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摘 要： 国家可持续发展战略要求煤矿重视开采引发的环境问题，推广煤矿开采塌陷区防治措施。煤矿应该根据各自矿区的实际情况，采取合理的预防塌陷的采煤方法。
关键词： 塌陷区；采煤方法
【中图分类号】 P618.11
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）11-0213-02
1 采煤塌陷区的形成及类型
1.1 采煤塌陷区的形成。当地下采煤层被开采后，采空区的顶板岩层在自身的重力和其上覆盖岩层的压力作用下，产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该岩层层抗拉强度极限时，直接层板发生破碎和断裂并相继冒落，接着上覆岩层相继向下弯曲、移动进而发生断裂和离层。随着采煤工作面向前推进，受到采动影响的岩层也不断扩大。当采煤层开采扩大到一定时，在地表就会形成一个比采空区大得多的近似椭圆形的塌陷盆地。此外，因矿区占用农田，损害植被，使矿区耕地减少，水土流失。
1.2 采煤塌陷区的类型。受煤层赋存条件和自然地理位置以及开采技术等因素的影响，地表沉陷呈现出不同的破环特征，主要可分为四种基本类型。
1.2.1 地表下沉盆地。地下煤层采出后，顶板岩层开始断裂、冒落，形成冒落带论文提纲格式。冒落带上部岩层也随后断裂，使上部岩层发生弯曲。当影响到地表以后，地表就会从原有标高下沉，在采空区上方形成一个比采空区面积大的洼地。在下沉盆地形成的过程中，地表原有形态均发生不同程度变化，主要是出現坡度，高低以及水平位置的变化，其对耕地的影响主要是产生坡地，积水和凹凸不平等直接造成耕地退化，并且严重的破坏了地表道路，管道、沟渠以及建筑物的正常状态，影响人们的正常生产和生活活动。
1.2.2 产生裂缝及台阶。开采缓倾斜煤层时，在移动盆地的外边缘区，由于受水平拉伸变形，地表可能出现裂缝，裂缝的发生及其宽度、深度与表土的塑粘性大小及表土受到的拉伸变形大小密切相关。塑性大的粘性土，一般在地表拉伸变形值超过6-10mm/M时才发生裂缝；塑性小的砂质粘土，粘土质砂或岩石，但地表拉伸变形达到2-3mm/M时，就发生裂缝。地表裂缝破坏了土地的连续性和自然特性，引起已发展成为地表耕层土壤水肥下移的通道，给土地耕种带来了困难，加剧了水土流失。
1.2.3 塌陷坑。塌陷坑式破坏大幅度地改变了原有地形地貌，由于受积水、侵蚀等影响，导致耕地资源易耕性大跌，難以直接有效利用。塌陷坑多出现在极倾斜煤层开采的地区，但在浅部缓倾斜或倾斜煤层开采时，地表亦可能出现漏斗状塌陷坑。这种不规范椭圆形或矩形塌陷坑多发生于小型煤矿采空区上方，塌陷坑按其形状可分为漏斗状塌陷坑和槽形塌陷坑两种形式，地表漏斗使地表腐殖土溃入井下或流失，破坏了土地的营养成分。常对地表作物和耕地产生破坏性影响。
1.2.4 山体滑坡。这种局域性大位移的土地破坏通常发生在山地矿区，由于地下开采引起岩层移动变形，山体因失去稳定性，在弱面形成滑移，造成山体滑坡。山体滑坡不但直接破坏山地资源，还因其压占而破坏其周围的土地的资源，且引起突发性强，危害极大。
2 预防塌陷区的采煤方法
2.1 充填开采方法。
充填开采方法通常被运用于“三下”开采中，其关键是胶结充填工艺，具有良好的充填效果，可以有效缓解充填区的地表沉陷问题。需要注意是，充填开采方法适用于采高为3～6 m煤层的开采中。当采场推进一定距离后，在顶板未垮落之前，要密实充填采空区，同时提高充填材料的强度。在工作面推进很长距离后，如果顶板只是稍微变形和下沉，就不会波及到地表。在诸多类型的充填材料里，水沙充填是较为合适的充填方法，但是需要大量的资金投入，无形中提高了吨煤成本。对此，需要结合经济技术进行综合比较。
