地表沉陷区的综合治理及沉陷区生态恢复研究

摘 要 多年来，煤炭一直是中国的能源主角，占据70%左右的比例。煤矿开采引起的地表沉陷导致大量的土地、建筑物遭受破坏，严重影响了矿区居民的工作与生活。本文通过对煤矿地表沉陷变形特征和变形规律的分析，提出了对地表移动变形的综合防治措施。

关键词 煤矿；沉陷；治理

中图分类号TD1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0045-02

我国2012年煤炭产量达到37亿吨，比上年增长4%左右，煤炭是当前国民经济发展的主要能源资源。实践中可以看到，煤炭资源的开发与利用，为国民经济的快速发展提供了重要的保障，但煤矿资源开采的同时也对矿区环境造成了非常不利的破坏和影响。采煤沉陷区治理是一项重大的民生工程，有效治理沉陷区对推动煤矿城市建设发展、改善居民生活环境、促进社会和谐稳定具有重要意义。

1 煤矿开采沉陷的影响

1.1 煤矿沉陷变形的特征

随着煤矿的开采与利用，岩体的原始力学结构发生了剧烈的变化，而且煤矿覆岩层发生了一定的位移现象，当开煤炭资源采达到一定规模时，移动范围将逐渐延伸到地层表面。在此过程中，覆岩层移动轨迹是自煤层直接顶板，自下而上出现冒落、离层、断裂以及弯曲和裂缝等移动形式。需要注意的是地表沉陷变形，随采掘作业的不断推进而动态性变化。其中，变形移动可分成四个主要阶段，即初时、活跃以及衰退和稳定等连续的四个阶段。实践中，因开采挖掘而导致移动、破坏稳定时，根据岩层破坏程度，岩体中可分成三个不同的影响带，即所谓的“三带”（冒落带、弯曲带以及裂隙带）。煤层开采过程中所导致的覆岩移动、破坏范围和高度，决定着煤层顶板的性质、构造以及开采方法和煤层的实际可开采厚度等。

大同矿区由于黄土冲沟陡崖地段较多，且地貌反差大、岩层风化剧烈，常有发生滑坡、塌方的现象。如黄土坡煤矿，由于山高沟低坡度大，曾发生塌方，高差达30米；王坪煤矿地处断层地带，因地貌反差相对较大，所以存在着严重的塌方和塌陷病害，而且各种大型的裂缝病害，通常在同段范围内连续出现。

1.2 煤矿沉陷变形的规律

沉陷变形是一个复杂的过程，自然因素和人为因素两者同时作用，互相促进、互相转化，因此应当因地制宜。

1） 煤层上覆岩层结构及其力学性质，对于地质变形产生了较大的影响。通常情况下，结构越紧致、胶结物硅质纯度越大以及颗粒越小，则其成分就会越单一，此时其力学指标强度也会非常的大，而且不易发生形变；

2） 顶底板岩层的单层厚度、岩石性质和上下两层的接触情况，对沉陷形变会产生直接的影响。通常情况下，单层厚度越大，则其越稳定，而且不容易出现形变现象；各岩层之间的接触、整合愈紧密、岩性变化比较统一，则其形变量也就越小；

3） 沉陷形变移动、覆岩厚度以及岩性之间存在着非常密切的内在联系。上部覆岩愈薄、岩性愈脆，沉陷变形愈大，有时直接影响到地面，如高山村煤矿在1#层开采后引起地表塌陷，造成部分居民直接搬迁；

4） 煤层开采厚度大小是决定沉陷变形移动的关键；

5） 沉陷形变和采煤方式、工作面以及掘进的速度等因素之间，存在着最为直接的关联性。实践中可以看到，采煤方式月先进、工作面越大，沉陷的形变量也就也大，而且移动值和速度也就越大；

6）沉陷形变移动和煤层挖掘工作面与煤层数之间也存在着密切的关联性。

1.3 煤矿沉陷形变危害分析

思建筑可以看到，煤矿深陷的主要危害是对耕地、民房以及农作物等造成严重的侵害，严重时可导致农田地面严重沉陷，积水成潭，甚至形成沼泽地；农作物大量受灾，整块田地因难以继续耕作而形成蛮荒之地。同时，沉陷与地表形变，不仅会对自然资源造成严重的不利影响，而且还会影响人民的正常生产生活，甚至危及生命，如大斗沟矿区曾发生小孩掉入裂缝内的事件。

2 煤矿开采沉陷的综合防治技术

基于以上对煤矿开采过程中存在着的各种危害问题分析，笔者认为要想加强煤矿开采沉陷综合防范，确保生产生活安全，应当认真做好以下几个方面的工作：

2.1 科学应用煤矸石进行复田建造

实践中可以看到，沉陷区土地开采过程中，通常会伴随着大量煤矸石产生，并运到地表，最终形成矸石山。作为煤矿开采的副产品，我们可以将煤矸石当作塌陷区域复田造地的有效充填物，这样即可以使已经遭受破坏的土地得以有效恢复，而且又可以节约土地资源，减少矸石山对周围环境的不利影响。通常情况下，建筑用地的复垦标高，要比本地区的洪水位标高要高出一些，或者可以采取恢复原地面标高的方法对其进行操作。对于农业、养殖复垦区而言，因地下水对煤矿开采具有非常严重的影响，地表和潜水位均相对有所下降，实践中为确保农田保墒、保肥和保水，促进农作物的健康生长，复垦标高应比原地标高低一些，具体应根据复垦区潜水位标高进行确定。

2.2 沉陷区土地开采与利用粉煤灰复田造地

通过对沉陷区土地进行有计划的开采，并且在塌陷区修筑各种贮灰场，可以有效应当沉陷变形问题带来的资源浪费问题。比如，借助推土机、汽车等现代机械设备，根据设计用量将塌陷区域内的耕植土取出来，运至塌陷区域的附近位置，通过压实筑坎，最终形成一个贮灰场。当塌陷区出现严重积水问题时，可借助挖塘机、挖泥船等，将其中的土取出来，存放于塌陷区周围，以备复土之用。

水力输灰与沉淀排水。实践中，自电厂至复田塌陷区域，全都铺上双排的管道，并且将粉煤灰以水混合成灰水，将其排至贮灰场；灰场中的灰水，随充灰不断积累而慢慢的沉淀下来，其中的水自排水口流入排水沟或者河流之中。需要说明的是该种沉淀排水法，水质良好，一般不会对民用、工业生产造成不利影响。

3 结论

总而言之，由于开采沉陷对矿区环境的影响与自然资源的破坏是不可避免的，因此煤矿开采过程中应当立足实际，加强思想重视，做好防控与复垦技术应用管理工作，对地表出现塌陷等问题综合防治。只有这样，才能实现对矿区生态环境、群众利益的综合保护；只有正确认识开采沉陷与环境保护同等重要，才能确保我国煤矿开采事业的可持续发展。

参考文献

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