煤矿开采沉陷防治和控制的技术探讨

李森　顾兆富　高森

摘 要：在我国生产生活中，煤矿是最主要的能源物质，有力的保障了人们的生产活动，并且推动了国家的发展。但在煤炭开采利用中，对煤矿进行大规模开采，会对周边生态环境产生严重破坏，特别是其中的沉陷现象非常普遍，对其缺乏有效控制的基础上，会形成土地积水或者塌陷的问题，导致房屋破坏变形、道路塌方等，进而引发沉陷事故。在当前经济全球化发展的背景下 煤矿行业要与时俱进发展，就必须重视其开采活动中的安全事故防范问题。

关键词：煤矿开采；沉陷；防治措施；控制技术；危害性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.079

煤炭开采活动为我国经济发展提供了必要保障，但其大规模开采不仅严重破坏了周边环境，土地塌陷、道路塌陷、农田减产等危害，不仅会造成重大经济损失，且会危害到人民生命安全。这些危害的产生主要是煤矿开采活动引起的岩层移动，是使矿区出现塌陷灾害、区域变形的根源，对地面塌陷进行有效防治和控制，可以有效解决这一问题，对于煤炭事业发展来说，是功在当代，利在千秋的。

1 煤矿开采作业中存在的主要沉陷形式

1.1 沉降盆地

沉降盆地指的是在某些区域，其受煤矿开采活动影响，在地表标高下降的情况下，会使煤矿的采空区上方出现沉陷区域，其整体面积大于采空区，这也是沉降盆地形成的重要原理。煤矿企业在开采中，一旦出现沉降盆地的现象，就会对周边建筑使用的安全性产生直接影响，不能够使其原有位置转移，是会严重破坏煤矿现场开采环境稳定性的。

1.2 沉降坑

在煤矿开采活动中，会面临各种地质条件复杂的煤层，比如采沟不均衡的煤层和急倾斜状况的煤层等，这些煤层会影响到企业在煤矿开采中的安全性、稳定性。并且由于煤层存在厚度不均的问题，因此造成的覆岩破坏程度也不一样，在缺乏有效控制的情况下，在煤矿开采中会出现地面沉陷的问题，而进一步形成沉陷坑。

1.3 裂缝和台阶

煤矿企业在煤矿开采中，在发生沉降现象的情况下，其产生的沉陷盆地会阻碍到后期煤矿开采的顺利进行。在煤层的外边缘会产生各种裂缝，其大小不一，如果这些裂缝没有得到及时处理，就会形成联通裂缝和采空区，在裂缝的两侧还会产生多种样式的裂口。

2 煤矿开采沉陷的危害性分析

2.1 对土地危害

在煤矿开采过程中，如果没有采取有效的沉陷事故防范和控制技术，就会进一步产生开采沉陷问题，危害到周边土地资源，致使这些土地逐渐荒废而无法种植庄稼，造成严重的土地资源浪费。沉降问题对土地的危害主要体现在以下几方面：首先是在发生煤矿开采沉陷问题后，周边地表会出现大大小小的地势坑洼区域，在降水影响下会使其出现大量积水，没有将积水有效排出的话，就会危害到土地的耕种活动；其次，在出现沉降现象后，会进一步产生采空区和裂缝，是不利于土地资源正常利用的，采矿企业不对其合理解决，就会浪费掉这部分的土地。

2.2 对地表建筑危害

在开采矿区出现沉降问题后，还会对地表建筑安全产生影响，对周边居民的工作和生活产生不便，甚至威胁到民众的人身健康。沉陷问题对地表建筑的危害，会降低其结构的稳定性，煤矿企业没有及时采取合理措施来控制，其面积就会不断发展，最终可能出现倒坍现象而造成人员伤亡，是不利于社会稳定的。

3 煤矿开采沉陷防治和控制的技术措施

在煤矿开采中对沉陷的防治和控制主要是从两方面进行，一方面是要控制好煤矿开采塌陷，通过运用科学合理的采矿工艺和方法，来有效阻止地表的下沉，可以有效控制其下沉范围和速度，有效保护耕地、地表建筑物等；另一方面，要对煤矿开采沉陷进行恢复和整治，对建筑物抗采动变形和土地复垦技术充分应用，重新整治因开采沉陷而被破坏的土地，使其得到有效利用。

3.1 沉陷防治和控制技术措施

（1）全部填充开采，在将煤炭开采出之后，还未冒落之前，可以选择固体材料将采空区密实充填，尽量减少顶板岩层下降的高度，有效控制地表的变形和下沉，对耕地和地面建筑物实现有效保护。在各种充填采煤法中，水沙填充方法的应用可以有效阻止地表下沉，此外还可应用矸石自留充填和风力充填的方式，采用全部充填开采方法要采用专门的充填设置和设备，并确保采用的充填材料足够。

（2）条带开采技术，这种技术结合了煤层内部结构和上覆层岩组合，利用其组合特点和相应采留比，在煤层的内部开采出一条巷道并同时保留一条。其开采对象是部分煤炭资源，会保留一些煤炭资源来形成煤柱支撑上覆层岩，以减轻上覆岩层移动，有效控制地表的变形和移动，并保护地面的耕地和建筑。但是在应用条带开采方式的过程中，要挖掘的巷道比较多，且其采出率和工作效率也比较低。

（3）覆岩离层带充填，该技术应用需要技术人员对采空区上方覆岩三带岩移特性来进行详细分析，在采出煤炭的相应时间内，可通过钻孔向离层带进行高压注浆和充填，使离层带的空间更加坚固，防止其进一步下沉而传向地表，实现对地表下沉的有效阻止。

3.2 土地复垦技术

（1）煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦技术，首先将地下开采中产生的大量煤矸石运送到地表进行排放的方式，不仅占用土地资源且会污染环境。而采用煤矸石进行充填，可以恢复采煤破坏土地，并减少对土地的占用；其次，可以利用电厂废弃物中的粉煤灰进行沉陷区充填，进而实现土地复垦，对于电厂、煤矿和农民都是有利的。

（2）平地和修建梯田复垦，一些邊坡地带存在积水沉陷区，且其潜水位较低，对其复垦可采用平整土地和将其改造为梯田的方式进行。并根据地面坡度倾斜和土层厚度等，来确定梯田的水平宽度、梯坎高度。

（3）积水区综合利用技术，沉陷区存在大面积积水、积水深度大的情况下可以对其进行科学综合利用，发展围栏养鱼、蓄洪灌溉水源和水上公园开发等项目。

4 结束语

在煤矿开采中，沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因，对地面沉陷进行有效控制可以避免出现沉陷环境灾害。此外，还需采用科学合理的土地复垦技术，使沉陷区域进一步发挥出自身价值，更好地保护地表和矿区环境，并切实维护农民利益。

参考文献：

[1]李春华.谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术[J].城市建设理论研究（电子版），2014（02）.

[2]龙恩谊.煤矿开采沉陷防治及控制措施探讨[J].低碳世界，2015（06）：158-159.