煤礦災害治理技術范例

摘要：我國有著豐富的煤炭資源，但在長期的開采過程中，由于缺乏對地質水文條件的充分了解，且所采用開采工藝存在較多不合理之處，使得國內煤炭開采主要地區表現出較多的地質災害。不僅影響到煤炭開采的安全性，也加劇了生態環境的破壞，因此當前應加強對煤炭開采引發的地質災害研究，并從中總結出有效的治理措施，促進我國煤炭開采行業的可持續性發展。

關鍵詞：煤炭開采；地質災害；治理措施

在以往的經濟發展中，煤礦經濟是國內經濟的主要增長點。但在煤礦開采產業快速發展的過程中，許多問題也不斷凸顯出來，煤礦多、分散且粗放的開采模式對煤炭開采地區的地質環境造成較大的不良影響，不僅造成較多煤炭資源浪費，而且對生態環境造成較大的破壞，嚴重影響到地區煤炭開采經濟可持續性發展，對之進行有效治理已成為當前亟待解決的問題[1]。

1.煤炭開采引發的主要地質災害

煤炭資源在長期性開采過程中，對地區地質、生態環境等都造成較大的影響，而在其影響之下，地質災害發生頻率也不斷升高，嚴重影響到煤炭開采的安全性。從既往煤炭開采引發的地質災害情況來看，其主要包括以下幾種類型：

(1)過度開采引發地面沉陷

一些煤礦企業在進行煤炭開采時，主要采用的是長臂采煤工藝，在這種采煤工藝下，礦區地面通常會覆蓋較多的黃土，且松散度較高。同時，地下煤炭資源在被開采的過程中，原有地應力平衡將遭到破壞。在地面壓力增大，地下承載能力降低的雙向作用下，礦區地下圍巖層便可能出現下沉或開裂的現象，從而造成礦區地面出現沉降危害[2]。此外，在煤炭資源開采過程中，所采用開采機械設備也將產生較大的機械振動，這也將對巖層的穩定性造成影響，使之出現一定程度的位移或變形，當變形量達到較大值時，便會引發局部陷坑或大面積地面沉陷，而且在此過程中地面出現裂縫等現象較為常見。

［摘要］專業化技術服務逐漸成為煤礦提高技術和管理水平的重要途徑之一。結合多年煤礦實際工作經歷，總結分析了專業化技術服務過程中存在的問題，并從政府、煤礦企業和服務單位層面，在規范市場、嚴格準入條件、合作方式以及煤礦企業自己應該注意的問題等方面提出了專業化服務的對策和建議，為煤礦專業化技術服務的開展提供了參考。

［關鍵詞］煤礦；災害防治；專業化技術服務

0引言

煤炭是我國的重要經濟支柱之一，在一次能源生產和消費中占有主體地位。長期以來，煤炭在我國一次性能源生產和消費中均占70%左右。雖然近年來國家推進多元化的能源結構，但在相當長的時期內煤炭在一次能源生產和消費中的主體地位不會改變。從我國能源資源和能源安全戰略考慮，在可以預見的幾十年內，我國能源仍將以煤炭為主［1］。近年來，隨著煤礦采深的增加，礦井災害愈發嚴重，尤其是瓦斯、水災、火災和沖擊地壓等復雜災害在一定程度上制約了礦井的安全生產。而煤炭生產仍是一個相對粗放的行業，不少從業人員文化程度和綜合素質相對較低，甚至有大量的農民工從業其中，導致不少煤礦企業在面對日益嚴峻的災害風險時，顯得左右支拙，智盡能索，甚至束手無策。面對這種局面，一些煤礦企業尋求與科研院所開展專業化技術服務合作，充分利用科研院所的技術和人才優勢，為煤礦解決安全生產過程中遇到的重大難題和技術瓶頸［2］。其中，以中國煤炭科工集團為代表的科研院所，在專業化技術服務方面發揮了重要作用，服務范圍涵蓋了通風、瓦斯、水、火、監測監控以及沖擊地壓等各個方面。多年來，這些科研院所為煤礦企業的安全生產做出了積極貢獻，也取得了豐碩的科研成果。本文結合目前國內專業化技術服務的實際情況，對其中存在的問題進行研究和探討，旨在提升專業化技術服務水平，為煤礦企業和科研院所合作提供借鑒和參考。

