煤矿地质研究中的土地沉陷预测

张克学

摘 要：在我国经济发展特别是我国工业经济发展的过程中，有一个非常大的支撑就是我国煤炭资源的不断供给，通过煤炭资源的不断供给，最大限度的提升了我国工业经济发展的速度。因此在我国的经济发展过程中，煤矿开采行业的贡献非常大。在我国煤矿开采的过程中，煤炭地质的研究工作是一项非常重要的工作。本文主要针对煤矿地质研究中的土地沉陷预测进行详细的阐述以及分析，希望通过本文的阐述以及分析能够有效地提升我国煤矿地质研究工作中关于土地沉陷预测的精准度，同时也为我国煤矿地质研究工作进一步的提升以及发展贡献力量。

关键词：煤矿地质研究；土地沉陷；预测研究；可持续发展；预测模型

中图分类号：TD82 文献标志码：A

作为我国经济发展的重要支撑点之一，我国的煤矿开采工作已经变得越来越重要。伴随着我国煤矿开采工作的不断创新以及发展，我国越来越重视在煤矿开采过程中的煤矿地质研究。这一项工作逐渐受到重视，主要是由于随着我国煤矿开采时间的不断增长，在这一过程中会导致较为严重的煤矿地质问题，严重的情况会出现土地沉陷的危险。一旦出现了煤矿区土地沉陷就会造成非常严重的后果，不仅煤矿企业会受到生产以及安全受到严重的影响，同时煤矿周边的居民以及周边的生态环境也会受到严重的影响。因此在我国煤矿行业中，进行煤矿地质研究工作已经成为一种常规性以及强制性的工作之一。只有在煤矿开采作业前，进行缜密的煤矿地质研究中的土地沉陷的相关预测，会让后续的煤矿开采工作安全进行并且顺利进行，同时也能够最大限度地实现煤矿区域生态环境以及自然环境的可持续发展。在煤矿地质研究工作中重点针对土地沉陷问题进行有效以及科学的预测能够最大限度地保障煤矿区的环境不遭受破坏，正符合我国对于环境保護的要求。因此我国的煤矿行业中一项必不可少的工作就是针对土地沉陷进行煤矿地质的研究以及预测。

1 煤矿地质研究中矿区预测土地沉陷的基本模型

在煤矿地质研究以及预测的过程中，针对土地沉陷问题的预测基本模型主要是通过概率积分的方式来进行模型建立，同时根据模型得出的结果针对土地的开采复垦进行相关问题以及要求的具体提出。

首先，我们在进行土地沉陷预测模型建立的过程中要采用叠加的方式进行，主要的叠加数据包括了煤矿开采过程中每一个工作表面。我们在进行预测模型建立的过程中要分析每一个煤矿开采工作表面可能引起土地沉陷问题的概率，将每一个工作表面发生沉陷的概率进行有序的叠加。在叠加的过程中，我们要分别针对每一个工作表面的沉降数据进行统计和分析，然后根据各项数据的分析和统计来进行下沉量的最终叠加处理。

其次是我们要对不规则存在的开采表面进行沉降量的统计以及叠加。在每一个煤矿地质开采的过程中并不是所有的工作表面都是规则存在的，因此针对不规则的开采工作表面我们也要进行沉降量的统计以及分析，在进行不规则表面统计的过程中，我们采用的统计以及分析方法是按照表面煤层的实际走向进行沉陷量的统计和预测；

还有一种方法就是将不规则的开采工作表面人工分隔成为多个规则的开采工作表面，这样能够通过预测以及分析每一个小的工作表面来对不规则的开采工作表面进行替代，这样得出的预测数据同整体预测不规则开采工作表面的数据相差不大，在实际的煤矿地质工作中也是较为常见的一种土地沉陷预测模型建立形式。

