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煤矿地质灾害是指由于人类采煤生产活动而引发的一种破坏地质环境、危及生命财产安全,并带来重大经济损失的矿区灾害。它是地质灾害的一个分支,也是自然灾害的重要组成部分。煤矿开采开煤弃石,加速水土流失,引发地表塌陷、山体滑坡;煤矿抽排水造成地下水位下降、矿区周围地下水资源枯竭;地下开采诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、地面开裂及沉陷等;煤矿剥离堆土、尾矿废渣堆积引起地表环境污染,及其失稳滑移造成严重的泥石流灾害等,凡此种种,均是煤矿地质灾害的具体表现。
2.煤矿地质灾害特征及诱因分析
煤矿开采不像水利水电工程建设那样,可以根据地质情况针对灾害可能多发地段,采取“能避让则避让,能预防则事前预防”的原则进行避与防,大多数情况下采矿不得不在明知条件不好的情况下进行,从而易于产生和诱发各种地质灾害,具体煤矿的灾害特征如下。
2.1煤矿在开采过程中潜在的灾害特征
①山体滑坡:煤矿的开采、矸石的堆放破坏了坡体的原始应力平衡,是诱导滑坡崩塌灾害的重要因素。据不完全统计,每年此类灾害造成的经济损失以数亿元计。
②地面沉降与塌陷:地面沉降与塌陷是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。在煤矿的开采过程中,地下开采工程破坏了采空区围岩的初始应力场,使采空区的岩石发生破碎、冒落乃至地表发生位移。另外。采空区不断扩展和大量抽排地下水,造成采空区和影响区的地下水重新分布,形成大面积的降落漏斗,相应出现地表的沉陷。
③瓦斯突出:瓦斯可以在储气封闭系统中,以吸附或游离状态赋存于煤层的孔隙、裂隙、缝隙之中,当地应力作局部平衡调整时,破坏储气封闭系统,使蓄积的气体外溢释放。在自然和人为的某种作用下,亦可造成瓦斯突出的爆炸、火灾、人员中毒等灾害。
④矿井突水:煤矿突水事件在煤矿生产中也是常见的,并且直接影响煤矿的生产、效益和安全。
2.2煤矿在闭坑后采场潜在的灾害特征
由于矿山灾害治理的短效性及不可预见因素的存在,故矿山闭坑后必然会留下灾害隐患。露天采场闭坑后留下的潜在灾害类型主要有滑坡、崩塌,这是由于露采后留下了高边坡,虽然在坑底进行了一定的废石回填,但留下高边坡仍是不可避免的,特别是露采很深的情况下更是如此,这样的边坡在后期诱发因素的作用下很可能再次发生灾害。
地下采场闭坑后留下的潜在灾害类型有地面塌陷、地面沉降、地裂缝等,甚至也有因地面变形而诱发的山体开裂,继而发生崩塌、滑坡等地质灾害。这些灾害的发生往往具有滞后性,即在开采期间不发生或发生得不彻底,尚未达到稳定状态,待闭坑后一段时间内继续发生或在特定的条件下突然发生。以上灾害一旦发生,如果采场内已经进行了土地复垦,则复垦好的土地就可能因灾害的发生而再次破坏甚至废弃,造成本不应有的损失。
2.3煤矿地质灾害的诱因分析
煤矿地质灾害诱发因素各不相同,有些是开采过程中难以避免的,如开采深度的增加,使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、脱盘甚至岩爆的严重地压灾害;有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的,如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、私挖乱采等,非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害;有的煤矿片面追求经济利益或为摆脱一时的经营危机,摈弃常规,如采富弃贫、求近避远,结果为后期发展埋下灾害隐患;曾一度泛滥的民采风潮掠夺式的开采活动也对部分国有大中型煤矿造成严重干扰和资源、环境破坏。
3.煤矿地质灾害的防治及生态恢复措施
3.1煤矿地质灾害的防治措施
①加强地质灾害宣传教育,各级政府和有关部门应对防御煤矿地质灾害工作予以高度重视,开展各种形式煤矿地质灾害预测和提出防范措施。
②合理开发利用,加强地质灾害防治管理工作,提高人们的环境意识,避免或减少煤矿地质灾害事件发生。
③提高建筑物防灾能力,减轻煤矿地质灾害,在科学技术指导下,提高煤矿区民宅建筑材料和砌筑质量,增强地基、上部结构牢固性,提高民宅建设总体抗灾性能,加强农民建筑队伍的整顿和管理,因地制宜地对其施工负责人进行工程抗灾知识重点培训。
④建立通风系统,减少矿井瓦斯爆炸,无论国有、集体煤矿,还是个体小煤窑,都应严格遵守《煤矿安全规程》的规定,配足风量和实行机械通风、分区通风、上行通风,建立瓦斯检查制度,及时处理超限和积存瓦斯矿井;禁止携带香烟及点火工具下井,在瓦斯矿井应选矿用安全型、矿用防爆型或矿用安全火花型电器设备,放炮前后进行瓦斯检测。
⑤查明活动构造,规划煤矿工程活动,做好减灾防灾工作。活动构造是产生各种地质灾害的地质背景,人类工程活动使致灾速度加快,致灾程度更为严重。为此,应查明煤矿区内新构造运动性质、特点及活动程度,寻找出活动构造或不稳定的复活断裂,分析、认识各种地质灾害产生的原因及分布规律,合理规划煤矿区工程活动。进行煤矿区地质灾害危险性评价,按地质灾害类型圈划未来潜在地区,并作好灾害的预测,制定防治方案,切实做好减灾防灾工作。
⑥因地制宜综合防治,各种地质灾害在空问地域分布上具有一定规律,因而不同灾害类型区应制定相应的治理措施和施工标准,增加有形抗灾、防灾能力。工程措施要严格,生物措施也要同步发展,做到以生物措施为根本、以工程措施作先导的综合防治。只有这样,才能达到预期目的。
3.2煤矿环境生态恢复
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1、煤矿地质灾害的主要类型
我国地质条件复杂,因此煤矿遭受的自然灾害种类也很多,主要有地表沉陷、煤与瓦斯突出、矿井突水淹井、井筒破裂及采矿废弃物污染灾害、水土流失等,严重地危及着矿山正常生产和人民生活。
1.1 地表沉陷
这是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。由地下采空区顶板的冒落所造成的地面变形。在长期承载过程中,采空区矿柱系统中一些最薄弱部位往往会因风化、地震等作用而首先破坏。局部破坏的累积,最终波及整个系统。一般当矿柱的破坏率超过60%时,采空区顶板就要发生冒落,并或多或少地波及到地表。大范围的采空区顶板冒落通常是突发性的,往往伴随有强烈的气浪冲击,且多引起地表沉陷和张裂,造成地上或井下建筑物的破坏。有时,沉陷中形成的裂缝还可使地表水或地下水大量流入井下,直接威胁采矿工作的安全。如湖南锡矿山南矿就曾多次发生大规模的采空区冒落。最大一次冒落面积达34000平方米,使地表产生急剧的下沉和张裂,最大下沉量达1.075米,下沉范围近96000平方米,致使地表的一些井架和烟囱偏斜和弯曲。通常,地表沉陷的范围大于采空区。沉陷洼地的边界与采空区边界连线的倾角称移动角,是预测沉陷范围的重要数据。
1.2 煤与瓦斯突出
地质构造往往是造成同一矿区内瓦斯含量不同的主要因素。通常,张性断层是通达地表的张性断层,有利于瓦斯的排放;压型断裂不利于瓦斯排放,甚至有一定的封闭作用,促进瓦斯在煤层内聚集。褶皱构造对瓦斯分布也有重要影响。当顶板为致密岩层且未暴漏地表时,一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大,在向斜槽部瓦斯减少。当顶板为脆性岩层且裂隙较多时,瓦斯易于扩散,因而脆性岩层顶板的煤层背斜顶部瓦斯含量减少,在向斜轴部瓦斯含量增加。大量的瓦斯地质调查资料说明,与地质构造有关的突出点所占的比例很大,地质构造与突出的关系极为密切。有些突出点虽然其附近的地质条件并无明显异常,但却处于某些封闭构造劝闭的范围,或受某些特殊的构造边界所控制。
据统计,我国在1984—1995年的11年间,煤矿中发生煤与瓦斯突出近10万余次,造成的经济损失约100亿元。1991年4月21日,山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸,死亡147人。无论是从经济效益上看,还是从人民的人身安全来看,灾害的防治都是刻不容缓的。
1.3 矿井突水及淹井灾害
受开采破坏与影响,通过各种自然的或人为的通道进入井巷和采掘工作面空间的水,称为矿井水。煤矿中突水事故是比较常见的,并且严重影响了煤矿的生产、效益和安全。比如1975年9月26日,徐州矿务局权台矿南二采区-225水平325工作面刮板输送机道掘进放炮时,透老下山发生突水事故,最大突水量40m3/min,几分钟刮板输送机道全被水、煤块和矸石杂物淹没淤塞,共29人遇险。当时跑出14人,其中1人被水冲出时受轻伤。被堵在独头切眼上山15人,经过12小时清淤抢救,全部脱险。给矿井带来严重的人员伤亡和重大的经济损失。
2、地质灾害防治措施
为了保持经济持续稳定发展和维持社会的安定,必须切实重视对煤矿地质灾害的防御,制定防御自然灾害的对策和措施。
2.1 加强科学管理
地质灾害有着偶然性,但也有一定的规律可循。作为煤矿开采来说,要合理规划开采范围,杜绝私挖乱采现象。要在煤矿采掘资料的基础上结合矿区实际情况,建立健全矿井地质观测,查明影响煤矿正常生产和建设的各种地质因素,是矿井地质工作的首要任务之一。因此要再矿井地质工作中队煤系、煤层、地质构造等进行观测。还要建立地质灾害预报制度,并提出相应的防治措施。总之,地质灾害预防和管理工作是一项长期的、艰苦的工作,只有做好这项工作,才能够做到来雨绸缪,防患于未然,才能彻底减轻灾害带来的损失。
