浅谈开采沉陷预防与治理的技术途径

1、浅谈开采沉陷预防与治理的技术途径_本文由ABC论文坊最后整理，转载请注明本网网址： 毕节是贵州优质无烟煤基地，煤炭的开发为毕节地区的经济快速持续发展提供了基本保证。织（织金）纳（纳雍）煤田三分之二以上处于织金县境内，储量达十多亿吨。煤炭产业是该县乃至毕节地区的支柱产业。然而由于煤炭大规模开发利用，开采沉陷造成的矿区地质灾害日益显露了出来，据当地政府统计，已经监测到的具有危害性的地质灾害点多达八十多处！近年来由于采矿活动诱发的地质灾害（如山体滑坡、水源下陷、污染、建筑物损毁、开裂、农民无地或少地耕种等）事故越来越多，并造成企业业主与矿区群众之间关系越来越紧张，群殴事件时有发生。给当地社会治安带来

2、隐患的同时也制约了地方经济的可持续发展。织金县是典型的喀斯特地形地貌，这里山清水秀，溶洞发育，有“天下第一洞”美誉的织金洞就位于织金县三甲乡。ABC论文坊版权所有 上一页 1 2 3 4 5 6 7 下一页 如果不对矿区环境进行有效的治理，山清水秀将成为尘封的记忆，将是制约织金县乃至毕节地区经济可持续发展的最大瓶颈！随着煤炭安全管理工作越来越细化、越来越具体，矿山开采技术力量也得到进一步加强，各煤矿企业也逐步认识到了对环境治理的重要性，逐步加大了对矿区环境治理和防治的力度。对矿区环境的治理这不仅仅只是企业自己的事情，也是地方政府功在当代，利在千秋的事情。一、开采沉陷防治的技术途径开采沉陷的防治

3、技术途径可以从两方面考虑：（1）主动防治法。即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置采矿工作面、采取水沙充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。（2）被动防治法。即对已经被开采沉陷破坏的耕地进行充填复垦，并对建筑物采取提高抗采动变形能力，对开采沉陷破坏的土地进行整治后重新加以利用、变废为宝。1、 主动防治法A、 完全充填法开采在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用煤矸石等固体材料对采空区进行完全充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。目前使用较多的主要是水沙充填法、和矸石自溜充填，含有风力充填法，

4、其中水沙充填法较为简单易行。但充填法填充采空区需要专门的充填设备和设施，并要有充足的充填材料，就目前的技术而言，充填法相对简单易行但势必造成矿井初期投资大，吨煤成本相对增加的问题。水沙充填采空区的技术已经较为完善，虽然初期投资较大，但相比于直接赔偿和治理塌陷区来说又是比较经济和可行的，具有很好的推广价值，应引起地方政府和业主的重视。ABC论文坊版权所有 上一页 1 2 3 4 5 6 7 下一页 B、房柱开采法开采根据煤层和上覆岩层岩性条件，计算保护煤柱的留设量，采用房柱法（或条带开采法）对煤炭进行开采。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，留设的一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而不让或减

5、少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。但该采煤方法采出率低、巷道掘进多、不便于安全管理且工作面搬家频繁、效率低下等。此方法比较适合地方小煤矿开采，以防止地表下沉带来的巨额经济赔偿和纠缠不休的纷争。目前我县所属煤矿企业采用此方法开采以控制地表下沉仍占有一定的比例。C、上覆岩层离层带充填法 煤矿及其它矿物被开采后形成采空区，在煤层上覆岩土层中自煤层顶板向上形成“三带”垮落带、导水裂缝带和弯曲下沉带(如下图所示)，最终引起地面沉陷，导致地表下沉、倾斜变形、水平移动及非连续变形等，在地表形成比采空区面积大得多的塌陷区。开采沉陷覆岩“三带”分布示意图在煤炭采出后一定时间间隔内，采

6、用钻机打钻经钻孔往离层带空间高压注浆、充填，加固离层带空间，将受采动影响的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。但该技术难度大，目前我国还没有进行这种技术应用的报道。相信在不久的将来，随着采矿技术的进一步提高，该方法一定会得到推广利用。ABC论文坊版权所有 上一页 1 2 3 4 5 6 7 下一页 D、选择煤层开采法开采根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和能够满足建筑物所要求的保护等级为依据，确定可开采的煤层厚度。选择性地仅回采这一特定厚度的煤层，其余各煤层均不开采，以实现减少上覆

