研究煤矿采煤工程活动影响范围的确定与评价

陆远玮

摘 要：针对普安县嘉龙煤矿采矿工程活动对楼下镇构筑物产生的影响，进行全面分析，并加大监测力度，能够保证房屋等构筑物的各项功能得到更好发挥，有效提升煤矿采矿工程的安全性，希望能够为有关学者提供良好借鉴。

关键词：煤矿采煤工程;活动影响范围

最近几年来，普安县楼下镇补者村一、二组和禹歇四组部分村民房屋墙体、地面出现裂缝现象，怀疑是普安县嘉龙煤矿采煤工程活动引发而成，已经引起了当地人民政府的重视，为了更好的处理地质灾害纠纷，本文深入分析煤矿采煤工程活动影响范围的确定和评价。

1 区域概况

普安县嘉龙煤矿位于贵州省普安县楼下镇，行政区划属普安县楼下镇所辖。地质灾害点位于普安县楼下镇补者村一、二组和禹歇四组三个村民组所在区域，补者村禹歇四组位于普安县嘉龙煤矿矿界外西侧，补者村一、二组位于普安县嘉龙煤矿矿界内东南侧，工作区地理坐标为;东经：104°51′46″～104°52′00″，北纬：25°23′28″～25°23′47″。距普安县城平距约48km，普安至兴义县级公路经过楼下镇，楼下至糯东乡村公路经过矿区，交通比较便利。

2 煤矿采煤工程活动影响范围的确定与评价研究

2.1 井巷顶板稳定性计算及评价

结合《工程地质手册》（第二版）井巷顶板稳定性评价公式：

当H达到某一深度时，井巷上方的岩层恰好能保持自然平衡而不塌陷。因为普安县嘉龙煤矿采面掘进井巷一般宽度在2m到3m之间，局部地段最宽达4m左右，故井巷顶板稳定性计算时，取巷道宽度为4m进行计算。

经过详细计算，嘉龙煤矿矿井井下若只有单一宽小于或等于4m的采巷时，如果顶板完整且厚度大于38.0m，是不会造成地表发生开裂、沉降等地面环境问题，当井巷间形成宽度大于4m的采面，而且采空后未采取及时有效的支护，使其顶板围岩应力发生变化，造成顶板发生冒顶跨落后发生位移形变，直至破坏，随着顶板冒落带裂隙的逐渐延伸和扩张，直至到达地表，从而引发地面开裂、塌陷下沉等地质灾害。

根据具体的调查数据得知，嘉龙煤矿主井巷道、副井巷道及风井巷道均支护，未发现垮塌冒顶现象，且该巷道距本次调查的村民居住地较远，故嘉龙煤矿主井巷道、副井巷道及风井巷道施工對本次委托论证的村民建筑地基稳定性未产生影响。

2.2 煤矿开采安全深度计算与评价

普安县楼下镇补者村禹歇四组位于普安县嘉龙煤矿矿界外西侧，补者村一、二组位于普安县嘉龙煤矿矿界内东南侧，村民房屋多为砖混结构，部分为木瓦、石木瓦结构，且木瓦、石瓦结构房屋修建时间较为久远，砖混结构多为最近几年来修建。

由于煤矿顶板管理方法采用全顶板垮落法，当煤矿开采形成采空区后，支护措施回撤后，顶板失去支撑而发生脱离，上覆岩体发生位移、变形破坏，从而导致顶板跨落。所以，嘉龙煤矿开采形成采空区后顶板塌落导致上覆岩体变形、跨落，随着裂隙的不断扩展和发展，引发地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、地面不均匀沉降等地质灾害的可能性大，危险性大。

2.3 采空区移动边界角的确定与计算

普安县嘉龙煤矿开采C17和C19煤层时，上覆岩层为粘土岩、粉砂岩，为中硬覆岩类型，煤层平均倾角约10°。结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中垂直投影法的图解法，适用山区地表移动与变形值的预计和参数的求取方法，采用边界角进行矿山影响性判别，按覆岩性质区分的地表移动一般参数见下表。

