娄底市煤矿地质灾害类型及预防对策

摘要要：介绍了娄底市煤矿地质灾害的主要类型， 对地质灾害进行了探讨，并提出了相应的预防措施。

关键词：娄底；开采沉降；滑坡；瓦斯爆炸；矿井突水

娄底市煤炭资源分布广泛，享有“江南煤海”之美誉，约占湖南省煤炭总储量的三分之一，2011年全市煤矿开采企业全年产原煤1375.3 万吨，首次突破原煤销售产值百亿元大关，采煤业的持续发展，为娄底市经济建设做出了巨大的贡献。目前娄底市保留矿井248对，近年来，随着社会、经济的发展，社会需求对煤炭资源依赖程度越来越高，由于娄底市多年来的粗放性、高强度开采、生态保护却未同步进行，导致生态破坏严重，打破了地质环境的原有平衡， 使地质环境所受影响和压力日渐明显， 环境保护和灾害的防治等有关问题愈加突出，引发了一系列社会问题和其它环境问题[1]。煤矿地质环境灾害的多发性是制约娄底市经济建设的主要因素之一， 如何能有效地反映娄底市煤矿地质灾害特征、灾害的诱发因素及如何防治娄底市煤矿地质灾害， 是目前地质工作者较为突出的一个研究课题。

1 娄底市煤矿地质灾害类型

娄底煤矿地质条件复杂， 因此煤矿遭受的自然灾害种类也很多， 主要有开采沉陷地质灾害、滑坡、瓦斯爆炸、瓦斯突出、矿井突水、采矿废弃物污染和水土流失等， 严重的危及到矿山正常生产和人民生活。

1.1 开采沉陷地质灾害

开采沉陷是指地下有用矿物采出后，开采区域周围岩体的原始应力状态受到破坏，应力重新分布，以达到新的平衡，在此过程中，岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的开裂、冒落等破坏现象。

在娄底丘陵山区，开采沉陷导致地表塌陷和裂缝，将诱发山体滑坡。而在村庄下方采煤，由于地面不均匀沉降，致使民房出现不同程度的裂缝、倾斜，甚至倒塌，从而危及村庄居民的生命和财产安全。同时，开采沉陷会破坏地下水源，这表现在两个方面：一是为了防止矿坑涌水而进行的顶、底板疏水，使顶、底板承压水减少，地下水位下降；二是开采后采空区塌落，使上覆地层产生位移，产生导水裂隙，破坏各隔水层。据有关资料统计，娄底市因地下开采诱发的地面变形极为严重，截至2011 年底，全市共产生塌洞（坑）约15000 处（个），全市采煤塌陷地面积累计达到5200余亩，地裂缝22 条，地面沉降现象极为普遍。煤矿地面变形以冷水江、涟源及娄星地段最为集中，双峰、新化局部发育。据统计，冷水江市共有采空区17500 公顷，占全市总面积的三分之一，其中采空区地面塌陷有4000 多处，受损面积2900 公顷，造成1500 多栋房屋开裂，受灾人口达7000 余人[2-3]。

1.2 滑坡

煤矿的开采、矸石的堆放破坏了斜坡的原始平衡，是产生大量的滑坡、崩塌灾害的重要诱导因素。据不完全统计，娄底市每年此类灾害造成的经济损失以数百万元计。如冷水江市城西南约1.5km 处的浪石滩滑坡，1987年以来，浪石滩之上的侯家岭山体向南东（资水河床） 缓慢运动。同时，伴生地陷裂形变滑坡后缘形成一条长约2000m，宽5～100m，可见深度5～12m的大规模地陷裂带；严重危及冷水江市的安全，并对数家大中型厂矿和湘黔铁路构成威胁。

地面的塌陷不仅破坏了城镇和乡村建筑物、交通和水利工程设施等，而且改变了土地条件及其资源价值，使得大面积的土地丧失使用性。如新化县温塘崩岩山1942 年由于采煤活动淘空坡脚，使斜坡失稳，悬崖崩落造成12 人死亡和20 间民房全毁；煤矿排放的废渣常堆积在山坡或沟谷内，这些松散物质在暴雨诱发下，极易发生水土流失。煤矿开采引起的塌陷区改变了区域的地表水系格局，破坏地表覆盖和山体，加剧水土流失，大量破坏了地表植被和坡面山体，和松动的土壤、岩屑极易遭受侵蚀，因此造成的土地破坏、农田被压、河流淤塞和交通受阻等问题突出。全市各类煤矿造成水土流失面积约10667 公顷，水土流失总量约64 万m3，其中农地流失占28%，林草荒地占72%。

