煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的环境治理

2011年第12期 西部探矿工程 125 煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的环境治理 刘 帆”，宋 玉2，韩军锋1 (1．陕西省煤田地质局物探测量队，陕西西安710005；2．长庆油田分公司第一采气厂，陕西靖边718500) 摘要：通过深入 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 煤矿采空区所引发的地质灾害及其特点和对周边生态环境所造成破坏，为环境 保护提供依据。促进煤炭产业的可持续发展。 关键词：煤矿；采空区；地质灾害；环境保护 中图分类号：TD32文献标识码：B文章编号：1004—5716(2011)12一0125—02 煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位， 1991年，煤占一次能源消费量的76％，全国70％的工 业燃料和动力、80％的民用商品能源、60％的化工原料 是由煤炭提供的。煤矿的开采分为露天开采和地下开 采。目前我国的煤矿基本上以地下开采为主，露天开采 只占全国煤矿总储量的7．15％。因煤矿开采过程，需 要将地下煤炭资源开采运走，一般会在掘进过程中，采 用类似道路上过山隧道 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，逐步打通地下煤炭所在位 置到煤矿井口间的隧道，一般会将开采过程中遇到的矿 石、煤炭等运送到地面，以便形成合理的运送和开采作 业面，随着煤炭和其他矿石的不断运出，地下形成了煤 炭采空区。通常采煤作业完成后会留下的煤矿采空区， 如需要继续向纵深开采，一般会对采空区进行适度加 固，采用锚杆固定、木桩支撑等防护措施，一段时间内， 煤矿采空区不会塌陷。如煤矿采空区不再进行加固，且 不进行回填，时间长了将会造成塌陷，造成地面沉降，在 地表形成塌陷坑，形成积水，造成农田无法耕种。煤炭 采空区经过一段时间后会形成塌陷，引发严重的环境问 题，对采煤塌陷区进行环境治理普遍认为是一个世界难 题。 l煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的形成特点 煤矿采空区形成的地面塌陷及地裂缝地质灾害比 较普遍，其空间分布范围及展布方向与煤矿开采状况密 切相关，主要受采空区范围、采煤巷道方位及上覆岩 (土)体的工程特性所控制。地面塌陷及地裂缝主要分 布在煤矿采空区上部。在地域上，地面塌陷及地裂缝的 空间展布与矿井采掘平面相吻合，主裂缝走向与巷道及 工作面一致。从形态上看，绝大多数地裂缝为直线型， 长度一般在100～200m之间，宽度一般小于0．5m。从 剖面上看，上宽下窄呈楔形，两壁近于直立而壁面粗糙。 受地质灾害影响严重的村庄的居民房屋及土地不同程 度发生裂缝，直接影响当地居民的正常生产与生活。地 面塌陷及地裂缝地质灾害具有与煤炭采空区相对应的 规模小、密度大、分布集中的空间展布特点，地面塌陷的 规模相对较小，宽度一般在10～40m，深0．3～2．0m不 等；地裂缝长度一般在200～400m之间，宽度一般在 0．2～O．3m之间。集中分布在煤矿采空区及其外围地 带的第四系黄土地层中。在地域上，地面塌陷及地裂缝 的空间展布与矿井采掘平面相吻合，呈规律分布；从形 态上来看，绝大多数地裂缝为直线型，宽度一般小于 0．5m，区内最宽的地面裂缝为发育在牛头咀的滑坡后 缘裂缝带，宽度为50～100m。剖面上，上宽下窄呈楔 形，两壁近于直立而壁面粗糙。由于矿区均在山区，形 成地面塌陷的规模较小，主要以地裂缝为主。地面塌陷 及地裂缝的规模大小与煤炭的开采规模有关。规模较 大地面塌陷及地裂缝主要发育于大型煤矿采空区上部 及其外围地带。中、小型煤矿开采不规则，特别是个体 煤矿开采无一定的规律性，因此在地表往往形成不规则 的、较密集的规模较小的地面塌陷及地裂缝。不同规模 的地面塌陷及地裂缝既可以是由于开采塌陷裂隙在地 表延伸而形成的地裂缝，即地下采空，在上覆岩体中形 成裂隙带，裂隙向上延伸发展，在地表土体中形成地面 塌陷及地裂缝；也可以是由于地表土体的不均匀沉降诱 发而形成的地裂缝，即受采空影响，形成上覆砂页岩等 岩体的不均匀塌陷，从而使地表土体发生破坏变形，形 成地面塌陷及地裂缝。 区内地面塌陷及地裂缝均为煤炭采空区失稳变形 的演化产物，其形成表现出滞后于煤矿开采时间的特 *收稿日期：2011-07一II 第一作者简介：刘帆(1982一)，男(汉族)。陕西铜川人，助理工程师，西安科技大学在读硕士研究生，研究方向：地质工程． 万方数据 126 西部探矿工程 2011年第12期 点。其时间发育特征主要表现在两个方面：一是地面塌 陷及地裂缝形成时间相对于煤矿开采时间的滞后性。 煤层开采之后，采空区上覆岩(土)体的变形破坏需要一 定时间，因此地面塌陷及地裂缝滞后于煤矿采空的形 成。