煤矿开采沉陷有效控制的新途径

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  摘 要:在我国煤矿开采过程中经常发生沉陷事故,这与开采的手段和方法以及开采地区的地质环境有着密切的关系,沉陷事故给人们带来了巨大的人员伤亡和财产损失,本文针对煤矿开采沉陷的含义和影响因素进行分析,进而指出有效控制的措施,希望给煤矿开采的相关部门和人员一些参考性的建议。
  关键词:煤矿开采;沉陷;控制措施
  一、煤矿开采沉陷的涵义
  煤矿开采沉陷是指煤矿开采过程中出现的地面沉陷问题,如地面裂痕,矿井坍塌等,造成人员和财产损失,对地表环境也会造成巨大的破坏。这种事故在煤矿开采过程中经常出现,但有时又是可以避免的,因此从下面介绍几种煤矿开采沉陷的防治途径。
  二、煤矿开采沉陷的防治技术的考虑因素
  煤矿开采沉陷防治技术应该从以下两个方面考虑:
  1、对开采沉陷的控制
  这方面是针对煤矿开采沉陷发生之前必须要做的预防工作,必须要通过合理选择采矿的方法和工艺,必须仔细勘探开采周围的地质和土壤环境,合理展开开采工作面,根据不同的地质需要采取不同的防护措施,减少地表的下沉,控制下沉的速度和范围,确保达到保护地面建筑物的目的,也进一步保护下井工人的安全,保护周围的生态环境。
  2、开采沉陷地区的恢复和整治
  这方面是针对煤矿开采沉陷发生之后要做的补救工作,必须要土地复垦技术,重新耕种,恢复农作物的种植,恢复开采地区周围的生态环境,同时还要加强地表建筑物的抗压性能,加固建筑物,队开采沉陷地区的土地进行综合的治理,保证最大程度恢复之前的生态平衡。
  三、煤矿开采沉陷的防治技术的新途径
  根据煤矿开采沉陷防治技术的主要考虑因素,提出以下方法:全部填充开采;覆岩离层带注浆充填;条带开采;限厚开采;协调开采
  1、全部填充开采
  这种方法就是在煤炭采出之后,在矿井的顶板没有脱落之前,对矿井采空区进行全部填充作业,保证矿井的稳定性以及地面的稳定性。主要有三种材料
  1.1用固体的材料对采空区进行紧密的填充,这样可以减少矿井顶板岩层出现的下沉现象,减少地表的下沉和变形。
  1.2用风力充填和矸石自溜充填,就是说通过风力的作用,使得地表的一些泥沙石块吹进矿井内部的采空区,形成自己填充的效果,还有就是通过矿井与地面形成的一定的倾斜角度,地面的矸石也会自己滑进矿井,形成自我填充,减少煤矿开采沉陷的出现。
  1.3用水沙充填,这种方法是全部充填法中效果最好的一种方法,可以有效减少地面的下沉,就是通过对矿井的采空区灌入水沙,形成一定的支护作用,保证采矿时的安全。
  全部填充法需要专门的充填设备和设施,还需要充足的填充材料,所以造成矿井的前期投入较大,这样会提高煤炭的开采成本。所以要根据具体的情况慎重选择全部填充法,一定要根据具体情况,采取不同的填充材料。
  2、覆岩离层带注浆充填
  根据煤矿采空区上方覆岩移动形成的三带的岩移的特点,在煤炭开采之后的一定时间内,用钻孔往离层带空间注入泥浆填充,这种注浆填充并且不是全部填充,而是对离层带进行部分隔离填充,可以加固离层带的空间稳定性,将容易移动的砌体梁结构加固围稳定性较好的连续梁结构,这样可以加固离层带的稳定性和抗压性,使离层带的下沉空间不再向地表传递,这样可以有效减少或者缓解地表下沉,可以有效地保护地表建筑物和农田。这种技术相对于全部填充法填充的材料少很多,所以费用也会低很多,但是这种技术并不成熟,操作起来具有很大的风险性。
  3、条带开采
  这种方法就是根据煤层和顶层的岩层覆盖面的组合条件,根据一定的比例,再被开采的煤层中间预留出一定数量的煤炭,作为开采时的力量支撐,只开采出条带状的煤炭,这种开采方式是通过开采一部分煤炭而保留另一部分的地下煤炭资源做支柱,可以有效支撑上覆岩层,从而进一步减少岩层的移动,控制地表的浮动和变形。这种开采方法的不足在于开采煤炭的数量较少,花费的时间较多,需要掘进巷道,造成开采工作量的加大,开采成本也会大大增加。
  4、限厚开采
  这种方法就是根据开采地区的地形、地质、水文、土壤等自然条件以及地表建筑物的高度,抗压性能等等综合考虑,确定煤层开采的厚度,这种方法一定要综合考虑各方面的因素,通过比较分析,精确计算,最后得到一定的结果,确定煤层可以开采的厚度,这种开采只是针对某一固定厚度的煤层,其他厚度的煤层均不涉及,通过这种比较谨慎的开采方式,可以有效减少地面下沉。但是这种开采方法也存在很大的问题,比如开采的范围有效,提前的准备勘测的工作很多,只是在比较浅的煤层中具有一定的使用价值,对于很深很厚的煤层,操作起来难度很大,同时需要勘测的数据更多,工作量更大。
  5、协调开采
  这种开采方法主要针对于比较厚的煤层,对于比较厚的煤层一般采用分层开采的方法,一定要合理设计开采的顺序和步骤,根据不同的现实情况,采用不同的开采工具,确定煤层与煤层之间的开采距离,以及相互之间的位置,根据一些力学原理,使得每个煤层之间开采力度形成抵消效果,就是说使开采一个煤层所产生的地表变形程度,与开采另一个煤层所产生的地表变形程度相互抵消或者抵消一部分,这种方法可以有效减少采动引起的地表变形。这种方法注重的是各方面的协调,通过协调来形成地表变形程度的相互抵消。这种方法虽然比较方便可用,但是这种方法实施起来难度很大,煤层与煤层之间的距离难以把握,对于技术的要求很高,同时组织生产的难度也很大,对于技术水平要求也很高,人员的专业素质要求也很高,就目前来说我国的矿井工人的专业素质难以达到相应的要求。
  在煤矿开采的具体过程中,一定要注意一些细节问题,在开采过程中要尽量根据矿区的具体情况,如地质、土壤、建筑物、煤层的深度、煤炭的数量等等来采取不同的沉陷防治途径,一定要谨慎开采,以最大的努力降低煤礦开采沉陷造成的危害。不仅是开采技术和方法要合理,也要加强煤矿工人的专业素质,要对工人进行专门的训练,提高他们的专业素质和具体的施工技巧。
  结语:
  煤矿开采沉陷问题是普遍存在的问题,我们在煤矿开采过程中一定要加以重视,在开采之前要做好相应的预防工作,巩固好周围的地质和地面的建筑物,即使发生沉陷事故也不必惊慌,做好沉陷之后的恢复工作,恢复以前的生态平衡。因此煤矿开采过程中要做好两个方面的工作,争取避免出现沉陷事故,影响煤矿开采的进度,危及矿井工人的生命安全。
  参考文献:
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