分。针对这一情况，工作人员要做到在煤矿开采过程中，对煤矿内瓦斯含量进行实时监督，并按照相关规定，在遵守操作规范的前提下合理抽取瓦斯，降低矿内瓦斯浓度，避免煤矿内部因瓦斯含量超标发生爆炸。除此之外，工作人员还要做好煤矿管理工作，尤其要避免矿井深处出现明火。因此我们可以建立瓦斯超标预警系统，实现对矿井内瓦斯含量的动态监测，一旦发现瓦斯含量超标就立刻触发报警程序，再由工作人员对瓦斯进行合理的抽取。这样系统化的处理方式，可以将煤矿瓦斯爆炸事故发生的概率降到最低，从而有效保障煤矿开采人员的生命安全。煤矿开采环境如图3所示。图3煤矿开采环境3.3完善煤炭行业相关规范制度（下转第186页）1832023年第7期西部探矿工程减少死亡人数并确保健康和安全得到优先考虑。采矿作业中引入的技术变革加速了生产力和生命安全的提高。智能响应和救援系统为减少采矿死亡和事故做出了巨大贡献。所开发的地下定位技术和三维建模和表示技术可以满足紧急情况下地下救援的要求。基于互联网、Web、通用网关接口、活动服务器页面、超文本预处理器技术的安全信息管理系统受到众多煤炭企业的广泛推崇。这是由于它们有助于分类存储复杂而庞大的煤炭安全管理信息，使安全管理更及时、更高效、更准确，以帮助管理人员达到降低事故率和保证安全生产的目的。采用模糊评估技术，管理人员和人员可以快速确定矿山目前的安全质量标准化水平，及时对隐藏的矿山安全问题进行格栅、发现和处置，从而提高安全管理的效率。煤矿安全质量标准化管理体系具有开发成本低、维护方便、界面宜人等优点。5结束语在过去的二十年里，发达国家的采矿业职业健康和安全有了明显的改善，矿井安全问题在整体上得到了很好的改善。但由于矿井工作的特殊性，导致矿井的工作人员仍旧处在一个危险的工作环境之内。虽然矿井的环境无法改变，但是随着科技和矿井相关技术的大力发展，相信在不久的将来，科技和新技术能够带给矿井工人们一个安全的工作环境。参考文献：1孙文强.采矿工程的采矿技术与施工安全的研究J.建筑工程技术与设计,2017(24):1757.2李东闯.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨J.城市建设理论研究（电子版）,2016,(11):5527.3李先锋.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨J.建筑工程技术与设计,2017(11):1365.4张世宏.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨J.建筑工程技术与设计,2016(23):368.5张从志,张从捷.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨J.建筑工程技术与设计,2017(22):184.6李先锋.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨J.建筑工程技术与设计,2017(11):1365.（上接第183页）当下在煤矿开采过程中发生工程地质灾害时，之所以没有实现对其的有效治理，究其根源是缺乏完善的煤炭工程地质灾害防治规范制度。因此相关部门应该建立科学的安全检测制度，构建完整的灾害检测系统。同时对煤矿开采区域的地表层进行稳定性评价，从而减少地表塌陷、水土流失、滑坡等工程地质灾害的发生。同时，建立完整的地质灾害预警体系，结合现代化信息技术形成灾害预警系统，实现对地质灾害的实时监测，一旦灾害发生，工作人员可以立即采取有效措施，对灾害进行有效治理6。3.4对煤矿进行合理开采随着人们对于煤炭资源生产重视程度的增加，相关部门制定了一系列法律法规，用于规范煤矿开采的各个环节，确保煤矿开采过程的合理性、科学性和安全性。科学开采是煤矿开采工作的关键，先进的采矿技术和科学的开采手段不仅能够提高采煤效率和采煤质量，还能有效保障采煤人员的生命安全。因此，煤矿开采企业要根据煤矿实际情况，对煤矿进行科学合理的开采。减少因开采手段与煤矿环境不适配造成事故发生，消除安全隐患。4结束语综上所述，我国地大物博，煤矿分布十分广泛，且大多处于低山丘陵当中，因此受到复杂地质条件的影响，煤矿所处地下环境极其多变，经常发生工程地质灾害，对周围生态环境带来毁灭式破坏，影响煤矿开采作业的同时还会严重威胁到煤矿开采工作人员的生命安全。不仅如此，复杂的地质环境也为地质灾害的防治工作带来限制。因此，若想有效采取工程地质灾害防治措施，一定要重视对煤矿周围地质环境的勘察工作，充分了解诱发工程地质灾害的主要因素，了解地质灾害特征，经过全面综合的考量后再有针对性地制定相应解决方案。从而保障防治方案的有效性和实用性，有效减少煤矿地质灾害的发生，为煤矿开采工作提供安全保障。参考文献：1李毅.煤矿地质灾害特征及防治措施研究J.写真地理,2020(21):1.2曹春满.煤矿地质灾害特征及防治措施研究J.内蒙古煤炭经济,2020(24).3刘强.煤矿地质灾害特征及防治措施探究J.当代化工研究,2021(18).4隋成禹.我国煤矿地质灾害特征分析及防治研究J.哈尔滨职业技术学院学报,2021(4):3.5贺安慧,粟永标.浅谈煤矿地质灾害特征及防治措施J.西部探矿工程,2020,32(6).6杜占成.煤矿地质灾害特征分析及预测措施研究J.技术与市场,2020,27(5):2.186