浅谈煤田地质的开采及防范措施

摘要：随着煤炭资源的大量开采，开采诱发的灾害问题也越来越严重。主要有地表塌陷、地裂缝、山体滑坡、崩塌、泥石流等，对耕地、水资源、建筑物和基础设施造成破坏。近年来，煤炭资源的大量开采诱发的地质灾害及矿山地质环境恶化，已严重影响了我国经济的可持续发展。

关键词：煤田开采；环境灾害；防范措施

Abstract: with the mining of coal resources, mining induced disasters problem also more and more serious. Main have surface subsidence, ground fissure, landslides, collapse, debris flow, of arable land, water, buildings and infrastructure causing destruction. In recent years, a large number of mining induced coal resources of geological disasters and mine geological environment deterioration, has seriously affected the sustainable development of our economy.

Keywords: coal mining; Environmental disasters; Preventive measures

中图分类号：P641.4+61文献标识码：A 文章编号：

1矿山灾害及破坏现状

我国矿山地质环境持续恶化，矿区地质灾害危害严重，已引起了各有关部门的重视。近年来我国启动了矿山地质环境的调查和评估工作，2006年已全部完成了全国31个省（区、市）的矿山地质环境调查工作。截止2005年，矿山开采占用或破坏土地约100.1万h㎡，尾矿及固体废物积存总量约136.8亿t，每年废水废液排放量约28.9亿m3；全国发生采矿塌陷灾害的城市近40个，造成严重破坏的25个。矿山灾害中煤炭开采造成的灾害和破坏最为严重，煤田开采沉陷引起地面塌陷、地裂缝、山体滑坡、泥石流等灾害，引发的耕地减产绝产、建筑物的裂缝倒塌、市政设施的损坏以及水资源的污染流失等破坏。

1.1地表塌陷及地裂缝

采空区形成后上覆岩层发生变形、移动和破坏，充填采空区，向上发展达到地表形成塌陷。地表塌陷可分为连续性的塌陷和非连续性的塌陷，这主要取决于煤层开采深度和开采厚度。采深和采厚比值较大时，表现为连续性塌陷，具有明显规律性；采深和采厚比值较小，或有较大地质构造时，则表现为非连续性塌陷。塌陷的同时地表可能还会出现裂缝、台阶和塌陷坑。裂缝一般出现在地表塌陷的外缘，深度与宽度与地表岩土性质及变形值有关；采深与采厚比值较小，裂缝规模较大时，裂缝两侧产生落差。台阶和塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下。地表塌陷的范围、形状及特征取决于开采深度、厚度、采空区尺寸、重复采动、采煤方法、顶板管理方式、煤层及上覆岩层产状、岩层产状、岩性、地质构造、地形、地下水等多种因素。

1.2山体滑坡及崩塌

煤炭开采引起的滑坡有两种情况：1露天开采时由于边坡角、地质条件和开采条件等因素引起的滑坡；2由于地下开采沉陷引起的滑坡。采空区地表斜坡岩体运动受坡面和采空区形态的控制，并受覆岩性质、降雨和其它人类活动的影响；斜坡岩体会出现塌落、倾倒、拱屈、变曲和滑动等运动。斜坡会发生下沉、鼓胀、崩塌、开裂及滑坡等连续性和非连续性等破坏。采空区地表地形较陡(＞30°)时，由于地下开采，地表坡体的应力平衡状态短时间内被破坏，就可能会引起突发性的滑坡或崩塌，滑体的后缘伴生阶梯状弧形地裂缝。尤其是煤层顺层开采时可能引发大规模的滑坡，湖北秭归的链子崖滑坡便是典型例子。在山西矿区地质灾害调查中发现，开采沉陷诱发山体滑坡可分两种情况：1开采沉陷主导的滑坡；2与降雨、其它人类活动等共同作用诱发的滑坡。在雨期，雨水沿开采沉陷形成的贯通性很强的裂缝、构造节理及软弱层面下渗，降低了滑动面的抗剪强度引发滑坡；所以在雨期应加强对开采沉陷区斜坡的监测。

