煤矿灾害治理技术范例

摘要：我国有着丰富的煤炭资源，但在长期的开采过程中，由于缺乏对地质水文条件的充分了解，且所采用开采工艺存在较多不合理之处，使得国内煤炭开采主要地区表现出较多的地质灾害。不仅影响到煤炭开采的安全性，也加剧了生态环境的破坏，因此当前应加强对煤炭开采引发的地质灾害研究，并从中总结出有效的治理措施，促进我国煤炭开采行业的可持续性发展。

关键词：煤炭开采；地质灾害；治理措施

在以往的经济发展中，煤矿经济是国内经济的主要增长点。但在煤矿开采产业快速发展的过程中，许多问题也不断凸显出来，煤矿多、分散且粗放的开采模式对煤炭开采地区的地质环境造成较大的不良影响，不仅造成较多煤炭资源浪费，而且对生态环境造成较大的破坏，严重影响到地区煤炭开采经济可持续性发展，对之进行有效治理已成为当前亟待解决的问题[1]。

1.煤炭开采引发的主要地质灾害

煤炭资源在长期性开采过程中，对地区地质、生态环境等都造成较大的影响，而在其影响之下，地质灾害发生频率也不断升高，严重影响到煤炭开采的安全性。从既往煤炭开采引发的地质灾害情况来看，其主要包括以下几种类型：

(1)过度开采引发地面沉陷

一些煤矿企业在进行煤炭开采时，主要采用的是长臂采煤工艺，在这种采煤工艺下，矿区地面通常会覆盖较多的黄土，且松散度较高。同时，地下煤炭资源在被开采的过程中，原有地应力平衡将遭到破坏。在地面压力增大，地下承载能力降低的双向作用下，矿区地下围岩层便可能出现下沉或开裂的现象，从而造成矿区地面出现沉降危害[2]。此外，在煤炭资源开采过程中，所采用开采机械设备也将产生较大的机械振动，这也将对岩层的稳定性造成影响，使之出现一定程度的位移或变形，当变形量达到较大值时，便会引发局部陷坑或大面积地面沉陷，而且在此过程中地面出现裂缝等现象较为常见。

［摘要］专业化技术服务逐渐成为煤矿提高技术和管理水平的重要途径之一。结合多年煤矿实际工作经历，总结分析了专业化技术服务过程中存在的问题，并从政府、煤矿企业和服务单位层面，在规范市场、严格准入条件、合作方式以及煤矿企业自己应该注意的问题等方面提出了专业化服务的对策和建议，为煤矿专业化技术服务的开展提供了参考。

［关键词］煤矿；灾害防治；专业化技术服务

0引言

煤炭是我国的重要经济支柱之一，在一次能源生产和消费中占有主体地位。长期以来，煤炭在我国一次性能源生产和消费中均占70%左右。虽然近年来国家推进多元化的能源结构，但在相当长的时期内煤炭在一次能源生产和消费中的主体地位不会改变。从我国能源资源和能源安全战略考虑，在可以预见的几十年内，我国能源仍将以煤炭为主［1］。近年来，随着煤矿采深的增加，矿井灾害愈发严重，尤其是瓦斯、水灾、火灾和冲击地压等复杂灾害在一定程度上制约了矿井的安全生产。而煤炭生产仍是一个相对粗放的行业，不少从业人员文化程度和综合素质相对较低，甚至有大量的农民工从业其中，导致不少煤矿企业在面对日益严峻的灾害风险时，显得左右支拙，智尽能索，甚至束手无策。面对这种局面，一些煤矿企业寻求与科研院所开展专业化技术服务合作，充分利用科研院所的技术和人才优势，为煤矿解决安全生产过程中遇到的重大难题和技术瓶颈［2］。其中，以中国煤炭科工集团为代表的科研院所，在专业化技术服务方面发挥了重要作用，服务范围涵盖了通风、瓦斯、水、火、监测监控以及冲击地压等各个方面。多年来，这些科研院所为煤矿企业的安全生产做出了积极贡献，也取得了丰硕的科研成果。本文结合目前国内专业化技术服务的实际情况，对其中存在的问题进行研究和探讨，旨在提升专业化技术服务水平，为煤矿企业和科研院所合作提供借鉴和参考。

