高平市赵庄煤矿地质灾害的种类及其防治.pdf

高平市赵庄煤矿地质灾害的种类及 其防治 范海明 山西省地质调 查院 . 山西 太原 03 0 0 06 】 摘要二通过对矿山环境地质问题的研究， 结合以往有关部 门做过的大量1作、 积累的丰富资料， 提出了对采煤业破 坏生态环境的防治措施。 关键词 赵庄煤矿; 地质灾害 生态环境 中图分类号 下 0 7 3文献标识码 C文章编号 1 00 8 闷 8 8 1 2 0 0 7 } 以刁 1 0 1 一 1 大时， 地表不出现大的裂缝和塌陷坑， 这时地表的移动和 变形在空间和时间上是连续的、 渐变的。 2 .房及开裂地质灾害危险性。本次调查中， 奉庄村北 东角房屋有一长约15二 、 宽约1 压。的房屋裂缝一处， 赵庄 村北西处有一处长约1 0tn、 宽约玩。的房屋裂缝一处。两 处危房 内 均 已无人居住 。 3 .地面塌陷地质灾害危险性。距秦庄村东南1 〕 m ，3 号煤采空区内发现一处长轴约30m 、深约2 。。的塌陷一 处。塌陷处为荒坡.对村民、 道路及耕地未造成破坏和影 响。 高平市境内地质灾害分布广泛， 与含煤区分布特征相 似。其种类以采矿造成的人为地质灾害为主， 灾种有采空 塌陷、 地裂缝、 滑坡、 不稳定斜坡等。通过对赵庄煤矿约 巧.63k 时范围内的地质灾害进行调查， 在综合分析的基础 上，论述其地质灾害现状及隐患， 预测灾害发展趋势， 并提 出防治依据及 措施 。 一、 井田开发及地质概况 赵庄煤矿为国 有企业， 1 958 年建矿， 批准开采3 、 9 、 巧 号煤层。 现只开采3 号煤层， 实际生产能力为90万‘。 已 生产原煤2 翻1 万t. 其回采率为， 8 ， 剩余服务年限约14 年。 本井田为典型的黄土高原侵蚀地貌， 为切割较强烈的 梁如状黄土丘陵。 冲沟狭窄， 形态多呈“ 丫’形， 与黄土梁、 卯 相间分布， 常见陡崖、 黄土残柱及陷穴等微地貌景观。 区内 地势总体东高西低， 最高处海拔标高为1 2 21.Z m， 最低处海 拔标高为8 动.加m ， 相对高 差3 612 0 n l 。 区域内主要河流为 丹河及其支流东、西仓河， 流经井田东、西两侧。丹河发源 于高平市北部的丹珠岭， 总的流向自 西北向东南， 河床平 缓并长期呈干涸状态 仅在雨季大雨后形成急流。区 域构 造线总体方向为北北东向。 受区域构造影响， 赵庄煤矿主 要为一向 斜构造， 两翼有与它平行的北北东向平缓开阔的 背 向斜组。井田内未见断裂构造， 有陷落住五个，西北外 围有赵庄正断层一条。 据有关资料记载，高平市范围内历史上没有发生过 M ， ， 4级的地震， 小于4 级的地震发生过数十次 有感地 震七次， 均为3 j级。依据 中国地震动参数区划图 GB183 肠一 2 臼 〕 1 ， 本区地震烈度为矶度。 井田内出露地层有奥陶系中统上马家沟组; 石炭系中 统本溪组、 上统太原组二叠系下统山西组、 下石盒子组、 上统上石盒子组; 第三系上新统; 第四系松散堆积物 三、 井田地质灾害预测 1 地裂缝、 地面塌陷、 房屋裂缝地质灾害。该矿采用轻 型综放、 长壁炮采式采煤， 全部垮落式顶板管理方法。 根据 现状及大型矿山开采经验， 采空区上方会出现地面塌陷和 地裂缝。 如有建筑物， 则可能引起房屋开裂或倒塌。依据 矿山开采沉陷学 中的经验公式， 一般地面最大沉陷量可 达煤层开采厚度的60 左右。 