煤矿地质灾害特征及防治措施研究

煤矿地质灾害特征及防治措施研究

刘娟 

中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院  河北邯郸  056000

摘要：煤矿企业运营、发展的过程中，经常遇到煤矿地质灾害，这不仅是在我国，在其他国家也经常出现，因此煤矿地质灾害受到国际的关注和重视，一些地质安全研究部门加大了对地质灾害的研究力度，以降低其影响力并避免人员伤亡。针对此，本文以某煤矿工程为例，简要分析了煤矿地质灾害特征，探讨了其防治措施。

关键词：煤矿生产；地质灾害；防治措施

引言：煤矿地质灾害属于地质灾害的一部分，主要因人类采煤生产而导致的灾害，不仅威胁着人们的生命和财产安全，还严重破坏了地质环境，对矿区也会造成经济损失。煤矿开采过程中，开煤弃石容易引发山体滑坡、地表塌陷等灾害，还易加剧水土流失。同时因煤矿的抽排水，还会造成周边地下水资源的枯竭，区域地下水位也会不断降低。受到各种煤矿地质灾害的影响，煤矿生产工作无法顺利开展，社会发展也会受到制约。

一、煤矿地质灾害分析

如今，社会经济水平不断提高，社会对煤炭资源的需求量增多，这直接推动了我国煤炭行业的发展。尽管煤炭行业是促进国民经济发展的支柱型产业，但因过度开采煤矿资源、经常出现地质灾害等，严重制约了社会稳定、和谐的发展。尤其是煤矿地质灾害，因煤炭资源无法再生，人们在挖掘煤炭时缺少安全方面的考虑，致使地质灾害发生，这不仅威胁着作业人员及周边居民的生命财产安全，还不利于社会经济的发展。

地质灾害种类极多，煤矿地质灾害是其中的一种，煤矿地质灾害指的是煤矿开采中遇到的各种安全问题，不同于其他地质灾害，煤矿地质灾害的危害更大。因大部分煤矿资源分布在深山，所以开采过程中容易遇到各种问题和困难，如果人们过度开采煤矿，很容易导致山体结构变化或地质表层坍塌[1]。不仅如此，煤矿开采过程中还会产生废气、污染性废料等，对自然生态环境以及人们的生活环境都有极大的影响。虽然人们的生活、社会的发展离不开煤炭资源，其直接关系着社会经济的发展，但随着煤炭的大量开采也带来了负面影响。在此背景下，做好煤矿地质灾害的研究，全面了解其特征，再针对性采用防治措施，可以增加煤矿开采对社会经济发展的积极影响。

二、工程概况

某煤矿工程地处辛安泉域南部长治盆地水文地质单元，其井田工业厂设置了中央回风立井、主立井以及副立井，各井孔口标高是931.500米、927.500米、931.000米。洪水位标高是+900米，虽然立井不易受到洪水的威胁，但随着降雨的增多，煤矿企业仍需做好防洪措施，以免地表水溃入井下造成矿井突水。同时，井田区域有多条过境河流，其中一条河流的观测流量是0.133 2立方米/秒—4.433 8立方米/秒，井田内部的干沟数量较少，仅在雨季发挥泄洪作用。

对于该工程而言，强降雨是诱发地质灾害的主要原因之一，汛期很容易产生地质灾害。为了避免汛期煤矿开采工作中发生地面塌陷、沉降或者矿井突水等事故，相关部门应提前防范地质灾害，煤矿企业也要将汛期开采期视为重点防范期，严格要求各部门人员科学开展地质灾害防范工作，严格按照防治机制与要求操作，可以保证煤矿开采顺利、安全地渡过汛期，地质灾害的影响及造成的损失也能最大程度的降低。

