论文部分内容阅读
[摘 要]煤矿资源是我国现代化建设重要的能源物质，我国地域辽阔，煤矿资源丰富，对煤矿的开采活动也是十分普遍的。在实际的开采过程中，会因为采空区加固措施不足，或者煤矿开采完毕后没有选择合理的措施处理，在开采过程中以及开采完毕后发生很多煤矿坍塌和地表开裂事故。本文就对采空区做一个简单的介绍，同时结合实际情况对煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的环境治理进行一个分析。
[关键词]煤矿采空区；地面塌陷；地裂缝；环境治理
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0028-01
引言
近几年关于煤矿开采坍塌事故的各类新闻报道也是比较多的，在实际生产中有很多小型企业甚至是个体户，因采取不规范的开采工作，对采空区没有合理的进行处理导致坍塌事故频发，造成严重的伤亡事故。对于采空区事前事后的处理必须科学及时，避免地质灾害以及伤亡事故的发生。
一、煤矿采空区概述
1 形成原因
在煤矿的开采中，需要通过逐渐挖通煤矿资源与矿井之间的隧道，将煤矿资源运输出去，同时在开采中会把遇到的各类矿石运输到地面，通过不断地开采与运输最终地下产生了很多采空区。
2 煤矿采空区的危害
在煤矿开采作业完成后会产生采空区，如果后续阶段需要继续开采，通常要对采空区进行一些加固措施才能继续安全地作业。但是不采取加固措施或者不回填，很可能产生地面裂缝与塌陷的风险，导致地面产生积水，煤矿开采事故或者无法耕种农田，除此以外采空区对于周边区域也会产生很大影响，因为地下空洞产生的地面不稳定性，周围是很难进行工程项目如水库、路桥等项目的开发。
二、煤矿采空区地面塌陷与地裂缝形成特点
在实际生产中，因为煤矿采空区造成的地面塌陷与地裂缝现象是十分普遍的，塌陷与裂缝的分布与发展受到开采情况的影响，其采空范围、上覆岩土的地质特点、采煤巷道等都控制着塌陷与裂缝的发展。
根据实际案例可以分析出，因采空区导致的坍陷与裂缝的发展延伸和矿井的开挖情况是十分吻合的，大裂缝的延伸路线和煤矿巷道是一致的，因此大多数的裂缝也是直线型。根据质地专家相关研究发现，采空区的剖面通常是上宽下窄的形状，两个石壁近于直立同时壁面也是较为粗糙的。地面的坍陷与地表裂缝事故其规模、密度、分布情况的特点也是与煤矿采空区十分相似的。通常采空区规模较大的发生坍塌的范围也是比较大的，因此大型的煤矿坍塌事故也是发生在一些大的煤矿企业。一些小型的煤矿开采其开采路径不规则，尤其是个人户，其采空区形成的裂缝十分不规则。
三、煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的环境治理
1 對煤矿开发区域周边建设用地的监管
任何人为活动，项目本身可以影响周围环境，而周围的环境又可以影响项目。地下煤矿大量开采，最终产生较大面积的采空区，而这些采空区会对周围的环境产生一定的威胁，比如周围如果有房地产开发项目，水库工程等，将会对这些项目产生安全隐患。同时这些活动的进行也会对采空区构成安全隐患，比如工程中常用的爆破技术。虽然地震、降雨等这些自然因素我们无法控制，但是对于人为的活动是可以控制的，因此政府应该严格监控各种开发项目，杜绝在煤矿采空区影响范围内进行项目开发工作，避免人为因素造成的一系列地质灾害。
2 采取充填工艺治理
