煤炭岩层控制与地质灾害防治措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 29 日 作者简介：李伟鹏（1987），男，汉族，山西临汾人，本科学历，采煤中级工程师，山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司。-143-煤炭岩层控制与地质灾害防治措施 李伟鹏 山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司，山西 乡宁 042100 摘要：摘要：煤炭作为全球最重要的能源资源之一，在国民经济和社会发展中扮演着关键角色。然而，随着煤炭资源的逐渐枯竭，煤矿开采深度不断增加，地质条件也变得越来越复杂，岩层控制和地质灾害防治已成为煤炭开采所面临的巨大挑战。频发的地质灾害严重威胁着煤矿生产安全和矿工的生命财产安全。因此，开展煤炭开采岩层控制和地质灾害防治技术研究具有重要的理论和实践价值。关键词：关键词：煤炭开采；岩层控制；地质灾害防治技术 中图分类号：中图分类号：P694 0 引言 煤炭开采地质灾害防治技术的研究是一项艰巨且持久的任务，需要各方共同努力。只有通过深入科学研究，推动技术创新，并加强规范管理，才能有效降低煤炭开采地质灾害风险，确保矿工生命安全和煤矿可持续发展。我们希望通过自身的努力，为煤炭开采地质灾害防治技术的发展做出贡献。1 煤炭开采岩层控制与地质灾害防治重要性 1.1 保障煤炭开采的安全性 煤矿地质灾害是煤炭开采过程中的重大挑战之一，包括煤层冲击地压和煤与瓦斯突出等。这些灾害不仅对矿工的生命和财产安全构成威胁，还对煤炭开采的生产效率和矿井的可持续发展带来不利影响。因此，进行煤炭开采岩层控制和地质灾害防治技术的研究和应用，可以有效减少煤矿地质灾害的发生率，保障矿工的生命安全和煤矿的稳定生产。1.2 提高煤炭开采的生产效率 煤炭开采的生产效率直接与煤炭开采量和成本相关。然而，煤矿地质灾害的发生会对煤炭开采的生产效率造成不利影响。因此，开展煤炭开采岩层控制和地质灾害防治技术的研究和应用，可以提高煤炭开采的生产效率，减少因停工和修复而损失的时间，提高煤炭开采的产量和效益。此外，绿色矿山技术还包括大数据分析、人工智能和物联网等技术的应用，有助于提升矿山管理的精细化和智能化水平。1.3 促进环境保护和可持续发展 炭开采岩层控制和地质灾害防治技术的研究和应用不仅有助于保障矿工的生命财产安全和煤矿的可持续发展，还能促进环境保护。煤炭开采中的地质灾害对矿井内部环境和周边环境都会产生不利影响。因此，通过研究和应用煤炭开采岩层控制和地质灾害防治技术，我们可以减少煤炭开采对环境的损害，推动可持续发展和环境保护。2 煤矿开采引发地质灾害影响因素分析 2.1 从地质因素分析 首先，煤矿开采过程中会产生各种地质灾害，主要与煤层厚度、采坑深度、采掘环境效率和煤矿生产过程中松散部分厚度等自然地质因素有关。其次，从地质学上讲，该区域包括煤矿中出现的缺陷和褶皱。此外，根据岩石的物理性质，还包括岩石强度和断裂等因素；还有其他相关因素，如矿井的水文地质条件、矿井排水系统的设计、采矿方法和顶板管理水平。2.2 从开采影响因素分析 在地质灾害中，下沉面积和程度与煤矿厚度成正比，而采煤过程中下沉面积与矿井深度成正比，但下沉深度成反比。如果开采的煤层倾角相对较大，岩层会沿着垂直门的顶部移动和下落，岩层也会沿着煤层的方向经历滑动和切割运动，这就是地球不对称坍塌的原因。在开采过程中，当炭层的松散部分超过一定值时，岩石引起的水平运动无法转移到地表。然而，该地区释放出大量的多孔水，随着采矿和土壤排水量的增加而变化。在这个过程中，孔隙也被逐层压缩，在相关区域形成柱状结构。这会导致围岩变形，并导中国科技期刊数据库 工业 A-144-致表层煤层的松散部分坍塌。