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中图分类号:TD713 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)22-0089-01
在矿井事故中,瓦斯灾害是一种非常严重的自然灾害,不仅影响了矿井的正常生产活动,还会对井下作业人员的生命安全产生一定的威胁,进而也就制约了矿井生产活动的正常进行。通过相关调查显示,在矿井一次死亡10人之上的事故中,因为瓦斯灾害导致的占据了总数的70%左右,针对这样的情况,一定要加强对瓦斯灾害的重视,结合实际情况,提出有效的防治措施。
1 增强通风管理
在防治瓦斯灾害中,通风是最为重要的方法之一,井下挖掘的工作面、峒室的巷道均要确保一定的风速与风量,对瓦斯进行稀释,确保瓦斯不会积聚,进而在一定程度上避免发生瓦斯灾害。
1)对矿井中上隅角瓦斯超限进行注意,确保工作面具有一定的风量。通常情况下,矿井工作面选取的均是全负压通风,其通风系统的合理性是确保工作面风量的前提。在矿井生产活动中,其生产效率与通风量是相匹配的,为了防止出现风量供给不足的情况,一定要通过采掘平衡的方式,避免在一个采矿区安排过多的生产作业与掘进。
2)各个采矿区在进行工作面扩展的时候,一定要先对中部车场进行挖掘,防止掘进面之间出现一定的串联通风。
3)一定要对掘进工作面的通风情况进行严格的管理。在井下作业中,掘进工作面的供风方面最容易出现一些安全问题,尤其是在对通风机进行检修与更换的时候,一定要强化相应的管理,协调通风量,确保挖掘作业的顺利进行以及恢复通风之后的安全生产。对于高瓦斯矿井而言,为了避免出现因为局部通风机停止运行而导致出现危险,一定要加强专用变压器、专用开关、专用供电线路、瓦斯电闭锁、风电闭锁的应用,同时安排专门人员对局部通风机进行管理,严禁非专门人员对局部通风机进行操作。当通风机停止运行的时候,即使时间很短,也一定要先对瓦斯进行检查,之后才可以继续通风;在停风之前,一定要先让作业人员进行撤离,之后切断相应的供电。
4)对于通风设施而言,一方面,一定要要加强对各类风桥、风门的动态管理,避免因为漏风、跑风等因素对通风质量产生影响;另一方面,一定要加强对盲巷、风眼等处的管理工作,尤其是加强通风设施的质量,使其达到相应的质量标准,确保通风系统运行的可靠性,合理调量,进而保证瓦斯的浓度一直处在安全限之下。
2 增强防火管理
在矿井作业中,一定要加强防火管理,除了要求严禁携带火种进入井下之外,还要加强对井下火源进行有效的控制。首先,一定要加强对机械设备着火进行预防。主要就是对机械设备进行一定的保护,并且加强日常管理,避免出现摩擦起火的情况,增强机电检修的质量,充分利用作用,消除机械设备的部分故障。其次,一定要加强对电气着火进行预防。
1)加强对各类电气的保护,如接地、过载等一定要具有足够的可靠性与灵敏性。
2)确保继电整定的合理性与科学性,保证其可以在非正常状态下发挥保护作用。
3)强化对电气设备的防爆管理,确保电气设备的防爆率可以达到100%。除此之外,一定要加强井下消防系统的建设,确保消防材料、设施的齐全与规范,加强井下作业的安全性。
3 增强监测监控管理