1专业化技术服务模式

国内为煤矿提供专业化技术服务基本从2009年开始，至今已有十余年，已经初具规模，其与煤矿企业的合作模式主要有以下几种：

1.1单纯技术服务

摘要：矿产资源开采、选洗以及冶炼可能会对矿山环境产生非常大的负面影响，直接或者间接地损害矿山周边生态环境和附近群众的身体健康。本文以长沟峪煤矿为例，研究该矿山的基本情况和地质环境构造，梳理矿山地质环境保护与恢复治理原则及目标，提出环境保护与恢复治理方案，进行效益分析和治理效果分析，以期改善闭坑矿山环境。

关键词：闭坑矿山；环境保护；治理方案

矿产资源开采为社会经济发展做出了非常大的贡献，但是因为过度开采会导致生态环境恶化，越来越多的矿山已经陆续闭坑停采。过去的采矿活动对生态环境带来的影响是客观存在的，比如，原始地貌被严重损坏，植被退化，土地沙化，附近水体遭受污染，农作物生长受到影响等[1]。近年来，日益严重的矿山环境问题引起国家的高度重视，我国相继出台很多政策法规，将受到破坏的矿山环境予以恢复。所以，闭坑矿山环境保护与恢复治理成为一个非常重要的研究课题。它对于有效恢复矿山生态环境，确保矿业持续健康发展具有非常重要的现实意义。受国家政策引导，长沟峪煤矿于2016年3月停产。为贯彻落实《矿山地质环境保护规定》和《国土资源部办公厅关于做好矿山地质环境保护与恢复治理方案编制审查及有关工作的通知》的有关规定和要求，必须全面做好长沟峪煤矿闭坑后的地质环境保护与恢复治理工作。

1长沟峪煤矿概述

长沟峪煤矿位于北京市西南部，距离北京45km，行政区隶属房山区周口店镇管辖。矿区南北长为9.3km，东西宽为5.4km，矿区面积为25.82km2。铁路包括京广线周口店支线和京源线，公路有107国道，交通十分便捷。矿区气候类型是温带大陆性季风气候，春季干燥，夏季多雨，秋季干燥，冬季寒冷。矿区年平均气温保持在12℃左右，1月最低温度为-4.7℃，7月属于全年气温最高的月份，平均温度介于-144-环境保护26～27℃，评估区年降雨量为650mm，因受地形影响，区内雨量分布差别很大，一般为迎风坡地带雨量偏大，年平均在700mm左右，而背风坡则偏小，在550mm左右。长沟峪煤矿地处北京西山地区，为太行山之余脉，矿区范围内主要为山区，地势西北高，东南低。矿区最高峰海拔为1307m，当地人称其为猫耳山，煤田东部主要是丘陵，高程一般为100～150m。长沟峪煤矿生产的煤炭为无烟煤，主要供给工业炼钢及出口。该无烟煤为低灰、低硫、高发热量，只需要人工捡出矸石，然后进行筛分，煤炭不需要洗选加工，就可进入市场直接销售。

2矿山地质环境保护与恢复治理原则目标

2.1矿山地质环境保护与恢复治理原则。一是谁开发谁保护、谁破坏谁治理的原则。长沟峪煤矿是治理主体，有责任对矿山环境进行保护，对于开采中出现的地质环境问题及生态环境破坏，必须由矿方进行治理，而且矿山在开发前就要制定保护性开发方案[2]。二是科学合理、因地制宜的原则。矿山地质环境保护与治理主要是对矿区进行监测，及时发现和治理威胁采矿活动生产安全的塌陷坑、地裂缝，保证矿区行人人身安全。同时，按照矿区规划，全面做好矿区地形地貌景观及土地资源恢复工作。