三、煤矿地质灾害诱发的原因和特征

（一）诱发原因

根据该工程井田水文地质情况，综合分析了汛期可能出现的地面沉降、塌陷以及矿井突水等灾害的诱因，发现煤矿开采工作中，一些人员的操作不规范且缺少对预防工作的重视，导致了煤矿地质灾害发生。如工程周边的地应力会随开采深度的增大而不断增加，一旦汛期来临并发生强降雨，地面积水在达到一定程度后，伴随地应力的增大很容易出现冒顶灾害[2]。同时，瓦斯可以游离/吸附状态存储在储气封闭系统中，还可存在于煤层的裂隙中，如果当地应力局部调整，储气封闭系统很容易出现气体外溢释放，释放出来的瓦斯容易在自然条件或者人为因素的影响下发生爆炸，不仅易导致人员中毒，还会引发火灾事故。

针对煤矿闭坑，虽然煤矿企业进行了回填处理，但在强降雨季节还易出现山体滑坡、泥石流等灾害。究其原因，煤矿闭坑和邻近地表存在一定的高度差，特别是深度较大的矿坑，更易发生地质灾害。另外，降雨汛期容易发生地面沉降、塌陷等问题，这为地下煤矿闭坑开采也带来了隐患，甚至会引发山体开裂、滑坡等灾害。由于这类灾害存在一定的滞后性，尽管开采过程中没有出现明显迹象，但在闭坑一段时间后会引发地质灾害。最后，煤矿开采一段时间后最为常见的地质灾害便是地面沉降、地面塌陷，随着地下开采作业的进行，采空区围岩的初始应力场发生较大的变化，很容易造成岩石冒落、地表位移等灾害。而且随着地下水的大量抽排、采空区的扩大，采空区以及影响区的水力坡等会出现明显变化并导致地表沉陷，甚至引发大面积的降落漏斗。

（二）煤矿开采引发地质灾害的特征

首先，群发性。煤矿开采工作中很容易造成地质环境的失衡，还会引起地质环境反馈，这一反馈行为引发的灾害并非孤立存在，而是在矿区的某一时段出现灾害群。比如地裂、地面塌陷、山体滑坡等，很可能在某一时段同时、相继出现。其次，衍生性。直接地质灾害容易衍生一系列的次生灾害，并形成存在一定联系的灾害链。比如，顶板灾害容易引发地面塌陷与地裂，还易毁坏周边的耕地、破坏地表建筑等，如果区域地下水位下降，还会造成土地的荒漠化。再者，区域性。从某一层面来看，各种灾害都会受到区域性条件的控制，如区域性构造条件、区域性气候条件以及地理条件等

[3]。所以在灾害的时空分布、演化中可以体现出区域性特点。受到区域地质环境的影响，该矿区的地质灾害主要是山体滑坡与泥石流。最后，影响范围大。煤矿地质灾害不仅会影响水环境、土壤环境等矿区环境质量，还影响着矿区周边的社会环境、经济环境等，如严重的地质灾害容易造成作业人员伤亡，这对矿区群众的心理有着不利的影响，还会从直接经济损失过渡到对当地经济发展的影响，如果出现群众上访情况，还会干扰当地政府的工作。

（三）防治遵循的原则

一方面，煤矿地质灾害防治工作需要由当地政府统一领导，由各部门积极配合并依法管理，从而发挥防治工作的作用和价值。另一方面，应遵循“谁开发谁保护、谁破坏谁保护”的原则，还要以预防灾害为主，将治理和避让有机结合，可以更好规避灾害。另外，将地质灾害的防治计划与建设规划联系到一起，采用综合治理、单项治理相结合的方法，并调动全体群众参与，可以更顺利、高效地开展煤矿地质灾害防治工作。

四、煤矿地质灾害的防治对策

（一）煤矿地质灾害的防范对策

1. 加大重视程度

当地政府及煤矿企业应高度重视煤矿地质灾害的预防工作，积极宣传煤矿地质灾害，帮助煤矿企业形成忧患意识，再充分发挥政府部门的宏观监管职能，不仅能全面规范煤矿企业的挖掘、采集作业，还能避免过度开采发生。只有煤矿企业管理层到基层人员都形成良好的忧患意识，才能从根本上减少地质灾害发生的频率，才能提高煤矿挖掘、采集的安全性、合理性，才能进一步保证作业人员及矿区周边居民的生命和财产安全。对于多发煤矿地质灾害的区域，当地政府及煤矿企业还要做好预测工作，严格根据地质灾害防治要求进行操作，可以降低作业人员开采作业的风险与危险。最后，当地政府还应帮助民众形成防御灾害的能力。