采空区后期极易产生地面塌陷与地表裂缝的危害，这不仅仅会造成一些地质灾害，同时也使采空区的土地沦为废弃土地，无法使用。为了避免出现坍塌裂缝，以及土地可以二次使用，有效的办法就是对采空区进行回填。对矿区采空区进行合理地规划，根据不同的使用情况选择不同的回填材料，使土地成为可以植树造林，休闲娱乐，甚至是建设用地。目前的采空区回填有很多方法可以填埋新土、垃圾、或者是注浆等。
2.1 全充填注浆法治理
通过注浆的方法对采空区进行处理，可以起到很好的加固作用，能够明显地避免后期出现地面坍塌以及地表裂缝产生的情况。
而采取注浆填充的材料通常是要考虑到成本问题，所以可以就近取材，比如工业废渣、自来水、硅酸盐水泥等等。在施工的时候需要严格按照顺序执行，做到先四周帷幕孔，再对中间注浆孔施工，实际生产中通常是采用停歇式法进行注浆施工，并且需要根据钻孔的具体情况采纳先稀后稠的施工方式。在注浆过程里，需要依据钻孔的信息分析出孔洞的地质信息，确定是煤柱孔还是冒落孔等等，并且确定注浆的浆液比例。在施工时根据吸浆量与泵压以及已有的钻探资料，可以确定在注浆过程里是否提高注浆的比例，或着是不是采取间歇，掺加砂子等等方法。在采取注浆方法时需要保证浆液溢流到废采空区部分，这可以通过先对采空区边界进行注浆处理，注浆液采取稠浆，然后再对采空区中心地带进行注浆处理，选取的浆液通常是稀浆。
注浆法虽然成本较高，但是其能很大程度上提高采空区的硬度，有效防止塌陷与裂缝事故发生，经过多年的探索与发展注浆充填又有冒落矸石空隙注浆胶结充填、膏体胶结充填、煤矿似膏体充填等等这样的现代充填技术，其十分有效地解决了矿井地下的污染问题，优化了采矿作业的生产环境，同时也降低了充填采矿的成本。
2.2 采取废弃物回填
防止地面坍塌与裂缝除了采取注浆法外，还可以采取生活垃圾，工业废弃物等等进行回填，这样的处理方法虽然相对于注浆法而言效果不是很明显但是其涉及的填充材料取材来源广，没有成本，而且填充技术要求低，所以又是一种十分经济可行的填充方法。现阶段很多生活垃圾仍然选择的填埋解决方法，这污染了很多土地，而选择采空区作为其填埋场所，一来防止了采空区坍塌开裂的问题，二来也是解决了生活垃圾、工业垃圾等等的处理问题。但是必须要面对的问题是，此种方法会使采空区地下水遭受一定的污染，同时因为填充材料的性质，其覆盖土地上不能进行重要工程项目开发工作。
2.3 合理规划处理坍塌开裂的地面
在生活实际中会出现一些煤矿开采坍塌事故，对于这种已经坍塌或者开裂的废弃土地，我们应结合实际的需求，对坍塌开裂区域进行重新改造，使其具有新的使用价值。对于采空区造成的坍塌，裂缝事故，政府应该对其进行合理的规划、改造，使其成为城市发展的新面孔。坍塌区是可以采取很多办法治理的，比如把积水坍陷的深坑进行改造，成为人工湖；或者是将其挖深垫浅，成为水塘进行水产养殖；又或者填埋新土，再平整场地，使其成为农作物种植地；甚至可以回填，土地硬化进行小型项目的开发工作。因此在面对坍塌裂缝区时，城市管理者需要灵活地结合实际需求将废弃土地变废为宝，规避采空区造成的环境问题。
四、结束语
现代化建设离不开煤矿资源的开发工作，因此采空区也是必然产生的，是没有办法避免的。现代大量对煤矿资源开采，势必引起一系列的环境问题，而采空区导致的环境问题危害最大，治理也是最困难的。所以我们需要加强这方面的研究，对采空区导致的坍塌与裂缝进行深入分析，对防止坍塌和裂缝事故以及事后如何更科学地处理煤矿废弃区提供更好的策略。
参考文献
[1] 王丽，刘其学，朱景岩等.海拉尔煤矿采空区治理研究与实践[J].煤炭工程，2015，47（1）：69-70，73.
[2] 李爱国.京福国道徐州东绕城高速公路煤矿采空区治理[J].中南公路工程，2002，27（4）：26-28.