1.3 瓦斯爆炸与瓦斯突出

煤矿瓦斯是在煤炭开采过程中，从煤层或围岩中涌出的各种有害气体的总称，其主要成分是沼气。瓦斯爆炸是一定浓度的沼气在引火源的作用下产生的激烈氧化反应，爆炸产生的高温、高压气体可以造成人员伤亡和井巷、设备的严重破坏，并会扬起煤尘，形成连续爆炸，随之产生大量的一氧化碳，引发人员的继续伤亡，是煤矿事故中破坏性很强的重大灾害事故，如娄底市1993年晏家煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，死亡22人，巷道摧毁严重，现场惨不忍睹。

另外娄底市保留248对矿井中，突出矿井128对，占矿井总数51.6%，灾害非常严重，可以说瓦斯突出事故娄底市煤矿“第一杀手”，如2005年资江煤矿发生一起特大煤与瓦斯突出事故，死亡40多人，突出煤量达1000多吨。随着娄底市煤矿开采深度的增加，采掘强度的加大，突出灾害程度越来越大。无论是从经济上看，还是从人民的人身安全来看，瓦斯灾害的防治都是刻不容缓的[4]。

1.4 矿井突水

煤矿突水事件在煤矿生产中也是常见的， 并且直接影响煤矿的生产、效益和安全，具有来势迅猛、瞬时涌水量大、损失巨大的特点，目前已经成为影响娄底市煤矿安全生产的重大关键问题之一。如2008年冷水江市金胜煤矿突发涌水，死亡6人，事故非常惨重；另外娄底市晏家铺矿区一些煤矿井下存在大量溶洞水，且矿井大都是带压开采，严重制约煤矿安全发展。

1.5 其他灾害

煤矿生产中的大量废弃物，如煤矸石、矿井废水的排放等也对周围的环境造成了严重污染。还有抽放瓦斯、燃烟煤气和烟尘污染等对井筒破裂所造成的损失是不容忽视的。由于煤矿地质灾害诱发因素各不相同， 有些是开采过程中难以避免的， 如开采深度的增加， 使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、底鼓； 有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的， 如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、乱挖乱采等， 非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害； 有的煤矿片面追求利润或为摆脱一时的经营危机， 摈弃常规， 如开采保安煤柱、求近避远， 结果会为后期发展埋下灾害隐患。

2 预防对策

2.1 高度认识煤矿安全生产的重要性

各级党委和政府要从思想上高度重视煤矿安全生产工作，要从维护人民群众根本利益和改革发展稳定的大局出发，坚持以人为本，认真落实科学发展观，正确处理安全与生产、安全与效益、当前与长远关系， 牢固树立安全第一和关爱职工生命的理念，真正把安全工作纳入经济社会发展的总体布局和政府工作的重要日程，进一步加强领导，落实责任，切实加强和改进煤矿安全生产工作。要坚持“安全第一、预防为主”的方针，逐步建立起安全生产的长效机制。

2.2 加强查明矿区地质状况预防

地质状况是产生各种地质灾害的地质背景，人类采掘活动使致灾速度加快，致灾程度更为严重。因此，应查明煤矿区内新构造运动性质、特点及活动程度，寻找出活动构造或不稳定的复活断裂，分析、认识各种地质灾害产生的原因及分布规律，合理规划煤矿区工程活动。认真开展矿区地质灾害危险性评价，按地质灾害类型谋划未来可能发生的事故，并做好灾害预测，制定防治方案，切实做好减灾防灾工作。

2.3 加强地质灾害监测预防

地质灾害监测的主要任务是监测地质灾害时空域演变信息、诱发因素等，最大程度地获取连续的空间变形数据，应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。随着科学技术发展，监测技术日趋成熟，设备精度、设备性能都具有很高的水平，而地质灾害的位移监测方法均可进行毫米级监测，高精度位移监测方法可以实现0.1mm精度。监测的方法也呈现出多样化、三维立体化。由于采用了多种有效方法结合对比检核，以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络，使得综合判别能力加强，对促进煤矿地质灾害防治能力有很大的促进作用[5]。

