煤炭开采对诱发地表裂缝的研究

韩里孝

摘 要：近年来，煤炭的开采量一直很大，在这种影响下地表裂缝现象也逐渐出现，煤炭的开采影响着地表裂缝，文章就从三个角度对这一现象作了具体分析。先分析了煤炭开采队地表裂缝影响的历史和现状，再探究了开采煤炭后形成的空采区对地表裂缝的影响，从这一问题中得出复杂地质才是影响地表裂缝的关键因素，因此研究了两种地质对地表裂缝的作用。

关键词：煤炭开采；地表裂缝；空采区；地质

前言

随着社会的发展，社会对能源的需求量不断增加，煤炭是人类赖以生存的主要能源之一，是工业发展的“粮食”。因此，煤炭在人类的生活及社会中起着重要的作用。而在煤炭的开采过程中，严重影响了矿区的人们生活环境，地表裂缝就是其中一方面。地表裂缝将会造成农民的农田无法耕种，农民的生活受到巨大影响；还会造成房屋的倾斜、倒塌，影响人们的基本生活；桥梁、道路也将会断裂，造成交通无法正常运行。这些不利的影响可以说都与人类的生活息息相关，并且导致地表裂缝的原因也多种多样，而不同地区的地质不同也是研究过程中的一个难点，针对这一现状研究煤炭开采对诱发地表裂缝可以说是当务之急。文章就这一问题作了具体的探讨与分析，先分析了煤炭对诱发地表裂缝的现状，通过对现状的了解探讨地表裂缝的现实原因，以及复杂地质对地表裂缝的影响。充分的研究可以提高应对这类问题的解决方案，将损失及危害降到最低。

1 关于煤炭开采诱发地表裂缝的历史和现状

地下开采煤炭诱发的地表裂缝也是地质灾害，而这种地质灾害的成因来源于人类自己。有资料表明，地下开采造成的地表裂缝占地表裂缝总数的大部分，并且这种地表裂缝造成的经济损失也是较多的。从我国开始进行地表观测以来，这50多年的探索，收集了许多实际测量资料，发现地表裂缝也是有一定规律的，这些新发现为地下开采提供了有利依据。虽然对地表裂缝的研究取得了较大的进步，但我国的研究目前还停留在半经验公式的阶段。导致这种现状的主要原因是地质的复杂性，科学家无法排除地质的干扰，这样获取信息的难度就逐渐加大。

据观测，煤炭开采是诱发地表裂缝的主要原因，在煤炭的开采过程中，使地表大面积的下沉。美国的西南部和中国的华北部是研究这一问题的典型地区，并且地表裂缝造成的灾害也较为严重。由于我国是煤炭开采大国，因此研究煤炭开采诱发地表裂缝具有很现实的意义。根据多国的研究可以发现，研究这一问题首先要从地面沉降机理和演变规律入手，其次是要对地表裂缝进行实地的勘探分析。以上这些是地表裂缝的历史和现状分析，从这些中可以找到接下来研究的落脚点，它们是研究这一问题的基石，站在基石上仰望科学的光辉。

2 空采区对地表裂缝的影响研究

在矿产资源被采出后，地下会出现一个局部的空洞，而地下为了重新达到一个合理的平衡，就会通过移动等重新分布，在这种重新分布的过程中会发生物理变化、化学变化等，这种现象的出现以及变化就是岩层移动。所谓的空采区就是指地下的煤炭资源被采出，使地下出现空洞，这种现象就成为空采区。空采区形成后，空采区上部的岩层会受重力的作用向下运动，在这种运动过程中岩层被挤压而弯曲，这种挤压弯曲远远超过岩层的抗压能力，因此就会发生断裂等现象，这些现象就是地表变形。

空采区的强度足以诱发地表变形，距离地表裂缝还是有一段距离的。那么，地表变形之后又是怎么形成地表裂缝的呢？根据科学家的实际测量表明地表移动的范围十分大，远远超出了所对应的空采区，根据观测，空采区的形状和被开采煤层的角度决定了地表移动盆地的形状和大小，并且各部位的变化也不相同。由于空采区的上方地表较为平坦，在没有大地质构造的条件下观测采动的影响范围，可以将形成的静态地表移动盆地划分为三个区域。这三个区域中位于移动盆地中间的地表下沉，如果达到了下沉值的最大值，其他的近似值就会接近于0，而中间区域也不会受到水平方向作用力，因此，只有在特殊的地质条件下才会使该区域出现地表裂缝。

3 复杂地质对地表裂缝的影响

根据上一问题分析出影响地表裂缝的主要原因是地质条件，从这方面来讲，那么什么样的地质条件会影响地表裂缝呢？本节主要从两个方面分析，主要是断层地质和火成岩对地表裂缝的影响。

3.1 断层地质对地表裂缝的影响

断层，是指地壳的岩层在受到一定强度的力而发生的断裂，并且破裂面有相对的移动，这种地质构造成为断层。当采煤过程中有断层出现，断层的倾斜角大于20度，断层之间形成较大的落差时，断层将会影响空采区，一方面会使空采区的地表下沉，另一方面会在地表露头出发生地表裂缝。这是影响地表裂缝的原因之一。其特点有四方面：其一，在地表裂缝开始时表现为地表开裂，当裂缝的两边产生相对落差时，就会出现台阶状塌陷。其二，一般情况下地缝开裂的宽度不会特别宽，深度较浅，能看见的有效深度则更浅。其三，根据矿井地质图可以发现，地表裂缝处出现了明显的对应关系。其四，断层影响下的地表裂缝对建筑物影响并不是很大，突发性也不是很高，造成人员伤亡的几率低。

3.2 火成岩对地表裂缝的影响

一般情况下，空采区的上方由多种岩层组成，火成岩就是其中一种。火成岩对空采区上部的其他岩层和地表起到最大的作用。硬度较小的岩层容易变形，抗压能力较差，而火成岩具有强大的抗压能力不容易断裂，起着支撑上方其他岩层和地表的作用。因此，火岩层对地表裂缝起着逆向作用，阻止地表裂缝。

4 结束语

煤炭是人们生活生产中的主要能源，而这种能源的开采却也影响着人们的生活。它的开采容易使矿区的地表发生变形，导致地表裂缝，文章就这一问题做了具体的分析，研究探讨了影响地表裂缝的原因，从两方面分析复杂的地质对地表裂缝的影响。可以发现，地质的组成其实对地表裂缝产生着阻碍作用，它的构造对地表裂缝做出了很大的贡献。因此，在进行煤炭开采的过程中，要适度，人们的生产生活中也要学会节约能源，同时科学家研究开发新能源也是重要的一种途径。这样我们赖以生存的家园才能一直保持其活力。

参考文献

[1]戴华阳，邓智毅，阎跃观，郭俊廷，廖孟光.唐山矿深部开采覆岩离层与法向裂缝分布规律研究[J].煤矿开采，2011，16（2）：8-11.

[2]张兆江，吴侃，张安兵.基于关键层理论的概率积分法开采沉陷预计[J].煤炭科学，2010（1）：23-24.

[3]章智儒.SVM在图像分类中的应用[J].测绘科学，2009，8：133-136.endprint