煤礦開采的實踐與探索

蘇煒

摘 要：本文針對煤礦開采對礦區環境、地表破壞的影響，并以減輕危害程度為目標，根據各個礦區應合理的應用采礦方法和工藝，來防治和控制開采沉陷。

關鍵詞：開采沉陷；土地復墾；沉陷控制

陜西是煤炭大省，煤炭的開發為陜西經濟的快速持續發展提供了基本保證，然而煤炭的大規模開采對礦山及其周圍環境造成的嚴重破壞日益突出。開采沉陷造成的礦區環境災害主要有土地塌陷或積水、農田減產或絕產、道路塌陷、房屋變形破壞等，這都是開采引起的巖層移動，是造成礦區塌陷災害和區域變形的根源，有效控制和減輕地面塌陷程度是解決此問題的根本之路。隨著煤炭形式的好轉，各集團公司都加大了環境的防治和治理，對煤炭事業來說，功在當代、利在千秋。

一、沉陷的防治技術

（1）全部充填開采。在煤炭采出后、頂板尚未冒落之前，用固體材料對采空區進行密實充填，使頂板巖層僅產生少量下沉，以減少地表的下沉和變形，達到保護地面建、構筑物或農田的目的。其次是風力充填和矸石自溜充填。但充填采礦法需要專門的充填設備和設施，還需要有充足的材料。（2）條帶開采。由于條帶開采僅是部分地采出下煤炭資源，保留了一部分煤炭以煤柱的形式支撐上覆巖層，從而減少覆巖移動，控制地表的移動和變形，實現對地面建、構筑物的保護。但該方法采出率低、巷道掘進多、工作面效率低。（3）覆巖離層帶充填。根據采空區上方覆巖移動形成三角帶的巖移特性，在煤炭采出后一定時間間隔內，用鉆孔往離層帶空間高壓注漿充填，加固離層帶空間，將采動的砌體梁結構加固為穩定性較好的連續梁結構，使離層帶的下沉空間不再向地表傳遞，以減少或減緩地表下沉，保護地面建、構筑物或農田。但該技術難度大，有待再進一步研究。（4）限厚開采。根據礦區地形、水文地質條件和建、構筑物抗變形能力，以不產生地表積水和滿足建筑物所要求的保護等級為依據，確定可開采的煤層厚度，開采時僅回采這一厚度的煤層，其余各煤層均不開采，以實現減少下沉，保護地面建、構筑物及土地的目的。（5）協調開采。厚煤層分層開采時，合理設計各工作面的開采間距、相互位置與開采順序，使開采一個煤層（工作面）所產生的地表變形和開采另一個煤層（工作面）所產生的地表變形相互抵消或抵消一部分，以減少采動引起的地表變形，保護地面建、構筑物。但該技術要保持一定的錯距，因此組織生產難度較大。我國尚未開展這種工業性實驗。（6）“采-注-采”三步法開采。充分利用覆巖結構對巖層移動的控制作用，應用荷載置換的原理，進行小條帶開采-注漿充填固結采空區-剩余條帶開采的三步法開采，有效的對巖層移動和地表沉陷的控制，解決了大面積開采地表沉陷控制，提高了煤炭的回采率，保護了地面建、構筑物，但也存在工藝復雜、成本較大等缺陷。

二、土地復墾技術

（1）煤矸石充填復墾和粉煤灰充填復墾。1）地下開采產生的大量煤矸石運到地表排放，既占地又污染環境。2）利用電廠的廢棄物—粉煤灰充填沉陷區復墾土地，可以化兩害（沉陷區、粉煤灰）為三利（電廠、煤礦、農民三方面有利）。（2）平地和修建梯田復墾。對積水沉陷區、潛水位較低的邊坡地帶，可采取平整土地、改造成梯田的方法復墾利用。（3）輸排法復墾。開挖排水渠道，將沉陷區淺積水引入河流、湖泊、坑塘、水庫等，作為蓄水用，使沉陷水淹地重新得到耕種。（4）深挖墊淺復墾。運用人工或機械方法，將局部積水或季節性積水沉陷區下沉大區域挖深，適合養魚、蓄水灌溉等，用挖出的泥土充填開采沉陷較小的地區，使之成為可種植的耕地。（5）積水區綜合利用技術。對地面大面積積水和積水深度很大的沉陷區，科學的綜合利用，發展網箱養魚、圍欄養魚、蓄洪做灌溉水源、建造水上公園等。（6）固體微生物復墾技術。煤矸石添加適量微生物活化劑，經過一個植物生長期（約6個月）就可建立起穩固的植物生長層，形成熟化的土壤。

三、結束語

開采沉陷是造成礦區環境地質災害的直接原因，有效控制和減輕地面沉陷程度，是避免開采沉陷環境災害的基本途徑，充填采煤法是減少地表下沉效果最好的方法。近兩年，在山東有些礦區正在做膏體充填的實驗；今年在陜北地區，陜西中能煤田有限公司正在做高水充填的實驗，這種方法是采用風積砂高水膨脹材料在地面制漿，通過管路自流輸送到井下對采空區進行充填。這兩種方法均可使采場沒有或減少垮落帶，能更好的減少地表下沉，但這兩種方法的技術含量都比較高，如果實驗成功，那將是煤礦開采又一次新的技術革命。

開采沉陷對土地資源的影響和破壞是難以避免的，所以各個煤礦應該根據自己的實際情況和條件，合理應用防止和控制開采沉陷技術和土地復墾技術，礦區生態復墾技術等多學科知識，對地表塌陷進行綜合治理和開發利用，才能更好地保護地表、礦區環境以及農民的利益。

參考文獻：

[1] 陳光榮.礦山企業污染防治與環境保護強制性標準執行手冊[M].寧夏大地出版社，2004.