煤矿地质灾害特征及防治措施研究.pdf

2023 年 8 月2023 年第 8 期煤炭资源的利用在很大程度上推动了社会的发展，为国家实现民族伟大复兴提供有力支持，使人民的生活水平进一步提高。现阶段，为了满足各行各业对煤炭资源的需求，人们加大开采深度和力度，煤炭开采过程严重破坏了地表结构和地表应力，从而导致地质灾害的发生。地质灾害的发生会给煤矿企业带来巨大的经济损失，甚至会危及作业人员的生命安全。随着社会的进步，人们逐渐意识到地质灾害预防和治理的重要性，通过采取多种措施最大限度地降低地质灾害影响，使煤矿企业能够长期稳定地发展，同时，使作业人员的生命安全有一定的保障。本文将对煤矿常见地质灾害的特征进行阐述，重点分析煤矿地质灾害的防治措施。1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，从而发生地质灾害，对煤矿企业和作业人员造成很大的危害。煤矿地质灾害具有区域性、衍生性及连续性特征。1)区域性。煤矿采掘会遇到地形地貌、水文地质较为复杂的区域，这种区域的开采难度大，容易发生地质灾害。同时，受气候影响，煤矿生产的安全、效率无法得到保障，地质灾害的治理难度也会增大。2)衍生性。开采区域内发生的地质灾害会严重影响到周围的土层、岩石及水体等，从而衍生出其他类型的地质灾害。这一系列地质灾害不仅会降低煤矿的生产效率和经济效益，还会造成人员伤亡1。3)连续性。煤矿采掘区域有很多不确定的因素，有可能会因人为、自然等因素的影响而发生地质灾害。一旦地质灾害发生，那么该灾害可能会持续发生，导致煤矿及其周围环境严重受损。2煤矿地质灾害基本类型2.1山体滑坡山体滑坡很容易威胁到作业人员的生命安全。煤炭开采过程会有很多煤矸石产生，这些煤矸石的长时间堆积造成山体原始应力被破坏，导致煤矿开采区域发生山体滑坡事故。同时在开采煤炭资源时，地下土质松软，当遇到雨水天气时，雨水渗入土壤，增大了山体滑坡的概率，严重影响周围的环境安全。2.2地面沉降煤矿最常见的地质灾害之一就是地面沉降。随着开采深度的加大，煤矿开采规模逐渐增大，煤矿会出现很多的采空区。这些采空区上方岩石的稳定性在大型机收稿日期：2022-11-18作者简介：蔡波袁 1987 年生袁 男袁 山西太原人袁 工程师袁 主要从事煤矿地质工作遥煤矿地质灾害特征及防治措施研究蔡波（山西焦煤西山煤电安全监督检查中心，山西 太原 030053）摘要：煤矿地质灾害是影响煤矿安全尧 稳定发展的重要因素之一袁 有效预防和治理地质灾害能很大程度降低对煤矿企业生产和作业人员生命安全的威胁遥 主要分析了煤矿地质灾害的特征及基本类型袁 在此基础上探讨了地质灾害的防治措施遥 通过采取防治措施袁 可以确保煤矿安全生产袁 保障作业人员人身安全袁 为煤矿企业带来更大的经济效益和社会效益遥关键词：煤矿曰 地质灾害曰 防治措施中图分类号：P618.11；TD77文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0039-03Characteristics and Prevention Measures of Geological Disasters in Coal MinesCAI Bo(Safety Supervision and Inspection Center,Xishan Coal Electricity Group,Shanxi Coking Coal Group,Taiyuan 030053,Shanxi,China)Abstract:Geological disaster in coal mines is one of the important factor affecting the safety and stable development of coalmines.Effective prevention and treatment of geological disaster can greatly reduce the threat to the production of coal mineenterprises and the life safety of operators.The characteristics and basic types of geological disasters in coal mines were mainlyanalyzed,and on this