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探析如何预防和治理中国煤矿地质灾害

2020-05-26 276 上传者：管理员

摘要：近年来，中国煤矿地质灾害频发，不仅给煤矿企业带来了巨大的经济损失，还危及到矿工的生命安全，造成了恶劣的影响。因此必须采取有效的措施防治煤矿的地质灾害。分析了煤矿生产中常见的地质灾害，并提出一些防治策略，可以为煤矿开采提供一些理论上的参考。

关键词：
冲击地压
地表沉陷
煤与瓦斯突出
煤矿
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为了对地层中的煤炭进行开采，需要挖掘一些巷道，这就破坏了地层的原始平衡状态，从而引发一些地质灾害。特别是，在煤层开采后岩层的不平衡更为严重。地质灾害的发生不仅给煤矿企业带来经济损失，还会造成一定的人员伤亡。因此，必须要采取有效的措施对煤矿的地质灾害进行防治[1,2]。很多灾害的发生是没有任何征兆的，这给地质灾害的防治带来了巨大的困难，例如煤与瓦斯突出和冲击地压。对于地质灾害的防治，中国目前还处于探索阶段，并不能从根源上予以消除。本文分析了煤矿开采中一些常见的地质灾害，并提出了防治策略。

1、中国煤矿开采中常见地质灾害分析

1.1地表沉陷

地表沉陷是煤矿开采过程中不可避免地会出现的一种地质灾害，其主要成因是煤层开采引起的岩层运动传递到地表导致不均匀变形，如图1所示。若采空区位于山体附近，则地表沉陷很可能引发山体滑坡；若采空区位于建筑物附近，在沉陷时会导致建筑物产生一些裂缝，影响建筑物的使用安全。与此同时，地表沉陷具有很强的时空效应，即开采引起的地表沉陷不仅与工作面的位置有关，还与时间有关。一般情况下，开采形成的采空区需要几个月甚至数年才能达到稳定状态。若岩层移动破坏了地表的隔水层，还容易导致地表的生态环境退化严重，病虫害严重，种植的农作物会大幅度减产。

图1煤矿开采引起的地表沉陷图

图1煤矿开采引起的地表沉陷图下载原图

1.2煤与瓦斯突出

煤与瓦斯突出是煤矿开采中遇到的一种严重的地质灾害。煤与瓦斯突出灾害具有很明显的动力特征，在灾害发生时煤与瓦斯瞬间冲出，巷道内瓦斯浓度急剧升高，爆炸的危险性提高。目前，随着中国矿井进入深部开采时代，煤与瓦斯突出灾害发生概率和强度都显著地提升[3]。瓦斯虽然不具有毒性，但是瓦斯浓度过高会使人窒息。因此，防治煤与瓦斯突出是煤矿安全工作的重中之重，这是因为瓦斯突出很可能诱发瓦斯爆炸，给煤矿造成毁灭性的打击。

1.3冲击地压

冲击地压是煤矿开采中遇到的另一种非常严重的地质灾害，在发生时很容易造成人员伤亡。这种灾害通常发生在巷道中（如图2所示），表现为巷道表面的岩块突然弹出，发生时间通常只有几秒到几十秒，释放巨大的能量，还可能引发矿震（类似于地震的一种现象）。目前，冲击地压的发生机理尚不明确，给防治工作带来了巨大的困难。在冲击地压发生后，几十米甚至上百米的巷道被破坏，失去使用的功能。

图2煤矿巷道冲击地压图

1.4煤矿突水

突水是一种突发性的煤矿地质灾害，发生时会在很短的时间内造成工作面被水淹或矿井被水淹，后果十分严重。在发生突水事故后，很难在短时间内查明突水的主要原因，给救援带来了巨大困难。煤矿发生突水事故后救援非常困难，需要排完矿井内的水后才能救援。突水发生的原因多为地质构造异常或隔水层被破坏，需要根据具体的情况确定[4]。

2、中国煤矿地质灾害的防治策略

煤矿地质灾害不仅对煤矿的安全生产造成不利影响，还容易对周边环境产生负面影响，因此必须采取有效的措施对地质灾害进行防治。在进行地质灾害防治时，一方面要加强管理，另一方面要攻克一些技术上的难题。