2.2 加强政府部门对地质灾害防治工作的领导
首先,要摸清地质灾害底数,掌握地质灾害分布规律,制定出地质灾害易发区和危险区,在此基础上拟定防治规划、计划。其次,坚持每年组织有关专家进行汛前、汛期和灾后的检查研究,以防为主,综合治理。第三,加强行政管理执法力度,健全完善5个体系:建立地质灾害防治的法律法规体系;完善政府部门执行法律法规的机构和体系;建立完善的地质灾害监测机构体系;建立一套完善的信息体系,及时掌握地质灾害动态;建立政府预测预报体系,分定期、不定期、长期、中期、近期及临灾警报等,对问题严重的要进行通报、曝光。
2.3 加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识
广泛宣传各种地质灾害知识,培养全民灾害意识,可以做到灾前有防,灾中不慌,灾后自救,提高生存能力,减少灾害损失。在广大人民群众中,通过各种途径做好防灾抗灾的宣传教育工作,引起人们对灾害的足够重视,增强人们的防灾意识,达到心中有数、居安思危的效果。
3、结语
总之,矿井地质工作是煤矿安全工作的一个重要组成部分。加强矿井地质工作的预防,对减少和杜绝各类事故发生,实现安全生产,有着重要的基础性意义。
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煤矿地质灾害是导致煤矿安全事故的主要原因,对地质灾害的成因及特征分析对煤矿地质灾害的防治具有积极的作用,现阶段,煤矿企业的工作人员必须将地质灾害的防治工作作为各项工作的重点,对施工过程中的开采行为进行反思,为施工安全着想,对地质灾害进行预防和治理,避免施工中出现安全事故。
1、煤矿地质灾害的特征分析
1.1 山体滑坡
开采过程中没有及时对坡体的应力进行分析,与原有的应力进行必要的对比,煤矿开采时产生的大量煤矸石堆砌后破坏了坡体原有的应力,打破了应力平衡,造成煤矿坍塌、山体滑坡。我国每年因山体滑坡而遭受的经济损失达到数亿元,造成的人身安全事故更为严重,例如重庆某煤矿煤矸石倒坍,大量煤矸石沿着坡面推移500m,把14户住房夷为平地,导致3人死亡、18人失踪、24人掩埋、1人生还的严重后果[1]。
1.2 地面沉降
地下煤矿被大量开采后,地下几乎成为中空的结构,导致地面沉降或塌陷现象,导致这种灾害的原因是开采作业破坏了地应力平衡,影响了地质结构,地应力再次分布时使矿井地下围岩层或周围地表开裂移动,最终导致岩石破碎。
若在煤矿开采的过程中,没有及时排除采空区的地下水,那么地下水格局将受到破坏,水土结构发生变化,出现大范围的漏斗现象与地表凹陷现象。地面一旦坍塌或沉降,将会出现非常严重的后果,地质灾害的破坏力也会加强,采矿区出现重叠[2]。
1.3 瓦斯突出
在煤矿开采之前,瓦斯以游离的状态吸附在煤炭表面或煤层的缝隙之间,达到相对稳定的状态,煤炭开采之后,开采区和周围地方的地应力受到影响,瓦斯储气封闭系统的平衡能力被破坏,瓦斯的相对稳定状态也被破坏,吸附在煤层之间的瓦斯释放出来,在自然环境或人为因素的作用下,常常发生爆炸,引发火灾、中毒等严重灾害。
1.4 矿井突水
在煤矿开采过程中,常发生矿井突水事故,矿井突水是由于地下水的整体结构被破坏,地质结构的稳定性受到影响造成的,这一现象势必会阻碍矿井内的正常生产。水势猛、涌水量大是矿井突水的主要特点,造成的损失也较大。目前,矿井突水事故已成为矿井安全的重要威胁因素。
1.5 矿井闭坑
地质灾害具有不可预见的特点,矿区灾害的防治措施具有较短的时效性,所以在矿井闭坑后会遗留安全隐患。
地质灾害是山体崩塌,露天开采后,往往出现高边坡,在自然环境的影响下,会出现山体滑坡或山体崩塌。
地质灾害是山体开裂、崩塌或地面裂缝,这些地质灾害在常见于开采较浅的地区,地面受到开采的影响形成一定程度的破坏,在自然环境的影响下,往往会出现泥石流、坍塌、山体滑坡等地质灾害,这些地质灾害有一个共同的特点,即具有明显的滞后性,也就是说这些地质灾害不会发生在开采过程中,而是出现在开采之后的一段时间,灾害发生的诱导因素是外界环境的直接影响[3]。
2、煤矿地质灾害的防止措施
2.1 科学管理生产过程
煤矿地质灾害有其本身的特性,通过对煤矿地质灾害的分析探讨,发现煤矿地质灾害没有绝对的偶然性和规律性,从施工安全出发,为了避免地质灾害引发安全事故,煤矿企业的管理人员必须在煤矿开采前制定相应的生产方案,加强安全生产规章的宣传力度,禁止开采过程中的乱挖乱采。随着煤矿产业的发展和进步,煤矿地质灾害成为有关部门重点关注的内容,煤炭生产企业也开设了安全管理课程,制定了较为完善的安全管理机制,以期提高安全管理水平,做好地质灾害的预防措施,减少安全事故的发生。
2.2 采空区地质调研和应急预案
结合地质灾害的相关特点,可以发现很多地质灾害是由于地质结构的不定向变化造成的。因此在煤矿的开采之前必须做好采矿区的地质调研工作,了解目标区域的地质构造和活动现象,及时找出安全隐患,做好应急预案,最大程度低防患于未然,降低地质灾害的发生频率[4]。
除了做好地质调研工作外,还要做好工程测量工作煤矿测量工作能为煤矿开采提供更精确的施工数据,提供更好的服务。测量工作主要是对每款给所处区域进行测绘和勘探,在进行测量工作的过程中,现对基本的地质参数进行测量,保证施工的精确度,另外必须对可能出现地质灾害的区域进行反复的测量,通过理论数据的对比,实施必要的防范措施,在煤矿开采的过程中不断纠正施工人员的开采方法,及时做好指导监督工作。
2.3 科学开采,制定防治计划
煤矿地质灾害与煤矿的开采方式密切相关,在大多数煤矿企业中,开采工艺缺乏科学系统的指导,依然沿用传统的开采方式,忽视了环境问题和地质灾害问题的控制和掌握,导致在煤矿开采过程中地质灾害频发,煤矿企业的经济利益会受到一定的损害。因此一些煤矿企业的高层管理人员对开采方式和管理方式进行了改革。
煤矿开采作业必须秉持科学发展的观念,对传统的开采方式进行必要的反思,结合现代科学技术对其进行完善。将科学合理的管理策略应用到当今的煤矿管理工作中去,制定出严格的管理制度,对开采方式进行规范,避免盲目开采给生态环境带来的破坏,导致地质结构失衡。应该预先对安全隐患制定必要的防治计划。必须深刻地认识到,煤矿开采给环境带来的破坏,为了降低对自然环境的危害,在煤矿开采之前,必须预测到开采将要带来的后果,制定出防治灾害、恢复自然的计划方案。
2.4 防止瓦斯超标
在煤矿生产中,矿井中的气体大多是烷烃,甲烷占大部分比重,还有少量的乙烷、丙烷、丁烷、硫化氢和氮气等气体,以上气体在遇明火时就可发生爆炸,或者当氧气浓度达到10%,瓦斯浓度在5%-16%之间就会发生爆炸,严重威胁着矿工的生命安全,将此类气体爆炸的危险统称为瓦斯问题,由于关系到工人的生命安全和生产效率,所以瓦斯问题一直都是煤矿开采过程中重点关注的对象,为了降低瓦斯对煤矿开采过程造成的影响,保障施工人员的安全,煤矿企业应从三个方面考虑。
第一要注重开采过程中瓦斯的抽取,瓦斯抽取是煤矿安全生产过程中的重要工作。随着科学技术的不断进步,应善于结合现代电子传感器技术,建立完善的瓦斯抽取系统,另外,在煤矿开采之前进行瓦斯的抽取工作,做好防范措施,保证瓦斯的排放质量。
第二要做好瓦斯超标的防治工作,瓦斯超标的防治必须先建立完善的预警体系,设定瓦斯应急处理机制。在传统的瓦斯检测中常以装有金丝雀的鸟笼放入矿井,一旦瓦斯浓度过高,金丝雀就会昏厥,金丝雀昏厥时的瓦斯浓度还不致对人体造成危害,采用这种方法可以提前撤出矿井,停止生产,待瓦斯浓度降低后再开始工作。随着现代科学技术的进步,必须积极借助现代科技手段进行监测,采用合理可靠的电子报警系统,及时预警,一旦出现瓦斯超标,系统给予准确的报警信号。另外,煤矿企业还必须制定出有效的应急措施,当瓦斯超标时可以在第一时间进行治理,避免瓦斯事故的产生,值得注意的是,在瓦斯治理的过程中,必须控制明火和电火的使用,避免瓦斯爆炸[5]。
第三要不断提高工人的预警及采取措施的能力。瓦斯超标严重威胁着工人的生命安全和煤矿企业的的生产效率,在借助现代先进的科学技术进行及时预警的同时,最重要的是要求煤矿开采工人具备较高的综合素质,煤矿企业可以定期进行技能培训,进行必要的危险救援演练,提高工人应对危险情况的能力。
2.5 加强生态治理,提升矿区环境
结合我国的煤炭开采现状来看,大部分矿区已经打破了原有的地质平衡和生态平衡,导致地质灾害频频出现。针对这种状况,煤矿企业必须对现有的工作内容进行调整,加强对矿区周边生态环境的重视,以科学有效的方法加强生态治理,提升矿区环境。生态治理涉及的内容较多,结合现阶段煤矿企业的发展,矿区的生态治理主要包括周边植被的恢复和地下采空区域的回填,降低环境污染的同时避免地质结构受到严重的破坏从而引发坍塌等事故,降低煤矿地质灾害的发生率。
结语
煤矿开采的过程中不仅为环境的治理带来了一定的压力,还严重影响了地质结构的稳定性,致使煤矿地质灾害频频发生,阻碍了国内煤矿产业的发展,为能源的利用带来了影响。在煤矿开采过程中,必须秉持可持续发展的观念,结合地质灾害的特征和诱发原因,对开采方式进行必要的反思,制定科学地质灾害的预防措施,寻找解决地质灾害的方法,维护矿区周边生态环境的同时,提高煤矿的开采质量,为工业生产提供更多的能源。
参考文献
[1] 杨洋.探讨煤矿地质灾害特点与对策[J].辽宁工程大学学报,自然科学版,2014,15(14):154.
[2] 左子木.煤矿地质灾害及其防治措施分析[J].中国科学.技术科学,2015,26(6):157,158.
