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摘要：我国煤矿地质灾害的形成原因和煤矿地质灾害的主要类型,并提出相应的预防处理措施。通过合理有效地利用资源、保护矿山环境、采取合理的措施防止煤矿地质灾害,来实现煤矿的可持续发展。
关键词：煤矿；地质灾害；治理防范
中图分类号：X752文献标识码： A
引言：煤矿开采过程中,在一定气象条件下,矿区及其相邻地带会发生山体崩塌、滑坡、泥石流、地震、尾矿库溃坝等地质灾害,其中有的是由于煤矿开采本身造成的,也有地质构造方面的原因,潜存的地质灾害在采矿中引发。地质灾害多为突发事件,规模可能很大,常有数万至数十万立方米、数百万立方米、数千万立方米、甚至数以亿计立方米土、石方骤然较长距离移动,形成山体崩塌、滑坡和泥石流等灾害,势不可擋,可造成矿区及其周围地区人员伤亡、毁坏耕地和地面各种建筑物、中断交通及通讯、堵塞河流等巨大的经济损失。
一、煤矿地质灾害的研究意义煤矿地质灾害主要是人们在地下开采时不合理的破坏地质构造，给地面环境及人们生命财产带来严重危协的矿区灾害。它主要是自然地质灾害的一小部分，也是影响地质构造的最重要的一部分。矿井的采煤及掘进，会不断的把石块及煤炭掏空，造成地下水位降底，加速水土流失，给地面带来埸陷，不仅影响地面农作物的生长，而且严重时导致矿区房毁人亡。加速了山体滑坡的概率；同时地下开采也会诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、矿车脱轨，甚至煤堆滑落都成为事故原因最终夺去矿工生命。以上现象基本都是煤矿地质灾害的具体表现。
二、煤矿地质灾害形成的原因及特征矿井作业一般都在地下百米千米深进行，它不不像地面水利工程建设那样，能够因地制宜，可以利用预防避让的原则进行避与防。采矿的情况则相反，基本上都是明知道条件不好也得进行采掘。这样较容易造成各种地质灾害。其最主要的特征主要表现在以下几个方面。1、山体滑坡煤矿的开采、矸石的堆放破坏了坡体的原始应力平衡，是诱导滑坡崩塌灾害的重要因素。据不完全统计，每年因山体滑坡所造成的直接经济损失以数亿元计。比如，2011年7月7日经过一整天的紧张救援，山西某一露天煤矿山体滑坡中的5位被困者已不幸。据不完全统计，山西省某煤矿自上个世纪五十年代成立开始，共发生滑坡60多次，其本上每年都会发生一两次滑坡，其中一次最大的塌方量达到223万m3，2003年的滑坡还伴有泥石流。露天矿的滑坡不仅造成了停产事故，而且还对附近工厂的安全生产造成严重的危协。发生在今年1月11日上午8时20分，云南省镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生特大山体滑坡，46人被山体掩埋。12日确定遇难人数为46人。可见因采煤造成的山体滑坡对人们生命财产安全影响之大。2、地面沉降与塌陷地面沉降与塌陷是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。在煤矿的开采过程中，地下开采工程破坏了采空区围岩的初始应力场及地下水位被人为的大量抽排，造成地下塌陷。由于采掘引起地面不均匀沉降，使水田无法排水、房屋墙体开裂、地基塌落陷洞。3、瓦斯突出瓦斯可以在储气封闭系统中，以吸附或游离状态赋存于煤层的孔隙、裂隙、缝隙之中，当地应力作局部平衡调整时，破坏储气封闭系统，使蓄积的气体外溢释放。在自然和人为的某种作用下，亦可造成瓦斯突出的爆炸、火灾、人员中毒等灾害。
4、矿井突水煤矿突水事件在煤矿生产中也是常见的，掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿，大量地下水突然涌人矿山井巷的现象。矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区，在构造破碎的地段，常易发生矿井突水。但只要查明水文地质条件，采取措施，矿井突水是可以预防和治理的。当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。