[3] 高晓耕.地面注浆法在煤矿采空区治理中的应用研究[J].煤炭技术，2016，35（6）：211-212.
[4] 乔旭俊.煤矿采空区治理工程设计与施工技术探析[J].现代商贸工业，2011，23（15）：246-247.
[关键词]煤矿采空区；地面塌陷；地裂缝；环境治理
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0028-01
引言
近几年关于煤矿开采坍塌事故的各类新闻报道也是比较多的，在实际生产中有很多小型企业甚至是个体户，因采取不规范的开采工作，对采空区没有合理的进行处理导致坍塌事故频发，造成严重的伤亡事故。对于采空区事前事后的处理必须科学及时，避免地质灾害以及伤亡事故的发生。
一、煤矿采空区概述
1 形成原因
在煤矿的开采中，需要通过逐渐挖通煤矿资源与矿井之间的隧道，将煤矿资源运输出去，同时在开采中会把遇到的各类矿石运输到地面，通过不断地开采与运输最终地下产生了很多采空区。
2 煤矿采空区的危害
在煤矿开采作业完成后会产生采空区，如果后续阶段需要继续开采，通常要对采空区进行一些加固措施才能继续安全地作业。但是不采取加固措施或者不回填，很可能产生地面裂缝与塌陷的风险，导致地面产生积水，煤矿开采事故或者无法耕种农田，除此以外采空区对于周边区域也会产生很大影响，因为地下空洞产生的地面不稳定性，周围是很难进行工程项目如水库、路桥等项目的开发。
二、煤矿采空区地面塌陷与地裂缝形成特点
在实际生产中，因为煤矿采空区造成的地面塌陷与地裂缝现象是十分普遍的，塌陷与裂缝的分布与发展受到开采情况的影响，其采空范围、上覆岩土的地质特点、采煤巷道等都控制着塌陷与裂缝的发展。
根据实际案例可以分析出，因采空区导致的坍陷与裂缝的发展延伸和矿井的开挖情况是十分吻合的，大裂缝的延伸路线和煤矿巷道是一致的，因此大多数的裂缝也是直线型。根据质地专家相关研究发现，采空区的剖面通常是上宽下窄的形状，两个石壁近于直立同时壁面也是较为粗糙的。地面的坍陷与地表裂缝事故其规模、密度、分布情况的特点也是与煤矿采空区十分相似的。通常采空区规模较大的发生坍塌的范围也是比较大的，因此大型的煤矿坍塌事故也是发生在一些大的煤矿企业。一些小型的煤矿开采其开采路径不规则，尤其是个人户，其采空区形成的裂缝十分不规则。
三、煤矿采空区地面塌陷与地裂缝的环境治理
1 對煤矿开发区域周边建设用地的监管
任何人为活动，项目本身可以影响周围环境，而周围的环境又可以影响项目。地下煤矿大量开采，最终产生较大面积的采空区，而这些采空区会对周围的环境产生一定的威胁，比如周围如果有房地产开发项目，水库工程等，将会对这些项目产生安全隐患。同时这些活动的进行也会对采空区构成安全隐患，比如工程中常用的爆破技术。虽然地震、降雨等这些自然因素我们无法控制，但是对于人为的活动是可以控制的，因此政府应该严格监控各种开发项目，杜绝在煤矿采空区影响范围内进行项目开发工作，避免人为因素造成的一系列地质灾害。
2 采取充填工艺治理
采空区后期极易产生地面塌陷与地表裂缝的危害，这不仅仅会造成一些地质灾害，同时也使采空区的土地沦为废弃土地，无法使用。为了避免出现坍塌裂缝，以及土地可以二次使用，有效的办法就是对采空区进行回填。对矿区采空区进行合理地规划，根据不同的使用情况选择不同的回填材料，使土地成为可以植树造林，休闲娱乐，甚至是建设用地。目前的采空区回填有很多方法可以填埋新土、垃圾、或者是注浆等。
2.1 全充填注浆法治理