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为提高煤矿企业在遭受突发性地质灾害时的快速反应能力,最大限度地减少地质灾害造成的损失,根据地质灾害防治相关条例要求,要加强煤矿地质灾害防治,必须坚持“以人为本,预防为主、避让与治理相结合”的原则,以减少地质灾害造成人员伤亡和降低生命财产损失为目的,预防和减轻地质灾害造成的损失,保障广大职工的生命财产安全,加快矿井安全高效发展。
1煤矿地质灾害的特征
1.1群发性
人们在开采煤矿时,难免会破坏原有地质环境,而煤矿地质灾害正是地质环境对自身所遭破坏的一种反馈。煤矿地质灾害具有一定群发性,在某一时段或某一区域易集中发生。如当矿井某一区域发生自然灾害后,在群发效应的影响下,通常会伴有更多,更大的灾害。
1.2衍生性
地质灾害的衍生性主要指发生一种地质灾害后,时常会衍生出很多并发灾害与次生灾害,形成灾害链。如煤矿顶板灾害会造成地面塌陷,形成地裂缝,毁坏耕地,同时也会破坏地表建筑物,影响地表径流等。
1.3持续时间多样
有些地质灾害如瓦斯爆炸、顶板破碎等都属于突发性灾害,灾害发生时间短,破坏强度大;而也有一些灾害持续时间长,渐发性强,如采煤塌陷灾害、土地盐渍化灾害,因此煤矿地质灾害持续时间具有多样性。
1.4无法避免但可防御
当前受科学技术水平的限制,我国的煤矿地质灾害防治工作存在的问题仍然较多,在一定时期内避免地质灾害发生很难。但就以往煤矿地质灾害发生情况而言,只有地质隐患达到一定程度后通常才会发生地质灾害,且地质灾害的规律性较强,因此可采取措施防御这些灾害,在我国煤矿科技飞速发展的影响下,这些地质灾害在将来的某一时间一定可以得到控制。
2煤矿地质灾害现象
2.1地表下沉
对于煤炭开采区域发生地表的下沉是不可避免的,但是当一些煤矿为了追求更多的经济利益,对煤炭进行过量开采会造成煤层上方的地表下沉严重,甚至某些地方发生塌陷现象,结果会造成地表的建筑或农田被损坏而无法使用。塌陷的发生主要是因为开采的煤层被过分挖空,同时采空区没有及时回填,在原岩应力的作用下煤层上方顶板失去平衡,破坏严重,从而破坏延伸到地表产生塌陷。另外,对于在水体下采煤时,如果对水体处理不当,导致水体大量流入矿井内,造成地下水位的下降,这也会引起地下水上方的岩层破坏,且可能延伸到地表引发地表塌陷。
2.2瓦斯
瓦斯作为一种易燃易爆的气体赋存在煤层内,当含量较小时不会产生危害,但是当在矿井内积聚到一定量时容易造成煤矿工人窒息或引起瓦斯爆炸事故发生。煤矿瓦斯的积聚有两种方式:缓发性。对于瓦斯矿井,工作面在推进过程中,煤层内的瓦斯会逐渐的外流,当通风系统设计合理、工作正常时,瓦斯随风流被顺利的排出,但是当出现通风死角或通风故障时,局部瓦斯会逐渐的积聚并达到对人体伤害和爆炸浓度,显示出一定的缓发性;瞬发性。有些高瓦斯矿井在开采过程中会出现瓦斯喷涌状况,不可避免的产生瓦斯浓度增大的现象,如遇火源会引发瓦斯爆炸事故发生。
2.3滑坡
对于煤矿开采造成的滑坡与自然灾害情况下发生的山体滑坡是不一样的,煤矿发生的滑坡主要是指对煤矿生产过程中产生的废弃物(如矸石、建设废料等)的不合理堆放对原有山体或植被造成影响和破坏,导致矿区周边山体发生滑坡事故,这样的滑坡是人为的结果。
3煤矿地质灾害的预防措施
3.1强化灾害宣传、教育
为更好的防治煤矿地质灾害,首先政府及相关部门应足够重视煤矿防灾工作,应做好防灾宣传、防灾教育工作,让全矿井人员足够重视防治灾害,同时应提高矿井施工人员的防灾、救灾技能,逐步提升矿井防灾,救灾能力。其次矿井灾害防治部门,也应实时深入调查研究矿井地质灾害与灾情,以便第一时间掌握灾害实情,不断更新灾害防治方法与技术,同时应做好灾害防御准备工作,以更好的防御各种地质灾害。
3.2增强对地质灾害相关问题的研究
应依据当地自然地质环境特点,对矿区地质灾害进行有针对性的综合治理。对此,首先应系统性的调查监测矿区地质环境灾害,把地质灾害发生机理、规律找出来,以给灾害治理提供参考。若遇到独发性灾害,应联合相关科研单位共同攻关,仔细分析调研,努力制定一些针对性强,科学、合理的灾害预防措施。
3.3严格落实国家相关法规政策
当前虽然我国已颁布了多条法规来限制约束自然地质环境的污染现象,破坏现象,但在实际实施中由于很多因素的影响,这些法规很难落实到位。对此,我们一方面应深入学习研究,仔细解读这些法规。另一方面应以本矿井实际情况为基础,有针对性的制定一系列生态恢复措施,坚持走可持续发展道路,强化执行力度,充分落实好各项规章制度。
3.4开展综合化治理
综合性系统规划矿区地质环境治理,充分借助各种防灾减灾手段,改善矿区生产环境。强化地质环境评估,在开展矿山工程项目前,应先进行地质环境影响评估,以协助矿区后期绿色开发。同时,为使矿井施工对周边环境影响达到最小,应把地质环境评估工作贯穿于整个矿井生命周期全过程,应从建井一直到最后报废关停;建立健全地质环境监测体系。应以矿区多发灾害点为中心,构建一地质环境监测网络,进行“重点抓,全面铺”,以实现及时有效预防矿区地质灾害的目的;发展有效的防治技术。可通过对工程措施、生物措施以及农业措施的综合系统应用,来有效治理地质环境。如复垦技术、矸石再利用技术、地表减沉技术等,以更好的支持矿区地质环境治理。
3.5合理开发资源,进行清洁生产
据以往经验矿井发生的很多地质灾害,都是由于资源开发的不合理引起的。因此,为实现矿井的长期健康可持续发展,各矿区在未来发展中一方面应重视统筹管理资源开发利用,另一方面应大力发展煤炭资源清生产工艺,适度、优化资源利用。具体可从下列几方面着手:发展动力洗煤技术,固硫煤炭技术,不断提升煤炭品质,从源头治理污染;综合质量矿区地下水与地表水,合理利用水资源,逐步优化矿井排水;综合利用矿井三废(废气、废渣、废水),发展循环利用技术。
3.6及时启动应急预案,疏散矿区作业人员
一旦出现了煤矿地质灾害事故,矿区负责人需要及时启动应急预案,通知上级领导部门以及消防部门组织相关救援人员进行处理,同时,迅速疏散事故区域工作人员,避免出现二次塌方或二次爆炸事故。在事故处理完毕后,需要进行总结,发现问题出现的原因并杜绝该问题的再次出现,保证煤矿开采安全。
4结论
总之,煤矿地质灾害具有群发性、衍生性、持续时间多样、不可避免但可防御等特点,我们应根据煤矿地质灾害特点,积极寻找地质灾害发生原因,研究地质灾害防治方法。通过科学、合理的预防、治理手段,以有效控制各类地质灾害,努力实现人与自然和谐发展。
参考文献:
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1.1.1 山体滑坡
煤矿在开采过程中,会堆放大量的矸石,对坡体的原始应力平衡造成破坏,这也是山体滑坡崩塌的主要原因。根据资料显示,这类灾害每年给我国造成巨大的经济损失。如:抚顺西露天矿,因为矿区复杂的地质构造,导致在采矿的过程中经常出现山体滑坡的现象,在1914年间,发生了无数次的滑坡现象,并且在长达5.5km的抚顺西露天矿之外也出现了山体滑坡的现象。根据资料的统计,直至1935年,抚顺西露天矿一共发生了50多次山体滑坡现象,最大的塌方量达到了129万m3,并且在1993年的山体滑坡中,还出现了泥石流的现象,给当地经济的发展带来了巨大影响,也给国家造成了巨大的损失。
1.1.2 地面沉降和塌陷
在煤矿开采之后,常常出现地面沉降和塌陷的现象。造成这一现象的主要原因就是在开采过程中对采空区的围岩造成破坏,以致于采空区岩石冒落和破碎。此外,在开采的过程中,将采空区的地下水进行不断的排出,扰乱采空区地下水的分布格局,加大采空区的水力坡、出现大面积的降落漏斗现象,导致地表出现沉陷的现象。如牛马司、短陂桥煤田,因为煤矿的开采,导致地面出现了沉降现象,使水田中的水无法排出,在水侵泡下,房屋墙体出现了开裂现象,房屋的地基出现了塌落陷洞现象。在最近几年的发展中,国有煤矿区出现了很多小型的煤窑,回采“保安煤柱”矿区是出现最多的一个地区。若地面出现了沉降现象,那么将会带来严重的后果。如:加大煤矿地质灾害的破坏力;致使采矿重叠区的出现,出现一系列的赔偿问题,造成不必要的纠纷和矛盾。
在1994年8月24日,大同县黄土坡煤矿发生了建筑物塌陷事件,事件的发生造成了21人死亡,40人受伤,1748万的经济损失。从上面陈述出来的资料我们可以看出,塌陷事件对人们的生活以及矿区的土地资源造成重大的威本文由收集整理胁。
1.1.3 瓦斯突出
在储气封闭系统中,瓦斯能以游离状态和吸附的状态存在于煤层的缝隙之中,当人们调整对地应力进行局部调整时,就会将储气封闭系统予以破坏。在人为活动和自然条件的作用下,瓦斯就会出现爆炸现象。根据资料的统计,在1984至1995年间,我国发生的瓦斯爆炸现象至少10万次,并造成了巨大的经济损失。在1991年4月21日中,我国山西省红洞县三交河煤矿发生了瓦斯爆炸现象,死亡人数147,还有无数的受伤人员,造成巨大的经济损失,给人们的生活带来了重大的影响。
1.2 煤矿在闭坑后采场潜在的灾害特征
因矿山灾害治理的措施的实效性较短,并且存在着很多的不可预见因素,导致在采矿之后,还会遗留一些隐患。主要表现为山体崩塌和滑坡,造成这一现象的主要原因就是在露天开采之后,出现了一些高边坡,虽然很多开采人员在离开之前会使用废石进行填补,但是还是会留下一些高坡,尤其是开采较深的地区,在自然条件的影响之下,出现了山体崩塌和山体滑坡的现象。
对于低下开采地区而言,留下的潜在灾害主要为地面裂缝、地面崩塌、山体开裂,因地面受到的破坏性过大,导致山体受到破坏,在自然条件的作用之下,会出现山体坍塌、滑坡、泥石流等现象。这些灾害都具有一定的滞后性,在开采的过程中,不会快速的发生,但是在长时间之后,就会频繁的出现。
2 煤矿地质灾害防治及生态恢复措施
2.1 煤矿地质灾害的防止措施
2.1.1 加强地质灾害宣传教育,让人们形成防灾意识
各地政府和有关政府应该加强地质灾害的宣传教育,开展各种各样的宣传教育活动,让人们形成防灾意识,在出现灾害时,人们能有足够的承受能力,并采取相应的措施来进行自我保护。此外,各级领导和矿业管理人员应该对煤矿地质灾害的灾情进行详细的了解,并对各种防灾方法、减灾方法进行全面的掌握,通过宣传教育活动将这些应对措施传授给广大群众。对于出现国灾害的地区,要对灾害的出现予以及时的预测,并提出全面土体的防范措施,尽可能多的减少人员的伤亡,降低造成的经济损失。