摘要：

就煤矿区采煤塌陷形成的背景条件、发育特征及表现形式进行说明，并在此基础上对于采煤塌陷区矿山地质环境的治理模式进行分析研究。

关键词：

采煤塌陷区；矿山地质；环境治理

0引言

煤矿资源在中国的能源结构中占据着非常重要的位置，但是其在开发过程中所带来的负面环境效益却也不容忽视。在煤矿资源开采过程之中，经常会诱发地面塌陷及地裂缝等一系列地质灾害，并且会造成该开采区地质破坏、水土环境污染等一系列地质环境问题，给煤炭企业造成严重的经济损失。这就要求相关研究人员对于采煤矿区塌陷地质形成的原因及特征进行深入研究，并在此基础上提出科学合理的采煤矿区地质环境治理策略。

1采煤塌陷区的主要灾害类型

摘要：近年来，生产技术的进步虽然推动了煤矿的转型发展，带动了煤矿企业的产业结构升级与优化，但是，煤矿生产中依旧面临着一系列的问题，比如，各类地质灾害的频繁发生不仅影响了正常的生产活动，也使煤矿企业蒙受了巨大的损失。因此，新时期煤矿企业的发展中，地质灾害的防治逐步成为煤矿工作的重点。基于此，本文分析了煤矿生产中地质灾害的主要类型，并提出了相应的防治措施，有利于将煤矿地质灾害的损失降至最小，实现煤矿的正常生产。

关键词：煤矿；地质灾害；防治措施

当前，工业化与城市化进程的加快，使得煤炭的需求量逐年增加，虽然各种新能源逐步被应用于各个领域，但是，煤炭在一些行业依旧具有不可替代性。为满足煤炭使用需求，各个煤矿的生产规模逐步扩大，但是，生产过程中灾害事故的发生影响了正常的生产活动。地质灾害是煤矿灾害的主要类型，其发生与自然因素、生产因素等有着紧密的关系，各个煤矿要提高生产效率，必须要在生产过程中加强地质灾害的预防，针对各类不同的灾害，采取有针对性的防治手段。

1煤矿地质灾害的特点

（1）群发性。煤矿生产过程中，地质灾害的群发性明显，这种群发性主要体现在煤矿各种地质灾害的出现并不具有独立性，其发生必然伴随着一系列的连锁反应。在煤矿生产过程中，常常会存在不合理的资源开发现象，使得开采过程中顶板灾害、塌陷事故频发。某一种特定灾害的发生并不是独立发生的，在一定的时间段内往往会形成灾害群，比如，煤矿塌陷现象的发生将伴随着顶板事故、煤矿充水情况，使得塌陷事故的影响范围增大。（2）区域性。地质灾害的发生并不是某一特定因素作用的结果，其往往具有多因素性。我国煤矿分布相对分散，在不同区域内的同一种地质灾害甚至表现出不同情况，甚至发生条件也有所差异，因此，煤矿地质灾害的区域性特征明显。比如，在石灰岩分布较多的区域内，煤矿生产中的水灾发生概率较高。此外，一些煤矿地质灾害的发生还会受到自然地理条件、气候因素等的影响。（3）不可避免性。煤矿地质灾害的发生往往难以避免，因此，各个煤矿要提高其生产效率，实现可持续发展，只有加强预防与控制，来实现地质灾害损失的控制，将灾害损失降至最小。煤矿地质灾害的发生呈现出一定的规律性，地质构造、岩层组合等自然因素、人为生产因素等都是主要的因素，在生产过程中，需对各种诱发灾害的因素加以科学控制，才能够实现灾害损失的控制。

