淺談開采沉陷預(yù)防與治理的技術(shù)途徑

1、淺談開采沉陷預(yù)防與治理的技術(shù)途徑_本文由ABC論文坊最后整理，轉(zhuǎn)載請注明本網(wǎng)網(wǎng)址： 畢節(jié)是貴州優(yōu)質(zhì)無煙煤基地，煤炭的開發(fā)為畢節(jié)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)快速持續(xù)發(fā)展提供了基本保證?？棧椊穑┘{（納雍）煤田三分之二以上處于織金縣境內(nèi)，儲量達(dá)十多億噸。煤炭產(chǎn)業(yè)是該縣乃至畢節(jié)地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。然而由于煤炭大規(guī)模開發(fā)利用，開采沉陷造成的礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害日益顯露了出來，據(jù)當(dāng)?shù)卣y(tǒng)計，已經(jīng)監(jiān)測到的具有危害性的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多達(dá)八十多處！近年來由于采礦活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害（如山體滑坡、水源下陷、污染、建筑物損毀、開裂、農(nóng)民無地或少地耕種等）事故越來越多，并造成企業(yè)業(yè)主與礦區(qū)群眾之間關(guān)系越來越緊張，群毆事件時有發(fā)生。給當(dāng)?shù)厣鐣伟矌?/p>

2、隱患的同時也制約了地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展?？椊鹂h是典型的喀斯特地形地貌，這里山清水秀，溶洞發(fā)育，有“天下第一洞”美譽(yù)的織金洞就位于織金縣三甲鄉(xiāng)。ABC論文坊版權(quán)所有 上一頁 1 2 3 4 5 6 7 下一頁 如果不對礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行有效的治理，山清水秀將成為塵封的記憶，將是制約織金縣乃至畢節(jié)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最大瓶頸！隨著煤炭安全管理工作越來越細(xì)化、越來越具體，礦山開采技術(shù)力量也得到進(jìn)一步加強(qiáng)，各煤礦企業(yè)也逐步認(rèn)識到了對環(huán)境治理的重要性，逐步加大了對礦區(qū)環(huán)境治理和防治的力度。對礦區(qū)環(huán)境的治理這不僅僅只是企業(yè)自己的事情，也是地方政府功在當(dāng)代，利在千秋的事情。一、開采沉陷防治的技術(shù)途徑開采沉陷的防治

3、技術(shù)途徑可以從兩方面考慮：（1）主動防治法。即通過合理選擇采礦方法和工藝、合理布置采礦工作面、采取水沙充填等措施，來減少地表下沉，控制地表下沉速度和范圍，達(dá)到保護(hù)地表和地面建、構(gòu)筑物與耕地的目的。（2）被動防治法。即對已經(jīng)被開采沉陷破壞的耕地進(jìn)行充填復(fù)墾，并對建筑物采取提高抗采動變形能力，對開采沉陷破壞的土地進(jìn)行整治后重新加以利用、變廢為寶。1、 主動防治法A、 完全充填法開采在煤炭采出后頂板尚未冒落之前，用煤矸石等固體材料對采空區(qū)進(jìn)行完全充填，使頂板巖層僅產(chǎn)生少量下沉，以減少地表的下沉和變形，達(dá)到保護(hù)地面建、構(gòu)筑物或農(nóng)田的目的。目前使用較多的主要是水沙充填法、和矸石自溜充填，含有風(fēng)力充填法，

4、其中水沙充填法較為簡單易行。但充填法填充采空區(qū)需要專門的充填設(shè)備和設(shè)施，并要有充足的充填材料，就目前的技術(shù)而言，充填法相對簡單易行但勢必造成礦井初期投資大，噸煤成本相對增加的問題。水沙充填采空區(qū)的技術(shù)已經(jīng)較為完善，雖然初期投資較大，但相比于直接賠償和治理塌陷區(qū)來說又是比較經(jīng)濟(jì)和可行的，具有很好的推廣價值，應(yīng)引起地方政府和業(yè)主的重視。ABC論文坊版權(quán)所有 上一頁 1 2 3 4 5 6 7 下一頁 B、房柱開采法開采根據(jù)煤層和上覆巖層巖性條件，計算保護(hù)煤柱的留設(shè)量，采用房柱法（或條帶開采法）對煤炭進(jìn)行開采。由于條帶開采僅是部分地采出地下煤炭資源，留設(shè)的一部分煤炭以煤柱形支撐上覆巖層。從而不讓或減