2. 根据法律法规进行工作

煤矿地质灾害防治工作中，还应遵循保护地质环境、科学开发利用等原则，再结合相关法律规定落实防治措施，帮助人们形成良好的环保意识，其不仅能降低煤矿地质灾害的发生概率，还能从根本上避免。针对稳定性不佳且人口较为密集的区域，煤矿企业在开采工作中应合理设置保安煤柱，为避免只保证生产指标或确保经济效益、回采原留保安煤柱等采掘活动，煤矿管理部门还要做好监督与管理工作。

3. 科学选择矿区建筑材料

针对矿区附近居民建筑的建筑材料，应基于科学技术指导合理选择，这可提高建筑砌筑的质量，还能保证建筑房顶结构以及地基的稳定性、安全性。与此同时，相关单位还要对建筑施工负责人进行抗灾知识培训，遵循因地制宜原则，做好建筑团队管理工作，可以提高矿区周边居民建筑的总体抗震性能。

4. 合理应用科学技术

煤矿开采过程中很容易引发地质灾害的发生，之所以出现这一情况，和开采方法不科学有较大的联系。所以，煤矿企业应结合开采情况合理制定开采方式以及灾害防治计划，其可有效保证人们的生命和财产安全，还能尽可能提高煤炭的开采量。然而，个别企业采用的开采技术相对滞后，缺少高效、可行的培新与指导，采用的开采方式过于传统[4]。相较于现代开采方式，传统方式更容易被掌握，但因缺少科学理念支持，很容易引发安全问题，甚至威胁着矿区人员及周边居民的生命安全。此外，缺少环境保护理念也会增加煤矿开采的损失，会限制煤矿行业的发展。在此背景下，只有合理制定开采计划，结合开采情况合理应用科学技术与先进理念，才能保证开采工作顺利、稳定地进行，才能避免煤矿地质灾害的发生。

5. 注重瓦斯的抽取

瓦斯又有煤气之称，其在人们的生活中发挥着重要作用，在煤矿开采中也有较大的影响。所以，实际开采工作中，煤矿企业应严格控制瓦斯浓度，一旦瓦斯浓度过高，很容易引发爆炸事故并威胁人员的生命安全。在开采作业中，瓦斯泄漏是一个严重问题，所以我国应加大对瓦斯含量降低措施的研究力度。在开采作业初期，企业需要严格检测瓦斯含量，对瓦斯含量的监控应贯穿整个开采过程，以防止其出现超标情况。合理检测瓦斯含量可以确保开采工作顺利开展，还能保证人员的生命安全，所以煤矿企业应高度重视这一问题，并不断完善、改进瓦斯检测体系。

6. 做好地质调查

煤矿开采前需要做好准备工作，煤矿企业应先明确矿山地质情况，再进行合理测量，有利于后续工作的开展。如果测量工作不科学、不严谨，在开采环节很容易出现问题，还会降低煤矿开采的效率[5]。所以煤矿企业需要全面勘查矿区，对其周边的地理环境也要全面调查，这不仅能提高煤矿开采的效率，还有利于后续的环境质量检测，在完成检测工作后，根据得到的结果提前制定地质灾害预防措施，可以显著降低灾害发生的频率，还能保证作业人员及周边居民的生命与财产安全。