三、治理方法与恢复
1、常用治理方法
采空区采用了全充填注浆法的治理方案, 以确保其对上覆岩石形成支撑作用, 从而保证地基上部拟建建筑物的稳定性。现具体阐述全充填注浆法的施工工艺。
1）工艺流程
全充填注浆法施工分为灌浆孔成孔、灌浆施工两步骤, 其施工工艺包括灌浆孔成孔工艺、止浆工艺、注浆工艺三部分,
2）成孔工艺
( 1) 钻机就位。要求: 会同技术组、依据放线所设标志找出孔位, 安装钻机, 并做好相应辅助工作。钻机安装要求平稳、周正, 孔位中心、立轴中心、天车中心在一条直线上。钻机安装完毕, 由技术组复核孔位, 钻机开钻。
( 2) 注浆孔成孔。采用d 130 mm口径开孔, 钻至完整基岩6 m后, 下入相应套管护壁, 然后变径为d 91 mm,钻至采空区塌陷冒落带或煤层底板以下>0.5 m终孔。施工过程中要求: 先施工两侧帷幕孔, 再施工中间的注浆孔。帷幕孔, 顾名思义就是要在治理区外围形成一道帷幕, 以控制治理范围。另外要有10%的注浆孔为取芯孔, 基岩段的取芯率为70%～80%, 冒落带的取芯率不应小于50%, 其余的注浆孔不取岩芯, 但应做好钻探原始记录。在钻孔过程中, 如发现漏水、掉钻、埋钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量。在钻进过程中, 采用清水钻进, 终孔后要清洗孔壁。
3）止浆工艺
将一端带有d 130 mm 法兰托盘的d 50 mm 注浆管下入孔内变径处,先向孔内投入少量砾石或碎石土( 以堵塞大的缝隙) , 然后放入20 cm～30cm 厚度的泥球( 防止浆液大量渗漏) 。之后再灌入水灰比为1∶1.5～1∶2.0的水泥浆, 浇铸长度不小于7 m。水泥浆液中加入水泥重量2%的速凝剂,快速将注浆管与孔壁固结。
4）注浆工艺
( 1) 浆液配合比。根据以往的总结经验和该工程的实际情况, 灌注浆液采用水泥粉煤灰浆, 其水固比为1∶1.0～1∶1.5。注浆孔打在煤柱上时, 水固比可适当增大, 当打在空洞或冒落带上时, 水固比可适当减小。水泥占固相的20%, 粉煤灰占固相的80%。正式施工前, 应按施工时使用的水泥、粉煤灰, 在试验室作浆液配合比试验, 试验内容应包括每立方米浆液干料含量、浆液浓度、初凝时间、凝时间、结石率、抗压强度等。帷幕孔须在浆液中掺加水泥重量1%～3%的速凝剂, 使灌入采空区的浆液尽快凝固, 以形成帷幕, 防止浆液流失。
( 2) 注浆顺序。先灌注治理区两侧的帷幕孔, 且由煤层底板较低处向较高处逐渐注入, 待帷幕孔注浆完毕后, 再灌注中间的注浆孔。每个钻孔注浆前都要作压水试验, 压水时间10 min～15 min。用以最后测定各钻孔的地质情况, 然后灵活调配浆液浓度, 实施注浆。注浆开始后, 定时观测泵的吸浆量和泵压, 记录注浆进程中发生的各种现象, 收集原始数据, 并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。在帷幕孔注浆时, 浆液配合比为1.0∶1.0～1.0∶1.5。若帷幕孔打到采空区, 则制浆材料中加水泥重量1%～3%的速凝剂, 施工工艺采用间歇式,以控制浆液的扩散半径。若帷幕孔打到煤柱上时, 其浆液配合比同于注浆孔。当单孔注浆量过大时, 在孔口加一漏斗状的投砂器, 用浆液将砂或粒径小于0.5 cm 的矿渣带入孔内。在注浆孔注浆时, 浆液配合比为1∶1.1～1∶1.5。在注浆过程中为避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆, 所以当注浆量较大时, 采用间歇式注浆法施工或适当提高浆液浓度。
2、避让搬迁
由于煤矿的多年开采,采空塌陷面积达0.1 km2,造成村民房屋不同程度的破坏,目前塌陷还在不断扩大。村庄地下浅层水疏干,人畜吃水困难,对村民生命财产均造成威胁,需采取部分避让搬迁方式进行治理。选取的新村址范围内地形地貌较好,有一定量的地下水资源,可基本满足当地人畜用水。耕地、植被情况较好,水土流失轻微,仅有挖方量较小的交通、居住、耕作方面的人类工程活动,交通方便,无采空区、地面裂缝、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,适宜建筑。