同时由于采空区上覆岩(土)体的岩性组合关系、厚 度及其力学性质不同，使得不同区域形成地面塌陷及地 裂缝的滞后时间长短不等。二是地裂缝形成之后，受降 雨影响，进一步产生冲刷、淋滤等次生作甩，使其在原有 规模的基础上有所扩大。这种现象往往发生在雨季，地 裂缝形成后，农民将其填埋进行耕种，来年雨季再次发 生裂缝、规模扩大，形成次生塌陷。 2环境治理 煤炭开采结束后，对矿区周边环境特别是采空区进 行环境治理，是减少自然灾害的重要途径和有效措施。 煤矿采空区的环境治理，主要从以下3个方面人手。 2．1治理废弃土地，使其获得新生 要使废弃土地获得新生，有效措施就是：填埋大量 新土，把塌陷地面填平夯实成为建筑用地，解决矿区建 房和其他用地需求，还可以把塌陷区重新规划，并进行 覆土，植树造林，绿化环境改造成公园绿地，供人们休闲 娱乐。或者培育成草场，进行畜牧养殖。塌陷区还可因 地制宜，采取多种方式进行综合治理，如将住宅区中心 的积水塌陷坑修整为人工湖，供人们休闲娱乐。将形成 沼泽盐碱化地浅塌陷区采取挖深垫浅的方法，使其一部 分成养鱼塘，进行水产养殖。另一部分可以用作农业用 地，种植农业作物。还可采取平整土地，恢复输导系统， 复旱田为水田等。 2．2对采空区进行加固维修注浆等方法进行综合治理 煤矿开采完毕后，将会遗留下大量的地下巷道和采 掘面，从而形成大范围的地下采空区。一般的处理方法 为，在巷道口进行爆破掩埋，这使得地下巷道和采掘面 没有采取有效的治理措施。在地下水流浸蚀冲刷(特别 是在岩溶喀斯特地区)、地震、爆破等外营力的作用下， 极易诱发地面塌陷下陷，进而形成大面积的地面沉陷 区，对人们的生产生活产生极其不利的影响。对煤矿采 空区的废弃巷道和采掘面进行加固与维修处理，是防止 产生地面坍塌危害的主要治理措施和有效手段，而采取 垃圾填埋、废弃物回填技术结合混凝土加固等措施，则 是较为经济可行而又环保的治理措施。如果要保证采 空区不发生地面塌陷，则要采取注浆的方法，将采空区 的地面打孔注人水、水泥、煤粉灰的混合液体进行加固， 从而使采空区硬度增强，阻止采空区地面塌陷的发生。 2．3加强对矿区周边开发建设项目的监管 煤矿开采后形成的地下采空区面积较大，将会在煤 矿周边地区构成潜在的威胁，在降雨、地震、风等自然因 素，特别是在水库、开矿、修路等开发建设活动等人为因 素的作用下，将不可避免地产生废渣污染、地面塌陷、地 裂缝、水源枯竭等各种自然灾害，造成严重的地质灾害。 对自然因素造成的地质灾害，目前人类无法有效预防和 控制，而宅基地建设、开矿、修路等人为开发建设活动， 人们是可以科学规划和有效控制的。因此，在煤矿采空 区及其周边一定范围内，应该全面禁止建水库、盖房、修 路等强度开发建设项目的建设，从而起到杜绝或减少矿 区周边地质灾害发生后对人民生命财产的破坏，减少损 失。 3结束语 采空区是由于煤矿开发建设产生的，是无法避免 的，大规模的煤炭能源开发，必然会导致严重的环境问 题，而由煤矿采空区引发的环境问题首当其冲，地裂缝 和塌陷所造成危害程度和治理难度也最大，加强这方面 的深人研究与探讨，对采空区地面塌陷地裂缝的形成与 环境治理两个方面进行了初步探讨，为采空区环境的治 理提供了一些方法，为实现煤矿的可持续发展，具有非 常重要的意义。 参考文献： [1]张和生，等．采动对矿区生态环境的影响及治理对策EJ3． 煤矿环境保护，2000，14(2)：45-48． [2]杨梅忠，陈克良-中国煤矿灾害现状与减灾对策分析[J]- 灾害学，1997，12(3)． [3]郑颖平，赵志根．浅析煤矿地质灾害的经济评价[J]．西部 探矿工程，2005(8)：243—244． [4]翟文杰，钟以章，姜德录，等．抚顺西露天煤矿地质灾害预 测[J]．自然灾害学报，2006，15(4)：132—137． E5]马丹丹．阜新矿业废弃地现状及生态恢复技术EM]．辽宁： 东北师范大学出版社，2006． [6]尹国勋，等．煤矿环境地质灾害与防治EM]．北京：煤炭工 业出版社，1997：20-30． (上接第124页) Eli陈明，何门贵．利用Grapher绘制彩色渐变剖面平面图[J]．E3]刘翔．VisualBasic．NET[M]．北京：人民邮电出版社， 物探与化探，2008，32(2)：196-198． 2002． E2]陆润民．计算机绘图原理及应用FM]．北京：清华大学出版[41王国荣．VisualBasic6．0实战讲座EM]．北京：人民邮电出 社，1996． 版社，1999． 万方数据 煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的环境治理 作者： 刘帆， 宋玉， 韩军锋 作者单位： 刘帆,韩军锋(陕西省煤田地质局物探测量队,陕西西安,710005)， 宋玉(长庆油田分公司第一采气厂,陕西靖边 ,718500) 刊名： 西部探矿工程 英文刊名： West-China Exploration Engineering 年，卷(期)： 2011,23(12) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xbtkgc201112045.aspx