5、少覆巖移動，控制地表的移動和變形，實(shí)現(xiàn)對地面建、構(gòu)筑物的保護(hù)。但該采煤方法采出率低、巷道掘進(jìn)多、不便于安全管理且工作面搬家頻繁、效率低下等。此方法比較適合地方小煤礦開采，以防止地表下沉帶來的巨額經(jīng)濟(jì)賠償和糾纏不休的紛爭。目前我縣所屬煤礦企業(yè)采用此方法開采以控制地表下沉仍占有一定的比例。C、上覆巖層離層帶充填法 煤礦及其它礦物被開采后形成采空區(qū)，在煤層上覆巖土層中自煤層頂板向上形成“三帶”垮落帶、導(dǎo)水裂縫帶和彎曲下沉帶(如下圖所示)，最終引起地面沉陷，導(dǎo)致地表下沉、傾斜變形、水平移動及非連續(xù)變形等，在地表形成比采空區(qū)面積大得多的塌陷區(qū)。開采沉陷覆巖“三帶”分布示意圖在煤炭采出后一定時間間隔內(nèi)，采

6、用鉆機(jī)打鉆經(jīng)鉆孔往離層帶空間高壓注漿、充填，加固離層帶空間，將受采動影響的砌體梁結(jié)構(gòu)加固為穩(wěn)定性較好的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，使離層帶的下沉不再向地表傳遞，以減少或減緩地表下沉，保護(hù)地面建、構(gòu)筑物或農(nóng)田。但該技術(shù)難度大，目前我國還沒有進(jìn)行這種技術(shù)應(yīng)用的報道。相信在不久的將來，隨著采礦技術(shù)的進(jìn)一步提高，該方法一定會得到推廣利用。ABC論文坊版權(quán)所有 上一頁 1 2 3 4 5 6 7 下一頁 D、選擇煤層開采法開采根據(jù)礦區(qū)地形、水文地質(zhì)條件和建、構(gòu)筑物抗變形能力，以不產(chǎn)生地表積水和能夠滿足建筑物所要求的保護(hù)等級為依據(jù)，確定可開采的煤層厚度。選擇性地僅回采這一特定厚度的煤層，其余各煤層均不開采，以實(shí)現(xiàn)減少上覆

7、巖層下沉從而達(dá)到保護(hù)地面建、構(gòu)筑物及土地的目的。顯然，該技術(shù)采出率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，僅僅在薄煤層開采應(yīng)用中有一定的使用價值。E、協(xié)調(diào)開采厚煤層分層開采時，合理設(shè)計各工作面的開采間距，相互位置與開采順序，使開采一個煤層（工作面）所產(chǎn)生的地表變形和開采另一個煤層（工作面）所產(chǎn)生的地表變形相互抵消或抵消一部分，以減少采動引起的地表變形，保護(hù)地面建、構(gòu)筑物。但該技術(shù)要求保持一定的錯距，因此工藝復(fù)雜、組織生產(chǎn)難度較大。我國目前尚未開展這種工業(yè)性實(shí)驗(yàn)。F、 綜合法開采充分利用上覆巖層結(jié)構(gòu)對巖層移動的控制作用，應(yīng)用荷載置換的原理，先進(jìn)行小條帶開采再采用注漿充填固結(jié)采空區(qū)，然后對剩余條帶進(jìn)行開采?？梢杂行У貙?/p>

8、巖層移動和地表沉陷進(jìn)行控制，較大限度地提高了煤炭的回采率，同時保護(hù)了地面建、構(gòu)筑物。這就是通常所說的“采-注-采”控制頂板下沉采礦方法，但也存在工藝復(fù)雜，成本較大等缺點(diǎn)。G、井下直接燃燒汽化法只進(jìn)行少量的井工工作，將地下的煤炭點(diǎn)燃，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w加以收集利用。該技術(shù)由于有計劃地讓某一特定區(qū)域的煤炭進(jìn)行燃燒汽化，所以對該區(qū)域的地表塌陷的監(jiān)控和處理可以做到提前安排，有一個充分的準(zhǔn)備時間。目前，允煤集團(tuán)在這方面的試驗(yàn)已經(jīng)取得較大的成功，相信不久的將來將得到進(jìn)一步推廣。ABC論文坊版權(quán)所有 上一頁 1 2 3 4 5 6 7 下一頁 二、土地復(fù)墾技術(shù)1、煤矸石充填復(fù)墾和粉煤灰充填復(fù)墾我縣近年來煤