通过注浆的方法对采空区进行处理，可以起到很好的加固作用，能够明显地避免后期出现地面坍塌以及地表裂缝产生的情况。
而采取注浆填充的材料通常是要考虑到成本问题，所以可以就近取材，比如工业废渣、自来水、硅酸盐水泥等等。在施工的时候需要严格按照顺序执行，做到先四周帷幕孔，再对中间注浆孔施工，实际生产中通常是采用停歇式法进行注浆施工，并且需要根据钻孔的具体情况采纳先稀后稠的施工方式。在注浆过程里，需要依据钻孔的信息分析出孔洞的地质信息，确定是煤柱孔还是冒落孔等等，并且确定注浆的浆液比例。在施工时根据吸浆量与泵压以及已有的钻探资料，可以确定在注浆过程里是否提高注浆的比例，或着是不是采取间歇，掺加砂子等等方法。在采取注浆方法时需要保证浆液溢流到废采空区部分，这可以通过先对采空区边界进行注浆处理，注浆液采取稠浆，然后再对采空区中心地带进行注浆处理，选取的浆液通常是稀浆。
注浆法虽然成本较高，但是其能很大程度上提高采空区的硬度，有效防止塌陷与裂缝事故发生，经过多年的探索与发展注浆充填又有冒落矸石空隙注浆胶结充填、膏体胶结充填、煤矿似膏体充填等等这样的现代充填技术，其十分有效地解决了矿井地下的污染问题，优化了采矿作业的生产环境，同时也降低了充填采矿的成本。
2.2 采取废弃物回填
防止地面坍塌与裂缝除了采取注浆法外，还可以采取生活垃圾，工业废弃物等等进行回填，这样的处理方法虽然相对于注浆法而言效果不是很明显但是其涉及的填充材料取材来源广，没有成本，而且填充技术要求低，所以又是一种十分经济可行的填充方法。现阶段很多生活垃圾仍然选择的填埋解决方法，这污染了很多土地，而选择采空区作为其填埋场所，一来防止了采空区坍塌开裂的问题，二来也是解决了生活垃圾、工业垃圾等等的处理问题。但是必须要面对的问题是，此种方法会使采空区地下水遭受一定的污染，同时因为填充材料的性质，其覆盖土地上不能进行重要工程项目开发工作。
2.3 合理规划处理坍塌开裂的地面
在生活实际中会出现一些煤矿开采坍塌事故，对于这种已经坍塌或者开裂的废弃土地，我们应结合实际的需求，对坍塌开裂区域进行重新改造，使其具有新的使用价值。对于采空区造成的坍塌，裂缝事故，政府应该对其进行合理的规划、改造，使其成为城市发展的新面孔。坍塌区是可以采取很多办法治理的，比如把积水坍陷的深坑进行改造，成为人工湖；或者是将其挖深垫浅，成为水塘进行水产养殖；又或者填埋新土，再平整场地，使其成为农作物种植地；甚至可以回填，土地硬化进行小型项目的开发工作。因此在面对坍塌裂缝区时，城市管理者需要灵活地结合实际需求将废弃土地变废为宝，规避采空区造成的环境问题。
四、结束语
现代化建设离不开煤矿资源的开发工作，因此采空区也是必然产生的，是没有办法避免的。现代大量对煤矿资源开采，势必引起一系列的环境问题，而采空区导致的环境问题危害最大，治理也是最困难的。所以我们需要加强这方面的研究，对采空区导致的坍塌与裂缝进行深入分析，对防止坍塌和裂缝事故以及事后如何更科学地处理煤矿废弃区提供更好的策略。
参考文献
[1] 王丽，刘其学，朱景岩等.海拉尔煤矿采空区治理研究与实践[J].煤炭工程，2015，47（1）：69-70，73.
[2] 李爱国.京福国道徐州东绕城高速公路煤矿采空区治理[J].中南公路工程，2002，27（4）：26-28.
[3] 高晓耕.地面注浆法在煤矿采空区治理中的应用研究[J].煤炭技术，2016，35（6）：211-212.
[4] 乔旭俊.煤矿采空区治理工程设计与施工技术探析[J].现代商贸工业，2011，23（15）：246-247.