谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术

【摘要】众所周知，大规模的开采煤矿，就会对周围生态环境的破坏极其严重，其中煤矿的开采沉陷现象十分普遍，如果不能有效地将其控制，则会造成土地积水或塌陷，房屋破坏变形、道路塌方、农田减产甚至绝产等，这是由于在开采煤矿的过程中造成了岩层的移动，进而引进沉陷事故。因此，本文就煤矿开采沉陷的防治和控制技术进行探讨分析。

【关键词】煤矿开采，沉陷防治，控制技术

中图分类号：TD82文献标识码： A

一.前言

近些年来，随着能源需求量的不断增大，我国对能源的开采也在不断的加快，煤矿产业是我国比较大的产业，对我国的经济具有重大的影响，但是在煤矿开采的过程中也出现了一些问题，比如煤矿开采沉陷。因此对煤矿开采沉陷防治防治是非常重要的。

二、煤炭开采沉陷所造成的影响

1、地表沉陷对土地资源造成的影响

在煤矿开采过程中，由于近地面采煤而造成的地面塌陷，不但发生频率较高，且塌陷面积也较大，这样将导致矿区周边众多农田及耕地，都受到不同程度的破坏，最终因长期无法耕种而使农田及耕地荒芜。尤其是处于低洼地势的塌陷区，它们往往是处于常年积水的状态，根本无法进行正常耕种，这类影响几乎是永久性，若不及时采取有效的整治措施，这些原本肥沃的土地将永远的离我们而去。

2、地表沉陷对水资源造成的影响

煤矿在进行煤炭开采的过程中，不但对地下岩石、含水层与隔水层，均造成了极大的破坏外，还对地下水进行了较大地疏排。长此下去，采矿后的覆岩一旦出现冒落或是塌陷时，无论是地下水的流量还是流向，都将发生一定程度的改变，使地下水位突然急剧下降，从而导致水资源的严重匮乏，及水土资源的大量流失。并且由于该矿区地下水的径流条件发生了变化，那么该矿区地下水的矿化度将呈现出上升趋势。

3、地表沉陷对地表建筑造成的影响

煤炭开采过程中将导致地表出现下沉、水平变形及倾斜等问题，这对矿区地表存在的建筑物及农田水利设施等，都将造成一定的影响，轻则给人们的生产生活带来不便，严重时还将对人们的生命及财产安全造成极大的威胁。因此，必须采取相应的应对措施，以便将危害控制在最低范围内。

三、煤矿开采沉陷防治和控制的技术方法

通常，能够从两个方面来考虑煤矿开采沉陷防治和控制技术方法：（1）控制煤矿开采沉陷，即是运用科学合理的采矿工艺和方法，来阻止地表的下沉，将地表下沉的范围和速度有效地控制，进而实现保护耕地、地表建筑物以及地表的目标；（2）恢复和整治煤矿开采沉陷，充分李颖建筑物抗采动变形技术和土地复垦技术，对由于煤矿开采沉陷而破坏的土地进行重新整治，再加以利用。现介绍以下几种防治开采沉陷的技术方法：

1、全部充填开采

在采出煤炭之后顶板还没有冒落之前，就应该选择固体材料来密实地充填采空区，尽量减少顶板岩层的下降高度，进而能够有效地控制地表的变形和下沉，实现保护耕地和地面建筑物的目标。其中，采用水沙填充的方法是所有的充填采煤法之中阻止地表下沉的效果最好的技术方法，再者就是矸石自溜充填和风力充填。然而，全部充填法要求具有专门的充填设施和设备，以及足够的充填材料。

2、条带开采

结合煤层内部结构与上覆岩层的组合特点，根据相应的采留比，在煤层内部开采出一条巷道，但同时还要保留一条。因为条带开采的对象只是开采部分煤炭资源，需要保留一些煤炭资源形成煤柱，对上覆岩层起到支撑作用。这就能有效减轻上覆岩层的移动，使地表的变形和移动得到控制，就保护了地上的耕地和建筑物。但是，此种开采方法需要挖掘多条巷道且采出率不高，工作效率也非常低。

