煤矿地质灾害特征及防治措施研究

摘要：在新时期，煤矿开采在能源供给中的作用越发突出，但是在这个过程中，很可能会出现较多地质灾害，导致人们的生命和财产安全得不到应有保障。并且，一旦出现地质灾害还会对于矿井设备造成破坏，难以保障国家财产安全。因此，相关人员必须要对于地质灾害特征予以充分关注，并有针对性的进行防控。本篇文章简要介绍了煤矿地质灾害特征，分析了引发煤矿地质灾害的原因，并提出了防治措施，希望能够为煤矿行业的发展提供支持。

关键词：煤矿；地质灾害；特征；防治措施

近些年来，我国经济获得了较为迅速的发展，为煤炭行业的发展提供了较为有利条件作为支持。但是，随着煤矿产业规模的进一步扩大，煤矿地质灾害也越发严重，已经成为了全球关注的重点。煤矿资源是不可再生的，人们在进行开采时，如果并不关注安全，就会引发地质灾害，危害人们的生命和财产安全，不利于我国经济的进一步发展。因此，相关人员要加大力度进行地质灾害研究，并主动的进行防治。

一、煤矿地质灾害类型

（一）煤气爆炸

煤气是在古代高大植物的堆积中经由纤维素和有机质经厌氧菌分解所形成的，由于温度和压力过高，在产生煤的同时会借助于物理和化学手段产生煤气。煤气的特征在于无色、无味。部分煤气中会产生和苹果相似的味道，是因为其中具有芳香族的碳氢气体。煤气主要是由烷烃类物质组成。可以分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、水汽、硫化氢、氮、二氧化碳、惰性气体等。在进行地下煤矿开采工作时，煤气的出现较为普遍，危害程度较高[1]。通常情况下，矿井的工作条件是封闭的，假如煤气浓度超出要求，一旦遭遇明火或者是火星，都可能会由于一些因素的影响发生爆炸。之所以会出现这一情况，主要是因为通风设施或者是通风系统在使用过程中效果并不理想。随着井下挖掘工作面的扩大，很可能会产生井下煤气超出标准的情况。如果煤气的浓度积累到一定范围，就会产生爆炸等问题。煤矿爆炸所形成的高温高压会对于矿井工作人员造成威胁，并且会生成具有剧毒的一氧化碳，导致人员伤亡。

（二）水害事故

我国煤矿水文地质条件复杂程度较高，通常是指地表水、冲积层水、岩溶水、老空水、承压的强含水层水等，很可能会由于一些因素的影响，引发较为严重的水害事故。主要可以表现为乡镇中的煤矿水害事故多发、存在着违法违规生产。假如在进行煤矿开采时，所获取的地下水资料比较少，无法及时的进行水害技术防止，并不关注防隔水煤柱的设置，对于地下水的情况缺乏了解，就会在生产过程中造成水害。

（三）井下顶板坍塌

顶板坍塌主要是指在进行煤矿开采时，上部岩层出现自然塌落的情况，之所以会出现这一情况，是因为在进行煤矿开采时，原本的压层压力平衡性下降。冒顶主要是指在进行矿井采掘时巷道上层所形成的坍塌，是煤矿开采采掘工作面中较为普遍的问题。通常情况下，可以将顶板事故分为以下几类：一，如果岩石缝隙较多、顶板破碎的区域，并不重视支护，就会出现局部冒顶的情况[2]。二，一旦地质条件出现变更，也会引发冒顶等问题。三，在开展操作时，并不关注支护的规格和质量。虽然顶板处在稳定状态下，但是也会出现违法违规操作，导致局部冒顶。随着采矿工作面进一步推进，井下控顶面积明显增加，如果厚度不大的顶层岩石出现坍塌等情况，就会出现较为坚硬的老顶，形成压力拱，致使井下工作面压力过度集中。假如支架无法支持顶板，就会使顶板出现不同程度下沉，引发大冒顶。之所以会出现这些问题，主要是因为以下几点：一，尚未形成完善的制度，难以按照要求进行落实，很可能会存在一些违法违规行为，难以对于存在隐患的危险岩石进行支撑。二，所开展的支架安装工作并不合理，在进行支架工作时存在阻力，无法确保支撑支护安装密度，棚腿假设缺乏基础，导致顶板拖垮支架引发冒顶。三，并不具备充足的支护设备。在进行煤矿开采时，只有少部分是露天开采，大部分都是在地下进行开采。在结束煤矿开采后会出现地下空间，假如没有制定适宜的措施进行支护，就会导致顶板出现坍塌，造成较为严重的生产问题。