2.2 离层带注浆充填方法。
随着煤矿采场范围的扩张，采空区的规模逐渐变大，这时上覆岩层中就会出现离层带。如果离层带的面积不断增加，就会延伸到地表，引发地表沉陷问题，所以要采用对离层带钻孔注浆的方法。使用该方法不仅能有效填充离层带，还能与出现破碎的岩层相联系，发挥传递梁的作用，这样就可以支撑采空区遗留空间，减轻地表沉陷。需要注意的是，使用该方法时，要求上覆岩层达到一定的厚度，选择的离层层位以下能留有大于导水裂隙带厚度的岩层，其目的是为了防止浆液在高压作用下流入矿井下，影响井下安全生产。当煤层开采了一定时间后，离层就开始形成了，此时就是最好的注浆时机。覆岩离层注浆减缓地表沉降技术作为控制地层变形和移动的一种方法，已在多个矿区的薄煤层和中厚煤层中得到了广泛应用，并取得了明显的经济效益。
2.3 条带开采技术。
条带开采技术是指在开采煤炭资源的时候，设定科学的采留比，留取一定宽度的煤柱，运用条带煤柱起到间隔支撑的作用，从而有效防止地面发生沉降，有利于开采出更多的煤炭资源。但使用条带开采方法的煤矿采出率并不高，还会造成大量的资源浪费，影响生产效益和经济效益，因此需要慎重选择。
2.4 “采—注—采”开采方法。
“采—注—采”开采是将条带开采和注浆充填技术综合运用。在工作面开采过程中，预先形成小条带开采，然后注浆充填加固采空区，待填充体达到一定强度后，将剩下的条带再开采出来。具体步骤是先开采窄条带工作面，然后对窄条带采空区的断裂带、垮落带破裂岩体进行注浆固结、充填，最后再开采剩余的宽条带煤柱。该方法巧妙地利用了置换荷载方法，严格控制了上覆岩层的作用力，有效缓解了地表下沉。“采—注—采”开采方式包含了多种技术，对技术具有很高的要求，且工艺十分复杂，成本较高，但采煤效率并不高。
2.5 塌陷区的恢复和整治。
有些地面塌陷区可建设游乐场所、发展水产、兴修池塘，有些地面塌陷区可整平土地，然后充填粉煤灰、矸石来建设道路、文化场所、工人新村和工业企业等。这样一来，既能减少粉煤灰、矸石和尾矿的污染，也能使土地保持原来的肥力和土质。如果塌陷区的积水比较深，而且存在复垦充填材料短缺等问题，那么就可以利用塌陷区的地形特征，将部分积水区挖深，用来积水等。积水较浅区可利用矸石修路做成塘埂或堤坝，并选择合适树种进行绿化，也可建成配套畜牧场，发展生态农业。
总之，开采塌陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因， 有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。各个煤矿根据自己的实际情况，在煤炭开采工作中，需要特别注意开采方法的合理性，降低对周围环境的破坏，同时积极治理地表沉陷等问题。此外，煤矿开采地面沉陷也是诱发地质灾害的重要因素，所以要采用各种方法综合治理开采沉陷问题，如推广使用充填开采方法、离层带注浆充填方法、“采—注—采”法、沉陷区的恢复和整治等技术方法。这样可以取得较明显的环境效益、社会效益和经济效益，对我们子孙后代的生存发展和社会经济的可持续发展都具有极为重要的意义和作用。
同时，还要积极研发新的沉陷控制技术，提高煤炭开采技术水平，促进煤矿开采业的长远发展。
参考文献
[1]祝司永；海州露天矿矿山地质灾害成因及治理措施[D]；吉林大学；2013年.
[2]刘占魁，刘冰蕾，王瑞智，等.国内矿山开采沉陷的主要研究方法及应用情况[J].西部探矿工程，2011（1）.
[3]任笑媛.淮北市塌陷土地资源综合开发利用研究[J]；安徽农学通报（上半月刊）；2010年15期.
[4]何兴江；地下采矿与地质环境互馈机理及矿山地质环境治理研究[D]；成都理工大学；2008年.