9、矸石的外排量已近千萬噸，在礦區(qū)隨時可以看見寸草不生的大大小小的冒著白煙（含硫量高而自燃）的矸石山，與附近俊俏挺拔而又郁郁蔥蔥的山體極不和諧。矸石及矸石山的利用率幾乎為零?。?）地下開采產(chǎn)生的大量煤矸石運(yùn)到地表排放，既占地又污染環(huán)境。煤矸石含有一定量的放射性元素和稀土元素，對人畜植物的生長有一定的影響。利用煤矸石作為充填材料，即可使受采煤破壞的土地得到恢復(fù)，又能減少矸石的額外占地。但必須進(jìn)行脫硫等處理，并對土壤進(jìn)行改良。于是可以進(jìn)行綠化、種植適宜生長的經(jīng)濟(jì)林等。轉(zhuǎn)貼于 中國論文（2）利用電廠粉煤灰充填沉陷區(qū)復(fù)墾土地。隨著煤炭產(chǎn)量的增加，各地紛紛上馬大型火電廠，織金縣附近100公里范圍內(nèi)就有安順電

10、廠、黔西電廠、大方電廠，織金也計劃建設(shè)一座大型火力發(fā)電廠，以消化日益堆積的粉煤。就目前來說，電廠粉煤灰的利用僅限于公路和一些簡易建筑物方面，絕大多數(shù)還是貪婪地躺在金貴的土地上睡大覺！利用粉煤灰充填塌陷區(qū)或溝谷造地，也必須先進(jìn)行消毒處理，再在其上面覆蓋一層腐殖土，稍事夯實(shí)，于是可以進(jìn)行有計劃的耕種和建造簡易建筑物。2、平整土地和修建梯田復(fù)墾對積水沉陷區(qū)、潛水位較低的邊坡地帶，可采取平整土地、改造成梯田的方法復(fù)墾利用。對于山多地少的織金縣來說，經(jīng)改造的土地最適宜種植玉米、馬鈴薯或其它見效較快的經(jīng)濟(jì)作物。3、輸排法復(fù)墾對于潛水位較低且沉陷不嚴(yán)重的沉陷區(qū)采取開挖排水渠道，將沉陷區(qū)淺積水引入河流、湖泊、

11、坑塘、水庫等，使沉陷水淹地重新得到耕種。也可以作為灌溉蓄水池加以利用。4、挖深墊淺復(fù)墾 運(yùn)用人工或機(jī)械方法，將雨水集聚較多的大塌陷區(qū)域再挖深，進(jìn)行漁業(yè)養(yǎng)殖、蓄水灌溉等。用挖出的泥土充填開采沉陷較小的地區(qū)，使其成為可耕種的土地。經(jīng)夯實(shí)、平整，可以在上面建房、建村（低矮建筑）。ABC論文坊版權(quán)所有 上一頁 1 2 3 4 5 6 7 下一頁 5、積水區(qū)綜合利用技術(shù)對地面大面積積水和積水深度很大的沉陷區(qū)進(jìn)行科學(xué)的綜合利用，發(fā)展網(wǎng)箱養(yǎng)魚、圍欄養(yǎng)魚、蓄洪作灌溉水源、建造水上公園、農(nóng)家休閑娛樂山莊等，發(fā)展多種經(jīng)營。6、矸石山綠化復(fù)墾技術(shù)對矸石山添加適量微生物活化劑，經(jīng)過一個植物生長期（約6個月）就可建立起穩(wěn)固的植物生長層，應(yīng)用土壤改良技術(shù)，在較短的時間里將矸石山改良成適合于普通植物生長的載體。7、對廢棄井巷改造利用利用廢棄井巷改造成冬暖夏涼的休閑娛樂場所、蔬菜基地、地下游樂場、酒窖、防空洞等。三、結(jié)束語開采沉陷是造成礦