2.4 加强开采沉陷地质灾害预防

矿区开采沉陷地质灾害是相当严重的， 必须采取一些措施使开采沉陷地质灾害减小到最低程度，达到预防减灾的目的。矿区开采沉陷分布规律与许多地质采矿因素有关， 如煤层倾角、开采厚度、开采深度、采区尺寸、采煤方法、松散层厚度等。不同矿区的地质采矿条件往往差异较大， 开采沉陷分布规律亦有区别。因此， 各矿区应积极进行开采沉陷预测预报，在已开采区域科学布设地表移动观测站， 定期、重复地测定观测路线在不同时期内空间位置的变化，并对观测数据及时整理和分析，总结出所在矿区开采沉陷导致地表移动和变形的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形的规律， 从而有效地预计、预报开采区域的地面塌陷状况及设施的破坏程度。根据待采区域开采沉陷预计数据及其破坏程度，可综合采用减缓地表沉降技术来减轻地表下沉和破坏。减轻地表下沉的有效开采技术主要有大条带协调式全采法、冒落条带法、充填条带法、水砂充填法等， 同时地表有建筑物的可辅以地面建筑物维修加固。

随着矿区煤炭开采范围的不断扩大，塌陷、破坏的土地日益增多，矿区土地的大面积塌陷，不但给矿区带来严重的环境灾害，而且使农田荒芜，农民少地或无地，因此必须对采煤塌陷区域进行全面治理。治理时应根据现场的塌陷状况及当地的自然生产条件对塌陷区域进行全面规划，因地制宜，采用科学的治理措施。

2.5 加强瓦斯爆炸与瓦斯突出预防

为了防止瓦斯聚集引起的爆炸，首先要加强通风管理，增加有效风量，“以风定产”，降低瓦斯浓度，避免其达到某一浓度时引起的爆炸，各采区和各工作面都应该有独立的进回风系统；其次应该建立健全瓦斯检查制度，树立瓦斯超限就是事故；对于井下使用的机械设备、电气设备等还应符合《煤矿安全规程》的要求。

对于瓦斯突出的预防，矿井要严格执行“煤与瓦斯防治突出管理规定”，加强两个“四位一体”综合防突措施，优先开采保护层，强化“预测预报、抽采达标、管理有效”的瓦斯防治体系。

2.6 加强矿井水害预防

矿井水害主要指的是矿井涌水和老空透水，是煤矿重要的灾害之一，不容忽视。因此对其预防要做到详细调查、充分准备、细心观察、坚决处理。首先要对井田周围的老窑及采空区进行详细的调查，将获得的开采范围、积水量、警戒线等数据准确地标注在图纸上；其次要注意出水的征兆，当发现煤层发暗发潮、工作面温度降低、巷道出现雾气等出水征兆时，要及时采取措施转移工作人员；第三在对井筒的位置选择上要避开河床及受洪水影响的地段，为了防止河流及洪水灌入井下，要在工业广场设置挡水墙、构筑防洪沟等设施。

3 结束语

煤炭作为娄底市的主要能源，随着娄底市经济的进一步发展和需要，资源需求越来越大，煤炭资源的开采向深一步发展，由此带来的地质灾害也将越来越严重。因此，我们必须充分认识到煤矿地质灾害的危害性，采取有效措施对其进行预防和防治，保证娄底市经济的可持续发展。

参考文献：

[1] 刘梅，曾勇. 矿区开采沉陷地质灾害与防治对策研究[J].江苏环境科技，2005，18（3）：29-32.

[2] 国家环保总局.关于建设项目环境保护设施竣工验收监测管理有关问题的通知[Z]. 2000.2.24.

[3] 殷国华.娄底市煤矿开采生态环境影响与恢复治理研究[J].北方环境，2011，23（5）：149-154.

[4] 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.

[5] 韩子夜，薛星桥. 地质灾害监测技术现状与发展趋势[J]. 中国地质灾害与防治学报，2005，16（3）：138- 141.