[5]王启亮；王海生.太原东山矿区主要地质环境问题[J]；山西师范大学学报（自然科学版）；2008年01期.
关键词： 塌陷区；采煤方法
【中图分类号】 P618.11
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）11-0213-02
1 采煤塌陷区的形成及类型
1.1 采煤塌陷区的形成。当地下采煤层被开采后，采空区的顶板岩层在自身的重力和其上覆盖岩层的压力作用下，产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该岩层层抗拉强度极限时，直接层板发生破碎和断裂并相继冒落，接着上覆岩层相继向下弯曲、移动进而发生断裂和离层。随着采煤工作面向前推进，受到采动影响的岩层也不断扩大。当采煤层开采扩大到一定时，在地表就会形成一个比采空区大得多的近似椭圆形的塌陷盆地。此外，因矿区占用农田，损害植被，使矿区耕地减少，水土流失。
1.2 采煤塌陷区的类型。受煤层赋存条件和自然地理位置以及开采技术等因素的影响，地表沉陷呈现出不同的破环特征，主要可分为四种基本类型。
1.2.1 地表下沉盆地。地下煤层采出后，顶板岩层开始断裂、冒落，形成冒落带论文提纲格式。冒落带上部岩层也随后断裂，使上部岩层发生弯曲。当影响到地表以后，地表就会从原有标高下沉，在采空区上方形成一个比采空区面积大的洼地。在下沉盆地形成的过程中，地表原有形态均发生不同程度变化，主要是出現坡度，高低以及水平位置的变化，其对耕地的影响主要是产生坡地，积水和凹凸不平等直接造成耕地退化，并且严重的破坏了地表道路，管道、沟渠以及建筑物的正常状态，影响人们的正常生产和生活活动。
1.2.2 产生裂缝及台阶。开采缓倾斜煤层时，在移动盆地的外边缘区，由于受水平拉伸变形，地表可能出现裂缝，裂缝的发生及其宽度、深度与表土的塑粘性大小及表土受到的拉伸变形大小密切相关。塑性大的粘性土，一般在地表拉伸变形值超过6-10mm/M时才发生裂缝；塑性小的砂质粘土，粘土质砂或岩石，但地表拉伸变形达到2-3mm/M时，就发生裂缝。地表裂缝破坏了土地的连续性和自然特性，引起已发展成为地表耕层土壤水肥下移的通道，给土地耕种带来了困难，加剧了水土流失。
1.2.3 塌陷坑。塌陷坑式破坏大幅度地改变了原有地形地貌，由于受积水、侵蚀等影响，导致耕地资源易耕性大跌，難以直接有效利用。塌陷坑多出现在极倾斜煤层开采的地区，但在浅部缓倾斜或倾斜煤层开采时，地表亦可能出现漏斗状塌陷坑。这种不规范椭圆形或矩形塌陷坑多发生于小型煤矿采空区上方，塌陷坑按其形状可分为漏斗状塌陷坑和槽形塌陷坑两种形式，地表漏斗使地表腐殖土溃入井下或流失，破坏了土地的营养成分。常对地表作物和耕地产生破坏性影响。
1.2.4 山体滑坡。这种局域性大位移的土地破坏通常发生在山地矿区，由于地下开采引起岩层移动变形，山体因失去稳定性，在弱面形成滑移，造成山体滑坡。山体滑坡不但直接破坏山地资源，还因其压占而破坏其周围的土地的资源，且引起突发性强，危害极大。
2 预防塌陷区的采煤方法
2.1 充填开采方法。
充填开采方法通常被运用于“三下”开采中，其关键是胶结充填工艺，具有良好的充填效果，可以有效缓解充填区的地表沉陷问题。需要注意是，充填开采方法适用于采高为3～6 m煤层的开采中。当采场推进一定距离后，在顶板未垮落之前，要密实充填采空区，同时提高充填材料的强度。在工作面推进很长距离后，如果顶板只是稍微变形和下沉，就不会波及到地表。在诸多类型的充填材料里，水沙充填是较为合适的充填方法，但是需要大量的资金投入，无形中提高了吨煤成本。对此，需要结合经济技术进行综合比较。
2.2 离层带注浆充填方法。
