孫偉兵

山西華晉韓咀煤業(yè)有限責(zé)任公司

煤礦地質(zhì)災(zāi)害特征及預(yù)測(cè)方法探討

孫偉兵

山西華晉韓咀煤業(yè)有限責(zé)任公司

在我國(guó)的地質(zhì)災(zāi)害中，非常重要的一個(gè)分支就是煤礦地質(zhì)災(zāi)害，該災(zāi)害主要是因?yàn)槿祟?lèi)在采礦過(guò)程中造成了地質(zhì)環(huán)境的破壞，并且對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)與安全造成了危害。在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭資源占據(jù)了非常大的比重，但是隨著煤礦資源的不斷開(kāi)采，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的也越來(lái)越頻繁，這就使得人們?cè)絹?lái)越重視煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特征與預(yù)測(cè)方法。因此，通過(guò)對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害的研究，詳細(xì)地分析了煤礦地質(zhì)災(zāi)害特征及預(yù)測(cè)方法。

煤礦地質(zhì)；地質(zhì)災(zāi)害；特征；預(yù)測(cè)方法

1 煤礦開(kāi)采過(guò)程中潛在地質(zhì)災(zāi)害的特征分析

1.1 地面沉降和地面塌陷

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，地面沉降和地面塌陷狀況時(shí)有發(fā)生。具體來(lái)說(shuō)，煤礦開(kāi)采使采空區(qū)圍巖的最初應(yīng)力場(chǎng)遭到了破壞，進(jìn)而出現(xiàn)巖石破碎、冒落或地表位移的狀況；煤礦開(kāi)采改變地下水的分布面貌，水力坡加大，大面積降落漏斗由此出現(xiàn)，進(jìn)而造成地表沉陷。地面沉降的后果不同設(shè)想，一方面，這使得煤礦地質(zhì)災(zāi)害的程度有所增加；另一方面，開(kāi)采影響疊加區(qū)的產(chǎn)生，使得開(kāi)采賠償問(wèn)題更難解決，易導(dǎo)致各種糾紛和矛盾。

1.2 山體滑坡

在煤礦開(kāi)掘、矸石堆放過(guò)程中，坡體喪失了其原初應(yīng)力的平衡性，這就容易造成滑坡崩塌這一嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。相關(guān)資料顯示，由煤礦開(kāi)采造成的山體滑坡不僅使環(huán)境遭受破壞，其經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)嚴(yán)重。以撫順西露天礦為例，該煤礦所處的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，其滑坡災(zāi)害發(fā)生率較為頻繁，從民國(guó)初期至今，在百年左右的時(shí)間里，已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)許多次嚴(yán)重的滑坡災(zāi)害，記錄在冊(cè)的災(zāi)害數(shù)目就50余次，其中，最嚴(yán)重的一次塌方量為129萬(wàn)立方米。

1.3 礦井突水

煤礦開(kāi)采過(guò)程中，突水事件也時(shí)有發(fā)生，對(duì)煤礦的安全、生產(chǎn)和效益造成了較大威脅。我國(guó)的大多數(shù)煤礦處于季風(fēng)氣候區(qū)，夏季易暴雨頻發(fā)，這成為山體邊坡崩塌、滑坡的最大誘因，繼而出現(xiàn)泥石流，使得溝谷堵塞，當(dāng)?shù)V井被洪水沖入，就會(huì)出現(xiàn)煤礦的大面積沖淤，這不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還將嚴(yán)重威脅煤礦工作人員以及周邊人們的生命安全。

1.4 瓦斯突出

瓦斯能夠以游離或吸附的形式在儲(chǔ)氣封閉系統(tǒng)中停留在煤層裂縫等孔隙內(nèi)，在地應(yīng)力進(jìn)行局部平衡調(diào)節(jié)的時(shí)候，儲(chǔ)氣封閉系統(tǒng)會(huì)因之遭到破壞，蓄積的氣體會(huì)隨之釋放出來(lái)。在其他外力作用下，容易產(chǎn)生瓦斯突出爆炸、人員中毒等事故。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，僅上世紀(jì)80年代中期至90年代中期，就有近十萬(wàn)次煤礦瓦斯突出災(zāi)害發(fā)生，導(dǎo)致了百億元以上的經(jīng)濟(jì)損失。