2.3 煤矿在开采过程中，还有可能造成地面建筑物结构不稳定 带来建筑物坍塌，引发一系列地质问题，建筑物也需再次拆迁、重建等建筑物的拆除和重建需要大量的人力和物力投资，导致公司的经济成本增加。改造期间投入的绝大多数成本和资源都是煤炭开采的利润，这意味着煤炭开采成本增加。同时，要有效控制煤炭开采成本投资，降低煤炭开采成本，确保基本开采措施不影响地表建设。此外，煤矿开采造成的环境破坏需要相当多的时间和金钱来保护和改善。3 煤矿地质灾害特征 煤矿在开采过程中受到各种因素的影响，可能导致地质灾害，给矿业公司和经营者带来巨大损失。煤炭地质灾害具有区域性、衍生性和连续性的特点。1）煤矿区将遇到地形复杂、水文地质条件复杂、开采难度大、地质灾害频发的地区。然而，由于气候的影响，煤炭生产无法保证安全和高效，应对地质灾害的难度也将增加。2）衍生品。矿区发生的地质灾害将严重影响周围的土层、岩石和水域，并将导致其他类型的地质灾害。这一系列地质灾害不仅降低了煤矿的生产效率和经济效益，还造成了损失。煤矿开采存在许多不确定性，受人为、自然等因素的影响，可能发生地质灾害。一旦发生地质灾害，可能会继续对煤矿及其周围环境造成严重破坏。4 煤矿地质灾害基本类型 4.1 山体滑坡 斜坡 会危及工人的安全，煤矿开采产生了大量的煤矸石，这些矸石的长期积累导致山区原有应力的破坏，导致煤矿坍塌。同时，当开采煤炭资源时，地下土壤相对较软。在雨天，雨水会渗入土壤，增加发生山体滑坡的可能性，并严重影响环境。4.2 地面沉降 塌陷是煤矿最常见的地质灾害之一，随着矿井深度的增加，煤矿的范围逐渐扩大，矿井中将出现许多煤矿区。在大型机械和人类挖掘的影响下，这些泥炭地中岩石的稳定性下降，导致地表坍塌。土壤沉积会影响道路、建筑物和农田的安全，尤其是在某些建筑物中。如果建筑物周围的土壤下沉，可能会导致地基稳定性下降，最终导致建筑物倒塌甚至倒塌。由于存在大量的污水，各种影响会导致水文地质结构的变化，只有沉积作用才能恢复水文地质结构的平衡。研究表明，沉积灾害造成的困难和破坏程度与煤炭开采和深度密切相关。4.3 瓦斯突出 在地质结构上，煤层之间有一定的间隙。在地质复杂多样的地区可以发现煤层气，在开采过程中储气的保护层被破坏，人为因素导致煤或石头形成时气体首先释放。如果气体达到一定浓度而不及时排放，就可能发生气体爆炸，严重威胁工人的安全，并给煤炭事业造成无法弥补的损失，天然气泄漏通常与自然因素和人为因素有关。气体爆炸具有很强的破坏性，因此责任人必须采取措施加以预防和控制。4.4 矿井涌水 煤矿开采中最常见的地质灾害是山洪灾害，煤矿开采往往既复杂又困难。在实际开采中，需要不同类型的钻探设备，只有在钻探完成后才能进行煤层勘探和具体分析。如果在钻探过程中没有正确进行防水，很可能会在矿井中形成水道，导致透水。同时，煤层可能存在裂缝、缺陷、空洞等结构，这些结构会降低煤矿的稳定性，导致水的流入，不能保证煤矿的顺利发展。矿井透水事故不仅降低了煤炭生产效率，而且对矿山设备和人员的安全构成威胁。因此，监管机构必须使用先进的调查设备来避免此类事故的发生。5 煤矿开采中岩层控制技术 5.1 加强勘探和预测 加强勘探预测主要包括以下措施：1）利用包括几何和地质钻探在内的各种勘探技术，利用地球物理和地球化学勘探等各种勘探技术；充分了解煤矿地质条件和围岩力学性质；切割控制技术的选择和实施，为优化调查计划提供科学依据。通过优化勘探计划，增加勘探密度和深度，可以提供更详细、准确的地质信息。同时，改进调查过程中数据的收集、处理和分析，确保调查结果的可靠性和准确性。加强岩层预测与评价：煤层勘探后，需要对岩层进行预测与评价，包括围岩稳定性、岩石力学参数和岩石结构。通过预测和评估岩层，制定适当的开发计划和岩石控制技术来管中国科技期刊数据库 工业 A-145-理地质信息系统，通过建立地质信息系统，可以统一管理和分析勘探、预测和评估数据，提高了煤矿开采的效率和安全性。5.2 采用合理的采矿方法 在煤矿开采过程中,应根据地质条件、煤层厚度、倾斜角度和取向选择合适的开采方法,如长壁开采法、综合采煤法等。