3、 采空塌陷、裂缝的治理与恢复耕地
首先清理旧村庄,用推土机推平,通过压道机、推土机和运送汽车往复压实,及时覆盖黄土。对因采空塌陷造成破坏的耕地采用人工或机械方式进行填埋(夯实)裂缝和陷坑,平整田面,因地制宜,修筑相应的田间道路及排水工程,并在各级梯田的外边缘修筑护田堤,控制水土流失,保护坝田,恢复农田的耕种功能。土地复垦后,耕作层的土壤大部分变为生土,不利于作物的生长,需要在深翻的同时,配方施肥,培肥土壤。同时,为了保持人工土壤中的水分,宜尽量在其底部回填约0.5 m的亚粘土或粘土,形成人工隔水层,然后再回填亞砂土。恢复耕地后种植一些抗旱性强的乡土植物。
3、加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识各级政府和有关部门应对防御煤矿地质灾害工作予以高度重视，开展各种形式煤矿地质灾害骑治知识的宣传教育活动，以提高民众对灾害的承受能力，使市、县（区）镇、乡各级领导及矿业管理员详细了解煤矿地质灾害灾情和掌握各项防灾减灾方法，积极主动地开展地质灾害防治工作，对可能出现地质灾害的煤矿地区。开展灾害预测和提出防范措施。4、建立通风系统，减少矿井瓦斯爆炸无论国有、集体煤矿，都应严格遵守《煤矿安全规程》的规定，配足风量和实行机械通风、分区通风、上行通风，建立瓦斯检查制度，及时处理超限和积存瓦斯矿井；禁止携带香烟及点火工具下井，在瓦斯矿井应选矿用安全型、矿用纺爆型或矿用安全火花型电器设备，放炮前后进行瓦斯检测。
结束语：
我国矿山环境保护法不断完善,煤炭开采技术日益进步,由于煤炭开采而引发的地质灾害将会逐渐减少,随着科技的进步,煤碳石亦可完全利用为充填开采或可再生资源,减少污染,促进资源与环境的可持续发展。
参考文献：[1] 马超.煤矸石的排放对生态环境影响的分析[J].煤矿环境保护,2000(6): 71-73
[2]张立民;浅谈加强煤矿地质工作预防安全事故[J];科技创新与应用;2012年08期
[3]周利华;矿山安全减灾系统科学矿山灾害学[J];中国工程科学;2003年07期
关键词：煤矿；地质灾害；治理防范
中图分类号：X752文献标识码： A
引言：煤矿开采过程中,在一定气象条件下,矿区及其相邻地带会发生山体崩塌、滑坡、泥石流、地震、尾矿库溃坝等地质灾害,其中有的是由于煤矿开采本身造成的,也有地质构造方面的原因,潜存的地质灾害在采矿中引发。地质灾害多为突发事件,规模可能很大,常有数万至数十万立方米、数百万立方米、数千万立方米、甚至数以亿计立方米土、石方骤然较长距离移动,形成山体崩塌、滑坡和泥石流等灾害,势不可擋,可造成矿区及其周围地区人员伤亡、毁坏耕地和地面各种建筑物、中断交通及通讯、堵塞河流等巨大的经济损失。
一、煤矿地质灾害的研究意义煤矿地质灾害主要是人们在地下开采时不合理的破坏地质构造，给地面环境及人们生命财产带来严重危协的矿区灾害。它主要是自然地质灾害的一小部分，也是影响地质构造的最重要的一部分。矿井的采煤及掘进，会不断的把石块及煤炭掏空，造成地下水位降底，加速水土流失，给地面带来埸陷，不仅影响地面农作物的生长，而且严重时导致矿区房毁人亡。加速了山体滑坡的概率；同时地下开采也会诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、矿车脱轨，甚至煤堆滑落都成为事故原因最终夺去矿工生命。以上现象基本都是煤矿地质灾害的具体表现。