2 煤礦地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)方法

煤礦地質(zhì)災(zāi)害的危害是非常大的，在了解了其地質(zhì)災(zāi)害的特質(zhì)之后，就需要采用合理的方法對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要使用的預(yù)測(cè)方法就是GIS及遙感預(yù)測(cè)法。煤礦地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系到整個(gè)煤礦的運(yùn)營(yíng)情況，所以，必須對(duì)煤礦的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，防止地質(zhì)災(zāi)害的突然發(fā)生。在進(jìn)行煤礦地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)時(shí)，主要包含了2個(gè)方面，一方面對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的可能性進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，為煤礦的開(kāi)采規(guī)劃提供依據(jù)。另一方面就是對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的情況進(jìn)行預(yù)報(bào)。GIS及遙感預(yù)測(cè)方法能夠針對(duì)這2方面的內(nèi)容對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。在進(jìn)行煤礦地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)時(shí)，還應(yīng)該明確GIS及遙感技術(shù)預(yù)測(cè)的過(guò)程，使得預(yù)測(cè)更加的準(zhǔn)確。

在應(yīng)用GIS及遙感技術(shù)進(jìn)行煤礦地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)時(shí)，需要先進(jìn)行預(yù)處理，該項(xiàng)操作通常是針對(duì)遙感解釋結(jié)果、地面勘察資料以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的。之后還應(yīng)該對(duì)典型的煤礦地質(zhì)災(zāi)害事件進(jìn)行分析，了解地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的機(jī)理及主要因素。底板突水是煤礦地質(zhì)災(zāi)害中較為常見(jiàn)的一種，它的形成機(jī)理主要包括斷裂性結(jié)構(gòu)、巖溶、隔水層以及水壓等，在明確其形成機(jī)理之后，可以結(jié)合以前的煤礦地質(zhì)災(zāi)害因素進(jìn)行分析，把相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害因素進(jìn)行量化，之后利用遙感對(duì)這些量化后的指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，這樣就能夠得出每一個(gè)因素所帶來(lái)的空間分析、相關(guān)圖層配準(zhǔn)和初始計(jì)算問(wèn)題等，之后通過(guò)GIS及遙感技術(shù)的初始模型計(jì)算結(jié)果與已知的煤礦地質(zhì)災(zāi)害資料進(jìn)行分析，從而確定煤礦地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模型，通過(guò)GIS及遙感技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的煤礦地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)。

3 防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害的措施

一是對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害加強(qiáng)宣教以提高防災(zāi)意識(shí)。各級(jí)政府部門(mén)應(yīng)高度重視防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害，開(kāi)展防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害的宣教活動(dòng)，提高對(duì)災(zāi)害的承受力，使各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及礦業(yè)管理員對(duì)防災(zāi)減災(zāi)方法加深了解，積極開(kāi)展防治地質(zhì)災(zāi)害工作，開(kāi)展災(zāi)害預(yù)測(cè)并提出有針對(duì)性地防范措施。二是對(duì)煤礦資源合理開(kāi)采，對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。遵循合理開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境的有關(guān)規(guī)定，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治加強(qiáng)管理，提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)，使煤礦地質(zhì)災(zāi)害得到有效控制。三是建筑物不斷提高防災(zāi)能力，有效控制煤礦可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害。不斷提高礦區(qū)民宅建筑質(zhì)量，

使地基及建筑物結(jié)構(gòu)提高牢固性，切實(shí)提高民宅抗災(zāi)性能，整頓管理建筑隊(duì)伍，對(duì)建筑施工企業(yè)加強(qiáng)工程抗災(zāi)培訓(xùn)。四是建立有效的通風(fēng)系統(tǒng)，使煤礦減少瓦斯爆炸的可能性。不管是國(guó)有煤礦、還是個(gè)體小煤窯，都應(yīng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，建立完善的通風(fēng)及瓦斯檢查制度，對(duì)超限和瓦斯積存的煤礦及時(shí)采取處理措施。下井時(shí)不可攜帶煙火，瓦斯含量較高的煤礦應(yīng)選礦安全型、礦用防爆型電器設(shè)備，放炮前后嚴(yán)格檢測(cè)瓦斯情況。五是對(duì)活動(dòng)構(gòu)造查明，加強(qiáng)煤礦防災(zāi)減災(zāi)。客觀(guān)評(píng)價(jià)產(chǎn)生各種煤礦地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性，對(duì)各類(lèi)災(zāi)害加強(qiáng)科學(xué)預(yù)測(cè)，制定的防治方案應(yīng)科學(xué)合理。

總而言之，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)的煤礦開(kāi)采工作都將是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，所以，相關(guān)從業(yè)人員及單位應(yīng)當(dāng)對(duì)煤礦的安全開(kāi)采加以高度重視，以防止煤礦地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，以保障煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 董來(lái)啟，李峰，武艷麗，張玲.煤礦地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施的探討[J].科教文匯(下旬刊)，2008(4)：192-193.

[2] 黃健良，韓建光，李德鵬.煤礦地質(zhì)災(zāi)害的地球物理特征及勘查方法[J].山西焦煤科技，2009(7)：21-23.