露天煤矿地质灾害的形成原因及治理措施

引言

采煤过程中可能造成区域范围的地质条件变化，因此采空区极易发生围岩位移、破裂、破碎、垮落等情况，进而对地面建筑和井下作业的安全性造成威胁。产生这一情况的主要原因是采煤过后地下出现空腔，上覆岩体如果发生下沉或弯曲可能造成地面发生形变。因此，如果在采空区周边开展项目建设就必须对采空区的地质情况进行深入调查研究，确保采空区地质具有稳定性。

1 地质灾害影响因素分析

地质灾害的发生是多种因素综合作用的结果，主要有地形地貌、岩体结构、岩性组合、降雨、人类工程活动等。1）地形地貌：总体上具有陡—缓相间分级平台的特征，陡坡的坡度为 40^∘～75^∘ ，高差较大，具备了滑坡崩塌发生的地形条件。2）地层岩性及岩体结构：上覆地层主要为三叠系下统飞仙关组的灰绿色、紫红色强风化薄—中厚层状粉砂岩、细砂岩与粉砂质泥岩、泥岩互层；下部岩层为二叠系上统龙潭组的灰—深灰色粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤，呈软硬相间，该煤层的直接顶板以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，其次是细砂岩、粉砂岩以及泥岩；泥岩和煤为软弱岩层，自然条件下易产生流变导致肩部拉裂，形成滑坡的基础条件。3）降雨：降雨会降低岩土体的抗剪强度，增加重度，在自重力作用下向软弱面如采空塌陷区、临空面、岩体结构软弱面等倾斜。同时，地下水在节理裂隙中还存在静水压力，推动岩体向不稳定一侧倾斜变形。4）人类工程活动：在部分拟建场地下方煤矿进行了多层重复采动，导致地表变形剧烈，周边因修建房屋、公路等进行了切坡、加载等，露天开采活动也会加剧地质灾害的发生。

2 煤矿地质灾害防治技术

2.1 工程防治技术

工程防治技术在煤矿地质灾害防治中起着关键作用。对于瓦斯灾害，工程防治措施包括瓦斯抽采工程，通过钻孔等方式将煤层中的瓦斯抽出，降低煤层瓦斯含量和压力，减少瓦斯突出和爆炸风险。例如，采用地面钻井抽采、井下穿层钻孔和顺层钻孔抽采结合的方式，根据煤层赋存条件和瓦斯含量等确定抽采方案。在防治矿井水灾方面，在可能发生水害的区域设置防水闸墙，阻止水的蔓延。同时，进行排水系统建设和优化，包括主排水泵、排水管道的设计，确保及时排出井下涌水。对于顶板事故，采用合理的支护工程技术，如锚杆支护、锚索支护和棚式支护，根据顶板岩性、厚度等选择支护方式和参数，提高顶板稳定性。2.2 封闭隔离法对采空区进行封闭隔离是近些年开展采空区地质灾害治理过程中较为常用的一种方式，该方式具有较强的经济性，且操作较为简单。但是，该方法主要适用于以下几种情况：首先，适用于一些独立的小型采矿区。同时此类矿区在形成采空区后其周围岩体稳定性较高，如果出现采空区坍塌后也不会造成连续性的地质变化；其次，对于一些还需要进行后续开采的矿区可以使用该技术。通过将一定区域隔离封闭可以确保其后续开采不会受到影响。

2.3 化学防治技术

化学防治技术在煤矿地质灾害防治中有独特应用。瓦斯防治中，化学抑制剂可以被用来抑制瓦斯爆炸。这些化学抑制剂能与瓦斯发生化学反应，改变瓦斯的化学性质，降低爆炸可能性。在煤尘防治上，喷洒化学抑尘剂是常见方法。化学抑尘剂能够吸附在煤尘表面，形成保护膜，防止煤尘飞扬，降低煤尘浓度。对于矿井水灾，化学注浆技术可用于封堵导水通道。通过向导水通道注入化学浆液，浆液在通道中凝固，堵塞通道，防止水渗入。在防治矿井火灾方面，化学灭火剂可以快速扑灭火灾，一些化学灭火剂还具有抑制火焰复燃的特性，在煤矿井下火灾初期发挥灭火作用。

3 煤矿地质灾害防治管理措施

3.1 矿区灾害治理安全保障体系更加完善可靠

推动灾害治理局面由“局部治理向区域治理、超前治理和系统治理”转变，全面构建起“耦合因素分源治、区域局部协同治、井上井下立体治”的精准高效治灾新格局。

3.2 井工煤矿地下开采引发或加剧地质灾害危险性预测评估

该井下煤矿开采历史较长，井下采空区较多，地质灾害较发育，近 4 年形成的采空区和未来几年需要开采的区域位于外排土场下部，采场位于新采空区和准采空区影响范围外，但外排土场位于新采空区和准采空区影响范围内，采空区形成后，采空塌陷发育程度分级为强，地表发生采空塌陷、地裂缝等地质灾害的可能性大，同时引发露天矿山开采项目外排土场高边坡土石方坡体滑坡、泥石流等地质灾害的可能性大，危害程度大，危险性大。

3.3 防治工作监督与评估

防治工作监督与评估是确保煤矿地质灾害防治工作质量的重要环节。在监督方面，煤矿安全监管部门要定期对地质灾害防治工作进行检查，检查内容包括监测设备运行情况、防治措施执行情况。例如，检查瓦斯传感器是否正常工作、排水系统是否定期维护。发现问题要及时督促企业整改，对拒不整改的企业要依法处罚。在评估方面，要建立科学的体系，对煤矿地质灾害防治效果进行评估。评估指标可以包括地质灾害发生频率、灾害造成的损失。通过评估，发现企业在防治工作中的薄弱环节，提出改进建议，促使企业完善地质灾害防治工作，提高防治效果。

3.4 露天矿山开采

加剧现状地质灾害的危险性预测评估露天煤矿建设中的采场开挖边坡和排土场堆填土，加剧采场影响范围内地质灾害的可能性大、危险性大，加剧排土场堆填土区域地质灾害的可能性小、危险性小。

3.5 人员培训

人员培训是煤矿地质灾害防治管理的核心内容。煤矿要对全体员工进行地质灾害防治知识培训。对于井下一线工作人员，要重点培训识别地质灾害危险信号的能力，如瓦斯浓度异常升高时的气味、顶板出现裂缝等危险征兆。同时，要培训正确的应急处置方法，如在瓦斯泄漏时如何正确佩戴自救器、在顶板垮落时如何寻找安全的躲避场所。对技术人员要进行专业技术培训，包括地质灾害监测技术、防治技术，使其熟练掌握先进的监测设备和防治技术的应用方法。此外，企业还应开展安全文化教育，提高全体员工对地质灾害防治重要性的认识，营造安全文化氛围，使员工自觉遵守地质灾害防治的各项规章制度。

3.6 露天开采区域防治措施

1）为了保证采场的安全，对采场边坡定期进行稳定性监测，实施边坡动态管理。本矿区边坡岩性较差，需要重视边坡治理及维护工作，建议在开采过程中逐层揭露岩层，研究其物理力学性质。2）对露天采场周边的永久性切、填方边坡，采取可靠的护坡工程进行防护。3）对露天开采靠近村寨区域应采取有效合理的爆破安全措施，防止影响露采周边村寨安全。

结语

煤矿地质灾害防治是煤炭行业可持续发展的关键。通过完善监测预警、采用科学防治技术与管理措施，能有效应对地质灾害。

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