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煤矿开采沉陷分析及其防治措施研究

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吴寻云

摘要：目前，国家大力推行可持续发展战略，因此，煤矿应重视开采引发的环境问题，并积极研究、推广煤矿开采沉陷防治措施。在实际工作中，煤矿应该针对各个矿区的实际情况，采取合理的沉陷防治措施。基于此，简要分析了煤矿开采沉陷及其防治措施。

关键词：煤矿开采；生态环境；开采沉陷；充填方法

：TD325：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.107

煤炭资源是社会经济快速发展的基础条件，我国虽然是煤炭大国，但是煤炭开采技术还有待提高。煤炭资源不可再生，随着其不断开采，煤炭资源将日益减少，甚至会引发资源枯竭。目前，我国的煤炭资源开采逐渐向“三下”开采和深部开采发展。煤炭开采不当不仅会造成资源浪费，还会导致严重的生态问题，例如过度开采煤矿容易破坏周围的生态环境，还可能引发建筑变形，道路塌陷、积水和土地塌陷等矿区灾害，造成矿区不稳定。煤矿开采不当是造成矿区地面变形、塌陷灾害的根源，而且灾害治理成本高。对于当前的煤炭行业来说，开采沉陷的治理是一个需要重点思考的问题，必须重视对煤矿开采沉陷的治理。

1煤矿开采沉陷分析

煤矿资源在能源结构中占有重要地位，但是现阶段煤矿开采中的问题较为突出。煤矿开采会破坏矿山周围的生态环境，其中，开采沉陷问题较为严重。在长期大面积的开采中，煤矿采空区的面积越来越大，采空区导水裂隙带和地面塌陷范围随之扩大。开采沉陷会导致土壤退化，土地无法耕种，还会对周围建筑物的稳定性产生影响。

煤矿开采沉陷主要有以下几种形式：①裂缝和台阶。煤矿开采所产生的裂缝一般位于沉陷盆地的外边缘，深度可达几十米，宽度为几毫米至几十厘米。②沉陷盆地。煤层被开采后，采面上覆岩层就会出现弯曲、断裂、垮落的现象，从而在地表形成沉陷盆地。沉陷盆地会改变原来的水平位置、坡度和高度，还会对沉陷区域中的生态环境和建筑物产生不利影响。③沉陷坑。在开采浅部的倾斜煤层、急倾斜煤层时，如果采用行水力采煤或立柱式采煤方式，很有可能会因采厚不均匀而导致覆岩破坏的高度不一致。

正是由于煤矿开采沉陷问题会引发多种不良后果，所以煤矿要积极研究和推广合理的控制措施，应用先进的采矿工艺，有效解决地表沉陷问题。此外，还要合理制订采煤工作面的各个参数，对采空区进行充填处理；利用先进的监测技术分析地表下沉趋势，进而控制地表下沉速度和影响范围。

2煤矿开采沉陷防治措施

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3～6m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

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“采—注—采”开采方式

“采—注—采”开采方式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。

2.4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