煤矿开采沉陷对环境的影响.doc

收稿日期2007203221 作者简介郭高川1978-,男,山西襄汾人,本科,从事地表沉陷、地质灾害预测、控制及评价工作。 第27卷 第2期2007年6月 山 西 煤 炭SHANXI COAL Vol 127 No.2 J un.2007 煤矿开采沉陷对环境的影响 郭高川1,李 慧2 1.煤炭工业太原设计研究院,山西太原030001;2.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024 摘 要通过对地表沉陷变形特征裂缝、塌陷、塌方、滑坡和挤压等不同形式的地表沉陷和变形规律的分析,提出了对地表移动变形的综合防治措施。 关键词开采沉陷;环境地质;综合防治 中图分类号X141 文献标识码A 文章编号1672250502007022******* 无论是露天开采还是地下开采,随着煤矿开采力度的加大,一无例外地会在不同程度上引起开采 沉陷变形。地下开采造成的地表沉陷变形,改变了矿区的水文地质条件,产生了许多灾害性的环境地质问题。 1 煤矿开采与地表沉陷 地表沉陷变形的移动,根据采掘工作面的推进而呈动态连续变化。变形移动一般分为4个阶段初时阶段、活跃阶段、衰退阶段和稳定阶段。每个阶段的延续时间和下沉速度与开采面积和上覆岩层厚度特性有关。 采煤引起的沉陷变形,在垂直方向上同时也发生移动变形。开采引起的覆岩移动影响高度和范围,主要决定于煤层顶板特性、构造、煤层开采厚度、开采方法,以及上覆岩层的厚度和特性。一般可分为冒落带、裂隙导水带和沉陷带。冒落带、裂隙带的高度有一些经验公式可以计算。 2 沉陷变形特征 现有调查和研究成果表明,煤矿在开采过程中,在采动范围内,沉陷变形主要有裂缝、塌陷、塌方、滑坡和挤压等不同形式。 a.裂缝。地表裂缝有张性和压性两种,一般张性裂缝比较普遍,分布范围也广,在塌陷带平均每米有1条,如西山龙泉沟等。据野外调查与井上下对照,张性裂缝一般发生在推进工作面的前方和采空区边界,地表下沉边缘拉伸变形区,其特点,一般为 “V ”字形,开口大,愈往深愈小,与岩层层厚有密切关系。 b.塌陷。当地表下沉或裂缝两侧有一定落差时称塌陷,也可以称为断裂和洼陷,或称台阶状裂缝。塌陷发生的具体位置一般在采区边界、大巷煤柱附近,特别在黄土冲沟和岩层峭壁地段容易发生。 c.塌方。在断裂和冲沟形成的陡崖山区和岩层 风化后形成的陡崖和沟谷地带,由于暴雨冲蚀、冰雪融化,地面建筑破坏土石基底,井下采空后裂缝容易发生塌方,其范围大小因上述条件不同而变化。如西山中谷咀,由于山高,沟低坡度大,发生大面积阶梯状塌方,高差达百米;小峪矿区王坪煤矿在断层附近,由于地貌反差大,塌方、塌陷和大型裂缝在同一段连续发生。 d.滑坡。在地质构造和地貌复杂的山区,特别是黄土冲沟陡崖地段,由于地貌反差大、岩层风化剧烈,小断层和节理裂隙发育,在峭壁悬崖区,采矿工作面的前方,采空区边界,常有发生滑坡的可能,一般多在河沟卸压地带和断层陡坡附近出现。如官地矿在虎峡风井东,由于滑坡面积大,堵住沟底成为自然水库。 e.挤压或称压缩。野外调查和岩移观测资料表 明,在地貌变化很大和开采煤层上覆岩层厚薄不一的陡峭山区,或在丘陵平原区,在采区中心部位,或在河谷的卸压地带,常有挤压或压缩现象发生。如阳泉二矿由于沟底留有保安煤柱,拱桥顶部向上顶起成楔形,两侧向内挤压,拱形遭到破坏,该沟上游水坝,也遭到破坏。 3 沉陷变形规律 沉陷变形是一个复杂的过程,影响因素很多,成因复杂,但主要因素为自然和人为两种。一般两者同时作用于地质体上,互相促进、互相转化,但其诱发因素有时以前者为主,有时则相反,必须具体情况具体分析。 a.地层岩性结构和力学性质是影响地质变形的基础。岩石的矿物成分、结构和胶结物的成分是决定岩石力学性质和抗震能力的直接因素。一般是结构愈紧致,颗粒愈小,胶结物硅质愈纯,成分愈单一,力学指标强度大,则不易变形,反之则易变形。 b.煤层顶底板岩层单层厚度和岩性及其上下层接触关系是影响沉陷变形的直接条件。一般是单层厚度愈大愈稳定、不易变形,各岩层的接触关系整合愈好,岩性变化愈有规律,变形也小,反之则大。 c.沉陷变形移动与覆岩厚度和岩性有密切关系。生产矿区调查说明开采煤层上部覆岩愈薄,岩性愈脆,沉陷变形愈大,有时直接影响到地面,破坏性也大,反之则小。但当沟谷切割很深时,采煤后常引起地表塌方滑坡,对环境破坏很大,如中谷咀三级塌陷。 d.地质构造活动使地层断裂且遭到破坏,产生断块和大量构造裂隙,褶曲轴部和两翼构造裂隙和节理产生异常发育,破坏了地层原有的力学特性和稳定性。等煤层开采引起冒落裂隙带发生时,经常导致断裂带活动,因而使沉陷变形移动加大,这是一种塌陷构造裂隙的特殊形式,如阳泉二矿狮脑山就是例证。 e.煤层开采厚度大小是决定沉陷变形移动的关键。煤层厚度大小决定采空区的高低,采空区的高低与冒落、裂隙和沉陷带一般成对应关系,而且“三带”之间常互相影响、相互制约紧密联系在一起。 f.沉陷变形与采煤方法、工作面大小和掘进速度有直接关系。采煤方法愈先进,工作面愈大,掘进速度愈快,沉陷变形愈快,移动值也愈大,反之则小。 g.沉陷变形移动与煤层开采工作面多少、煤层层数有密切关系。