2煤矿地质灾害发生原因

（1）客观原因。从煤矿生产过程来看，其是不断进行岩石、地壳的肢解、挖掘过程，这种人为的挖掘活动会破坏原有地壳的平衡状态，当地壳在煤矿生产作业下处于不稳定状态以后，各种地质灾害发生的概率将大大增加。煤矿开采过程中，随着开采活动的进行，开采深度与区域逐步扩大，此时，煤层顶底板岩层就会随着开采活动发生稳定到不稳定的转变状态，当顶底板岩层受到巨大的岩石应力以后，会面临变形、地表沉降等威胁，最终会诱发一系列的地震灾害。此外，在煤矿矿井作业中，开采活动使得地下水水位发生明显的变化，甚至引发地层漏水等情况。（2）主观原因。煤矿地质灾害发生的主观原因主要体现在煤矿作业人员安全意识匮乏，在生产过程中存在技术应用不当、作业不规范行为等情况。煤矿生产部门在生产前没有针对煤层的分布特性，详细勘察作业现场的地质地形情况，缺乏主动的地质灾害预防意识，再加上不合理的开发与生产行为，极易诱发各种的地质灾害。

摘要：本文主要分析当前煤矿开采过程当中经常出现的地质灾害的特征以及如何进行防治。通过分析煤矿地质灾害诱发因素，并在此基础上制定相关防治措施，这样不仅可以降低煤矿地质灾害的发生率，而且还可以有效确保煤矿开采人员的生命安全，进而有效推动我国煤矿行业的健康、稳定发展。

关键词：煤矿开采；地质灾害；防治措施

1.煤矿地质灾害诱发因素

在煤矿开采过程中，经常会出现煤矿地质灾害，通过对这些煤矿地质灾害进行分析发现，其诱发因素有很多，最常见的是在煤矿开采过程中，随着矿井采空区范围的不断扩大，会导致煤层顶板、底板岩层平衡被打破，从而出现变形褶皱而出现地质灾害等问题。这是由于煤矿开采过程当中对地质环境的动态影响等客观因素，在一定程度上阻碍了煤矿开采工作的进行。在水体下采煤的过程当中如果不对开采活动进行科学合理的管制，就很有可能出现煤层顶板变形的情况，诱发岩层裂隙的产生，从而使得水体赋存环境发生变化，严重时还会使得水体与采煤工作面贯通出现矿井突水事故，对工作人员的生命财产安全造成极大的影响。在矿井开采的过程当中发生这些地质灾害是客观且难以避免的，需要相关人员加强对于煤层开采工作面推进速度、开采高度进行有效的控制，并借助科学、合理的措施来对地质环境的变形程度进行控制，以此来达到控制地质灾害发生的目的。除此之外，在煤矿开采的过程当中受开采人员和管理人员的安全意识影响也会出现地质灾害。由于缺乏安全意识，许多煤矿开采和管理人员在开采过程当中没有严格按照规范要求进行作业，从而导致煤矿出现突水、瓦斯爆炸、顶板冒顶等地质灾害。

2.煤矿地质灾害特征

较为常见的煤矿地质灾害主要分为三种，分别为瓦斯爆炸地质灾害、山体滑坡地质灾害和矿井突水地质灾害。在煤矿开采的过程当中瓦斯是非常常见的物质，瓦斯附着于煤层表面和颗粒缝隙，因此在开采过程当中经常会在矿井内出现瓦斯气体。在矿井内如果瓦斯浓度超标，一旦遇到明火将会诱发瓦斯爆炸，该过程所释放的巨大冲击波会对巷道和工作面产生不同程度的毁坏。在煤矿开采阶段，如果矿井内部通风系统建设并不理想，就极有可能出现瓦斯爆炸问题。另外高浓度的瓦斯还会引起工作人员窒息等次生问题，对矿井内工作人员的生命财产安全造成巨大的威胁。进行煤矿开采的过程当中，难免会对地质构造造成一定影响，从而出现山体滑坡、矿井突水等地质灾害。主要是由于在矿井开采过程当中破坏了煤矿坡体的应力，或破坏了矿井内部煤层顶板底板的稳定性。当矿井出现严重的突水和山体滑坡地质灾害时，不仅严重威胁矿井工作人员的生命安全，而且还会对后期矿井的开采工作造成巨大影响。