（四）由煤矸石引发滑坡

滑坡是陡坡中的岩体或者是土体根据剪切破坏面所引发的滑坡。这主要是因为在滑移面中，剪切应力超出了滑坡面的抗剪能力[3]。滑坡很可能会对于人们的生命和财产安全造成威胁，如果问题较为严重，还会造成难以预估的后果。在进行煤矿开采时，会形成较多煤矸石，这些煤矸石堆积在矿井表层，会出现不必要的土地资源消耗，对于周围的生态环境造成威胁，导致矿区地表不具有蓄水能力，一旦面临雨季就会引发滑坡、泥石流等自然灾害。

二、煤矿地质灾害特征

（一）具有群分性和继发性

地下煤矿开采工作的开展会对于原本的地质构造造成破坏，使岩石的稳定性下降，导致岩石内应力出现变化。并且，随着井下开采深度的增加，所造成的破坏范围将会进一步扩增，产生大规模、连续性的地质构造损害，这就是群发性。群发性是当前煤矿地质灾害较为显著的特征。在进行地下煤炭开采工作时，继发性也是煤矿地质灾害较为明显的特点，很可能会使地质灾害在不同时间段产生，破坏周围的环境。

（二）会造成较为严重的后果

如果出现煤矿地质灾害，就会有较高的强度，造成较为严重的后果。并且，一旦出现煤矿地质灾害是难以进行把控的，比如说煤气爆炸、滑坡等，这些地质灾害的出现，会对于矿井工作人员的工作造成不利影响，严重时甚至会引发人员伤亡。并且，其会阻碍煤矿生产设备的应用，增加设备维修困难程度，设备维修需要花费较长时间，并且难度不一，很可能会出现较为严重的后果[4]。

（三）是无可避免的

虽然煤矿开采技术获得了一定发展，并且安全水平得到了提升，具有较强的抗灾能力。但是，从整体角度分析发现，想要完善把控煤矿地质灾害是不可能的。根据相关研究，可以了解到煤矿地质灾害的出现对于条件有一定要求，因此在开展井下生产时，需要考虑到不同灾害的特点，有针对性的设计方案，将防御工作落实到位，将煤矿地质灾害对于生产和财产安全造成的不利影响降到最低。

三、引发煤矿地质灾害原因

（一）从主观角度来进行分析

在开展煤矿开采工作时，部分煤矿开采和管理人员并不具备安全观念，并没有考虑到相关标准和规范进行地质灾害防控，这就导致煤矿瓦斯爆炸、山体滑坡等地质灾害出现概率增加。当前，随着我国产能结构的调整和矿井安全程度的提高，必须要对于煤矿地质灾害预防和控制予以充分关注，在降低煤矿出现安全问题概率的同时，推动煤矿开采工作的高效开展。

（二）从客观角度来进行分析

在进行煤矿开采工作时，采空区的范围进一步扩大，这就导致煤层底板岩层的平衡性得不到保障。在原岩应力影响下，很可能会使顶底板岩层的形状出现变化，导致边坡的稳定性下降，出现地表沉降等问题，阻碍煤矿的政策开采。并且，在开展水体采煤时，煤层顶板很可能会由于开采不科学而发生形变，这既会使水体赋存环境出现变化，也会导致水体和采煤工作相联系，导致矿井突水事故出现概率提高。在进行煤矿开采工作时，瓦斯爆炸、山体滑坡等地质灾害都是客观的，通常可以运用把控煤层高度、对于采空区进行处理等手段优化地质环境，将地质灾害发生的概率降到最低。

四、煤矿地质灾害防治措施

开展煤矿地质灾害防治工作有着非常关键的作用，能够较为有效的提高煤矿地质灾害防治水平，相关人员可以从以下几点出发进行工作：

（一）要科学的进行规划

之所以会出现煤矿地质灾害，主要是因为所开展的规划缺乏科学性，开采较为随意。为了防止随意的开采挖掘，导致的问题，需要从以下几点出发进行工作：第一，要对于现有的监督制度和措施进行补充，提高地下煤矿开采的规范程度，分析是否存在私自挖掘开采的行为，并定期的进行安全检查，在第一时间治理存在的问题[5]。第二，要提高煤矿开采的安全程度，需要相关人员从多个角度出发了解到矿井的地下结构，并派遣专门的技术人员从整体出发分析地质构造情况。在进行分析时，需要将矿井是否安全和所处的地质环境等作为关键，并考虑到可能会出现的地质灾害，分析地质灾害所造成的不利影响，并制定适宜的方案应对。

（二）做好井下通风管理工作

在地下水生产过程中，通风工作在安全工作中是非常关键的。只有保障通风系统处在稳定运行的情况下，才能够将井下煤气浓度控制在适宜范围内。防止由于煤气浓度过高引发爆炸的情况。工作人员要定期的维修养护矿区通风系统运转情况，并动态的进行监管，从而为地下通风系统的稳定使用提供条件。