二、煤矿地质灾害形成的原因及特征矿井作业一般都在地下百米千米深进行，它不不像地面水利工程建设那样，能够因地制宜，可以利用预防避让的原则进行避与防。采矿的情况则相反，基本上都是明知道条件不好也得进行采掘。这样较容易造成各种地质灾害。其最主要的特征主要表现在以下几个方面。1、山体滑坡煤矿的开采、矸石的堆放破坏了坡体的原始应力平衡，是诱导滑坡崩塌灾害的重要因素。据不完全统计，每年因山体滑坡所造成的直接经济损失以数亿元计。比如，2011年7月7日经过一整天的紧张救援，山西某一露天煤矿山体滑坡中的5位被困者已不幸。据不完全统计，山西省某煤矿自上个世纪五十年代成立开始，共发生滑坡60多次，其本上每年都会发生一两次滑坡，其中一次最大的塌方量达到223万m3，2003年的滑坡还伴有泥石流。露天矿的滑坡不仅造成了停产事故，而且还对附近工厂的安全生产造成严重的危协。发生在今年1月11日上午8时20分，云南省镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生特大山体滑坡，46人被山体掩埋。12日确定遇难人数为46人。可见因采煤造成的山体滑坡对人们生命财产安全影响之大。2、地面沉降与塌陷地面沉降与塌陷是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。在煤矿的开采过程中，地下开采工程破坏了采空区围岩的初始应力场及地下水位被人为的大量抽排，造成地下塌陷。由于采掘引起地面不均匀沉降，使水田无法排水、房屋墙体开裂、地基塌落陷洞。3、瓦斯突出瓦斯可以在储气封闭系统中，以吸附或游离状态赋存于煤层的孔隙、裂隙、缝隙之中，当地应力作局部平衡调整时，破坏储气封闭系统，使蓄积的气体外溢释放。在自然和人为的某种作用下，亦可造成瓦斯突出的爆炸、火灾、人员中毒等灾害。
4、矿井突水煤矿突水事件在煤矿生产中也是常见的，掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿，大量地下水突然涌人矿山井巷的现象。矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区，在构造破碎的地段，常易发生矿井突水。但只要查明水文地质条件，采取措施，矿井突水是可以预防和治理的。当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。
三、治理方法与恢复
1、常用治理方法
采空区采用了全充填注浆法的治理方案, 以确保其对上覆岩石形成支撑作用, 从而保证地基上部拟建建筑物的稳定性。现具体阐述全充填注浆法的施工工艺。
1）工艺流程
全充填注浆法施工分为灌浆孔成孔、灌浆施工两步骤, 其施工工艺包括灌浆孔成孔工艺、止浆工艺、注浆工艺三部分,
2）成孔工艺
( 1) 钻机就位。要求: 会同技术组、依据放线所设标志找出孔位, 安装钻机, 并做好相应辅助工作。钻机安装要求平稳、周正, 孔位中心、立轴中心、天车中心在一条直线上。钻机安装完毕, 由技术组复核孔位, 钻机开钻。
( 2) 注浆孔成孔。采用d 130 mm口径开孔, 钻至完整基岩6 m后, 下入相应套管护壁, 然后变径为d 91 mm,钻至采空区塌陷冒落带或煤层底板以下>0.5 m终孔。施工过程中要求: 先施工两侧帷幕孔, 再施工中间的注浆孔。帷幕孔, 顾名思义就是要在治理区外围形成一道帷幕, 以控制治理范围。另外要有10%的注浆孔为取芯孔, 基岩段的取芯率为70%～80%, 冒落带的取芯率不应小于50%, 其余的注浆孔不取岩芯, 但应做好钻探原始记录。在钻孔过程中, 如发现漏水、掉钻、埋钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量。在钻进过程中, 采用清水钻进, 终孔后要清洗孔壁。
3）止浆工艺
将一端带有d 130 mm 法兰托盘的d 50 mm 注浆管下入孔内变径处,先向孔内投入少量砾石或碎石土( 以堵塞大的缝隙) , 然后放入20 cm～30cm 厚度的泥球( 防止浆液大量渗漏) 。之后再灌入水灰比为1∶1.5～1∶2.0的水泥浆, 浇铸长度不小于7 m。水泥浆液中加入水泥重量2%的速凝剂,快速将注浆管与孔壁固结。
4）注浆工艺
( 1) 浆液配合比。根据以往的总结经验和该工程的实际情况, 灌注浆液采用水泥粉煤灰浆, 其水固比为1∶1.0～1∶1.5。注浆孔打在煤柱上时, 水固比可适当增大, 当打在空洞或冒落带上时, 水固比可适当减小。水泥占固相的20%, 粉煤灰占固相的80%。正式施工前, 应按施工时使用的水泥、粉煤灰, 在试验室作浆液配合比试验, 试验内容应包括每立方米浆液干料含量、浆液浓度、初凝时间、凝时间、结石率、抗压强度等。帷幕孔须在浆液中掺加水泥重量1%～3%的速凝剂, 使灌入采空区的浆液尽快凝固, 以形成帷幕, 防止浆液流失。