随着煤矿采场范围的扩张，采空区的规模逐渐变大，这时上覆岩层中就会出现离层带。如果离层带的面积不断增加，就会延伸到地表，引发地表沉陷问题，所以要采用对离层带钻孔注浆的方法。使用该方法不仅能有效填充离层带，还能与出现破碎的岩层相联系，发挥传递梁的作用，这样就可以支撑采空区遗留空间，减轻地表沉陷。需要注意的是，使用该方法时，要求上覆岩层达到一定的厚度，选择的离层层位以下能留有大于导水裂隙带厚度的岩层，其目的是为了防止浆液在高压作用下流入矿井下，影响井下安全生产。当煤层开采了一定时间后，离层就开始形成了，此时就是最好的注浆时机。覆岩离层注浆减缓地表沉降技术作为控制地层变形和移动的一种方法，已在多个矿区的薄煤层和中厚煤层中得到了广泛应用，并取得了明显的经济效益。
2.3 条带开采技术。
条带开采技术是指在开采煤炭资源的时候，设定科学的采留比，留取一定宽度的煤柱，运用条带煤柱起到间隔支撑的作用，从而有效防止地面发生沉降，有利于开采出更多的煤炭资源。但使用条带开采方法的煤矿采出率并不高，还会造成大量的资源浪费，影响生产效益和经济效益，因此需要慎重选择。
2.4 “采—注—采”开采方法。
“采—注—采”开采是将条带开采和注浆充填技术综合运用。在工作面开采过程中，预先形成小条带开采，然后注浆充填加固采空区，待填充体达到一定强度后，将剩下的条带再开采出来。具体步骤是先开采窄条带工作面，然后对窄条带采空区的断裂带、垮落带破裂岩体进行注浆固结、充填，最后再开采剩余的宽条带煤柱。该方法巧妙地利用了置换荷载方法，严格控制了上覆岩层的作用力，有效缓解了地表下沉。“采—注—采”开采方式包含了多种技术，对技术具有很高的要求，且工艺十分复杂，成本较高，但采煤效率并不高。
2.5 塌陷区的恢复和整治。
有些地面塌陷区可建设游乐场所、发展水产、兴修池塘，有些地面塌陷区可整平土地，然后充填粉煤灰、矸石来建设道路、文化场所、工人新村和工业企业等。这样一来，既能减少粉煤灰、矸石和尾矿的污染，也能使土地保持原来的肥力和土质。如果塌陷区的积水比较深，而且存在复垦充填材料短缺等问题，那么就可以利用塌陷区的地形特征，将部分积水区挖深，用来积水等。积水较浅区可利用矸石修路做成塘埂或堤坝，并选择合适树种进行绿化，也可建成配套畜牧场，发展生态农业。
总之，开采塌陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因， 有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。各个煤矿根据自己的实际情况，在煤炭开采工作中，需要特别注意开采方法的合理性，降低对周围环境的破坏，同时积极治理地表沉陷等问题。此外，煤矿开采地面沉陷也是诱发地质灾害的重要因素，所以要采用各种方法综合治理开采沉陷问题，如推广使用充填开采方法、离层带注浆充填方法、“采—注—采”法、沉陷区的恢复和整治等技术方法。这样可以取得较明显的环境效益、社会效益和经济效益，对我们子孙后代的生存发展和社会经济的可持续发展都具有极为重要的意义和作用。
同时，还要积极研发新的沉陷控制技术，提高煤炭开采技术水平，促进煤矿开采业的长远发展。
参考文献
[1]祝司永；海州露天矿矿山地质灾害成因及治理措施[D]；吉林大学；2013年.
[2]刘占魁，刘冰蕾，王瑞智，等.国内矿山开采沉陷的主要研究方法及应用情况[J].西部探矿工程，2011（1）.
[3]任笑媛.淮北市塌陷土地资源综合开发利用研究[J]；安徽农学通报（上半月刊）；2010年15期.
[4]何兴江；地下采矿与地质环境互馈机理及矿山地质环境治理研究[D]；成都理工大学；2008年.
[5]王启亮；王海生.太原东山矿区主要地质环境问题[J]；山西师范大学学报（自然科学版）；2008年01期.