1專業化技術服務模式

國內為煤礦提供專業化技術服務基本從2009年開始，至今已有十余年，已經初具規模，其與煤礦企業的合作模式主要有以下幾種：

1.1單純技術服務

摘要：礦產資源開采、選洗以及冶煉可能會對礦山環境產生非常大的負面影響，直接或者間接地損害礦山周邊生態環境和附近群眾的身體健康。本文以長溝峪煤礦為例，研究該礦山的基本情況和地質環境構造，梳理礦山地質環境保護與恢復治理原則及目標，提出環境保護與恢復治理方案，進行效益分析和治理效果分析，以期改善閉坑礦山環境。

關鍵詞：閉坑礦山；環境保護；治理方案

礦產資源開采為社會經濟發展做出了非常大的貢獻，但是因為過度開采會導致生態環境惡化，越來越多的礦山已經陸續閉坑停采。過去的采礦活動對生態環境帶來的影響是客觀存在的，比如，原始地貌被嚴重損壞，植被退化，土地沙化，附近水體遭受污染，農作物生長受到影響等[1]。近年來，日益嚴重的礦山環境問題引起國家的高度重視，我國相繼出臺很多政策法規，將受到破壞的礦山環境予以恢復。所以，閉坑礦山環境保護與恢復治理成為一個非常重要的研究課題。它對于有效恢復礦山生態環境，確保礦業持續健康發展具有非常重要的現實意義。受國家政策引導，長溝峪煤礦于2016年3月停產。為貫徹落實《礦山地質環境保護規定》和《國土資源部辦公廳關于做好礦山地質環境保護與恢復治理方案編制審查及有關工作的通知》的有關規定和要求，必須全面做好長溝峪煤礦閉坑后的地質環境保護與恢復治理工作。

1長溝峪煤礦概述

長溝峪煤礦位于北京市西南部，距離北京45km，行政區隸屬房山區周口店鎮管轄。礦區南北長為9.3km，東西寬為5.4km，礦區面積為25.82km2。鐵路包括京廣線周口店支線和京源線，公路有107國道，交通十分便捷。礦區氣候類型是溫帶大陸性季風氣候，春季干燥，夏季多雨，秋季干燥，冬季寒冷。礦區年平均氣溫保持在12℃左右，1月最低溫度為-4.7℃，7月屬于全年氣溫最高的月份，平均溫度介于-144-環境保護26～27℃，評估區年降雨量為650mm，因受地形影響，區內雨量分布差別很大，一般為迎風坡地帶雨量偏大，年平均在700mm左右，而背風坡則偏小，在550mm左右。長溝峪煤礦地處北京西山地區，為太行山之余脈，礦區范圍內主要為山區，地勢西北高，東南低。礦區最高峰海拔為1307m，當地人稱其為貓耳山，煤田東部主要是丘陵，高程一般為100～150m。長溝峪煤礦生產的煤炭為無煙煤，主要供給工業煉鋼及出口。該無煙煤為低灰、低硫、高發熱量，只需要人工撿出矸石，然后進行篩分，煤炭不需要洗選加工，就可進入市場直接銷售。

2礦山地質環境保護與恢復治理原則目標

2.1礦山地質環境保護與恢復治理原則。一是誰開發誰保護、誰破壞誰治理的原則。長溝峪煤礦是治理主體，有責任對礦山環境進行保護，對于開采中出現的地質環境問題及生態環境破壞，必須由礦方進行治理，而且礦山在開發前就要制定保護性開發方案[2]。二是科學合理、因地制宜的原則。礦山地質環境保護與治理主要是對礦區進行監測，及時發現和治理威脅采礦活動生產安全的塌陷坑、地裂縫，保證礦區行人人身安全。同時，按照礦區規劃，全面做好礦區地形地貌景觀及土地資源恢復工作。

