煤矿沉陷区的治理

Serial No . 466February . 2008

矿　业　快　报

EXPRESS I N F OR MATI O N

总第466期

2008年2月第2期

煤矿沉陷区的治理

吴贵才

(辽宁工程技术大学职业技术学院)

　　摘　要:简述了我国煤矿生产及沉陷区情况, 对沉陷区的危害以及对沉陷区域预测进行了说

明, 叙述了由于地下开采引起的不同地表沉陷区所采取的不同治理方法, 为各地区煤矿生产引起的地表沉陷治理提供了参考。

关键词:煤矿; 沉陷区; 治理; 环境中图分类号:T D327　　文献标识码:B 　　文章编号:100925683(2008) 0220052202　　从国家“十一五”规划的要求来看, 资源环境状

况与经济发展的矛盾已经上升到现阶段中国现代化建设主要矛盾之一, 规划提出了建设资源节约型和环境友好型社会的任务。土地是人们的主要自然资源, 我国目前人多地少, 土地的合理利用、开发、保护已到了必须要解决的时候。我国目前的能源主要依赖于煤炭, 开采煤炭资源就要破坏一定的土地资源, 使土地的利用性质、特性改变, 地表出现沉陷区。对沉陷区治理、, 护好生态环境, 是矿业开发解决的一个问题1　我国是世界产煤大国, 开采煤炭出现地表沉陷区表现为地面塌陷、地裂缝、山体滑坡、泥石流、地下水位下降等。主要危害表现为房屋裂缝、土地破坏、水资源破坏、道路等公共设施的破坏等。

我国煤炭近3a 来的产量:2004年年产原煤19. 56亿t, 2005年年产原煤21. 1亿t, 2006年年产原煤23. 25亿t, 预计到2010年年产原煤将达26亿t 。虽然这几年是产煤的高峰期, 但根据以前十几年数据统计, 煤炭年递增平均有0. 6亿t 。而土地塌陷据统计, 各煤矿每采百万吨煤的土地塌陷率为

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1000m 到3000m , 平均约2000m 。按此计算再考虑一些其他方面的原因:我国矿山每年将有17k m 的土地继续沉陷。这些地表沉陷除了使地面各种设施受到破坏外, 还损失很多农用耕地。据估算, 我国矿山、建设等原因损失的可耕地总数已相当于福建全省可耕地面积的总和。21世纪初, 我国采掘工业每年占用和破坏土地达到340k m 。长此以往, 如果

　　吴贵才, 男, 副教授, 123000辽宁省阜新市。

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不采取适当的整治措施, 将永远得失去这些耕地, 这将给子孙后代带来不可估量的损失。由于这种破坏不像洪水和地震那样来得突然、剧烈, 所以往往被忽略, 特别是近些年来矿山普遍存在的短期行为, 已经带来严重的后果, 而。2, 不光是对已形成的沉, 还要对将要开采的区域上方地表可能出现的沉陷区域进行预测, 做到心中有数, 预先采取相应的办法, 一旦出现沉陷马上进行治理。所以矿业开发单位或者有关部门要对沉陷区的大小、规模、程度进行预测。地表塌陷影响的预测为塌陷影响评价、提出预防与治理对策、制定耕地复垦方案提供科学的依据。

概率积分法是我国较成熟的、应用最广泛的预测方法。经国内大量的、长期的观测研究, 在煤层倾角小于45°时, 煤层开采后, 地表任意一点的下沉预计公式为:

αF f (x -s, y -t ) dsd t , w (x, y ) =M ηco s

式中:w (x, y ) 为地面点的下沉值; M 为煤层开采厚

度; η为地表下沉系数; α为煤层倾角; F 为积分区域, 即:计算面积; f (x -s, y -t ) 为地表下沉函数; s, t 为地下F 区域内开采单元的坐标。

