煤矿开采沉陷有效控制的途径分析.pdf

科技纵横 165 中 国 周 刊 2020.06 No.239 煤矿开采沉陷有效控制的途径分析 冯赫来 通化钢铁股份有限公司 吉林 通化 134003 摘要 当前我国煤矿开采环节中，极易出现的就是沉陷事故，发生该类事故和开采方式、地质条件存在直接的关系，一旦发生，就 会导致极为严重的人员伤亡和财产损失的事故。本文主要分析目前煤矿开采沉陷的含义与影响，总结出必要的控制措施，给未来煤矿 开采安全性的提升奠定基础。 关键词 煤矿开采； 沉陷； 控制措施 1 煤矿开采沉陷的含义 煤矿开采沉陷就是在煤矿开采阶段中存在的地面沉陷的问题， 比如地面裂痕、矿井坍塌等，人员伤亡比较严重，当地的地表环 境也发生巨大的损害。这种事故发生率是比较高的，很多情况下 都是无法避免的，下文将分析几种可以预防出现煤矿开采沉陷的 措施，希望可以促进煤矿开采安全性的提升。 2 煤矿开采沉陷的防治技术的考虑因素 煤矿开采沉陷防治技术应该从以下两个方面考虑 2.1 对开采沉陷的控制 该措施就是在煤矿开采沉陷发生前，有必要采取一定的预防 性措施，选择合适的处理技术和工艺，深入勘探开采范围内的地 质条件和土壤环境，然后确定最佳的开采实施方案，然后有效的 防护当地的地理结构，防止存在沉陷的问题，能够保障人们的生 命安全，防止生态环境遭受到严重的破坏。 2.2 开采沉陷地区的恢复和整治 该方面的工作就是在煤矿开采中出现地面沉陷问题之后进行 必要的补救措施，有计划的进行土地复垦，进行作物耕种与种植， 能够在短时间内快速的恢复当地的生态环境，使得地表建筑物可 以具备较高的抗压能力，提升建筑物的稳固性，可以进行综合性 治理，达到原有生态平衡的标准。 3 煤矿开采沉陷的防治技术的新途径 按照目前的煤矿开采沉陷防治技术要求，综合分析多种因素， 确定如下几种方法 3.1 全部填充开采 该方法是在煤炭资源全部开采完毕之后，矿井顶板未脱落前， 要对于整个开采范围内进行全面的填充处理，以促进矿井稳定性 提升，地面也可以达到稳定标准，具体应用下面几种材料 3.1.1 使用固体材料对于采空区范围内进行全面的填充处理， 达到紧密度标准，能够防止顶板岩层出现下沉的问题，防止出现 下沉的情况。 3.1.2 使用风力充填与矸石自溜充填处理，也就是利用风力 的方式可以让地表的泥沙石块能够短时间内吹入到采空区范围内， 达到填充的效果，也就是能够利用矿井和地面存在的倾斜角度让 矸石能够流入到洞内， 达到自我填充的效果， 防止出现沉陷的问题。 3.1.3 用水沙充填，该方式是上述几种方式中效果最佳的一 种，能够预防出现地面下沉的问题，就是利用在开采矿区范围内 灌入一定量的水沙， 起到支护的效果， 确保开采环节中更加的安全。 全部填充法就是通过应用专业的充填设备与设施，还要做好 各种施工材料的准备，所以在充填操作前期会投入比较多的资金， 所以整个开采成本相对较高。因此，应该结合实际情况选择合适 的方式，也就确定合理的充填材料。 3.2 覆岩离层带注浆充填 结合具体开采环节中的覆岩移动之后所产生的三带岩移的特 性，在开采结束之后规定的时间范围内，使用钻孔给离层带空间 注入一定量的泥浆材料，该方式并不是进行全部填充施工，而是 对于离层带部分实施分隔离填充的方式，能够使得隔离带稳定性 得到提升，使得移动砌体梁的结构稳定性得到提升，从而可以保 证离层带具备开采所需要的抗压特性，保证离层带下沉空间不会 传输到地表部分，能够减缓或者防止出现地表下沉的问题，能够 充分的保护地表建筑物与农田不会受到任何的影响。