1.3泥石流

泥石流的形成一般需要三个条件，物源、水源及地形条件。矿区开采形成的矸石山、废石、土及沉陷引发的滑坡、崩塌为泥石流提供了物源条件，地形陡峭的矿区在暴雨季节易发生泥石流灾害。泥石流对矿区石房、村庄及基础设施造成严重威胁和破坏，泥石流的面状侵蚀，使土地瘠薄、农田被毁，破坏了两岸坡体的稳定，促进了滑坡、崩塌的发育，使地质生态环境恶化。除以上几种常见灾害外，矿区还经常发生矿震、煤层及矸石的自燃等灾害，亦会造成重大损失。

2开采沉陷灾害的环境效应

矿区的地质生态环境是一个复杂的系统，由生物系统、土地资源、水资源及大气等共同组成。煤田开采沉陷会引发诸多环境效应，大量破坏耕地、地表建筑物，污染破坏水资源，造成水土流失沙漠化等。矿区地质生态环境的扰动和破坏有愈演愈烈的趋势，开展对这些环境效应的机理研究进而减轻造成的破坏十分必要。

2.1水资源流失及污染

煤田地下开采对水资源的破坏主要表现为水资源的流失和污染两个方面。在开采过程中为防止矿坑涌水，而进行的顶、底板疏水，使顶、底板含水层水量减少，地下水位下降，在较大范围内形成落漏斗。开采沉陷活化的古断层和形成的新断层及裂隙破坏了隔水层，改变了地表水和地下水系的补给、径流和排泄条件；使水资源流失。水资源的流失使泉井枯竭、农作物减产、人蓄饮水困难，给工农业生产造成重大影响。水资源的污染主要是由污水排放、矸石山和地下岩体、煤体风化使有害物质渗入水系造成的。矿区水资源的流失和污染对地表地下水系统造成的破坏很难得到恢复。陕西黄陵沮水河沿岸因煤炭开采造成地下水位抬升，地表形成沼泽淹没了大量农田，同时地严重污染了地下水及河水。

2.2破坏地表建筑物及基础设施

开采沉陷对矿区地表建筑物及道路、管线、桥涵、堤坝等基础设施造成严重破坏。开采沉陷造成的地表下沉、倾斜及曲率、水平、剪切、扭曲等变形，使墙体产生各种形态的裂缝、倾斜、错动和外鼓等破坏。滑坡、崩塌掩埋道路，道路管线裂缝、错动，电力、通信线路中断等基础设施的破坏在开采沉陷区屡见不鲜。矿区地表破坏严重的村庄不得不整体搬迁，引起了诸多纠纷。山西某地因开采造成的地表裂缝及错动使村民集资建设的深水井遭到严重破坏，屡次修缮无效后被迫依靠煤矿供水。

2.3煤矸石污染

大量堆积的矸石山对矿区的土地资源、大气和水资源均遭受了严重污染。矸石经降水淋虑作用产生的含有酸性物质、重金属离子、盐类及未溶解颗粒状污染物渗入地下水系和地表水系，对水资源和土地造成严重污染。使矿区土壤及水资源酸化日益严重，矿区植物枯萎死亡。矸石自燃及风化产生的有害气体（CO，CO2，NOx，SO2等）释放到大气中，污染了矿区的大气环境，使矿区降水呈酸性，影响了植物生长和矿区居民的健康。矸石山对矿区的生态环境破坏是多方面的矸石污染不容忽视。以上几个方面的环境效应是紧密联系的，水资源的流失和污染是耕地破坏的主要原因；耕地和水利设施的破坏会加剧水资源的流失。矿区地质环境和生态系统是十分复杂的，水资源的流失、土地的破坏使地表植被枯萎、覆盖率降低，进而使地表抗侵蚀能力降低。在风蚀、水蚀和重力侵蚀等作用下发生水土流失，甚至沙漠化，破坏了原本脆弱地生态系统，恶化了矿区地质环境。矿区的水土流失和沙漠化也是开采沉陷灾害引发环境效应。