摘要：

就煤礦區采煤塌陷形成的背景條件、發育特征及表現形式進行說明，并在此基礎上對于采煤塌陷區礦山地質環境的治理模式進行分析研究。

關鍵詞：

采煤塌陷區；礦山地質；環境治理

0引言

煤礦資源在中國的能源結構中占據著非常重要的位置，但是其在開發過程中所帶來的負面環境效益卻也不容忽視。在煤礦資源開采過程之中，經常會誘發地面塌陷及地裂縫等一系列地質災害，并且會造成該開采區地質破壞、水土環境污染等一系列地質環境問題，給煤炭企業造成嚴重的經濟損失。這就要求相關研究人員對于采煤礦區塌陷地質形成的原因及特征進行深入研究，并在此基礎上提出科學合理的采煤礦區地質環境治理策略。

1采煤塌陷區的主要災害類型

摘要：近年來，生產技術的進步雖然推動了煤礦的轉型發展，帶動了煤礦企業的產業結構升級與優化，但是，煤礦生產中依舊面臨著一系列的問題，比如，各類地質災害的頻繁發生不僅影響了正常的生產活動，也使煤礦企業蒙受了巨大的損失。因此，新時期煤礦企業的發展中，地質災害的防治逐步成為煤礦工作的重點?；诖耍疚姆治隽嗣旱V生產中地質災害的主要類型，并提出了相應的防治措施，有利于將煤礦地質災害的損失降至最小，實現煤礦的正常生產。

關鍵詞：煤礦；地質災害；防治措施

當前，工業化與城市化進程的加快，使得煤炭的需求量逐年增加，雖然各種新能源逐步被應用于各個領域，但是，煤炭在一些行業依舊具有不可替代性。為滿足煤炭使用需求，各個煤礦的生產規模逐步擴大，但是，生產過程中災害事故的發生影響了正常的生產活動。地質災害是煤礦災害的主要類型，其發生與自然因素、生產因素等有著緊密的關系，各個煤礦要提高生產效率，必須要在生產過程中加強地質災害的預防，針對各類不同的災害，采取有針對性的防治手段。

1煤礦地質災害的特點

（1）群發性。煤礦生產過程中，地質災害的群發性明顯，這種群發性主要體現在煤礦各種地質災害的出現并不具有獨立性，其發生必然伴隨著一系列的連鎖反應。在煤礦生產過程中，常常會存在不合理的資源開發現象，使得開采過程中頂板災害、塌陷事故頻發。某一種特定災害的發生并不是獨立發生的，在一定的時間段內往往會形成災害群，比如，煤礦塌陷現象的發生將伴隨著頂板事故、煤礦充水情況，使得塌陷事故的影響范圍增大。（2）區域性。地質災害的發生并不是某一特定因素作用的結果，其往往具有多因素性。我國煤礦分布相對分散，在不同區域內的同一種地質災害甚至表現出不同情況，甚至發生條件也有所差異，因此，煤礦地質災害的區域性特征明顯。比如，在石灰巖分布較多的區域內，煤礦生產中的水災發生概率較高。此外，一些煤礦地質災害的發生還會受到自然地理條件、氣候因素等的影響。（3）不可避免性。煤礦地質災害的發生往往難以避免，因此，各個煤礦要提高其生產效率，實現可持續發展，只有加強預防與控制，來實現地質災害損失的控制，將災害損失降至最小。煤礦地質災害的發生呈現出一定的規律性，地質構造、巖層組合等自然因素、人為生產因素等都是主要的因素，在生產過程中，需對各種誘發災害的因素加以科學控制，才能夠實現災害損失的控制。