3.煤矿地质灾害防治措施

1煤矿地质环境治理必要性分析

1.1社会发展需求

煤炭是社会经济发展的主要资源之一，随着科学技术的发展以及社会发展需求，逐渐涌现出更多煤矿，虽然在一定程度上缓解了经济发展对煤炭的需求问题，但是从整体上来看，我国煤矿开采与后期管理工作相对粗放，往往会导致矿区地质环境出现问题，严重的甚至会对矿区周围生态环境造成影响，不但会影响周围居民正常生活，同时也会增加环境治理经费。尤其是一些小型煤矿，大部分都集中在老矿区，随着地质环境问题的出现，逐渐引发一系列社会问题。如现在逐渐增多的土地损毁、建筑物破坏等，对于可用地面积较小的地区来说，无疑是雪上加霜。另外，煤矿开采时处理不当，导致煤炭、矸石等长期暴露于空气中，大量的有害物质在雨水冲刷的作用下溶出对空气、土壤以及水体等造成污染，严重影响人们正常生产与生活，逐渐发展成关系社会和谐发展的问题。

1.2环境保护需求

很多煤矿开采层比较浅，开采后对地表环境影响相对明显，如地裂缝、地表塌陷以及地表渗漏等，必须要加强此方面工作的重视。尤其是对很多小型煤矿来说，大部分为大型煤矿的边角部分，或者是相对独立的块段，地质构造更为复杂，再加上上部岩层已经出现不用程度的形变，进而会对地表土体以及水环境等产生巨大的影响。另外，很多小型煤矿开采企业，为获取更多利益，在开采时选择用掠夺式开采方式，对开采技术以及工艺管理不当，煤炭以及矸石等随意乱放，对矿区周围环境造成严重不良影响。随着煤矿地质环境问题的逐渐加重，对水体、空气以及土壤等影响更大，进而会影响周边生态系统。

2煤矿地质环境管理现状

2.1地质灾害频繁

本文作者：白刚刚 袁时祥 彭亮 单位：青海省水文地质工程地质环境地质调查院

青海省矿山地质环境现状

青海省东部地区采砂场地质环境破坏现状。青海东部地区人多地少，土地利用粗放，可供耕作的土地资源十分有限。加之基础建设又主要集中分布于此，以建材类资源为主的矿产资源开发，导致青海东部地区大大小小的采砂坑场遍布了湟水流域各大支流。不仅挖损、压占了大量耕地资源、破坏了地貌景观，而且造成了大面积的含水层结构破坏和水土流失，严重影响了青海东部地区的自然地貌景观和水土涵养。青海东部地区采砂场主要集中分布于湟水谷地及其支流谷地一带。据调查:区内累计过采面积达13337hm2之多。压占挖损土地、地貌景观改变、含水层结构破坏、水土流失等环境地质问题十分突出。具体表现在以下几方面:采砂过程中，由于地质环境保护等措施缺失或未能落实到位，尾矿随意堆放，采坑不能及时回填处理，致使采区堆积了大量的固体松散物，在挖损、压占大面积耕地资源的同时，也严重阻碍了沟道的泄洪能力，松散而随意堆放的尾砂料为泥石流储备了大量的物质来源，严重威胁着下游居民的生命财产安全;另一方面在开采过程中未能按一定的边坡开挖比进行合理开挖及缺乏必要的安全意识，局部地段已形成高5～20m、长数百米的高陡边坡，在流水侵蚀和重力作用下常失稳致灾坍塌，威胁当地居民安全。