basis,the prevention and control measures of geological disasters were discussed.By taking prevention andcontrol measures,the safety of coal mine production and the personal safety of operators can be ensured,which can bring greatereconomic and social benefits to coal mine enterprises.Key words:coal mine;geological disaster;prevention and control measures（总第 215 期）能源产业392023 年第 8 期2023 年 8 月械及人为掘进下变得更低，导致地表发生沉降坍塌现象。地面沉降严重影响着道路、建筑物及农田的安全，尤其是对于一些建筑物。如果建筑物周围地表发生沉降，会导致地基的稳定性降低，最终造成建筑物倾斜甚至倒塌2。由于采空区内有大量的水未清除干净，各方面的影响会引发水文地质结构的变化，只有发生沉降才能使水文地质结构重新达到平衡状态。研究已经表明，沉降地质灾害的治理难度和危害程度与煤矿开采量及深度密切相关。2.3瓦斯突出在地质结构中，煤层之间存在一定的缝隙，这些缝隙中含有瓦斯气体。煤炭开采可能会遇到地质结构较为复杂且多样的区域，其中就可能存在含瓦斯气体的煤层3。开采时，储存瓦斯气体的保护层被破坏，人为因素的影响使原本在煤层或岩层中的瓦斯被释放出来，如果得不到及时排放，当瓦斯气体达到一定的浓度时，有可能会发生瓦斯爆炸，严重威胁作业人员生命安全，给煤矿企业带来不可挽回的损失。瓦斯的泄漏通常和自然因素及人为因素有关。瓦斯突出具有强烈的破坏力，因此相关人员必须采取措施进行预防和治理。2.4矿井涌水煤矿开采中最为常见的地质灾害就是矿井涌水事故。煤矿采掘通常比较复杂、难度大。在实际开采时，需要采用多种设备进行钻孔工作，完成钻孔后才能进行煤层的勘查和具体分析。如果在钻孔环节没有做好封孔工作，很有可能使矿井内形成导水通道，从而导致在开采过程中发生矿井涌水现象。同时，煤层可能会存在裂缝、断层、溶洞及溶孔等结构，这些构造会降低煤矿稳定性，导致发生涌水4，无法保障煤矿开采的顺利进行。矿井涌水事故的发生不仅会降低煤炭生产效率，还会对采掘设备产生危害，威胁人员安全。因此，相关人员需要借助先进的设备做好勘探工作，避免此类事故的发生。3煤矿地质灾害的相关防治措施3.1做好煤矿地质勘探工作在进行煤矿开采前，勘探工作必不可少。煤矿企业需要充分掌握开采区域的地质条件，通过采用先进的勘探技术和设备，进行深入分析并制定煤矿开采的最佳方案，从而有效降低煤矿地质灾害的发生概率。在开采前期，要深入了解采煤区域及周围环境，包括该区域的地质构造、水文分布、气候类型等等，聘请专业的高素质人才进行勘测和数据分析，使煤矿企业获得的数据更具有准确性和可靠性4。同时，相关人员也不能忽视采煤区域周围的具体环境，应了解周围的建筑、交通、人口分布等情况，防止开采影响周围居民的正常生活。根据实际情况采取有效措施，使煤矿地质灾害的发生概率降到最低。3.2采用合理的回采方式回采方式不合理很容易造成煤矿地质灾害的发生，因此，开采方式需具有合理性、科学性。在煤矿开采初期，由于政策、法规的不完善，煤矿企业选择的开采方式严重缺乏科学性，造成煤矿地质灾害的发生，对煤矿和工作人员造成一定的危害。在传统顶板管理中经常采用垮落法，导致出现一系列开采沉降区，使地面发生严重塌陷。开采区域沉降是由岩层移动导致的，同时会诱发其他地质灾害。随着科技和社会的进步，人们逐渐意识到回采方式的重要性。为了预防和治理地质灾害，部分煤矿企业选择绿色开采技术5，其原理是通过用废弃物填充采空区，有效控制岩层的移动。这种新型绿色开采技术在很大程度上改善了煤矿的回采方式，减少了煤矿地质灾害的发生，不仅可以提高煤矿生产效率，还充分利用了煤矸石，促使煤矿长期稳定发展。图 1 为绿色开采技术体系示意图。图 1绿色开采技术体系示意图3.3加大对地质灾害防治的宣传力度煤矿采掘时需要高度重视对地质灾害防治的宣传力度，让每个工作人员都深刻意识到地质灾害防治的重要性，具备良好的综合素质。1)地质灾害在煤矿开采中普遍存在，属于一种自然灾害，无法通过人为干扰杜绝发生。