7、岩层下沉从而达到保护地面建、构筑物及土地的目的。显然，该技术采出率低，资源浪费严重，仅仅在薄煤层开采应用中有一定的使用价值。E、协调开采厚煤层分层开采时，合理设计各工作面的开采间距，相互位置与开采顺序，使开采一个煤层（工作面）所产生的地表变形和开采另一个煤层（工作面）所产生的地表变形相互抵消或抵消一部分，以减少采动引起的地表变形，保护地面建、构筑物。但该技术要求保持一定的错距，因此工艺复杂、组织生产难度较大。我国目前尚未开展这种工业性实验。F、 综合法开采充分利用上覆岩层结构对岩层移动的控制作用，应用荷载置换的原理，先进行小条带开采再采用注浆充填固结采空区，然后对剩余条带进行开采。可以有效地对

8、岩层移动和地表沉陷进行控制，较大限度地提高了煤炭的回采率，同时保护了地面建、构筑物。这就是通常所说的“采-注-采”控制顶板下沉采矿方法，但也存在工艺复杂，成本较大等缺点。G、井下直接燃烧汽化法只进行少量的井工工作，将地下的煤炭点燃，使之转变为可燃性气体加以收集利用。该技术由于有计划地让某一特定区域的煤炭进行燃烧汽化，所以对该区域的地表塌陷的监控和处理可以做到提前安排，有一个充分的准备时间。目前，允煤集团在这方面的试验已经取得较大的成功，相信不久的将来将得到进一步推广。ABC论文坊版权所有 上一页 1 2 3 4 5 6 7 下一页 二、土地复垦技术1、煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦我县近年来煤

9、矸石的外排量已近千万吨，在矿区随时可以看见寸草不生的大大小小的冒着白烟（含硫量高而自燃）的矸石山，与附近俊俏挺拔而又郁郁葱葱的山体极不和谐。矸石及矸石山的利用率几乎为零！（1）地下开采产生的大量煤矸石运到地表排放，既占地又污染环境。煤矸石含有一定量的放射性元素和稀土元素，对人畜植物的生长有一定的影响。利用煤矸石作为充填材料，即可使受采煤破坏的土地得到恢复，又能减少矸石的额外占地。但必须进行脱硫等处理，并对土壤进行改良。于是可以进行绿化、种植适宜生长的经济林等。转贴于 中国论文（2）利用电厂粉煤灰充填沉陷区复垦土地。随着煤炭产量的增加，各地纷纷上马大型火电厂，织金县附近100公里范围内就有安顺电

10、厂、黔西电厂、大方电厂，织金也计划建设一座大型火力发电厂，以消化日益堆积的粉煤。就目前来说，电厂粉煤灰的利用仅限于公路和一些简易建筑物方面，绝大多数还是贪婪地躺在金贵的土地上睡大觉！利用粉煤灰充填塌陷区或沟谷造地，也必须先进行消毒处理，再在其上面覆盖一层腐殖土，稍事夯实，于是可以进行有计划的耕种和建造简易建筑物。2、平整土地和修建梯田复垦对积水沉陷区、潜水位较低的边坡地带，可采取平整土地、改造成梯田的方法复垦利用。对于山多地少的织金县来说，经改造的土地最适宜种植玉米、马铃薯或其它见效较快的经济作物。3、输排法复垦对于潜水位较低且沉陷不严重的沉陷区采取开挖排水渠道，将沉陷区浅积水引入河流、湖泊、

11、坑塘、水库等，使沉陷水淹地重新得到耕种。也可以作为灌溉蓄水池加以利用。4、挖深垫浅复垦 运用人工或机械方法，将雨水集聚较多的大塌陷区域再挖深，进行渔业养殖、蓄水灌溉等。用挖出的泥土充填开采沉陷较小的地区，使其成为可耕种的土地。经夯实、平整，可以在上面建房、建村（低矮建筑）。ABC论文坊版权所有 上一页 1 2 3 4 5 6 7 下一页 5、积水区综合利用技术对地面大面积积水和积水深度很大的沉陷区进行科学的综合利用，发展网箱养鱼、围栏养鱼、蓄洪作灌溉水源、建造水上公园、农家休闲娱乐山庄等，发展多种经营。6、矸石山绿化复垦技术对矸石山添加适量微生物活化剂，经过一个植物生长期（约6个月）就可建立起稳固的植物生长层，应用土壤改良技术，在较短的时间里将矸石山改良成适合于普通植物生长的载体。7、对废弃井巷改造利用利用废弃井巷改造成冬暖夏凉的休闲娱乐场所、蔬菜基地、地下游乐场、酒窖、防空洞等。三、结束语开采沉陷是造成矿