2 在煤矿地质研究工作进行的过程中对土体裂缝地质问题的有效预测

在我国煤矿开采工作进行的过程中，由于煤炭能源储量不断地减少，会导致开采过程中出现地下放空量增大，这样就会导致土地沉陷的安全隐患。在煤矿区域出现地质土地沉陷的时候，由于每一个沉陷点的受力情况以及沉降的实际量都不尽相同，因此矿区的土地地质沉陷对于矿区的地表生态环境破坏非常严重，会严重的导致矿区生态环境平衡破坏。正是由于这样的原因，在矿区表面出现地质沉陷的过程中，特别是沉陷中心海拔较低的区域，会出现一定程度上的移动以及沉陷，这种移动主要以水平方向的移动为主。由于水平方向移动以及沉陷情况的存在，会导致矿区的地表出现较为严重的土地裂缝。矿区土地初夏你裂缝虽然会随着矿区地表沉陷的加剧而变得严重，但是需要指出的是，矿区地面裂缝并不是在地表沉陷过程中出现的。矿区地表裂缝是随着煤矿开采的不断进行，地表下部的开挖量不断增多，地下空虚造成的。但是由于地表沉陷的存在会导致地面裂缝不断地加剧和恶化。

较为正式的一种说法就是当煤矿开采的过程中，由于地下的煤资源开采，导致了地面的受力发生变化，当某一个区域的受力超出了极限受力时，矿区的地面就会出现裂缝问题。在煤矿开采过程中，有一个名词叫作裂缝开采临界面积。这是一个非常常用的地质名词，尤其是在我国煤矿地质研究工作中，这一名词的具体含义为在煤矿开采的过程中，地表出现的第一个裂缝的临界面积。这一面积主要是针对开采面积来说的。裂缝开采临界面积主要有3个影响因素，首先是煤矿开采过程中的深度，其次是煤矿开采过程中的煤炭覆盖层的厚度，最后是煤矿的具体地质结构。在实际的煤矿地质工作中，除了上述的3种因素之外，还有很多的影响因素能够对裂缝开采临界面积造成影响。准确地说，煤矿开采过程中出现了表面裂缝主要是由于受到外界的物理外力造成的。一旦这种物理外力达到了煤矿地面的某一个临界点，就会出现矿区的地表裂缝，一旦这种裂缝出现，就会不可恢复的损害，通常情况下，出现裂缝的矿区表面，这一裂缝就会成为一种永久性的裂缝。因此我们在煤矿地质的研究工作进行的过程中，针对土地沉陷的预测要根据这一临界数值进行预测和分析。因此在进行煤矿地质研究中的地面沉陷和地表裂缝有很大的关联，需要将上述两种研究工作结合起来进行研究和预测。

我们以山区的矿区煤矿开采作为例子进行分析。通常情况下，矿区的下坡地表方向是矿区开采的主要滑移方位，同时这一方位会随着矿区地表的实际滑移量进行变化，当坡度变大就会导致滑移量变大。因此我们可以得出的一个结论就是矿区坡度的大小直接影响着矿区地表的水平方向的拉伸变形。但是这种影响在凹处会形成正好相反的作用和效果，一方面受到了水平方向的拉伸，另一个方面受到了水平方向的压缩，这两种外力的作用下就会使矿区地表出现裂缝，一旦出现地表面沉陷问题，地表裂缝会不断地变大。

3 在煤矿地质研究工作中针对土地裂缝地质问题的具体影响

煤矿开采过程中产生的裂缝大小不一，有的地表裂缝非常大，深度甚至达到20m，裂缝上口宽度在20cm～30cm，例如，在黄土高原等地表被黄土覆盖的区域裂缝的深度有的可以达到10m，有的地表上方的裂缝则非常的细小。裂缝产生之后，裂缝处的土体暴露在空气中，将会相对比较容易受到自然界中风吹日晒等自然力量的作用，对土壤的侵蚀作用加快，致使土壤、水以及母质在侵蚀作用中损失，土壤的肥力严重下降，不利于农作物的生长，对农作物的产量造成不利影响。

参考文献

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