但是，煤矿企业可以通过采取预防手段降低灾害的发生率，采取多种宣传方式使工作人员树立防范地质灾害的观念，秉持以人为本的理念，提升人员面对灾难时处理问题的能力，使他们能第一时间正确应对，从而确保生命安全，使煤矿采掘生产具有安全性、可靠性。2)采取预警措施。科学技术的发展给人们带来更多的便利。应借助智能化、自动化设备进行预警6，为采取措施争取更多的时间。煤矿地质灾害防治的专业人员需要认真考察地质灾害的有关情况，将预防为主关键层理论绿色开采技术体系402023 年 8 月2023 年第 8 期的理念贯彻到底，从而保障地质灾害防治工作的有效开展。3)相关政府部门需要高度重视安全生产工作，降低地质灾害带来的危害，确保每位工作人员从根本上认识到安全生产的重要性，有效提升地质灾害的关注度，避免因为大意或不在乎而发生人员伤亡等。3.4做好通风和瓦斯抽采工作做好煤矿通风工作可以有效预防瓦斯爆炸。煤矿开采的安全性和可靠性直接关系到煤矿的长久发展，因此煤矿企业需要不断优化和完善矿井通风管理，确保井下环境良好。具体可采取以下方法。1)需要及时抽取瓦斯气体。煤矿开采中，瓦斯抽采是一项基础工作，在一定程度上可确保煤矿的生产安全，通过定期抽取瓦斯可以保证其浓度在允许范围内，不会影响作业人员的身体健康。2)做好瓦斯超标预警工作。在实际开采过程中，煤矿受到各种因素的影响，瓦斯不能及时排出，此时需要借助智能化设备检测瓦斯浓度。如果瓦斯气体浓度超标，预警系统会立即报警7，相关负责人应及时采取解决方案，有效降低瓦斯浓度。同时，在排放瓦斯气体时应注意明火管理。要培养工作人员的安全意识，有效预防和治理瓦斯爆炸事故。图 2 为瓦斯抽放监控系统示意图。图 2瓦斯抽放监控系统示意图3.5加强矿区地质灾害监测地形地貌、岩层结构会受到煤矿开采的影响而发生扰动或移动，稳定性大幅度降低，造成地表发生一定的变形，给周围环境及居民带来一定的影响。随着科技的飞速发展，煤矿企业应加大投资力度，引入先进的技术和设备，对采煤区域实施地质灾害监测，及时发现可能存在的安全隐患，使相关人员及时采取预防措施，将地质灾害对煤矿和作业人员的影响降到最低。例如，在煤矿开采区设置地表移动变形监测站，通过监测充分了解和掌握该区域的地质结构及变形情况，从而获得相关数据并进行深入分析，预测是否会发生沉降8，并及时采取相应措施。为了进一步保证监测和防控的有效性、准确性，也可采用 GIS（GeographicInformation System，地理信息系统），GPS（Global Posi-tioning System，全球定位系统）等技术，以先进的技术设备和技术手段防治地质灾害。图 3 为山体滑坡地质灾害监测方法硬件架构。PLCProgrammable Logic Controller，可编程逻辑控制器。图 3山体滑坡地质灾害监测方法硬件架构4结束语煤矿开采过程可能会引发一系列地质灾害。煤矿企业需要深刻了解地质灾害的特征，相关人员需要根据要求和规范做好开采勘查工作，对可能存在的地质灾害进行系统、全面分析，及时做好预防和治理工作，并针对煤矿的具体情况做好岩层、瓦斯、地下水的监测工作，从而有效避免地质灾害的发生，为煤矿和作业人员提供坚定、安全的保障，使煤矿的发展更加长期、稳定。参考文献：1翟封.煤矿地质灾害特征及防治措施的探讨 J.内蒙古煤炭经济，2021(24)：198-200.2田波.煤矿地质灾害特征及防治措施研究 J.矿业装备，2021(5)：184-185.3张芳.煤矿地质灾害的特征及防治解析 J.中国石油和化工标准与质量，2019，39(18)：153-154.4刘强.煤矿地质灾害特征及防治措施探究 J.当代化工研究，2021(18)：10-11.5王志鸿.煤矿地质灾害特征及防治路径研究 J.内蒙古煤炭经济，2020(18)：187-188.6隋成禹.我国煤矿地质灾害特征分析及防治研究 J.哈尔滨职业技术学院学报，2021(4)：76-78.7江涛，张学辉，张哲.浅谈煤矿地质灾害特征及防治措施 J.内蒙古煤炭经济，2020(16)：207-208.8闫小虎.煤矿地质灾害特征及其防治措施 J.能源与节能，2021(6)：51-52.（编辑：高志凤）煤矿井下监测分站光纤瓦斯传感检测仪传感探头1传感探头4光纤适配器航空插座连接光缆电源与通信电缆监测单元控制单元无人机航测仪激光扫描仪器监测网采集单元开关按钮显示屏指示灯电源监控器继电器PLC 控制器终端单元Web 监控终端报警单元供电单元变压器蓄电池充电器蔡波：煤矿地质灾害特征及防治措施研究41