2.4 煤矿采空区影响范围的确定

在具体的调查过程中，因为原豫贵和原镇中煤矿开采时间过长，形成了大面积采空区，开采多层煤，调查结果表明，两煤矿均闭井多年，无法进入老采空区实测，划定原镇中煤矿和豫贵煤矿采空区边界，并结合本次实测的11705采面和901采面资料和嘉龙煤矿提供的整合后开采的采面情况，划定采空区范围。

经过详细计算之后，嘉龙煤矿上覆岩层厚度均远小于煤矿的安全采深，当煤矿开采形成一定面积的采空区后，顶板发生跨落，煤层采空区一旦发生顶板崩落冒顶，使上覆岩层应力发生改变而变形位移，其地面变形影响范围因崩顶和岩层移动角的扩展、延伸而大于采空区范围，且矿层采高越厚，倾角越陡，其采空区向下山方向偏移的距离越大。

2.5 爆破震动影响范围的确定

因为原镇中煤矿距本次调查村民房屋最近，再加上原镇中煤矿开采时间为2001年～2006年期间，2007年闭井，采用放炮落煤方式进行开采，在此次调查过程当中，因为时间久远，煤矿整合和矿主变更，导致以往开采资料丢失，原镇中煤矿开采时使用炸药量台账无法收集和调查取证，神峰矿业集团于2013年2月接手嘉龙煤矿，接手时验收后已布置好但未开采的11701、11703、11705采面，然后对11701、11703、11705采面进行开采，并掘进901采面巷道并进行开采，因此本次调查时采用煤矿提供的炸药量为计算依据，炸药量为神峰矿业集团接受后采煤工程所用炸药量。

2.6 矿井疏排水影响范围

结合该地区地表井泉的枯竭情况等水文地质特征，根据煤矿开采历史，经井下实测数据和地面调查情况综合分析计算。泉点水位标高1385.6m，调查时该泉点水流量减少，但未完全干涸，有水流出，泉水类型为基岩裂隙水，富水性中等-贫乏，主要靠大气降水补给，泉点为该区域内地下水的排泄泉点。

由于原镇中煤矿开采期间在泉点下游进行矿井大量的疏排水活动，导致该区域地下水水位降低且地下水渗流速度加快，从而致使采空区东侧上方的S1泉点流量减少，这一点从煤矿开采历史也能充分证明，由于原镇中煤矿2007年前停止生产且闭井，矿井疏排水活动停止，导致矿坑和采空区大面积积水而未得到疏排而囤积，也间接地减小了地下水的疏排量，该区域内地下水渗流速度减小，地下水水位逐渐上升且接近煤矿未开采前的地下水文，从泉点处溢出。

楼下镇补者村禹歇四组4户村民房屋所在位置位于嘉龙煤矿矿界外，采空区所在位置相对于该4户村民房屋所在地为该区域地下水的流通区，且村民房屋所在标高与煤矿开采采空区30m左右，距煤矿开采最近采空区约90～120m，且位于煤矿C17煤层底板之下，C19煤层顶板之上。因此，根据该区域内地质环境条件特征、地下水径流方向及相对位置关系，矿井疏排水破坏其流通区，该区域地层富水性中等-贫乏，地下水主要由大气降水补给。因此，嘉龙煤矿矿井疏排水对该村寨4户村民房屋所在区域地下水变化无影响。

3 结语

综上，通过对普安县嘉龙煤矿采煤工程活动范围与影响进行综合评价，能够有效减小房屋裂缝的扩大。由于煤矿开采是一个动态的过程，而且引发的地质灾害具有滞后特点，结合现阶段形成的采空区影响范围之内的各项构筑物，有关部门需要进行科学监测，一旦发现开裂现象，要及时搬迁，更好的保障居民生命财产安全。

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