根据西山矿区开采现状分析,单一工作面开采深度在200m以内时,沉陷变形移动一般出现裂缝,很少出现塌陷。 4 地表移动沉陷变形综合防治 由于矿山开采引起沉陷变形移动,给地面环境造成了一定影响,所以在矿井设计和生产活动过程中,应当积极采取预防措施,把不利影响降低到最低限度。 4.1 改进采煤方法 在有条件的矿区,在采区边上应采取充填式开采方法。无论是厚煤层或多煤层开采,其采区边界的拉伸变形区,变形移动量最大。各煤层或多煤层的采区边界,不要布置在同一位置,使其相互错开一定距离,使沉陷变形移动和破坏影响降到最低程度。在煤柱的两边,沉陷变形移动值最大,破坏也严重,甚至造成开采影响叠加。如果少留或不留煤柱,既可提高资源回收率,又可减少地表变形移动。适当增加单采工作面,延长多煤层开采和大面积开采的时空间距。 4.2 防止沉陷变形移动的扩展 一是对地表变形裂缝、塌陷及时充填;二是在塌陷裂缝严重的沟谷地段,为了防止洪水的入渗和回灌,修筑防渗河床;三是对可耕地区,发现变形裂缝和塌陷,及时推平回填,以减少耕地的损失和影响。 4.3 改进地面建筑设计,增加抗变形性能 矿区内重要建筑是指风井、高压线路、公路等。至于高压线路,可能局部受影响,只要及时维护和修理,就可以保证安全。矿区公路,发现裂缝只要及时处理,就可保证安全通过。对于风井、锅炉房和职工住宅,在设计时应避开断裂带和陡崖处,除留设保安煤柱外,还应考虑抗变形能力,加深加固基础,并在建筑物四周开挖防变沟,即使地基局部变形,建筑也不会受影响,以保证生产和职工的安全。 以上是作者在工作中对煤矿开采引起环境问题的一点认识。 参考文献 [1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州中国矿业大学出版社,19991 [2] 何国清等.矿山开采沉陷学[M].徐州中国矿业大学出版社,1995. [3] 中国矿业学院等.煤矿岩层与地表移动[M].北京煤炭工业出版社,19801 [4] 何万龙.山区开采沉陷与采动损害[M].北京中国科学技术出版社,20031 65山 西 煤 炭 第27卷 Coal Mine Mining Subsidence’s Influence on the Environment GU O G ao2chu an1,L I H ui2 1.Taiyuan Design 2.Mining Engineering Insititute,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024,China AbstractThe environment p roblems of surface subsidence were due to coal mine mining p ro2 gress.By analyzing t he deative feat ures of surface subsidencesuch as t he cracks,subsid2 ence,landslide,slide2slop and ext rusion sand it s laws,synt hetically preventive measure2 ment s of surface moving deations were p roposed,so t hat t he adverse influence to t he envi2 ronment can be mostly reduced. K ey w ordsmining subsidence;environmental geology;synt hetically prevention 本文责任编辑 刘大为上接第45页 4 结语 神东在EAM建设方面使神东的EAM系统从单一的专业管理成为一个集成化的信息管理系统,使之成为能够衔接各部门、各种业务的信息化管理工具,并对业务的变更和拓展的实现起到非常好的架构支持。EAM系统给神东的管理带来了大量的先进管理理念,神东在吸收这些管理思想的过程中,将自己的管理思想融合到系统中,使神东的EAM 系统成为各部门不可缺少的管理平台,为神东在同行信息化管理领域树立了样本。 Application of Assets Management System in Large Coal Enterprises BAI G u ang2liang Jinfeng Coal Co.,Erdous Neimenggu017000,China AbstractThe background,p rocess,sit uation and develop ment forecast of t he enterp rise asset s managementEAMsystem in Shengdong coal co.is int roduced and analyzed. K ey w ordsasset s management;equip ment management 本文责任编辑 刘新光75 第2期 郭高川煤矿开采沉陷对环境的影响