2.1紧抓新技术研究攻克技术难题

为了从本质上防治煤矿地质灾害，应该注重研发新的开采技术，并攻克一些技术难题。早期，地表沉陷并不属于地质灾害，最近几年煤矿开采需要通过一些生活区、公路及水体区域，不得不考虑地表沉陷的影响，因而将地表沉陷划入到地质灾害的范畴。在进行地表沉陷防治时，以往采用了一些条带采煤方法，严重影响到采煤的效率；最近采用了充填采煤方法，取得了不错的效果。充填采煤方法要攻克的难题是如何控制充填材料的成本，提高充填的效率。

目前，煤矿开采中一些地质灾害的防治已经陷入了瓶颈，主要是冲击地压和煤与瓦斯突出灾害，因为很难界定其发生的机理，只能采取一些措施来降低其发生的可能性。针对煤与瓦斯突出灾害，现在多采用预抽煤层中瓦斯的方法来消突，但是突出煤层的透气性普遍极差，抽采的效率非常低。为了使工作面实现整体消突，需要对工作面进行长达1a甚至几年的抽采，钻孔的工程量非常大，亟需一种快速有效的方法。对于矿井可能发生的冲击地压灾害，只能通过加强支护的方法来缓解，最有效的方法就是卸压，但是目前并没有好的卸压方法，对于冲击地压灾害的防治仍然是一道世界性难题。

2.2制订地质灾害预案增强灾害防控能力

从目前的情况来看，煤矿生产过程中不能从本质上消除地质灾害发生的可能性。因此，煤矿应该制订严密的地质灾害预案，增强矿井的灾害防控能力。由于地质灾害发生时井下情况比较混乱，煤矿应该指定多条用于逃生或避险的路线，从而减少乃至消除灾害发生后造成的人员伤亡。很多煤矿地质灾害表面上看是一些突发性灾害，但实际上是有一定规律可循的。在煤矿井下作业时，应密切关注作业过程中的异常现象，以确保发生地质灾害时能及时地做出反应，减少地质灾害造成的负面影响。为了使预案具有针对性，只针对危险区域影响范围制订相应的预案。

在发生地质灾害后，煤矿企业要组织井下工作人员按照指定的路线撤退到安全区域等待救援。由于某些地质灾害的波及范围比较大，可能会导致地面与井下的通信中断，地面人员无法及时了解井下的实际情况，这是煤矿地质灾害防治所面临的巨大难题。这就要求煤矿企业对井下工作人员进行培训，使其了解各种地质灾害发生后最安全的逃生方式。

2.3加强煤矿安全管理保证通风安全

很多地质灾害的发生是由人为因素引起的，例如井下工作人员忽略了安全生产的细节，违规作业，因此，煤矿企业应该加强管理，从而预防地质灾害的发生。对于煤与瓦斯突出和突水灾害，可以通过加强地质勘探，做到“有疑必探”，最大程度上预防安全事故的发生。同时，要使井下工作人员充分认识到煤矿生产的高危性，增强个人的安全意识。

矿井通风机被称为矿井的“肺”，其主要功能是为矿井空气更新提供动力。在煤矿井下生产时会产生一些有毒有害气体，若不及时排出，会引发一些安全事故。因此，保证矿井通风机的安全运行对于矿井安全生产具有重要的意义。

3、结语

在煤矿生产过程中，地质灾害的发生给煤矿企业造成了重大的经济损失和人员伤亡。因此要积极采取措施予以防治。煤矿生产中遇到的严重的地质灾害主要有地表沉陷、煤与瓦斯突出、冲击地压及煤矿突水，针对这些灾害，煤矿企业应该从紧抓新技术研究，攻克技术难题，制订地质灾害预案，增强灾害防控能力，加强煤矿安全管理，保证通风安全等方面来防治，以期为煤矿地质灾害的防治提供一定的参考。

参考文献：

[1]刘炳宏.关于我国煤矿地质灾害的分析与防治研究[J].矿业装备,2019(5):114-115.

[2]王锋.物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(10):103-104.

[3]孔祥军.浅析煤矿地质灾害特征及防治措施[J].黑龙江科技信息,2016(25):25.

[4]李东林,覃伟,李北平.我国煤矿地质灾害与防治技术[J].四川地质学报,2015,35(4):578-582.

任晓娇.关于中国煤矿地质灾害的分析与防治研究[J].能源与节能,2020(05):12-13.