3、协调开采

在分层开采较厚的煤层时，要正确计算出各个层面之间的最适开采间距、开采顺序以及相互位置，可以让一个工作面产生的地表变形恰好与另一个工作产生的地表变形相互抵消一部分甚至全部抵消，这就可以有效地减少由于采动导致的地表变形，同样起到保护地表耕地和建筑物的效果。然而，该技术方法需要保持相应的错距，实际生产的难度比较大，在我国尚未推行。

4、限厚开采

根据煤矿开采区的水文地质条件、地形地貌以及地面上建筑物的抗变形能力，通过科学的计算和分析，确定开采煤层的最佳厚度，并保证地表不会产生积水且不会破坏地表上的农田和建筑物。且在开采过程中，一定要遵循开采厚度，对于范围之外的煤层坚决不开采，这就能有效地防治和控制开采沉陷，保护地表的农田和建筑物。然而，这项技术方法的采出率也非常低，仅仅适用于煤层较薄的煤矿开采中。

5、全部充填式开采

所谓全部充填式开采，指的是在煤炭开采出来之后，而顶板又还没有出现冒落之前，就及时选取合适的固体材料，以密实充填的方式对采空区进行充填处理。经这样的处理之后，即使顶板岩层发生下沉，其下沉幅度也将得到有效控制，这样即达到了减少地表出现大幅度下沉及变形的目的，同时也让地表的建筑物与耕地等，得到了有效的保护。若从充填效果进行排序的话，效果最佳的当属水沙充填法，其次为风力充填与矸石自溜等充填方式。

6、覆岩离层带的充填

根据岩移特性可知，当采空区在其上方覆岩发生移动时就会形成三带，只要在煤炭开采出来后的一定时间范围内，以钻孔的方式向离层带的空间内，进行高压注浆处理，通过这种充填方式来对离层空间进行加固。与此同时，还可用连续梁结构替换砌体梁结构，因为连续梁结构的稳定性能更好，这样离层带的下沉空间便不会再次传递给地表，最终达到降低地表下沉速度，有效保护地面建筑与耕地等的目的。但是由于这项技术在操作上具有较大的难度，所以使用频率并不是太高。

四、煤矿的开采沉陷区的处理措施

1、平地和修建梯田复垦

对于地表的沉陷区、积水去和潜水位相对较低的边坡地带，就能运用土地平整、修建梯田的相关方法进行复垦利用。其中，梯田的梯坎高度和水平宽度，就必须根据地面斜坡的陡缓、作物类型、土层厚薄、工程量的大小等多方面进行综合分析考虑，再加以确定。而田间的坡向和坡度大小，要以原有的坡度大小、复垦土地的用途、是否具备良好的灌溉条件为原则进行确定。

2、从技术入手做好对策。浅层及无积水塌陷地，就应该削除高低整治复耕，塌陷不深或者积水较少都要平整土地，修缮相关排灌系统，还要改善耕作的条件，种植树木及各种农作物。 3、改善采矿所用方法；日常中常用采矿法为放顶、分层以及长臂等等，因此合理改善开采方法，例如合适地区采用高压注浆、协调开采以及部分填充等各种技术，有效降低开采中存在的塌陷事故，主要就要选合理开采方法。

4、及时进行福坑；当不断开采煤炭时，地表面会随之发生不停移动，时间一长就可能出现地表移动现象，就要及时复垦采空塌陷地方，及时填平地表裂缝或者塌陷之处，并且要注意下降的地下水位会影响植物生长，造成较为严重生态问题，因此就需要及时对生态用水进行补充，及时填补存在的问题。

5、积水区综合利用技术

对于积水较深和积水面积较大的沉陷区，应该运用科学的方法加以利用，可以建造水上公园、作为蓄水库供农田灌溉、围栏养鱼、网箱养鱼等。

五、结束语

综上所述，煤矿的开采沉陷对人们的生活生产具有很大的影响。所以，我们在开采煤矿资源的同时，一方面要做好合理的开采工作，另外外，还要对开采地区的地质进行实时的检测，防止在开采过程中出现开采沉陷事故而带来不可挽救的损失。

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