煤矿资源开采引发地质灾害和地面建筑损坏分析及保护措施

孔小云，凌 卓，王 恒，贾 涛

（山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014）

煤矿资源的开采快速带动我国社会经济的有效提升，为我国现代化经济发展水平做出了重要的贡献和推动，但由于部分产煤区地质环境条件脆弱以及企业开发矿产资源的不当规划和手段，从而对开采区环境造成了严重的破坏和影响，且对周边居民的财产安全造成了严重的威胁。因此，为了维护矿区居民的生命财产安全，本文通过对贵州西部主要产煤区矿山地质环境进行调查统计，从实践的角度对采矿活动造成崩塌、地面塌陷等地质灾害及其诱发的地面建筑损毁过程响应进行分析总结，探讨针对性防治措施方法，从而降低煤矿开采引发地质灾害的影响程度，为相关矿企和政府缓解矿群矛盾提供方向。

1 矿山开采缘由和现存问题

开采煤炭资源既推动了地方经济的快速增长，但也破坏了矿区生态地质环境，采煤地区地质灾害频发。通过对贵州西部主要产煤区环境调查发现，矿区开采造成的环境破坏主要包括地面沉降、崩塌、滑坡、水污染、植被破坏等，最为突出的便是引发的地质灾害破坏，其主要表现在煤层开采后引起的地面塌陷、崩塌等，及其诱发地面建筑的变形破坏，严重危害当地居民生命财产安全[1]。同时调查发现，贵州西部主要产煤地区土地沙漠化和地形地貌景观破坏现象较为常见，另外，煤矿开采还会破坏含水层，地下开采后，其上覆岩层会形成“三带”破坏，当煤层浅藏或含水层的厚度过大时，含水层中的水通过裂缝进入采空区，致使含水层被疏干，或者是裂缝高度未达到含水层，但含水层与采空区之间没有良好的隔水层，也会导致地表浅部水位快速下降，从而致使土地质量下降，农业产量受到严重影响。因此，为了有效的缓解矿山开采造成的地质灾害及其诱发的一系列生态环境问题，相关企业、政府管理部门需要加强对采矿活动导致的环境问题进行管理及防治，通过制定科学、可持续的煤矿开采管理办法，保障矿区居民的生产生活[2]。

2 煤矿开采引发主要地质灾害类型及机制过程

贵州西部主要产煤区，在煤矿开采中最常发的地质灾害是地面塌陷及崩塌，主要是由于地下采空区的顶板冒落导致的上覆岩土体开裂形变，造成地表山体尤其陡崖处岩体变形，形成不稳定危岩体，危害坡脚居民人身安全和房屋安全。

根据对贵州产煤地区综合调查发现，矿区危岩体的形成主要是受到采矿工程活动、区域地层岩性及地形条件等多种因素的共同作用。从客观的角度分析，危岩崩塌体的形成主要是由采煤变形沉陷区脆弱的地质环境进一步演化所形成，此过程中主要的诱发影响因素为地形条件、地层岩性、岩体结构以及区域工程地质条件等多种因素所引起。在地形条件方面，主要是由于危岩体所在的斜坡坡度过大，与岩陡壁形成几乎直立的形态，从而为危岩体的变形、崩落提供了动力条件，且为崩落岩体的快速滚动形成了良好的场地条件。在地层岩性方面，主要是由于采煤区上覆厚层状灰岩为硬质岩，其所具备的抗风化能力较为强大，而产煤地层则是较软的泥岩、砂岩和页岩，整体形成了上硬下软的岩体结构，从而也使所产生的危岩体体积较大。在裂隙方面，发现矿区内危岩体发育的缝隙主要是由构造裂隙、卸荷裂隙、风化裂隙所构成，其作为危岩体的主控节理面，并且加之岩溶作用，对表层危岩体造成强烈的溶蚀作用，使原有的变形裂隙变得更宽、更深。最后，在区域工程地质条件的方面，危岩体不但受到地形条件和岩体强度影响，对于反向坡的工程地质岩类组合往往更容易形成危岩体，且在水和生物的共同作用下，导致岩层、裂隙内物质遭到软化，在水的流动过程中丧失细粒物质，从而降低了岩土体强度，加速了斜坡岩土体的稳定性恶化。

从另一方面进行煤矿区崩塌地质灾害频发，其根本因素在于人类工程活动的频繁，地下煤炭大范围的开采，采空区顶板岩体变形且不断移动，导致上覆岩体稳定性受到影响，加剧了矿区山体危岩体的形成，引发了严重的崩塌地质灾害破坏。例如：贵州织金县后寨乡某矿山地质灾害主要是由近年遭受非法采煤活动，导致该地区地质环境受到严重破坏，区域内存在大量的斜坡岩体崩落、滑塌以及小型滑坡灾害，对村户的生产造成了极大影响。

3 矿区内地面建筑损坏响应分析

通过对贵州西部主要产煤区尤其是毕节区域煤矿区周围居民房屋进行调查发现，房屋裂缝呈现无规律扩展，且主要表现为墙面和地面的同时开裂，以及木质结构房屋的倾斜和门框变形[3]。由于煤矿的开采活动主要表现为地下采煤形成采空区、地下水疏排等工程举措，而煤矿在未开采前，地下岩层处于相对平衡的状态，其在稳定状态应对外部环境变化具有强大的应对能力。但在地下煤炭开采时，其平衡状态遭到破坏，导致周围岩体应力状态重新调整，出现变形开裂及塌陷的现象，从而导致地表变形并形成裂隙，在此过程中地表建筑物随着表层岩土体形变而产生变形破坏，或者直接受到岩体崩落撞击而损毁，居民的生命财产安全受到威胁。

4 矿区地质灾害的防护措施

为了保护煤矿地区周围居民的生命财产安全，以及增强矿山地质灾害防护意识，各地政府和相关企业需要加强对地质灾害的宣传和学习，通过加强开展宣传教育活动，以及加强煤矿产业的安全防御宣传，使矿区居民在地质灾害发生的情况下，可以利用正确的防御措施和逃生技巧保护自身的生命财产安全[4]。

为了保证煤矿资源可以得到科学、高效的生产开采的同时，有效地降低地质灾害的发生，需要增强矿产开采及地质环境保护工作机制，建立完善的法律法规等制度体系，保证经济在快速发展的过程中，还可以遗留可供后代进行生存活动的煤矿资源和良好的生态环境。

矿山开采遗留环境问题恢复困难，为了改善煤矿区的生态环境状况，政府和企业需一同制定全面、科学、高效的矿山环境治理及保护等技术规范，依据规范要求，编制详细、具体可行的治理方案，同时符合地方生态环境恢复需求、社会经济发展需求，结合山水林田湖草综合治理，促进矿区生态环境系统的恢复。

5 结语

开发煤炭资源是社会统筹发展的需要，也是以往地方经济发展的必然过程，在这个过程中，以此带来的代价是矿区生态环境的破坏，多年来积累的环境问题，尤其采矿引发地面塌陷及崩塌地质灾害严重影响了矿区居民生产生活及生命财产安全。为缓解矿区内经济发展与生态环境保护间矛盾，重新梳理分析环境问题形成机理原因，找出防治灾害发生的上层制度举措，通过制定全面的、科学的有效的制度规范，有效降低采矿活动引发环境问题带来的影响。