通过定时与不定时、定点与不定点的监测方式,对瓦斯监测形成一个可视网络,可以及时发现产生的异常情况,进而快速的采取应对措施,将瓦斯灾害扼杀在萌芽之中。监测监控方式大致可以分成两种:静态与动态。静态监测监控主要就是对现有的安全生产状况进行监测监控,通过科技手段,加强对风量、风速、一氧化碳、瓦斯等条件进行相应的监测监控;通过专用、闭锁等设施,对瓦斯超限情况进行一定的预警与处理,进而保证井下作业的安全性。除此之外,相关的监测人员一定要利用监视屏幕,对瓦斯情况进行持续的监视,并且时刻和井下作业人员保持通讯,及时组织撤离,保证井下作业人员的安全。动态监测监控主要就是加强对光学瓦检仪、机载瓦检仪、便携瓦检仪的使用与管理。一方面,要求瓦检人员按照相关规范携带瓦检仪;另一方面,根据相关规范展开检查与测试工作。专职瓦检员、井下作业人员、下井领导均要参与瓦斯检查工作,保证现场管理的严密性,加强对各类设施设备的检查、检修与校验,确保其具有一定的可靠性与灵敏性,防止出现误导、误动的情况。除此之外,还一定要加强对各风门开闭状态的监测监控,同时加强新技术、新工艺、新产品的推广应用,促进监测监控管理工作的全面展开,保证井下瓦斯浓度一直保持在安全范围之内。
4 增强瓦检队伍的整体素质
对于任何工作而言,人都是工作的主体。在瓦斯管理工作中,缺少一支素质过硬的瓦检队伍,就会导致工作无法得到全面的展开。瓦检队伍不只是包括通风科人员和通风队,还包括和瓦斯管理相关的领导、技术人员等。因此,一定要加强瓦检队伍的建设,这样才可以确保井下作业的安全。首先,加强瓦检机构的完善,设立通风队、通风科,并且对相关工作人员进行培训,提高人员的专业素质,增强全面管理,同时树立通风机构的威信,严格控制瓦检工作的开展。其次,加强生产安全教育、爱岗敬业教育、法制教育,进而在一定程度上,提高工作人员的安全意识、岗位职责、法制观念,加强思想建设,培养工作人员的优良作风。针对作业分散的通风队而言,一定要加强对瓦斯灾害的宣传,提高每一个工作人员的安全意识,进而有效提高工作人员的业务素质。最后,强化业务技能培训,坚持培养作业人员的技能素质,尤其是瓦检人员,其作为安全生产的主要力量,一定要掌握相应的技能素质,这样才可以确保生产工作的顺利、安全进行。
5 结束语
总而言之,在矿井生产过程中,一定要加强瓦斯灾害的防治,将安全放在生产的第一位。在生产过程中,一定要加强通风管理、防火管理、监测监控管理,并且有效提高瓦检人员的整体素质,进而促进矿井生产过程中,各项工作的顺利、安全进行。除此之外,一定要加强对各项优惠政策的利用,努力吸引一些优秀人才,加强瓦斯灾害的防治。因此,一定要加强对矿井瓦斯灾害的防治,确保矿井作业的安全。
参考文献
[1]连昌宝,李伟.提高煤层瓦斯压力预测精度的探索[J].河南理工大学学报(自然科学版),2008(02).
[2]陈富勇.数值分析在矿井未开采区瓦斯涌出量预测中的应用[J].矿业安全与环保,2004(01).
引言
地质灾害是人类发展过程中不可抗拒的灾难性事故,是对自然进行过度索取的恶性后果。破坏性地震、滑坡、矿井瓦斯爆炸等对人的生命健康造成巨大的危害,给社会带来不可估量的经济损失,是人类在谋求快速发展、追求利益过程中不容忽视的客观威胁。煤矿企业只有科学地认识各种地质灾害发生的规律,在开采过程中采取综合有效地预防措施,才能尽可能的减少不必要的人员和财产损失,提高我国煤炭资源的开采率,促进企业的长远发展。
1 矿井地质灾害概述
1.1矿井地质灾害的种类
矿井的地质构造是影响地质灾害的关键性因素,在矿井的开发和建设过程中会打破地下原有的封闭环境,改变地质构造,造成安全隐患。地质构造受外界环境改变的刺激所产生的变化种类复杂,后果也不尽相同。以往的研究和实践表明,地表移动、瓦斯泄漏和岩层渗水等是较为常见的矿井地质灾害。
1.1.1 地表移动及覆岩破坏