2.1.2 合理开采煤矿资源,保护地质环境
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随着社会经济的高速发展,人们的生活需求不断提高,现代人类活动也已经成为强大的地质营力作用到自然地质环境中。自然地质灾害和人为造成的地质灾害的危害越来越突出,给人们的生活带来严重影响。下面重点介绍柠司煤矿的主要地质灾害类型及其相应的防治措施。
柠司煤矿开采对矿区环境的影响主要表现在由地下开采所造成的地面开裂及塌陷,沟缘崩塌、滑坡,泉水枯竭,河水断流以及区域地下水位的下降;周边矿山剥离堆土和矿渣堆积而占用土地以及淤塞河道而造成山洪或矿山泥石流发生的危险在水文地质条条件不明进行采掘活动时还可发生突水灾害;当临近老窑采空区周围区域进行采掘活动时还可发生透水、有害气体中毒等灾害
一、柠司煤矿开采可能引起的地质灾害类型
(一)地面塌陷与地裂缝
柠司煤矿为采用地下开采的煤矿,由于煤层开采后采空区上覆岩土体冒落、弯曲变形并产生裂缝等而在地表发生大面积变形破坏,形成矿区地面变形地质灾害。表现面状下沉的地面塌陷和线状分布的地裂缝。
地面塌陷与地裂缝不仅破坏土地资源,影响农业生产,在沟谷边缘处还易造成崩塌、滑坡等地质灾害,影响正常的生产和生活。据初步统计,目前柠司煤矿因采动造成的地表塌陷面积已达1000公顷。
(二)地压灾害
地下采煤的过程中,同时要维护顶板和围岩稳定。如果对地下硐室不及时进行支撑和维护或维护质量不过关,则硐室围岩就会在地应力的作用下发生变形或遭到破坏。当工作面过断层、冲刷等地质变化时,在初采初放、末采过程中,尤其是当煤层顶板兼为软岩或复合顶板时,矿山压力表现明显,在地应力作用下,常造成顶板离层、切顶、下沉和垮塌,甚至造成采场大面积冒顶等地质灾害。
(三) 矿井突水
矿井突水是煤矿开采中发生的严重并常见的地质灾害之一。煤矿建设及生产过程中,因对地质及水文地质条件不明或资料掌握的不确切,也会发生突水灾害。柠司煤矿在建井期间曾在施工主副斜井时因对所穿越的煤层火烧区资料掌握不细,对灾害估计不足,虽预先对围岩进行了加固处理,仍然发生过小到中等突水; 由于对矿井南翼水文地质条件认识不够,在南翼首采面投入生产时也曾经发生过较大的突水灾害,严重影响着煤矿的安全生产和经济效益。
(四)老窑采空区威胁
在柠司矿井中部河道两侧原分布有多达15个有采矿权证的地方小煤矿, 2009年,政府将这15个小煤矿进行了整合。目前柠司矿井北翼东临两个整合后的地方煤矿,井田南翼东部河道以南保留两个地方煤矿。
当采掘活动接近这些煤矿开采形成的老空区时,会受到与老窑贯通而发生透水、有害气体溢出等危险。
同时本矿采空区积水也成为采掘生产的潜在威胁。
(五) 煤层自燃
柠司煤矿所采煤层属侏罗纪中等变质的易自燃煤层,当氧气、温度等条件允许时,可发生自燃。由于矿井埋藏浅,采动裂缝往往与地表贯通,当采空区通道封闭不及时等因素同时作用时,可发生采空区散落的煤炭发生自燃的危险。
二、柠司煤矿地质灾害的防治措施
(一)查明矿区的地质及水文地质特征,提前做好减灾防灾工作
查明矿区内的地质及水文地质特征,寻找出隐蔽至灾因素,认识地质灾害产生的原因,及时分析出地质灾害可能的分布规律,合理规划煤矿开采活动,提前做好矿区井下地质灾害危险性评估,灾害的预测预报,及时做好防灾减灾工作。
(二)建立良好的通风系统,以降低瓦斯、煤尘及煤层自燃灾害
确保矿井通风,搞好“一通三防”工作,加强防灭火,是防治井下瓦斯、煤尘事故和煤层自燃的有效预防措施。矿井应配足风量,实行机械通风、分区通风、上行通风;禁止携带烟火等易燃物品入井,必须选用煤安、防爆型的电器设备;放炮前后必须检测瓦斯;注意防灭火;建立瓦斯检查制度及时处理积存的瓦斯。及时封闭与采空区沟通的巷道,对采完的工作面及时封堵,注意防止漏风等。
(三)加强采场顶板支护
在矿井建立矿压监测系统,对工作面顶板压力进行实时在线监测,根据周期来压、过变化带等时的压力显示及时移动支架缩短控顶距离,加强顶板支护,减小压力作用。当工作面在初采初放阶段初次垮落步距较大,在老顶尚未垮落时,矿山压力显现明显,支柱行程常会缩短,支架被“压死”,必须保证泵站额定压力,加强支护;工作面在末采阶段,因煤柱缩小,矿山压力集中且反复作用,使得工作面支撑压力增大且顶板异常破碎,常造成煤壁片帮,采场冒顶现象,因此在保证泵站核定压力的同时,还要采取工作面顶板锚固、挂网等特殊支护方式,保证回撤安全。
(四)对地表沉陷进行调查、治理
在工作面日常生产中,及时对地表塌陷范围进行调查,并设立标志牌,圈出塌陷区范围,禁止闲散人员进入。对塌陷区及时投入,安排治理。目前公司已经对北翼一条沟谷及其部分支沟进行了沟底填实和隔水处理;对北翼东区多个工作面采空区地表沉陷、裂缝,采用人工为主配合机械对裂缝进行开挖、填土、夯实处理,恢复生态平衡。已累计投入资金近千万元。
通过地表裂缝填埋,沉陷治理,既防止了大气降水和地表水进入井下的威胁,也减小了采空区浮煤通过采动裂缝与地表大气沟通发生自燃的风险。
(五)超前探查老窑采空区
当采掘临近原地方煤矿采空区时,提前采取超前探查采空区工作,严格执行《煤矿防治水规定》“预测预报,有疑必探,先探后掘‘先治后采”防治水原则,通过物探先行,钻探验证的方法,目前已多次探到老窑采空区,确保了采掘生产安全。
(六)工作面顶板疏放水
通过南翼补勘及矿井水文类型划分工作,我矿南翼水文地质类型属复杂型,充水水源主要为风化基岩含水层水。在南翼水文条件不明朗区域,一直坚持开展工作面煤层顶板含水层钻探探查兼疏放水工作,确保了工作面开采安全。
(七)相关政府部门应加强在地质工作中的领导作用
在煤矿地质灾害治理过程中,政府部门应发挥好组织领导作用。首先,相关部门应清楚本地区的地质灾害状况,掌握地质灾害分布规律,从而推测本地区易发生地质灾害的薄弱区域以及这些地质灾害发生可能带来的的严重破坏性,据此制定出初步的防治计划和措施。其次,应坚持每年组织专家组进行灾前、灾中和灾后的检查与研究,遵循“以防为主,综合治理”的原则。最后,应完善政府部门执行法律法规的机构和体系;建立健全相关法律制度,并加强执法力度;建立并完善本地区地质灾害监测机构体系,及时掌握地质灾害动态;加强对各相关部门的协调监督管理,对存在问题的及时进行纠正,杜绝对灾害防治工作中的疏忽大意。
(八)煤矿企业应全面加强地质灾害宣传教育工作,形成全员防灾意识
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文献标识码:A
一、 引言
地质灾害泛指由于地质营力或人类活动而导致地质环境发生变化,并由此产生的各种危害或严重危害,一般可导致生态环境破坏、人类生命财产遭受损失。地质灾害按照成因可分为两类:(1)自然地质灾害,即自然条件下形成的地质灾害,常见的有地震、火山喷发、滑坡、泥石流、龙卷风等;(2)人类活动影响诱发的地质灾害,如地面沉降等。当今社会人类活动已经触及我们生活的空间的各个角落,甚至是宇宙太空,人类的活动已经大大影响了地质环境的正常发展,从而导致各种各样的地质灾害的发生。
我国是一个煤矿赋存、生产大国,煤炭在较长时间范围内依然是我国主要依赖的能源矿产。然而,煤矿的开采在给国家带来巨大的经济效益的同时,也为煤矿区的地质环境带来巨大的影响,通常表现为破坏性的、难以修复的地质灾害,严重制约了国家的经济发展。因此有必要摸清煤矿区地质灾害的类型,并做好防治措施。
二、煤矿地质灾害的类型及防治措施
煤矿区地质灾害的类型多种多样,总体表现为突发性和缓发性两类。前者为突发性的,通常有矿井突水、露天矿滑坡、瓦斯爆炸、煤尘、岩爆等,突发性灾害一旦发生必然会造成矿井工人生命危险;后者为缓慢的、长期的量变引起质变的地质灾害,通常有地表沉降、建筑物变形、土地荒漠化等环境灾害,缓发性灾害的发生需要一定的过程和时间,灾害发生或过程中及时发现并采取适当的方法,可以减轻灾害程度。
(一)矿井突水。
矿井突水的主要原因主要有以下几方面:(1)煤矿区地质条件比较复杂,地下水源补偿丰富,随着开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大,水压逐渐升高,突水威胁愈加严重;(2)工作人员的突水危险意识低;(3)预测方法落后,野外采集和数据处理存在一定的局限;(4)防治措施不够完善,对于一些突发的现象不能及时判断和处理。
矿井突水应以“预防为主,防治结合”的方针,实际操作中应该在地面防水和井下防水两个方面进行防治。
地面防水主要以修建地面防水设施,减少大气降水和地表水直接渗入矿井井筒,防治方法如下:(1)合理选择井筒位置;(2)井筒附近修建排水沟;(3)渗水时堵塞通道;(4)强制矿区附近有潜在危险的河流改道或新建人工河道等。
井下防水主要防治地表水、老窑积水以及含水层中的地下水在水压力作用下,通过薄弱地段流入井下,主要防治方法有:(1)边开采边探测小窑老空、积水旧巷道、充水断层及含水层的位置,并在开采前及时放水;(2)留设防水煤柱;(3)疏水降压;(4)注浆堵截水和注浆加固改造底板;(5)设置防水建筑物等。
(二)露天矿滑坡。
滑坡是斜坡岩石在重力、水以及其外部营力的作用下,沿岩层结构软弱面形成的岩石破坏现象。当岩体应力超过其强度时,导致岩体破坏,即形成滑坡。滑坡产生原因主要是岩体自重应力、构造力、渗透力和震动力综合作用的结果。露天矿滑坡可以出现在任何一个露天矿开采现场,一般来说年代较老的矿山发生滑坡的危险更高。
露天矿发生滑坡主要有以下几方面的原因:(1)岩石本身具有结构软弱面,抗风化、抗氧化能力弱,其成为地表水、地下水、裂隙水的通道;(2)水流作用软化岩体边坡,降低岩体的强度;(3)露天矿爆破作业震动对边坡稳定性产生影响。
边坡滑坡的主要防治措施主要有以下几个方面:(1)确定合理的台阶高度,进行分层回采;(2)利用现代化手段加强边坡稳定性检测;(3)及时进行地表水和层间水的疏通,减轻岩体内外部的水压;(4)人工加固边坡,增强边坡的强度,改善边坡的稳定性等。
(三)瓦斯爆炸。