2煤礦地質災害發生原因

（1）客觀原因。從煤礦生產過程來看，其是不斷進行巖石、地殼的肢解、挖掘過程，這種人為的挖掘活動會破壞原有地殼的平衡狀態，當地殼在煤礦生產作業下處于不穩定狀態以后，各種地質災害發生的概率將大大增加。煤礦開采過程中，隨著開采活動的進行，開采深度與區域逐步擴大，此時，煤層頂底板巖層就會隨著開采活動發生穩定到不穩定的轉變狀態，當頂底板巖層受到巨大的巖石應力以后，會面臨變形、地表沉降等威脅，最終會誘發一系列的地震災害。此外，在煤礦礦井作業中，開采活動使得地下水水位發生明顯的變化，甚至引發地層漏水等情況。（2）主觀原因。煤礦地質災害發生的主觀原因主要體現在煤礦作業人員安全意識匱乏，在生產過程中存在技術應用不當、作業不規范行為等情況。煤礦生產部門在生產前沒有針對煤層的分布特性，詳細勘察作業現場的地質地形情況，缺乏主動的地質災害預防意識，再加上不合理的開發與生產行為，極易誘發各種的地質災害。

摘要：本文主要分析當前煤礦開采過程當中經常出現的地質災害的特征以及如何進行防治。通過分析煤礦地質災害誘發因素，并在此基礎上制定相關防治措施，這樣不僅可以降低煤礦地質災害的發生率，而且還可以有效確保煤礦開采人員的生命安全，進而有效推動我國煤礦行業的健康、穩定發展。

關鍵詞：煤礦開采；地質災害；防治措施

1.煤礦地質災害誘發因素

在煤礦開采過程中，經常會出現煤礦地質災害，通過對這些煤礦地質災害進行分析發現，其誘發因素有很多，最常見的是在煤礦開采過程中，隨著礦井采空區范圍的不斷擴大，會導致煤層頂板、底板巖層平衡被打破，從而出現變形褶皺而出現地質災害等問題。這是由于煤礦開采過程當中對地質環境的動態影響等客觀因素，在一定程度上阻礙了煤礦開采工作的進行。在水體下采煤的過程當中如果不對開采活動進行科學合理的管制，就很有可能出現煤層頂板變形的情況，誘發巖層裂隙的產生，從而使得水體賦存環境發生變化，嚴重時還會使得水體與采煤工作面貫通出現礦井突水事故，對工作人員的生命財產安全造成極大的影響。在礦井開采的過程當中發生這些地質災害是客觀且難以避免的，需要相關人員加強對于煤層開采工作面推進速度、開采高度進行有效的控制，并借助科學、合理的措施來對地質環境的變形程度進行控制，以此來達到控制地質災害發生的目的。除此之外，在煤礦開采的過程當中受開采人員和管理人員的安全意識影響也會出現地質災害。由于缺乏安全意識，許多煤礦開采和管理人員在開采過程當中沒有嚴格按照規范要求進行作業，從而導致煤礦出現突水、瓦斯爆炸、頂板冒頂等地質災害。

2.煤礦地質災害特征

較為常見的煤礦地質災害主要分為三種，分別為瓦斯爆炸地質災害、山體滑坡地質災害和礦井突水地質災害。在煤礦開采的過程當中瓦斯是非常常見的物質，瓦斯附著于煤層表面和顆?？p隙，因此在開采過程當中經常會在礦井內出現瓦斯氣體。在礦井內如果瓦斯濃度超標，一旦遇到明火將會誘發瓦斯爆炸，該過程所釋放的巨大沖擊波會對巷道和工作面產生不同程度的毀壞。在煤礦開采階段，如果礦井內部通風系統建設并不理想，就極有可能出現瓦斯爆炸問題。另外高濃度的瓦斯還會引起工作人員窒息等次生問題，對礦井內工作人員的生命財產安全造成巨大的威脅。進行煤礦開采的過程當中，難免會對地質構造造成一定影響，從而出現山體滑坡、礦井突水等地質災害。主要是由于在礦井開采過程當中破壞了煤礦坡體的應力，或破壞了礦井內部煤層頂板底板的穩定性。當礦井出現嚴重的突水和山體滑坡地質災害時，不僅嚴重威脅礦井工作人員的生命安全，而且還會對后期礦井的開采工作造成巨大影響。