随着采煤的 延续和井田扩区 的发展， 采空区面积不断扩大， 产生地裂缝和诱发地面塌 陷的范围和强度将越来越大， 对井田的环境危害 将会愈加 明显和严重， 采空裂缝和塌陷的不断发展可产生山体开 裂。 在重力、 降雨等因素作用下. 容易诱发崩塌和滑坡等发 生。 2 井田开采对水、 土资源的 破坏危险性。 赵庄煤矿开 采的3 号煤层中含歼石一层 研石厚al O . 。 加m ， 含量约 2 ，堆放于主井附近的沟谷中 由于堆放量较多， 其中的有 害组份经雨水淋滤作用后会对当地的水土环境造成污染， 主要污染因子为怒、 5 、CI等。 另外， 随着9 、 巧号煤层采矿 的延续， 采空面积不断增大， 地裂缝和地面塌陷的数量和 范围不断扩大 不仅使有限的耕地大量减少， 而且将会改 变微地貌形态， 使地表通流环境失衡， 造成水土流失加重、 土地减产等。 3 突水对井田淹没的危险性。本区奥陶系岩溶裂隙含 水层富水性强，井田内3 、 9 、 15号煤层底板最低标高均高 于奥灰水水位标高6 们1 1 。在没有其它导水构造沟通的情 况下， 不会对3 、 叭15号煤层的开采有影响 赵庄煤矿现坑 下涌水量较小 为1 肠. 1 3 ld因此煤层上部碎屑裂隙水一 般不会造成矿坑突水。 但井田地面存在地裂缝， 由 于降雨 特别是强降雨 形成地表洪水沿裂缝灌入矿井， 会导致矿 坑突水。 井田周边众多小煤矿的采空积水 或老窑积水以及 其回采， 对本矿都具 有突水或地面塌陷的危险性。 二、 井田地质灾害现状 1 地裂缝地质灾害危险性。由于开采深度、 开采厚度、 采煤方法、 顶板管理方式等因素的不同， 地表移动和变形 的形式也不一样。当开采深度与采厚比值较小时， 地表可 能出现较大的裂缝或塌陷坑; 而开采深度与采厚的比 值较 收 稿 日 期 2 00 7 肠一 27 四、 井田地质环境保护及防治方案 t 地 裂缝 、地 面塌 陷、 房屋裂缝 的防治 根据井田现状和预测结果. 井田开采形成的采空区会 造成地表建筑物的破坏。因此， 在采矿过程中要严格按有 关规定留设保护煤柱， 尤其是对村庄、 工业场地、 道路及耕 地等部位要按照煤炭部制定的 建筑物、 水体、 铁路及主要 井巷 煤柱留设与 压煤开采规程 及矿山岩移测量结果综合 确定煤柱留设计划. 同时优化矿山设计. 使村庄、道路保护 下转第 1 03 页 作者简介 范海明1980 一 ， 陕西省 地质调查院助理工程师。 万方数据 瓦斯抽放， 降低了矿井瓦斯浓度 实现了 以利用促抽放、 以抽放保安全， ， 为煤矿安全生产创造了条件 2 、有利于环境保护。瓦斯的主要成分是甲 烷， 而甲烷 的温度效益是二氧化碳的21倍 利用瓦斯发电不仅可以 变废为宝，而且可以 减少瓦斯排放所造成的环境污染， 保 护了人类 的生存环境。 3 、可以充分利用能源， 延长产业链 有效实现能源的 综合利用， 提高经济效益。 4 、 可以改善煤矿供电条件， 增加一趟供电电源， 实现 煤矿安全生产双回路供电， 缓减了电力供应紧张局面 四、 瓦斯发电的发展前景 我省瓦斯资源丰富， 近年来通过多种渠道， 全省已累 计建设瓦斯抽放系统巧 0 余套。 抽放的瓦斯除一部分用于 发电， 一部分作为居民生活煤气利用外， 其余基本上全部 排空 晋城是 我省瓦斯富含又之一 地质勘探资料表明， 仅 沁水盆地南部1 2 00时范围内就储存有2 00。 