瓦斯爆炸是由瓦斯和空气混合后,在一定条件下,遇高温热源发生的剧烈的氧化反应,并伴有高温及压力(压强)上升的现象。瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。爆炸后通常生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡。一般认为瓦斯含量达到5%-16%之间(氧含量应高于12%),遇到高温火源就可能引起爆炸。我国煤矿中,瓦斯爆炸发生的几率较大,必须严格控制瓦斯浓度和火源才能降低其发生的几率。
瓦斯灾害的防治措施主要有以下几方面:(1)开采前及开采过程中必须进行瓦斯抽放,以减少瓦斯浓度;(2)杜绝明火火源、火花、高温物体的存在;(3)利用先进的瓦斯监控设备严格检测;(4)加强员工培训,保证以上三个方面完全落实才能将瓦斯灾害降到最低。
(四)煤尘爆炸。
煤尘是煤矿开采过程中形成的悬浮在空气中的煤粉,这种煤粉不仅污染井下的空气,危害工人的身体健康(形成尘肺病),达到一定浓度和一定温度时同样会发生爆炸。其通常与瓦斯爆炸共存形成链式反应。
预防煤尘爆炸的主要手段是向煤层中注水,在开采工作面喷雾洒水,及时通风,同时杜绝一切明火存在于工作面及巷道内。
(五)岩爆。
岩爆又称矿山冲击,这是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量飞落、喷射、爆散的现象。岩爆灾害的发生影响正常的生产活动,对施工设备和财产造成损害,并危及人的生命安全。
岩爆灾害的发生究其根本原因是岩体的地壳应力的减小,形成自由面,通常与矿井工作面的深度有直接关系,地壳的压力随着深度的增加而增大,岩爆的可能性就更大。
岩爆是一种突发性的地质灾害,其防治手段应以预防为主,主要有以下手段:(1)矿井开挖前期应进行地质构造与应力预测的研究,以选择合适的挖掘地点,避开高应力区等危险地带;(2)根据岩爆发生的机理,依据岩体地应力和岩石力学参数,预测岩爆发生的地点、影响范围和危害程度,提供解决方法;(3)运用爆破、注水、钻孔等卸荷措施,使地应力得到合理分布,以防止岩爆现象的发生;(4)加强安全监测,及时预报,并做好宣传教育工作,加强岩爆灾害应急救险的教育。
(六)地表沉降、建筑物变形、土地荒漠化等灾害。
富煤区地下煤炭的开采造成地下形成大面积的“空洞”,煤层上部的岩层由于应力发生变化而发生变形,在地表反映为凹陷,形成地表沉降。地表沉降与煤层开采的深度、开采范围、煤层厚度等因素密切相关。地表的沉降通常具有滞后性,且变形范围比开采范围大得多。地表沉降同时造成多种衍生灾害,引起地表建筑物的倾斜、变形、地表开裂等。地表下沉同样会导致地表潜水位的下降,从而使大量植物死亡,在生态环境比较脆弱的矿区易造成土地荒漠化的严重后果。
地表沉降的预防与防治措施主要有以下几个方面:(1)鉴于煤矿开采地表沉降的无法避免性,应大力投入地表沉降机理与防治措施的研究,提出适合于不同矿区的开采方式,降低沉陷幅度;(2)煤矿开采前应对地表建筑物进行评价,对于有重大意义的建筑物应该适当的设置保护煤柱;(3)对于以变形的建筑物则采用积极的加固保护措施;(4)恢复沉降区的地面标高,及时铺垫,尽量恢复基本农业需求,植树造林恢复生态环境。
三、总结
煤矿区各种地质灾害并不是相互独立的,总有千丝万缕的联系。所谓“牵一发而动全身”,各种地质灾害的都应以“预防为主,防治结合”的方针对待,在生产过程中运用现代化的科学手段努力把握各种地质灾害的成因机理,做到有备无患。同时,煤矿生产单位也应该具有社会主义责任心,早发现,早预防,保证生产的正常进行,工人的生命财产安全,以及矿区人民和谐的生活环境,保证煤炭行业的可持续发展。
(作者单位:湖北国土资源职业学院)
参考文献:
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[2]李永利.浅谈现阶段我国多发的地质灾害的防治.科技资讯.2011,2.
[3]郭维君,崔晓艳,肖贵元,等.矿山地质灾害主要类型及防治对策研究.金属矿山.2010,410.
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1.引言
煤矿环境污染是多种多样的,既有直接污染又有间接污染,既有化学污染又有物理污染还有生物污染,也有本文通过阐述煤矿地质灾害的危害性来提高人们保护煤矿环境意识,提高矿山作业人们的生活质量。
2.煤矿地质灾害
煤矿地质灾害主要有:岩移、矿井热、破坏土地资源、破坏水资源、影响大气结构、诱发地质灾害、危害人类健康。
2.1 岩移
矿山岩移主要由采矿活动引起,煤层自然、矸石堆积都可能引起岩移,例如新疆奇台县北山火灾,煤层自然引起的地面塌陷达8-10米。由采矿活动引起引起并直接破坏环境的岩体移动主要包括地下开采造成的地表移动和露天开采引起的滑坡。地表移动的形状和特点主要分为两类即漏斗状陷坑、阶梯状断裂和缓波状沉陷盆地。
2.1.1 漏斗状陷坑、阶梯状断裂
这类地表移动发生突然、快速、强烈,危害严重但是破坏范围小,主要发生在浅部及倾斜煤层采空区和开采深度与煤层开采厚度比小于20的缓倾斜煤层采空区以及较大的地质构造分布区。
2.1.2 缓波状沉陷盆地
这类地表移动的最大深度约为煤层开采厚度的70%-80%,但这必须是采空区的长、宽均达到或超过开采深度的1.4倍时才可能发生的,这种塌陷的时间比较长,对地表的影响面积较大。
2.2 矿井热
矿井热是指矿井生产过程中所产生和行成的热,它决定矿井内空气温度、湿度等微气候的重要因素,一般来说,空气温度超过27°,人体散热就极为困难,并可能从空气中吸热而使人体热平衡破坏。因此我国《煤矿安全规程》规定:“生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26°,机电硐室的温度不得超过30°”,当矿井热导致矿井气温超过规定值时,便形成了矿井热害。行成矿井热的热源主要有:地热、空气压缩、井下煤岩层氧化热、煤层自然热、机电设备运行热、爆破热及井下人员体热等。现在随着开采深度延伸,大多数矿井面临着矿井热的危害。
2.3 破坏国土资源、水资源
露天采矿直接挖损土地;地下开采造成土地塌陷损坏;煤矸石和剥离物排放压站土地;采矿“三废”污损土地;采挖和塌陷引起的微地形地貌和地质、水文、水文地质条件的变化可导致土地的排水系统的破坏和水、热、气、肥等土壤肥力因子的恶化,以及地表积水、盐渍化、沙漠化和水土流失等,煤矿土地环境破坏造成了耕地锐减,不同程度的抑制农作物生长。同时采矿活动有时改变地下水恶和地表水的储存和循环状态,疏干和破坏水资源,造成井泉干涸或水位下降及地表水流失。此外煤矿固体废物可随大气降水、地表径流进入地表水体和地下水而污染水源。
2.4 影响大气结构
煤矿地质灾害不仅能改变井下和矿区空气的成分和结构,造成烟尘弥漫、能见度降低,有毒有害气体成分偏高等不良空气状况,而且会在一定程度上影响大气圈的成分和结构以及与岩石圈、水圈、生物圈的动态平衡,加剧温室效应,臭氧层破坏。例如煤矿废气中含有大量的CH4和CO2,排入空气后可使温室效应、平流层臭氧减少加剧;矿井废气含有硫化物、氮氧化物等则是酸雨和光化学烟雾行成的基础物质和根源。
2.5 诱发地质灾害
煤矿地质灾害严重威胁煤矿安全生产和矿区居民的人身安全。如矸石山堆积和采矿岩移可诱发山体滑坡、山崩、泥石流、矸石山滑塌、矸石流等,采矿废气中可燃气体和煤尘达到一定浓度会发生爆炸;二氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等有毒有害气体达到一定浓度会造成旷工窒息、死亡;采动压力可诱发冒顶、片帮、矿井突水、煤与瓦斯突出和地面建筑物倒塌、断裂等灾害。
2.6 危害人类健康
煤矿开采造成环境污染,而环境又影响人类的生存,轻则致疾,重则死亡。所导致的疾病既有急性的也有慢性的且以慢性的为多,例如煤肺病、硅肺病和煤硅肺病。此外还有放射性疾病等,对在井下作业的人们带来了极大的危害。
3.煤矿地质灾害的防治建议
3.1 政策性措施
所有煤矿企业必须坚持资源开发与生态环境保护并重的原则,加强矿产资源勘察、开发、闭坑的生态环境治理与恢复工作;坚持预防为主,防治结合的方针,严把矿山生态环境地质环评工作,大力宣传“合理开发资源,有效保护生态环境”;坚持“谁开发,谁保护,谁破坏,谁治理,谁受益,谁补偿”的原则,最大限度避免和减轻矿山生态环境问题及矿山地质灾害的发生,促进资源开发与环境保护协调发展。
3.2 地质灾害监测
展开煤矿地质灾害的监测,省、市、县各级形成地质环境监测网,展开煤矿地质灾害活动的同时,开展矿山地质灾害的调查工作,尤其是每年的汛期前、汛期、汛期后的灾害动态检查,对重要监测点进行定期、循环监测,将地质灾害造成的损失降到最小。例如利用仪器对岩体进行检测,主要检测内容是岩体移动方向、速度,井巷工作面收缩、变形,地表移动方式、类型、规模、范围,岩体应力、应变、岩体强度等,根据测定的相应参数,采取相应的支护方式,提前制定相应的应急预案。
3.3 依靠科技手段,提高矿山开采技术水平
加强矿山环境保护和科学研究,着重研究煤矿开发过程中引起环境变化及防治技术,煤矿三废处理和废弃物回收与综合利用技术,提高煤炭采、选技术,同时开展煤矿地质环境评价,发现可能存在的地质灾害,提前使地质灾害获得有效的控制,利用科技手段减轻或消除危害。
3.4 建设绿色矿山
第一,在源头上做起,煤矿企业应积极进行节能减排、改善矿区周边环境、改善周边交通和水利条件。对于无能力进行节能减排的煤炭企业进行勒令整改,并对其进行技术指导;第二,土地复垦、露天坑、塌陷坑、地裂治理方面,煤矿企业在矿产资源开发设计、开采各阶段中,有切实可行的矿山土地保护和土地复垦方案与措施,并严格实施;坚持"边开采,边复垦",对采掘活动带来的露天坑、塌陷坑、地裂进行回填,并植树造林,防止水土流失,逐渐改善地下水资源,改变矿山微气候,使矿区上空的空气质量高于城市空气质量。
3.5 煤矿企业责任
煤矿企业应坚持"以人为本"的理念,善待员工、鼓励员工、增加员工对企业的认可度、加强企业的凝聚力和向心力,激发员工的主观能动性,鼓励员工进行创新,营造良好的职工生活和井下作业环境,减少煤矿职业病人群,提高煤矿员工生活质量。
4.结语