（三）提升井下地下水疏导管理水平

在尚未开展煤矿开采工作时，可以从以下几点出发进行工作：一，要运用现有的勘测手段，分析工作区域地下水的实际条件，比如说分布区域、水量和水源等，只有掌握到充足的地质资料，才能够为后续开采设计工作的开展提供充足的数据作为保障。第二，在进行井下施工时，需要运用超前钻探技术，并在尚未开采时，地下水的情况进行检验，确保各环节所用的技术可以满足设计需求，从而使煤矿防治水工作高效开展。第三，定期的进行矿井排水设备的检验和维修工作，能够较为有效的提高煤矿防治水过程的效果，因此要在雨季来临以前对于矿井排水设施的情况进行维修养护，提高地下水疏导管理水平。

（四）加大力度对于井下顶板开展安全管理

在尚未进行井下挖掘工作时，需要将准备工作落实到位。一，技术人员要明确当前巷道挖掘区域较为常见的地质结构以及其中的危险部位，并分析顶板岩性的现实条件，特别是顶板岩石出现延性变化时，需要在较弱区域加大力度进行支护工作。并且，在进行施工时，需要动态的监测围岩的变形状况，进而做好安全管理工作。因此，井下挖掘工作在面对岩性、应力变化时，要在第一时间了解到井下顶板岩性情况，并考虑到井下顶板岩性情况运用适宜的支护方案。

（五）成立监控系统

之所以会出现地面坍塌和滑坡等灾害主要是因为地表中存在着大量的煤矸石，因此必须要主动的对于煤矸石进行管理工作，有针对性的进行应用，尽可能的避免煤矸石过度堆积的情况，并选择适宜的方式，二次或者是重复应用煤矸石，使资源得到充分利用，从而增加自身经济收益。如果具有较强的经济实力，煤矿企业可以对于现有的井下污水循环系统进行补充、优化，在结束地下水净化之后开展生产，在提高水资源利用率的同时，避免对于生态环境造成的破坏。煤矿企业在尚未开采时，需要运用抗滑坡手段，借助于堵截、引流手段，对于地表水排量进行控制，并主动的开展挡土墙、抗滑桩修建工作，将滑坡或者是地面塌陷出现的可能降到最低[6]。

（六）打造专门的地质灾害预警系统

想要将出现地质灾害事故的概率降到最低，煤矿工作人员需要主动的加入到地质灾害相关知识学习之中，对于地质构造形成一定了解，在安全观念的支持下进行一系列工作，降低出现安全事故的概率。除此之外，还需要组织工作人员加入到安全学习之中，了解到安全生产相关知识。煤矿企业还应该对于现有的地质灾害预警系统进行优化，主动的运用多种现代化勘察技术和自动信息技术进行监督管控，只有如此，才能够将地质灾害出现概率降到最低。

（七）做好生态环境修复

通常情况下，出现煤矿废弃会造成较为严重的生态环境问题，我国虽然对于现有的地质灾害防治措施进行了补充，但是并没有从整体角度出发进行生态修复，从某种角度来说，制约了煤矿行业的进一步发展。在这一情况下，为了改善出现的问题，就必须要对于煤矿环境生态修复工作予以充分关注，认识到这一工作的关键作用，打造科学的生物群落，确保其可以符合生态多元化需求。在新时期，我国废弃矿山复垦工作处在初步发展阶段，虽然取得了一些成效，但是仍然有着一些问题，需要相关人员对其予以充分关注，从而为煤矿生态环境修复工作的顺利开展提供支持。

五、总结

根据上文来进行分析，在进行煤矿开采工作时，需要分析煤矿可能会出现的地质灾害，分析地质特征的特征，并制定适宜的防治方案，了解到煤矿地质灾害的现实情况，并制定适宜的措施进行防控，从而防止多种灾害所造成的不利影响，使煤矿开采工作更加顺利开展。

参考文献：

[1]王国飞. 无人机遥感监测在煤矿地质灾害调查的研究与应用[J]. 山西焦煤科技,2021,45(02)

[2]智富国. 物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用探析[J]. 矿业装备,2021(03)

[3]顾小东. 煤矿地质灾害类型、诱因及防治措施研究[J]. 当代化工研究,2021(11)

[4]李乃刚. 遥感、GIS技术在煤矿地质灾害预测中的应用[J]. 中国石油和化工标准与质量,2019,39(10)

[5]宋文波,王健. 基于WSN的煤矿地质灾害监测系统设计[J]. 湖北农业科学,2020,59(10)

[6]徐常青. 煤矿地质灾害特征分析及预测措施研究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2020,40(12)