该技术与全 部填充法相比，使用材料比较少，所以成本很低，但是此种填充 方式技术水平还比较差，有着较高的风险。 3.3 条带开采 该方式就是结合煤层与顶层的岩层覆盖组合特性为出发点， 然后按照规定比例，再被开采煤层中间预留部分煤炭，将其作为 开采阶段的支撑结构，如果开采是带状的煤炭结构形式，那么此 时通过预留部分煤炭进行支撑，可以有效的预防上层覆岩层出现 移动或者沉陷的问题，地表浮动与变形都能够合理的控制。该开 采方式的主要优点 开采后引起的围岩移动量小、地表沉陷小。 3.4 限厚开采 该方式就是结合具体的开采地区的地形条件、地质状态、水 文情况等各个方面的因素，综合分析抗压性特点，然后明确合理 的煤层开采厚度。在正式开采前，要综合进行开采地点的各个方 面因素分析，精确计算各项数据信息，能够合理的确定煤层开采 的具体厚度，能够达到某一固定厚度煤层的开采，其他厚度均不 涉及，以比较谨慎的开采方式尽量的消除地面沉陷，或者是减缓 地表沉陷的发生。但是该方式开采有着较多的问题，比如开采范 围有限、前期勘探工作比较多且复杂，只能是进行浅层煤炭开采 有着较好的效果，如果煤层厚度较大，那么操作难度会比较高， 勘测工作量巨大。 3.5 协调开采 该开采方式一般都是应用到厚度较大的煤层开采中，多数都会 采用分层开采的方式， 根据煤层的性质做出开采计划的设计和确定， 结合不同的实际情况，来进行开采工具的选择和应用，能够合理的 确定煤层与煤层之间的开采间距和相对位置，利用力学原理做出合 理的测算，能够保证不同煤层之间开采力度可以抵消，也就是说， 对于一个煤层的开采所形成的地表变形问题，可以通过开采另一个 煤层进行部分或者全部抵消，就能够尽量的避免出现地表变形的问 题。这种方法就是要保证各个方面达到协调性的要求，可以促进地 表变形的消失。虽然从理论角度分析比较简单，但是实际操作难度 却是比较大的，煤层之间合理的距离是难以确定的，对于人员技术 要求高，如果工作人员素质较差，则效果也会难以提升。 煤层开采过程中，应该加强细节方面的管理和控制，应该综 合分析开采区域内的实际情况，比如土壤条件、建筑物性质、煤 层厚度等多个方面因素，选择合适的治理措施，要慎重制定开采 实施方案，以最大限度内消除煤矿的变形问题。不仅要选择合适 的开采技术、确定合适的开采方案，还应该重视人员素质的提升， 加强人员培训和教育，以消除开采沉陷问题。 4 结语 煤矿开采沉陷是比较常见的，这就需要在煤矿开采之前，要 做好必要的预防应对措施，保证周边建筑物的稳定性达标，如果 发生沉陷事故，应该立即采取必要的应急处理措施，以消除对于 人员、建筑物、煤矿、生态环境造成的负面影响，可以确保资源 开采顺利进行，还要提升社会效益，这是必须要做到的。 参考文献 [1] 李开贵 , 袁增卫 , 陈正 . 煤矿开采沉陷控制技术 [J]. 内蒙古 煤炭经济 , 2019161-1. [2] 马柳 , 秦志娇 . 矿区地面沉陷控制与防治技术研究 [J]. 科 技风 , 2020. 作者简介冯赫来（1970--） ，男，吉林人，冶金工程师， 1995 年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，本科学厉。先后 任吉林省通化钢铁集团股份有限公司板石矿业公司采矿技术员、 助理工程师。现任通化钢铁股份有限公司供应公司冶金工程师， 负责采购管理、煤炭质量分析及矿山资源调研考察等工作。