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煤炭是最具优势的矿产资源,尤其是中西部地区的储量更为重要。随着煤炭资源需求的增加,近年来煤炭生产企业井喷式的开采严重的影响着矿区环境资源、诱发地质灾害和导致环境污染。不同地域矿山开采诱发的环境地质问题也各不相同,露天和地下不同的开采方式诱发不同的环境地质问题也日趋严重。与此同时导致在开采过程中出现了大量的地质灾害以及对周围的环境造成了不可修复性的危害,严重威胁着矿区周围人民的生命和财产安全,更严重制约了内蒙古可持续性经济的发展。
1 煤矿地质灾害特征分析
1.1内蒙古中西部地貌复杂多样,高原、山地、平川、丘陵谷地盆地分别占全区53. 4 %、20 %、8. 5 %和16. 4 %。戈壁沙漠、沙地干旱半干旱地区面积约40. 1 万km2 。其中鄂尔多斯、巴彦淖尔、乌海及阿拉善等地区年降雨量不足200mm ,蒸发量高达1600 ―2000 mm ,生态环境十分脆弱。该区域煤炭储量又非常丰富,由于历史及政策等多种因素影响,掠夺式开发、粗放式管理导致了矿区一系列环境地质问题发生,这些滞后发生的地质灾害和环境问题产生的原因为露天开采过后的煤矿虽然在后期进行了回填作业,但是由于回填土质的不同以及回填高度的差异,在一些开采较深矿区尤为明显,将会导致后期隐藏的地质灾害隐患的发生。
1.2矿井水、露天矿坑水、洗煤废水、煤矸石山淋溶水中有毒有害物质污染土壤、植被和矿区河流。矿区煤炭长期堆放大风扬尘产生煤粉灰、煤矸石长期风吹日晒大风扬尘、矿井排风有害气体、煤矸石自燃和煤层自燃污染等造成矿区周围大气污染严重。其中像乌海市的乌达跃进选煤厂矸石山燃烧区附近SO2平均浓度为10. 69 mg/ m3 ,超过国家标准70 多倍,H2S 平均浓度1. 57 mg/ m3 ,超过国家标准150 多倍,造成矿区周边大气环境污染严重。地下开采的矿区闭坑后可能会发生地面沉降、塌陷以及表面裂缝等地质灾害,在某种特定的条件下甚至会引发山体滑坡以及山体开裂等严重后果,将会给周围人民的生活及成产带来难以想象的灾难。
2矿山环境治理原则
2.1以人为本。在矿山环境治理时,首先考虑的是矿区周围人民的生命及财产安全,保护矿区周围居住地避免遭到矿山开发引起的地质灾害的影响。
2.2综合治理。在矿山环境治理过程中,要根据不同的地质条件、地质分布及不同的地质灾害隐患进行因地制宜综合治理。治理时选择的方法不同,治理的重点也各不相同,因此,综合治理才能有效的进行因害设防,减灾减害。
2.3注重效益。煤矿资源的开采本质是为了获取利益,所以治理的过程中注重效益也是原则之一。矿山环境治理应在遵循生态环境优先考虑的前提下,争取最大的利益。针对不同矿山的具体环境情况,危害的大小,危害的缓急以及治理资金的充裕与否,选择最合适的治理方法,将会取得事半功倍的效果。
2.4多措并举。仅仅利用工程措施治理矿山环境降一定程度上违反注重效益的原则,因为工程措施虽能根治环境问题但般都会有投资较大的特点,而生物措施可刚好弥补工程措施这一缺陷,两者相辅相成,共同作用。
3 煤矿地质灾害的主要类型及防治措施
3.1地震、矿震。矿震是由矿山冲击或者矿山岩爆引起的,指的是在开采过程中矿柱或者受支撑力较大的岩石,脆性煤等,在一般的压力之下不会发生大的震动。然而随着开采的深入,随着表面压力的增大,其所承受的压力将会达到微妙的极限平衡,这种平衡一旦被打破,将会向自由空间内释放巨大的能量冲击,并向坑内大量的喷射、散爆,给矿山带来巨大的灾难。此类灾害在开采过程中或在打隧道的过程中引发的小型地震,在煤炭开采过程中时有发生。实践证明,地震或矿震有着天然地震的某些特征,若矿区周围存在着较大天然地震则矿区发生地震的几率将会明显增加,其强度与人为开采的深度和强度是成正比增长的。所以煤矿在开采之前,首先要进行地震安全性评价,相关部门根据安全性评价结果给出相应的地震预防要求,当所有要求条件满足之后方可进行开采作业。
3.2采空塌陷。此类地质灾害均在事发前并无任何预兆,往往都是瞬间发生的,具有时间短,破坏力大等特点,需要重点进行防治。在所有煤矿地质灾害中,塌陷地质灾害带来的危害最为严重。可在煤炭开采之前,对矿区周围地质进行全面监测,充分了解地面的沉降规律及区域。并根据监测结果对易发生沉降区域进行重点防治,采用抗变形技术以及加固技术以抵抗地面的变形,还要明确开采的区域,对于存在严重安全隐患区域不得进行开采。
3.3开采区域突水涌水,涌泥,瓦斯突出。由于矿区具有复杂的水文地质条件等特征,若开采煤矿之前对实地的考察不充分,造成对开采过程中内部涌水的估计不足。在开采设备工作时,开采区域周围水体在水本身压力和矿区岩石压力作用下,将会通过矿层的薄弱处以及岩石断层、岩石隔水层等位置进入开采区域。打穿透水断层,可能会突然遇到暗河或者水溶洞的情况,地下水或者地面水就会趁机大量涌入,而在应对措施不齐全的情况下,工作人员将会受到严峻的生命威胁。此类灾害发生同时,大多还会伴着泥涌,不仅使得矿坑被堵塞掩埋,而且将会掩埋施工机器并工作人员,极易造成人员伤亡,对整个矿区都会造成不可修复性的打击。为了能在开采过程中有效的防治地下水,泥等涌入井下,避免井下被淹没的危险,无论是大型国有企业或者是私人企业,都要严格执行《煤矿安全规程》涉及的相关规定,良好的通风系统以及方便快捷的人员撤离通道必须在施工之前就应建立完成,同时在开采过程中实时的对矿坑内的瓦斯含量,渗水情况,地质结构等进行监测,如若发现存在安全隐患要及时的进行人员撤离并迅速组织人员对隐患进行排查,直至隐患接触后方可允许人员进入。
3.4开采结束后隐藏地质灾害。由于煤矿在开采过程中实施治理相关措施的时间较短,并且很多地质灾害具有不可预见性和滞后性,这就导致了煤矿在关闭后仍会存在着一些地质隐患。煤矿的开采要制定严格的开采规范并组建监督部门进行实时监督检查,坚决杜绝私挖乱采的现象发生,并合理规划开采范围。在总的开采规范的前提下,结合开采矿区的实际情况建立开采的具体方案并配套相应的预报制度流程,并针对可能发生的地质灾害提前制定相应的防治措施,防患于未然。
4矿山环境治理恢复策略
4.1加强矿山环境保护制度建设。强化相关环境保护部门行使监督实施的权利,完善制度体系的建设,促进矿山环境保护工作的实施。加强相关法律法规的建设,从法律的角度上强制性监督相关工作的实施,强化治理恢复矿山环境工作。
4.2加强矿山环境保护方面人才的培养。要加大矿山环境保护相关知识的宣传教育工作,让更多的人意识到矿山环境保护的重要性,尤其是开采人员,对于开采后要及时的对该矿区进行合理有效的环境恢复工作,只有全民存在这样的意识才能切实有效的推动矿山环境治理与恢复工作的进行。
4.3加强矿区废物,废气,废水的回收利用。随着科技的发展,对于废物,废气,废水的处理方式也越来越先进,越来越有效,采用高科技提高矿山资源的利用率,对于推动矿山环境的治理恢复起着越来越重要的作用。在开采过程中及时的对其进行回收利用,对于矿山环境的治理与恢复有着重要的意义。
4.4明确矿山企业的环境主体地位。根据“谁污染,谁治理”的原则,矿山企业是矿区环境的主要破坏者,理应作为开采后环境治理与恢复的责任主体。企业治理将会比政府治理更加有效,因为企业在不断的开采作业中,对治理恢复环境的成本与效益更加了解,更加有利于进行矿山环境的恢复工作。
4.5完善矿山环境治理恢复保证金制度。进一步完善企业开采许可证明体系,在取得开采许可证的时候让企业缴纳足够的环境治理恢复保证金,这样才会促使企业去更加积极的治理恢复矿区周围的环境;改善企业成本核算标准,将开采过后环境的治理恢复成本都纳入矿山企业成本中。
5结束语
综上所述,地质灾害的防治以及开采过后矿区环境的治理与恢复需要相关部门长期的监督以及有效的引导。另外,还要注重相关专业人才的培养与相关技术开发,通过各方面各阶层的共同努力,实现矿业的绿色开采,为内蒙古经济的可持续发展道路打下坚实的基础。
参考文献:
[1] 杨亮平;煤矿地面塌陷地质环境类型及其恢复治理研究[D];中国地质科学院;2009年
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我国正处于社会主义新时期,针对煤炭开采引发的一系列问题,我们应当加强对煤炭开采过程中引发的地质灾害的问题研究,寻找其源头,并具体问题具体分析,针对不同类型的地质灾害,对其防治措施进行探究。地质灾害的防治措施不仅仅可以使我国煤矿管理更加规范化和制度化,以促进煤矿向着科学适度开发的方向发展,促进我国经济的发展,同时,也可以最大程度上减少煤炭开采事故的发生,促进煤矿行业的健康化和规范化,从而推进社会主义和谐社会的建设进程。
1 煤炭地下开采引发的地质灾害
1.1 开采沉陷
据调查,在煤矿地下开采引发的地质灾害中,开采沉陷事故频率高居榜首。并且,由于开采沉陷引发的地质灾害一般都发生于平原地区,这些地区绝对大部分都属于优良的土地,适宜耕种。随着煤炭开采量的不断加大,开采沉陷的土地面积也会越来越大,土地塌陷情况越来越严重,范围越来越广,这不仅对适宜耕种的耕地资源造成了破坏,给当地的农业生产收益带来了难以挽回的损失,而且严重破坏了生态环境,破坏了原有的自然景观。
1.2 矿井突水
矿井突水是由煤炭的地下开采工作所引发的一种突发性、破坏性的矿山地质灾害。矿井突水现象发生时,水流来势汹猛,一时间涌水量大,难以控制。矿井突水已成为影响煤矿安全生产的重大关键问题之一,矿井突水现象的频繁发生为我国的经济造成了难以避免的损失,也严重威胁到矿区居民的生命和财产安全。
1.3 瓦斯灾害
除了开采沉陷与矿井突水,瓦斯灾害是由煤矿的不当开采而造成的另一种主要的地质灾害。瓦斯事故的防治一直是我国煤炭开采过程中安全防治的重点之一。由于自然因素的影响, 我国开采煤层中,瓦斯含量一般都偏高, 尤其是我国现开采的矿井中, 40 %以上的瓦斯含量都高于正常量,属于高瓦斯含量矿井。近年来, 我国煤矿开采引起的瓦斯灾害事故频发,造成的损失是难以估量的。仅2000 年, 全国范围内煤矿施工场地发生包含10人以上的重大瓦斯爆炸事故就有59 起, 其中贵州水城矿务局木冲沟煤矿2000 年9 月27 日的瓦斯爆炸造成一次死亡人数达162 人。此外, 2002 年6 月20 日, 黑龙江鸡西成子河煤矿瓦斯爆炸造成115 人死亡。因此, 瓦斯防治亟需被重视并加以防治。
2 地质灾害的防治措施
2.1 开采沉陷防治措施