3.煤礦地質災害防治措施

1煤礦地質環境治理必要性分析

1.1社會發展需求

煤炭是社會經濟發展的主要資源之一，隨著科學技術的發展以及社會發展需求，逐漸涌現出更多煤礦，雖然在一定程度上緩解了經濟發展對煤炭的需求問題，但是從整體上來看，我國煤礦開采與后期管理工作相對粗放，往往會導致礦區地質環境出現問題，嚴重的甚至會對礦區周圍生態環境造成影響，不但會影響周圍居民正常生活，同時也會增加環境治理經費。尤其是一些小型煤礦，大部分都集中在老礦區，隨著地質環境問題的出現，逐漸引發一系列社會問題。如現在逐漸增多的土地損毀、建筑物破壞等，對于可用地面積較小的地區來說，無疑是雪上加霜。另外，煤礦開采時處理不當，導致煤炭、矸石等長期暴露于空氣中，大量的有害物質在雨水沖刷的作用下溶出對空氣、土壤以及水體等造成污染，嚴重影響人們正常生產與生活，逐漸發展成關系社會和諧發展的問題。

1.2環境保護需求

很多煤礦開采層比較淺，開采后對地表環境影響相對明顯，如地裂縫、地表塌陷以及地表滲漏等，必須要加強此方面工作的重視。尤其是對很多小型煤礦來說，大部分為大型煤礦的邊角部分，或者是相對獨立的塊段，地質構造更為復雜，再加上上部巖層已經出現不用程度的形變，進而會對地表土體以及水環境等產生巨大的影響。另外，很多小型煤礦開采企業，為獲取更多利益，在開采時選擇用掠奪式開采方式，對開采技術以及工藝管理不當，煤炭以及矸石等隨意亂放，對礦區周圍環境造成嚴重不良影響。隨著煤礦地質環境問題的逐漸加重，對水體、空氣以及土壤等影響更大，進而會影響周邊生態系統。

2煤礦地質環境管理現狀

2.1地質災害頻繁

本文作者：白剛剛 袁時祥 彭亮 單位：青海省水文地質工程地質環境地質調查院

青海省礦山地質環境現狀

青海省東部地區采砂場地質環境破壞現狀。青海東部地區人多地少，土地利用粗放，可供耕作的土地資源十分有限。加之基礎建設又主要集中分布于此，以建材類資源為主的礦產資源開發，導致青海東部地區大大小小的采砂坑場遍布了湟水流域各大支流。不僅挖損、壓占了大量耕地資源、破壞了地貌景觀，而且造成了大面積的含水層結構破壞和水土流失，嚴重影響了青海東部地區的自然地貌景觀和水土涵養。青海東部地區采砂場主要集中分布于湟水谷地及其支流谷地一帶。據調查:區內累計過采面積達13337hm2之多。壓占挖損土地、地貌景觀改變、含水層結構破壞、水土流失等環境地質問題十分突出。具體表現在以下幾方面:采砂過程中，由于地質環境保護等措施缺失或未能落實到位，尾礦隨意堆放，采坑不能及時回填處理，致使采區堆積了大量的固體松散物，在挖損、壓占大面積耕地資源的同時，也嚴重阻礙了溝道的泄洪能力，松散而隨意堆放的尾砂料為泥石流儲備了大量的物質來源，嚴重威脅著下游居民的生命財產安全;另一方面在開采過程中未能按一定的邊坡開挖比進行合理開挖及缺乏必要的安全意識，局部地段已形成高5～20m、長數百米的高陡邊坡，在流水侵蝕和重力作用下常失穩致災坍塌，威脅當地居民安全。