7. 因地制宜开展综合防治工作

煤矿地质灾害防治过程中，煤矿企业应遵循因地制宜原则进行综合防治，再科学开展防灾减灾工作，明确活动构造并严格按照规定要求作业。之所以出现地质灾害，一部分原因在于活动构造，同时人类开展的工程活动也会引发灾害。针对此，煤矿企业应全面了解新构造运动的活动区域、程度及特点等，再了解、分析不稳定的复活断裂与活动构造，可以进一步规划矿区的工程活动，地质灾害也会减少。此外，要想避免煤矿地质灾害，煤矿企业还要科学开采煤矿资源，尽可能保护地质环境。煤矿开采工作中，企业应严格按照《环境保护法》等有关合理开发利用并保护地质环境的标准，做好地质灾害的防治与管理工作，全面提高人员的环境保护意识，可以大幅降低矿区出现地质灾害的可能性。再由相关单位全面监督和管理，加大对违章生产的处罚力度，也能提高煤矿生产的合理性、可行性，在此背景下，煤矿生产工作可以安全、高效地开展，当地经济发展与生态环境建设也能得到保障。

（二）环境生态修复措施

现有防治地质灾害的工程措施，在降低灾害的发生率与减轻破坏程度等方面发挥了极大的作用，并且往往是对矿山工程的安全运行进行分析、落实。但考虑到生态环境易受矿山废弃地的影响、破坏，并且针对矿山闭坑后的生态环境修复以及土地利用等的研究相对较少，所以如何修复矿山废弃山地并进行重建是煤矿产业需要考虑并解决的问题[6]。由于非生物成分的功能恢复是恢复生态系统的前提、基础，所以可通过构建微生物群落、动物群落以及植被等来恢复山地。同时，还应做好汛期地质灾害的防治工作。汛期地质灾害作为该工程地质灾害的主要防范期与地质高发期，企业应将防灾责任全面落实、细化并设立灾害监测点。还要严格按照防灾责任机制进行工作。

（三）科学应用回采方法和绿色开采技术

在煤矿开采期间，如果应用的回采方式缺乏合理性，出现煤矿地质灾害的概率会增大。因此，应该确保开采方式的规范性与科学性。回采方法的选择应根据煤层厚度、倾角、岩层赋存等地质条件，并对煤矿的规模、生产能力等因素深入分析。现阶段，应用较为广泛的回采方法包括顶板回采法、底板回采法、煤柱回采法等。同时，加强对绿色开采技术的应用，通过废弃物填充材采空区，严格控制岩层的移动。诸如清洁煤矿技术，运用矿井排放的废气、废水和固体废弃物的处理，减少对环境的影响。采用高效的净化设备和处理工艺，对矿井排放的废气进行脱硫、脱硝、除尘等处理，对废水进行处理和回用，对固体废弃物进行综合利用或安全处置，减少对环境的污染。使用高效的矿井通风系统，减少瓦斯爆炸的风险，或者采用先进的综采工艺，减少对地表的破坏。此外，还可以加强推广矿山复绿技术，恢复和改善矿区的生态环境。通过对绿色开采技术的灵活应用，煤矿生产效率不仅能提高，煤矸石还能得到充分利用，有助于煤矿的长期稳定发展。

结束语：

总而言之，近些年经常出现煤矿地质灾害，其已成为全球范围内的主要地质灾害诱发因素。煤矿地质灾害不仅会威胁人们的生命与财产安全，还会制约社会经济的发展。如今，国家相关部门加大了对煤矿地质灾害的防治力度，对其预防措施也进行了研究，起到了良好的作用。然而，要想防治煤矿地质灾害，单凭政府部门的监督控制还远远不够，煤矿企业还要明确煤矿灾害特征，再针对性采用防治措施。

参考文献：

[1] 刘阳. 煤矿地质灾害特征及防治措施研究[J]. 西部探矿工程,2023,35(7):181-183,186.

[2] 蔡波. 煤矿地质灾害特征及防治措施研究[J]. 能源与节能,2023(8):39-41.

[3] 田波. 煤矿地质灾害特征及防治措施研究[J]. 矿业装备,2021(5):184-185.

[4] 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):197-198.

[5] 郭琳凯. 煤矿地质灾害特征及防治措施研究[J]. 内蒙古石油化工,2019,45(7):28-29.

[6] 申剑峰. 煤矿地质灾害特征及防治措施研究[J]. 能源与节能,2018(11):86-87.