,控制煤层和松散岩石的变形程度。5.3 加强支护 支护加固可以有效地控制岩石的变形，辅助方法可根据煤层地质条件、开采方法和矿山规模进行选择。常见的支撑方式有锚杆（索）支撑、平衡支撑、液压支撑等。支撑材料可以是优质的锚杆（索）、网片、混凝土等。也可以使用有效的支撑技术，如预制地下钢筋混凝土和压制钢条。重要的是要记住，支撑方法和材料的选择必须符合环境和安全要求。同时，要实时监测和评估援助的质量和有效性，及时调整和加强支护措施，确保地下隧道和工作面的稳定和安全。6 煤矿地质灾害的有效防治措施 6.1 加强煤矿开采区域的地质勘查工作 加强煤矿地质勘探，需要对煤矿地质条件进行广泛的勘探和对比分析，才能有效预防地质灾害。因此，在煤矿地质勘探中，勘探人员应全面分析地质灾害的发生情况，评估地质灾害，特别是具有煤矿地质灾害特征的地质灾害的影响程度和程度，通过对实际勘探资料的详细记录，为煤矿地质灾害的防治打下坚实的基础。此外，煤炭企业应加大对地质灾害防治的投入，将地质灾害防治作为管理工作的重要组成部分，结合实际完善相应的制度体系，不断优化地质灾害防治，提高煤矿管理人员的安全管理知识。6.2 制定适应煤矿企业发展的责任制度 在防水作业期间，煤矿企业不仅必须严格遵守相关安全标准，还必须为每位员工执行安全监测任务，提高他们的煤矿管理意识。此外，在防水的实际工作中，有必要在专业技术人员的指导下，对水损害严重的区域和环境进行彻底检查。同时，管理者应建立健全的规章制度，科学预测煤炭事业运营和发展过程中可能发生的潜在洪水事故，并通过整合不同内容制定科学合理的应急计划。例如，在开采煤炭资源之前，煤矿企业必须对其地质结构进行详细的地质检查，然后根据相应的地质特征进行适当的改变。每项任务的责任由每个部门和员工承担，以确保煤矿企业安全管理的有效实施，降低地质灾害和事故的风险。此外，管理者必须对员工进行培训和培训，以提高他们的安全意识和技术水平，增强他们的执行能力。只有掌握勘探技术和密封措施的专业知识，才能最大限度地减少煤矿开采中的安全风险和事故，从而确保煤矿企业的经济效益。6.3 提前做好防范各项地质灾害的措施 在煤矿经营发展的实际阶段，要对矿区的煤炭资源进行全面检查，建立健全监测制度，提前采取措施，防止各种地质灾害的发生。如果在实际监测过程中发现地质变化，应立即改进和修改制定的应急计划，并分析水害的原因。同时，煤矿企业应积极引进先进的技术和设备，提高井下防水能力。此外，企业应在雨季开始前采取适当的安全措施，如检查供水和排水设施，了解现有的安全和风险，减少煤矿开采中水害的影响。7 结束语 随着煤炭开采深度的增加和矿井规模的扩大，岩层控制和地质灾害防治技术将扮演越来越重要的角色。未来，我们需要不断创新技术手段，加强地质勘察，提高预警预测水平，推动智能化设备的应用，实现煤炭开采的安全高效。同时，加强科研合作，促进技术的跨界融合，共同应对煤矿地质灾害挑战，确保矿山安全生产和可持续发展。参考文献 1刘吉,王强.露天矿山开采及地质灾害防治技术探讨J.中国井矿盐,2022,53(6):10-12.2郦卡蝶.绍兴市越城区确定地质灾害防治限额以下项目入围服务单位J.浙江国土资源,2022(11):62-63.3郑国栋.矿山地质灾害防治与地质环境保护的分析及研究J.中国金属通报,2022(11):168-170.4地质灾害防治单位资质管理办法N.中国自然资源报,2022-11-11.中国科技期刊数据库 工业 A-146-5罗英.水工环技术在矿山地质灾害防治中的应用J.世界有色金属,2022(20):214-216.6龚伟,刘黔云.地质灾害防治自动化监测手段分析J.农业灾害研究,2022,12(10):128-130.7范中杰.物探技术在地质灾害防治过程中的应用J.中国金属通报,2022(10):222-224.8张浪汉,王均救.水工环技术在地质灾害防治中的应用J.世界有色金属,2022(19):190-192.