较为常见的地下水位下降、地表裂缝和开采沉降均归因于地下开采面积过大,在矿区范围内,尤其是煤层浅埋区,大面积的煤层开采形成采场空间,会引起围岩的原始应力变化,当围岩所承受的应力超过它的极限强度时,就会发生位移、开裂甚至断裂,造成覆岩破坏、产生地表裂缝等。虽然煤矿企业会对裂缝地区采取回填、土地复垦等措施,但很难恢复到地质构造变化前的效果,这不仅涉及到生态环境的破坏,更为地表水渗透提供了通道,埋下了安全隐患。
1.1.2 瓦斯与煤尘爆炸
矿井瓦斯是煤的生成和变质过程中伴随产生的气体,由以甲烷为主的各种有害气体构成。瓦斯爆炸是一定浓度的瓦斯在引火源的作用下与一定浓度的氧气发生的剧烈氧化反应。瓦斯浓度、氧气的浓度以及引火温度是瓦斯爆炸的三个条件,但三者的临界值并不是固定不变的,受压力及煤尘、混合气体浓度和惰性气体混入等影响,情况通常较为复杂。更为重要的是爆炸产生的高温高压,会促使附近的气体产生极大的冲击力,造成人员伤亡和巷道、器材破坏,其扬起的煤尘使之参与爆炸,形成连续爆炸,破坏力骤然提升。
煤尘爆炸是指煤矿生产中的各种矿物细微颗粒在一定条件下发生的燃烧或爆炸反应,在此过程中产生的CO等有毒气体能导致人员窒息身亡。2014年辽宁省阜新矿业(集团)有限责任公司恒大煤业公司“11?26”重大煤尘爆炸燃烧事故即为惨痛的典型案例。
1.1.3 矿井水害
透水事故在近期发生的矿井灾害中所占的比例有所提高,以矿井涌水和老空透水为主的水害事故不容忽视。大多数地方的煤矿均在煤层浅部开采,将井筒建在老空区或周围有老空区的现象普遍存在,古老煤矿形成的老空区积水量很难预测,开采范围也难以确定,极易引发透水事故。
1.2 矿井地质灾害的特点
充分地掌握矿井地质灾害的特点对有效预防事故发生、及时减小灾害损失起到关键性作用。综合来看,我国的矿井地质灾害主要有连发、区域性强、可预测性等特征。
(1)连发性。生态系统具有明显的联动性,牵一发而动全身,某一方面出现变动必然会引发其他自然因素的改变,这个道理同样适用于煤矿开采的过程中。当矿井的地下构造因开采而发生改变时,就会引发其他地质要素发生某种程度上的改变或破坏,这种连锁式的改变达到一定程度后就会引发地质灾害,且灾害的种类极可能具有非唯一性,产生复杂的、连发性的地质灾害。
(2)区域性。几乎每个不同的区域都具有独特的地质构造特征,其耐受性和受破坏程度通常具有较大的差别,因此,不同区域的矿井面临的地质灾害威胁不尽相同,由地区特性决定。
(3)可预测性。随着科技的进步和我国科研能力的提高,相关部门关于地质灾害的认知程度不断加深,煤矿企业也从多种渠道获得了有关知识和实践经验,对地质灾害的预兆、形式等有了进一步的把握,不再单纯凭借以往的经验教训,先进的科学设备得到了广泛的应用,地质灾害的可预测性表现突出。然而,由于地质结构复杂多样,现阶段仍难以实现全面的地质灾害预防工作。
2 矿井地质灾害的预防措施
2.1 减轻地下开采对地面影响的措施
为了降低地下开采对地面造成的不良影响,应对开采可能影响到的地质结构及其应力能力进行透彻的分析,并采取有针对性的措施加以预防。当地下开采面积达到一定规模时会对地面建筑及道路造成不同程度的损坏,也可能造成地下水疏干和耕地、坡地裂缝。
对于薄煤层和中厚煤层而言,虽然随着上覆岩的成分、膨胀系数等变化其塌陷带波及上部岩层所造成的裂隙高度会不尽相同,但其裂隙高度仍然是有限的。对于厚煤层来讲,由于采取与薄煤层不同的开采方式,开采过程对岩层的破坏程度也明显加强,基本上为开采厚度的2-8倍。裂隙沉降带高度能达到不规则塌陷带的2倍多,若覆岩层的厚度超过了以上数据计算的破坏影响高度,则地面可以免受波及,几乎不会产生破坏迹象,否则,要充分考虑应对地面破坏的预防措施。然而,从煤矿企业的角度出发,即便是没有影响,也应该制定科学合理的控制性预防措施。