首先,应着重加强对开采沉陷的预计工作。煤炭的地下开采导致采矿活动决定了开采沉陷现象的分布规律,针对这一规律,在不同的采矿地区,由于覆盖岩石的力学性质、煤层倾斜角度、煤矿开采的厚度和深度等等都有差异,在采矿地区,应严格设立情况观测站,根据规律的总结对煤炭开采后的沉陷现象举行预先的估计,以为灾害的预防提供参考数据,以便合理的治理规划的制定。
其次,应在采矿地区展开科学合理的治理工作。地表下沉带来的损伤是巨大的,但是地表一旦下沉,形势难以扭转,只有通过科学的治理方法,具体问题具体分析,进行综合的补救工作。比如针对我国东部的采矿区,应依据实际条件,在塌陷较浅的区域内,建立排水系统使水位得以下降,从而土地便得以重新利用;对于塌陷情况更为严重,塌陷更深的区域,因地制宜,将其挖得更深来制作成鱼塘,挖出来的土方则用来填充其它下陷较浅的区域,使土地得以重新的使用。;而对于大面积的塌陷区域,这些区域成年沂水,可直接利用,作为鸭、鹅的养殖始水域;若有些塌陷地区有充足的土方进行填充,则进行填充后,可直接进行耕作。
2.2 矿井突水的防治措施
矿井突水作为地下开采共作经常引发的地质灾害之一,也理应对其防治工作予以高度的重视。矿井突水情况严重时,不仅会造成煤矿资源的浪费,还会对工作人员造成生命威胁。为了预防矿井突水现象,在仿制手法实施的过程中,首先应对工地进行勘测,结合实际情形,提前对煤矿开采地区的地形、地貌做出精确的检测和预估,并结合相关的勘查工作,总结出土地内岩石断裂及其分布的规律。在地形以及地貌的勘测过程中,工作人员一刻也不能马虎,需进行严密精细的检查和记录,将各个工作面的岩石断裂、断裂情况分布进行仔细的标注后,在煤矿的开采图纸上悉数标出,对整体情况作出宏观的把握。这样的标注以便开采过程中突况的预防和及时救治。
2.3 瓦斯灾害的防治措施
瓦斯灾害的频发程度我们有目共睹,瓦斯灾害的频繁发生对社会造成了难以估量的负面影响。作为危害最大且最易发生的开采灾害,对于瓦斯灾害的防治,应首先加强安全预防工作。安全预防主要是针对瓦斯集聚现象,对突出的瓦斯进行消除工作。预防瓦斯突出的途径有很多,例如减少向采掘空间内涌进的瓦斯量、将开发空间内的瓦斯进行浓度稀释、将每层中的沉积瓦斯进行释放等等。其中,做好矿井内的通风换气工作从而达到瓦斯浓度的稀释,是消除突出瓦斯工作的主要技术。除此之外,火源极易引发瓦斯的突然爆炸,对于地下矿境内的火源,应进行严格的控制,简历防爆工作以及个人防护工作,对工作人员作出充足的安全培训,同时加强对瓦斯量的检测和报告。
另外,针对瓦斯易引发灾难事故的现象,开发煤气层也是有效预防地质灾害的途径之一。煤气层较于煤矿开发,安全高效,不易引发安全事故。由美国以及澳大利亚的实践表明,煤气层的开发不仅仅有利于新能源的开发和投入使用,更重要的是能减少瓦斯事故的发生。因此,除了进行相应的防护工作,我国的煤矿工程应着眼于其它能源的开发,扭转观念,将部分人力物力相关资源投入到煤气层的开发工作之中,为新能源的开发创造更大可能。
3 结束语
现阶段,随着我国煤矿开发量的不断增加,加强对煤矿开采所引发的地质灾害的预防工作意义重大。因此,在煤炭开采的过程中,应做好相应的管理工作,严格制定煤矿开采规范,积极控制风险,以做好各种防护措施,尽量使地表沉陷、矿井突水、瓦斯爆炸等等事故的发生率降到最低,使煤矿行业的安全生产得到保障,避免人力物力的损失,从而保证煤矿开采行业的社会效益以及经济效益。
参考文献:
[1]刘鹏亮.宽条带充填全柱开采地表移动变形特征研究[J].中国煤炭,2014(02).
[2]张金锁,刘春光,张伟,袁显平.煤炭资源安全绿色高效开发综合评价研究[J].中国煤炭,2014(01).
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0引言
我省是地质灾害的多发国家之一,地质灾害种类多、分布广、影响大、造成损失严重。矿山地质灾害是地质灾害的一个分支,是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。我省是采矿大省,开采技术和设备相对落后,导致矿山开采环境不断恶化。近年来,重大地质灾害明显上升。
1矿业开发与地质灾害
经济的快速发展加快了对矿物的需求与消耗,这也为矿产开采企业带来更大的发展机会。然而由于迅猛发展的中小型矿山疏于管理,加之小型矿山的开采方法和选矿工艺落后,大多无环保措施,加剧破坏矿区环境。开采环境明显恶化,矿山地质灾害问题日趋严重,潜在的致灾隐患不断增多,且随时可能发展成灾,造成人员伤亡、设备报废、设施损毁甚至矿井关闭、资源浪费等严重后果,严重制约了社会经济的可持续发展。
2矿山地质灾害的主要类型
矿山地质灾害种类繁多,按成灾与时间的关系,可分为突发性矿山地质灾害(如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等)和缓发性矿山地质灾害(如采空区的地面变形、环境污染等)。但最常见的是以灾害的空间分布和成因关系分类。
2.1地下水位改变引起的灾害
矿坑突水涌水这是最常见的矿山灾害,突发性强、规模大,后果严重。生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足,采掘过程中打穿老窿,贯穿透水断层,骤遇蓄水溶洞或暗河,导致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹、人员伤亡灾难。
坑内溃沙涌泥这是常与矿坑突水相伴而生的灾害。当采掘过程中骤遇蓄水溶洞,常见溶洞中充填的泥沙和岩屑伴随地下水一起涌入,另外一些透水断层和地裂缝也常会使浅部第四纪沉积物随下漏的地表径流涌入坑内。其结果是使坑道被泥沙阻塞,机器、人员被泥沙所埋,严重时甚至会使矿山遭受毁灭性的打击。
环境污染环境污染是矿山灾害的另一种重要形式。因采矿、选矿产生的“三废”物质,由于未经有效处理就被排放到江河湖海中,造成环境污染公害事件。采矿还会造成水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等。
2.2矿体内因引起的灾害
瓦斯爆炸和矿坑火灾这种灾害最常见于煤矿。由于通风不良,使瓦斯积聚发生爆炸,造成井下作业人员伤亡,矿井被毁;矿坑火灾除见于煤矿外,也见于一些硫化矿床。因硫化物氧化生热,在热量聚积到一定程度时则发生自燃,引发矿山火灾。矿山火灾的危害极大,而且还严重损耗地下矿产资源,如有的煤矿在地下已燃烧上百年,其资源损耗量十分巨大,使当地气候发生改变,农作物和树木大量死亡,田地荒芜,环境严重恶化。
地热随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下,矿山因含硫量高,开采深度又大,地温非常高。矿山地热灾害导致矿工劳动环境恶劣,严重影响了有关矿山的正常生产。
3矿山地质灾害的防治措施
根据不同矿山的地质条件和地形特点及矿山的开发利用方案以及灾点的分布特点划分不同层次的防治区,以便采取相应的防治措施。一般分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
3.1重点防治区防治措施
(1)合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议做挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。
(2)对于原有的灾害点,做好边坡加固和预防工作,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。
(3)渣场弃渣,严格做好方量及边坡坡度的设计,做好挡墙设计,设置拦渣坝,防止泥石流的产生,并充分、合理利用渣场,严禁随意弃渣(特别在公路沿线)。
(4)对于坑道开采,在坑道内一定要做好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌、冒顶等产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。
(5)做好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。
(6)设置监测点,做好监测记录与分析工作,确保在易于发生灾害地段防患于未然。
(7)开采结束后,对矿区进行统一规划,计划进行矿山复垦工作,恢复矿山生态功能。
3.2次重点防治区防治措施
在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣,可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流,可能有滚石和飞石危害。
(1)科学合理设计边坡参数,并进行合理支护和加固,边坡上方应设置排水沟,做好地表挡排水措施。
(2)加强工地管理,合理堆放弃渣,严禁随意弃渣;在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施。
(3)开采结束后,将弃渣场扒平覆土,植树还林,恢复植被。
3.3一般防治区防治措施
区内无主要建筑物和工程项目建设,主要可能因地表岩体的破碎而造成水土流失。应严禁越界开采,减少人为扰动,做好植被保护和水土保持。
3.4地质环境恢复方案及措施
为防止水土流失、恢复植被和景观,矿山须规划进行矿山复垦工作,以恢复矿山生态功能。开采弃渣切勿胡乱堆放,必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内,在开采过程中,有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表土、植草种树。通过上述地质环境恢复工作,减少水土流失,恢复矿山的生态功能,达到生态恢复和维护人类与环境和谐的目的。
4结束语
综上所述,根据灾害的空间分布和成因关系,矿山地质灾害主要有岩土体变形灾害、地下水位改变引起的灾害和矿体内因引起的灾害三大类型,本文对这些类型及其亚类型进行了论述,并阐述了对于矿山地质灾害的防治措施的建议。
参考文献
[1]林芳,郭守权.浅析矿山地质灾害类型与防治措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010(05).