亿立方米煤 层气。至2 004 年底，晋城己有铭座煤也 哒 行瓦斯抽放，按 装抽放系统印余套。如果每个矿的瓦斯抽放量约为 3 0 m 漏n ， 6 0 套抽放系统的年排放量为3 o ln ， x 的x 2 4x 3 “x 的』.肠亿立方米。如果将这些瓦斯全部用来发电， 每年的发电量约为9 46xL 5 二 14.19亿度 瓦斯的平均浓 度按50计算〕 。如果每度电按。 .21元的电价 不含税 计 算，可创约。 Z l x l41 9 二 2 .9 8 亿元的经济收人。所以，如果 已有瓦斯抽放系统的煤矿能够把瓦斯有效利用起来用于 发电将成为一项新兴的产业， 对推动和改善晋城地区的经 济结构具有积极的意义。 从瓦斯发电的效益分析可以看出 ， 利用瓦斯发电是具 有投资小、 建设周期短、 回报率高的新兴产业.从国家政策 的角度来看， 政府十分重视煤层气的利用， 国家经贸委 19 明年已出台了煤层气能浪利用的产业扶持政策，明确指 出利用煤层气、 焦炉煤气发电可免税，免交上网配套费J 司 网同价，不调峰，满发满供。从战略发展来看， 山西作为能源 大省， 利用瓦斯发电将是山 西发展循环经济的一 种新型产 业，是化害为利、 变废为宝、 保护环境、 促进煤矿安全生产 的有效途径 ，具有广 阔的发展前景 上接第93页 量， 在空气滤清器处的振动速度下降为131111 11尹。 ; 在二级排参考文献 气管处的 振动速度下降为16m 川 几 。[l]郁永章容积式压缩机技术手册【2]北京 机械工业出版 社. 2 0 的 上接第 1 0 1页 煤柱与矿山生产留设的保护煤柱尽量重合， 以增加资源的3 土地复垦及生态建 设 利用率， 减少地裂缝和塌陷程度的范围， 延长井田服务年根据现状及预测结果，随着井田的发展和采煤的延续， 限。会在地表造成大量的地裂缝和地面塌陷。因此进行土地 2 井田开采对水土资源 破坏的防治复垦及生态建设是治理因采煤造成土地资源破坏的有效 l 地裂缝、 地面 塌陷加重水土流失的防治。 本井田水措施。非稳定塌陷区土地复垦 可采用阶段性人工复垦方 土流失问题较严重， 危害时间长， 应以根治为主。 一是及时案， 通过就近取土填堵塌陷裂缝， 局部平整上地， 临时恢夏 用粘土回填地裂缝、地面塌陷， 并夯实; 二是对2 5 .坡角土地的使用价值; 稳定性塌陷土地复垦， 可在采煤层全部 以下的坡耕地修筑梯田 改良土壤，优化种植结钩提高土采空、 地表塌陷进人稳定时期， 采用最终复限力案首先对 地利用率; 三是对2 50 坡角以上的坡耕地逐步退耕还林复垦区进行总体勘测设计，查清地表破坏程度、地形、 土 还草;质 上壤养分含量、 潜水位等条件. 然后采用人工或机械方 2 陡崖崩塌的防治。 一是修建排水沟， 拦截地表水，式填堵塌陷裂缝， 因地制宜平整土地。 最后采取必要的水 减 少 进 入崩 塌 体的 地表 水 量; 二 是改 善 斜坡 状 况增加 崩土 保 持 措施， 或 退耕 还从 还 草或 对复 垦 后 的土 地 实 施土 塌体平衡条件; 于是加强监测预报。 通过地面观察 进行崩壤改良， 选择适合井田气候、 土壤条件的作物优化种植结 塌体形变监侧，分析斜坡稳定程度， 建立预臀系统进行有构， 提高复垦土地的利用价值， 恢复井田 生态环境。 效的灾害 预报， 压不币 呼 哥 可 匕山丝空匕 万方数据