青海省三江源區、內陸河源頭區砂金礦區地質環境破壞現狀。青海省三江源區、內陸河源頭區系純牧業區，經濟發展水平十分滯后，草場植被是當地牧民群眾賴以生存和發展的物質基礎，畜牧業是當地唯一的主體經濟，牧業生產方式以自然放牧為主，經濟結構單一。由于江河源頭區砂金資源豐富，采金歷史悠久，最早可追溯至上世紀20～30年代，受當地豐富的砂金資源的誘惑、經濟利益的驅動及當地亟待改變的貧窮落后面貌，同時也限于當時特殊的歷史時期，造成礦區長期處于無序的亂采濫挖狀態之中，致使原本就很脆弱的原始生態環境及草場植被遭到了嚴重破壞，自然生態環境日趨惡化。據調查，三江源地區及內陸河源頭區的群采砂金活動累計損毀土地面積高達20000多hm2，該類礦山自上世紀90年代末全面禁采關停后，礦山地質環境治理責任人由于歷史原因已經滅失。2004～2011年年底，地質技術人員赴野外對已破壞的礦區進行了實地調查。調查成果為:開采方式有兩種，即群眾性開采及大規模機械化開采。過采區主要分布于河谷開闊處的低階地及河漫灘地帶，地表原始生態環境多為河谷階地草原和河漫灘裸地，砂金礦過采對礦山地質環境的破壞程度十分嚴重。過采區內幾乎未經過平整，砂堆如山、連綿不斷，溝坑遍布、縱橫交錯。過采區面積1061．6hm2，挖損破壞河道長度數百公里，遺留采金坑塘數以萬計，其中大的坑塘長150m，寬100m，面積近15000m2，坑深10m以上。面積在500～1000m2的坑塘更是隨處可見，且多呈串珠狀相連，坑塘周邊的廢棄砂礫堆積松散，高出原地面5～15m，與塘底相對高差達10～20m。砂堆數萬個，其中高4～23m，方量大于5000m3的砂堆數量眾多，高2～8m，方量在1000～5000m3的砂堆遍布過采區，多呈渾圓狀，受礦體延展方向控制，部分相鄰的砂堆則構成了沿溝谷方向展布的條狀砂梁，由于堆棄高度過大，加之近水一側的側蝕作用，其頂部多變形開裂，易發生坍塌從而加劇水土流失。

青海省北部煤、鈾礦區地質環境破壞現狀。青海省北部分布有較豐富的煤炭資源，亟待改變的貧窮落后面貌以及當時特殊的歷史時期，導致煤礦的開采長期處于無計劃的亂采濫挖狀態之中，致使原始生態環境遭到了破壞，自然生態環境日趨惡化，礦山安全隱患隨時危及人民群眾生命安全。目前該類礦山主要有祁連縣默勒煤礦、門源回族自治縣紅旗煤礦、瓜拉煤礦、西寧市大通煤礦。煤礦區多為上世紀80年代中期群眾無序開采形成，歷經20多年的反復開采致使礦區地質環境和土地植被遭到嚴重破壞，生態環境日趨惡化。采煤對區內地質環境的破壞主要表現為對草地土壤層的破壞、地形地貌景觀破壞、河流改道、土地生產力的破壞以及由此引發的土壤侵蝕、水土流失等問題。據實地調查，采煤區歷經多年的采挖，破壞現象極其嚴重。主要表現在以下方面:采煤破壞草地數千公頃，以剝離和占壓為主。對原有地形地貌景觀破壞程度大，采煤礦井和祼露的尾礦堆隨處可見。開采方式以井采為主，有硐、豎井、斜井等沿山體走向展布。尾礦堆主要分布在礦井四周，多呈不規則橢圓狀順坡堆放，尾礦堆積較為凌亂，一般高2～3m，最高達4m，直徑3～10m，最大達20m。礦井治理和尾礦回填、整平整治難度大。由于采煤棄渣隨意堆放引起河道改向，地表水溢流對凸岸的沖蝕作用強烈，致使漫灘面積增大，低洼地多成積水塘。采煤對土地生產力的破壞程度率達80%以上，造成大面積土地沙礫化，水土涵養能力下降。礦井井口四周發育圓弧形崩滑體，地質災害隱患大。

青海省礦山地質環境治理方法及成效

礦山地質環境治理，是一個地質學、生態學、生物學等多門學科緊密結合的系統工程。礦山地質環境問題以野外調查、分析可行性研究工作為基礎，針對不同地層巖性，不同礦種(類)，不同規模，不同開采方式，產生的地質環境問題亦不同，工程治理措施和方案也不盡相同。工程治理措施和效果是解決礦山地質環境問題的關鍵，近年來該類項目得到了中央財政、地方財政資金來源的支持，使礦山地質環境治理工程得以實施，并取得非常大的成果。