青海省三江源区、内陆河源头区砂金矿区地质环境破坏现状。青海省三江源区、内陆河源头区系纯牧业区，经济发展水平十分滞后，草场植被是当地牧民群众赖以生存和发展的物质基础，畜牧业是当地唯一的主体经济，牧业生产方式以自然放牧为主，经济结构单一。由于江河源头区砂金资源丰富，采金历史悠久，最早可追溯至上世纪20～30年代，受当地丰富的砂金资源的诱惑、经济利益的驱动及当地亟待改变的贫穷落后面貌，同时也限于当时特殊的历史时期，造成矿区长期处于无序的乱采滥挖状态之中，致使原本就很脆弱的原始生态环境及草场植被遭到了严重破坏，自然生态环境日趋恶化。据调查，三江源地区及内陆河源头区的群采砂金活动累计损毁土地面积高达20000多hm2，该类矿山自上世纪90年代末全面禁采关停后，矿山地质环境治理责任人由于历史原因已经灭失。2004～2011年年底，地质技术人员赴野外对已破坏的矿区进行了实地调查。调查成果为:开采方式有两种，即群众性开采及大规模机械化开采。过采区主要分布于河谷开阔处的低阶地及河漫滩地带，地表原始生态环境多为河谷阶地草原和河漫滩裸地，砂金矿过采对矿山地质环境的破坏程度十分严重。过采区内几乎未经过平整，砂堆如山、连绵不断，沟坑遍布、纵横交错。过采区面积1061．6hm2，挖损破坏河道长度数百公里，遗留采金坑塘数以万计，其中大的坑塘长150m，宽100m，面积近15000m2，坑深10m以上。面积在500～1000m2的坑塘更是随处可见，且多呈串珠状相连，坑塘周边的废弃砂砾堆积松散，高出原地面5～15m，与塘底相对高差达10～20m。砂堆数万个，其中高4～23m，方量大于5000m3的砂堆数量众多，高2～8m，方量在1000～5000m3的砂堆遍布过采区，多呈浑圆状，受矿体延展方向控制，部分相邻的砂堆则构成了沿沟谷方向展布的条状砂梁，由于堆弃高度过大，加之近水一侧的侧蚀作用，其顶部多变形开裂，易发生坍塌从而加剧水土流失。

青海省北部煤、铀矿区地质环境破坏现状。青海省北部分布有较丰富的煤炭资源，亟待改变的贫穷落后面貌以及当时特殊的历史时期，导致煤矿的开采长期处于无计划的乱采滥挖状态之中，致使原始生态环境遭到了破坏，自然生态环境日趋恶化，矿山安全隐患随时危及人民群众生命安全。目前该类矿山主要有祁连县默勒煤矿、门源回族自治县红旗煤矿、瓜拉煤矿、西宁市大通煤矿。煤矿区多为上世纪80年代中期群众无序开采形成，历经20多年的反复开采致使矿区地质环境和土地植被遭到严重破坏，生态环境日趋恶化。采煤对区内地质环境的破坏主要表现为对草地土壤层的破坏、地形地貌景观破坏、河流改道、土地生产力的破坏以及由此引发的土壤侵蚀、水土流失等问题。据实地调查，采煤区历经多年的采挖，破坏现象极其严重。主要表现在以下方面:采煤破坏草地数千公顷，以剥离和占压为主。对原有地形地貌景观破坏程度大，采煤矿井和祼露的尾矿堆随处可见。开采方式以井采为主，有硐、竖井、斜井等沿山体走向展布。尾矿堆主要分布在矿井四周，多呈不规则椭圆状顺坡堆放，尾矿堆积较为凌乱，一般高2～3m，最高达4m，直径3～10m，最大达20m。矿井治理和尾矿回填、整平整治难度大。由于采煤弃渣随意堆放引起河道改向，地表水溢流对凸岸的冲蚀作用强烈，致使漫滩面积增大，低洼地多成积水塘。采煤对土地生产力的破坏程度率达80%以上，造成大面积土地沙砾化，水土涵养能力下降。矿井井口四周发育圆弧形崩滑体，地质灾害隐患大。

青海省矿山地质环境治理方法及成效

矿山地质环境治理，是一个地质学、生态学、生物学等多门学科紧密结合的系统工程。矿山地质环境问题以野外调查、分析可行性研究工作为基础，针对不同地层岩性，不同矿种(类)，不同规模，不同开采方式，产生的地质环境问题亦不同，工程治理措施和方案也不尽相同。工程治理措施和效果是解决矿山地质环境问题的关键，近年来该类项目得到了中央财政、地方财政资金来源的支持，使矿山地质环境治理工程得以实施，并取得非常大的成果。