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二、地震与矿区稳定性
据中国地震局主编的《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)划分,本区所在地,地震动峰值加速度为0.05g,地震烈度相当于Ⅵ度。锡林浩特市西乌珠穆沁旗境内曾发生5.9级地震,锡林浩特市、赤峰市等地有感。防治措施:矿区地面建设时必须采取防震与抗震措施,防患于未然。矿区内目前尚未发生过较大规模的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和较为严重的环境污染问题,自然状态下不会有不良自然现象发生。因此,地壳的稳定性较好。
三、地质灾害
(1)矿井生产往往形成大面积采空区,放顶后出现地裂、地面塌陷、地面沉降等地面变形。从计算结果分析,导水裂隙带(包括最大冒落带)最大高度未达地表,但采空区放顶后,弯曲带(整移带)可能波及到第四系。另外,采空区放顶后,部分地段导水裂隙带达到了第三系松散层,松散层会对矿井直接充水,会导致地下水位下降,从而引起某些地段地面沉降、地面塌陷。防治措施:采掘中应注意建筑物及公路等地面设施保安煤柱的留设,采空区及采空塌陷区应及时回填,恢复地面植被等综合治理措施。(2)地下水的污染。矿区地下水的污染源有矿坑污水、煤矿工业及生活废水,矿坑废石、煤矿工业废渣、生活垃圾。地下水污染的防治措施有:一是液体废弃物防治。积极引进矿井生产新技术,发展无污染新工艺;重复利用废水,减少污水排放量;加强技术改造,实行废水资源化;坚持严格的废水排放标准;生活饮用地下水源必须设置卫生防护带,上游或影响半径范围内不得有各种污染源存在。二是固体废弃物防治。首先要发展无废工艺,减少废物生成量,土地复垦;其次是要开拓固体废弃物资源化新途径,即从固体废弃物中回收有用物质,以获得新的用途;最后是要采用物理、化学、生物等技术对固体废弃物进行减量与净化处理,并选择安全排放场地,不但能防止地下水污染,而且还能防止土壤的污染和减少土地的占用量。
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地形地貌:为低丘—平原地带,地形较为平坦,中部高,周围低,标高最大者+341.6,最小者+50.1,平均标高+64.0。
水文气象:处于暖温带鲁淮气候区,属季风大陆型气候,气候四季分明,较温和,雨量较适中,春季干旱多风,夏季炎热多雨。年平均气温14.3°C,年平均降雨量814.3mm,降雨多集中在6-9月份,占全年降雨量的70%,无霜期200天左右,属淮河流域,京杭大运河水系,水系发育较好。
我区煤炭、地下水等资源丰富,赋存面积较大,受风化剥蚀等外动力地质作用和人为采掘活动等因素影响,历年来发生过多次(处)地质灾害。特别是近年来,随着采掘活动的加剧和受汛期局部地区强降雨影响,部分区域灾害的次数和规模呈上升趋势,灾害的形势较为严峻。根据我区地质环境特点和以往发生地质灾害情况分析,辖区内地质灾害多发生在汛期,而且主要以采空塌陷、古井陷落和地裂缝等突发性地质灾害为主,据统计,历年来全区共发生地面塌陷10余处(次),采煤塌陷面积1.2平方公里,因超采地下水造成岩溶塌陷涉及面积0.1平方公里。
二、重点地质灾害危险区的防治措施
根据省、市气象部门预报,今年降水总量较常年偏多,降水量时空分布不均,旱涝并存,不排除局部发生暴雨的可能。为此,要重点做好全区四处重点地质灾害易发区防范工作:
(一)原常庄二号煤矿南部地质灾害易发区
在陶庄煤田范围内,原常庄二号煤矿南部,东西走向的蟠龙河位于原常庄二号矿采空区附近,蟠龙河北部有一处古井陷落,且陷落面积较大,同时不排除有其它古井存在的可能,联创公司和常庄二号煤矿已作了填堵处理,但填堵不彻底,一旦汛期到来,有古井陷落或导水断层的存在,蟠龙河水可能灌入原常庄二号矿井下,继而进入215煤矿西井,从215煤矿西井进入陶庄煤矿。防治措施:1、责任单位:陶庄煤矿、215煤矿。2、责任人为以上单位法人代表。3、汛期前以及汛期期间由以上单位共同调查,共同预防,共同治理。
(二)张范镇张范村北部地质灾害易发区
张范镇张范村北部约500米处,分布着*区宏达煤矿、原沙沟一号煤矿、原张范五号煤矿、原张范九号煤矿,且存有多处古井。该地区塌陷严重,汛期地表会有大量积水,积水沿古井或地表裂缝进入井下,通过原沙沟一号煤矿、原张范五号煤矿、原张范九号煤矿,直接危及*区天然焦煤矿、宏达煤矿和山家林煤矿。目前,山家林煤矿已停产,井下水位保持—150米水平,为防止地表水威胁,将损失降至最低限度,需采取以下防治措施:1、责任单位:张范镇政府、*区天然焦矿、*区宏达煤矿和山家林煤矿。2、责任人为以上单位法人代表。3、以上单位特别是张范镇政府和山家林煤矿,在今年汛期到来之前和汛期期间,要加强排查,发现古井和地表斑缝要及时组织冲填,防止地表水沿古井或地表裂缝溃入井下采空区。
(三)山家林井田南部地质灾害易发区
*区张范镇西夹埠村南部为山家林井田18层煤露头区,露头区为古采区,店韩路桥以东为蟠龙河南部分支,由于近年来挖土烧砖,已丧失排洪作用,此处以往陷落古井3处,且均在河底部,可积水20万立方米,一旦积水从古井进入古采区,首先进入原沙沟镇光明煤矿,然后进入兴仁煤矿(同时威胁袁庄煤矿),最后将进入山家林煤矿。防治措施:1、责任单位:高新区兴仁煤矿、山家林煤矿。2、责任人为以上单位法人代表。3、在汛期到来之前和汛期期间,要加强排查,发现古井和地表斑缝要及时填充,进行处理,防止地表水溃入井下采空区。
(四)*区天然焦矿西部地质灾害易发区
在*区天然焦矿西部、原张范镇七号煤矿北部,有两矿开采的采空区,汛期地表将有大量积水,积水可能沿断层或裂缝进入,严重威胁两矿安全。防治措施:1、责任单位:*区天然焦矿。2、责任人为该矿法人代表。3、要安排专人监测井下和地表变化情况,抓好预警预报,及时采取避险措施,在采空区设立警示牌,标明塌陷发生的危及范围,同时要防止地表积水沿断层或裂缝流入井下。
三、防灾方案落实措施
(一)加强领导,明确责任。各镇(街)、辖区内各煤矿企业,要严格按照国务院《地质灾害防治条例》和《*市国土资源局关于做好地质灾害隐患调查排查工作的通知》等有关文件规定和要求,高度重视地质灾害防治工作,主要负责人要对本地区的地质灾害防治工作负总责。区政府成立由分管副区长任组长,各有关单位负责人为成员的*区2009年汛期地质灾害防治工作领导小组,负责全区汛期地质灾害防治工作的统一部署和协调。各镇(街)也要成立相应的工作机构,同时各单位要各司其职,通力协作,层层建立和落实责任制,加强对地质灾害防灾方案落实的监督检查,汛前要组织人员对隐患点进行一次全面排查,安排好汛期监测和值班工作,落实地质灾害防治物资、经费,确保人民群众生命财产安全。
(二)依法行政,密切合作。各相关职能部门的职责:
1、国土部门要认真履行地质灾害防治的组织、协调、指导和监督职责,做好地质灾害的监测、预警、预报和预防工作。
2、煤炭部门要加强矿山地质环境监督管理,切实做好矿山地质环境、矿山地质灾害的防范和治理,做好矿山地质环境治理项目的组织实施和管理,确保取得实效。
3、水务部门要加强主要水利工程设施区的监测,及时预报,保障下游人民群众生命财产安全。
4、建设部门要加强对建设项目和建设单位的管理与监督,防止建设过程中引发地质灾害,对出现的险情要及时采取措施,及时治理。
5、气象部门要做好汛期地质灾害气象预测预报及预警信息的,将气象预测预报及预警资料及时通报各有关单位。
6、民政、卫生部门要做好防灾、避灾、救灾的组织机构、抢险救灾物资、医疗救护人员的组织和准备工作。
(三)完善地质灾害群测群防网络体系建设。进一步健全和完善地质灾害群测群防各项制度,建立区、镇(街)、村、组四级群测群防网络系统和相关责任单位群测群防监测体系,以人民群众为主体,对地质灾害前兆和动态进行简易监测,做到及早发现、及时预警、有效避灾。各级各有关部门在汛期前及汛期中,要发动群众疏通村庄周边、房前屋后、隐患点的排水沟渠,加强生产生活用水管理,确保汛期排水畅通;组织群众对存在隐患的地面裂缝、塌陷等进行冲填、夯实,减少汛期中地质灾害的发生。
(四)加强汛前调查,做好防灾明白卡发放工作。各镇(街)、辖区内各矿山企业要在汛期前组织有关专业人员对辖区内的地质灾害进行调查摸底,摸清辖区内对人民生命财产构成威胁的易发区、危险点情况,编制防灾方案,及时妥善处理存在的隐患,做到万无一失。国土资源部门要做好地质灾害防治“工作明白卡”和“避险明白卡”制作、发放工作,“工作明白卡”要做到一点一卡,“避险明白卡”要做到受地质灾害威胁的住户每户一卡,切实提高受灾群众的防灾意识和避险能力。
(五)努力改善矿山生态环境。各矿山主管部门、环保部门和国土资源部门,要按照各自工作职责,加大对矿山生态环境的监管力度,督促矿山企业严格执行“三同时”制度,增加矿山生态环境治理经费投入,落实地质灾害监测、预防和治理措施。
(六)认真落实地质灾害防治经费。各镇(街)要把地质灾害防治工作纳入国民经济和社会发展计划,在年度计划和预算中安排地质灾害防治专项资金,确保地质灾害及其隐患得到及时监测、预报、调查、勘查和治理,确保群测群防网络系统有效运行。
(七)扩大宣传,加强培训。各级各有关部门要加强地质环境法律法规及防灾避险相关知识培训,提高有关人员和广大人民群众的防灾御灾意识和临灾处置能力。