( 2) 注浆顺序。先灌注治理区两侧的帷幕孔, 且由煤层底板较低处向较高处逐渐注入, 待帷幕孔注浆完毕后, 再灌注中间的注浆孔。每个钻孔注浆前都要作压水试验, 压水时间10 min～15 min。用以最后测定各钻孔的地质情况, 然后灵活调配浆液浓度, 实施注浆。注浆开始后, 定时观测泵的吸浆量和泵压, 记录注浆进程中发生的各种现象, 收集原始数据, 并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。在帷幕孔注浆时, 浆液配合比为1.0∶1.0～1.0∶1.5。若帷幕孔打到采空区, 则制浆材料中加水泥重量1%～3%的速凝剂, 施工工艺采用间歇式,以控制浆液的扩散半径。若帷幕孔打到煤柱上时, 其浆液配合比同于注浆孔。当单孔注浆量过大时, 在孔口加一漏斗状的投砂器, 用浆液将砂或粒径小于0.5 cm 的矿渣带入孔内。在注浆孔注浆时, 浆液配合比为1∶1.1～1∶1.5。在注浆过程中为避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆, 所以当注浆量较大时, 采用间歇式注浆法施工或适当提高浆液浓度。
2、避让搬迁
由于煤矿的多年开采,采空塌陷面积达0.1 km2,造成村民房屋不同程度的破坏,目前塌陷还在不断扩大。村庄地下浅层水疏干,人畜吃水困难,对村民生命财产均造成威胁,需采取部分避让搬迁方式进行治理。选取的新村址范围内地形地貌较好,有一定量的地下水资源,可基本满足当地人畜用水。耕地、植被情况较好,水土流失轻微,仅有挖方量较小的交通、居住、耕作方面的人类工程活动,交通方便,无采空区、地面裂缝、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,适宜建筑。
3、 采空塌陷、裂缝的治理与恢复耕地
首先清理旧村庄,用推土机推平,通过压道机、推土机和运送汽车往复压实,及时覆盖黄土。对因采空塌陷造成破坏的耕地采用人工或机械方式进行填埋(夯实)裂缝和陷坑,平整田面,因地制宜,修筑相应的田间道路及排水工程,并在各级梯田的外边缘修筑护田堤,控制水土流失,保护坝田,恢复农田的耕种功能。土地复垦后,耕作层的土壤大部分变为生土,不利于作物的生长,需要在深翻的同时,配方施肥,培肥土壤。同时,为了保持人工土壤中的水分,宜尽量在其底部回填约0.5 m的亚粘土或粘土,形成人工隔水层,然后再回填亞砂土。恢复耕地后种植一些抗旱性强的乡土植物。
3、加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识各级政府和有关部门应对防御煤矿地质灾害工作予以高度重视，开展各种形式煤矿地质灾害骑治知识的宣传教育活动，以提高民众对灾害的承受能力，使市、县（区）镇、乡各级领导及矿业管理员详细了解煤矿地质灾害灾情和掌握各项防灾减灾方法，积极主动地开展地质灾害防治工作，对可能出现地质灾害的煤矿地区。开展灾害预测和提出防范措施。4、建立通风系统，减少矿井瓦斯爆炸无论国有、集体煤矿，都应严格遵守《煤矿安全规程》的规定，配足风量和实行机械通风、分区通风、上行通风，建立瓦斯检查制度，及时处理超限和积存瓦斯矿井；禁止携带香烟及点火工具下井，在瓦斯矿井应选矿用安全型、矿用纺爆型或矿用安全火花型电器设备，放炮前后进行瓦斯检测。
结束语：
我国矿山环境保护法不断完善,煤炭开采技术日益进步,由于煤炭开采而引发的地质灾害将会逐渐减少,随着科技的进步,煤碳石亦可完全利用为充填开采或可再生资源,减少污染,促进资源与环境的可持续发展。
参考文献：[1] 马超.煤矸石的排放对生态环境影响的分析[J].煤矿环境保护,2000(6): 71-73
[2]张立民;浅谈加强煤矿地质工作预防安全事故[J];科技创新与应用;2012年08期
[3]周利华;矿山安全减灾系统科学矿山灾害学[J];中国工程科学;2003年07期