　　其他变形值如水平移动, 倾斜变形, 水平变形, 曲率变形可由地面点的下沉值公式变换、求导计算而得。

沉陷区域进行预测采用的方法还有:经验公式法、数值分析法、结构力学法等。由于近年来电子技术发展很快, 应用领域也非常普遍。利用电子技术

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　　　吴贵才:煤矿沉陷区的治理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年2月第2期采用模型法对地表沉陷的预测也是很好的一种方法, 是今后的一个发展方向。3　对沉陷区的治理方法3. 1　防止沉陷或少沉陷

(1) 对采空区进行充填, 其充填的方法可根据

得到了缓解, 达到废物利用的目的。3　有建筑物的沉陷区治理

对沉陷区上方有建筑物时的治理, 可根据不同情况采取不同的方法:①地表有重要的建筑物, 采用留设保护煤柱的方法解决; ②通过维修和技术措施减少对建筑物的危害, 对沉陷区上方的建筑物进行一些修善工作, 在建筑物周边挖断裂沟或加支护等, 使建筑物达到安全系数等级以内, 保证建筑物正常使用; ③沉陷区的沉陷量比较大, 使建筑物不能正常使用只能采取搬迁的方法, 对搬迁后的地表重新治理形成其他用途的土地; ④地面和井下采取综合措施, 对有建筑物的沉陷区进行综合治理。4　有水体的沉陷区治理有水体的沉陷区治理主要是防止沉陷区的水渗漏井下, 要对地表破坏高度进行确定, 再预测分层开采和放顶煤开采岩体破坏带的高度和范围, 确定防, 确保煤矿生产的安全。, 一般情况下, 若沉陷区上有铁路、高速公路及一般公路、桥梁、管线这种线形建筑时, 只要在井上下采取综合措施, 总可以转化为可以消除的损害。通过沿线维修和一些技术措施就能够得到治理, 使线路正常运行。6　结　语

由于地下开采引起地表沉陷危害是非常大的, 地表受到破坏, 导致辖区居民住房低矮潮湿破旧, 道路、学校医院、供排水和公共生活设施受到严重损坏。以前对此没有足够的认识, 没有采取相应的措施进行治理, 只是用补偿的办法解决, 致使出现大量的问题和矛盾, 形成很多不安定因素, 所以今后必须下大力度进行治理, 保证社会的安定。

(收稿日期2007208202)

本地区、本矿山的实际情况确定。由于在采空区填

加了一定的物体, 地下岩石的破坏程度大大减少了, 地表的沉陷量也就减少了。但充填成本非常高, 一般使用的较少。

(2) 留设保护煤柱, 这种方法要积压大量的煤炭资源, 除非地表有重要的设施, 否则并不采用。3. 2　地表为单一土地的沉陷区治理3. 2. 1　直接治理由于地下开采引起的沉陷区为单一土地时, 其治理方法为沉陷量较小时只要对地表加以平整, 就可以恢复使用。若沉陷量较大时, 对沉陷区周边以及某些地方挖一些储水沟, 使水流到沟里, 再对地表进行平整, 形成水田。若沉陷量再大时, 可以在沉陷区发展水产和养殖业, 实现农业生物链。这些方法需根据实地情况来具体实施。3. 2. 2　用煤矸石进行沉陷治理

(1) 对沉陷区进行预测, 到别处, , 高, 。

(2) 利用煤矸石改善土壤条件。在煤矸石堆放的地方建立煤矸石微生物肥料厂, 通过对煤矸石的加工, 把煤矸石中对作物生长有害的元素分离出去, 再与沉陷区的地表土搅拌一起形成肥力更高的良田。或者把煤矸石粉碎加一些其他物质形成微生物肥料, 再填加到地表肥力较差的沉陷区, 形成新的耕地。这些方法不但对煤矸石这些工业废料进行了利用, 改善了土壤肥力, 增加了耕地面积, 而且使自然环境得到了良好改善, 利国利民。

(3) 用煤矸石进行井下充填。不但使地表沉陷减少, 而且使煤矸石无处堆放、占用大量土地的状况

祝大家春节好

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