2.2 预防瓦斯与煤尘爆炸的措施
2.2.1 防止瓦斯爆炸的措施
预防瓦斯爆炸可以从控制爆炸条件入手,防止矿井瓦斯集聚、避免接触高温火源。
对于预防瓦斯气体聚积可以从三方面加以控制。首先,要加强矿井的通风管理,使瓦斯浓度保持在《煤矿安全规程》规定的浓度以下,在各工作面设置独立的进回风系统,使瓦斯浓度在进风风流中不超过0.5%,回风风流中不超过1%,矿井总回风流中低于0.75%。其次,要建立健全瓦斯检查制度,保证检查的及时性和全面性,利用先进的甲烷检查仪器对各用风地点的瓦斯浓度进行精准测量,发现隐患并及时处理,严禁超限作业。最后,从降低煤层及采空区瓦斯产生量的角度减低瓦斯浓度,采取瓦斯抽放的方式对含量大的煤层进行事先处理。
2.2.2 防止煤尘爆炸的措施
根据煤尘爆炸发生的特征,要从防尘和隔绝火源两方面防止事故的发生。一是采用静压洒水的方式减少矿井中煤尘的悬浮量和产生量;二是采取全方位的火源隔绝措施,坚决禁止因摩擦等产生高温火源。
2.3 矿井水害的预防措施
矿井水害不仅关系到煤矿企业的利益和员工安全,更关系着水资源的合理利用与保护,要给予足够的重视。对于预防矿井水害,企业管理人员可以从以下几个方面进行:首先,要摒除工作人员的保守思想,充分调动其工作热情,灌输矿井水害的相关知识,让他们切身体会到矿井水害的危害,提高警惕。其次,要加强预先探测,明确分工和工作职责,对于相关岗位的工作人员要严格执行岗位责任制,保证探测工作及时进行,同时也要引进先进的技术和探测设备,确保获得全面、准确的高质量探测结果,争取将矿井水害扼杀在摇篮中。最后,要注意矿井选址和合理改造,在矿井选址的过程中要事先对水害的风险进行评估,结合工程的实际效果进行综合考量,充分降低水害发生的概率。
3 结束语
矿井地质灾害具有一定的复杂性和综合性,危害等级高、防治较为困难,短时期内无法从根本上杜绝此类危害的发生。因此,煤矿企业要充分利用现有的科技和设备做好全面的预防工作,为辛勤的员工负责,为企业的发展负责,为百姓健康和人民幸福负责。
1 滑坡的成因及其防治
1.1滑坡的定义及成因
斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下的运动,统称为滑坡。它是地表起伏不平的地形形成过程中经常发生的一种地质作用。
滑坡是发生在斜坡上的以重力为主导的外动力地质作用。由于人类工程活动对地表地形的改造已经超过了自然能力,人为活动引起的滑坡数量已大大超过了自然产生的滑坡,所以以上的滑坡是人为因素如开挖坡脚、灌溉等引起的。矿区山体滑坡可划分为为采矿诱发型滑坡和降雨采动复合型滑坡。
1.2 影响滑坡的因素及防治技术要点
影响滑坡的因素:
(1)不连续面在边坡破坏中的作用;
(2)岩土体力学性质的改变,使坡体强度发生变化;
(3)边坡直接受各种力的作用。
防治技术及要点:
(1)矿区滑坡治理要根据成因确定。应采取合理的工程措施,确保治理后能使滑坡体稳定。具体防治工程措施亦应因地制宜。
①优化采矿方案
②降低坡高、坡角
③采用抗滑桩、锚索杆等加固
④在滑坡后缘削方减载
⑤在有效部位建设支挡工程
⑥设计相应的排水、防水工程。
(2)根据滑坡的危险程度和防治目标安全标准、滑坡规模,进一步确定工程规模和工程量,根据需要设计锚固工程、抗滑桩、排水系统、抗滑挡墙、截水沟等。
(3)在滑坡防治工程方案中,应注意避免施工中的扰动作用,例如抗滑挡墙施工中的通槽开挖。
(4)抗滑挡墙一般采用混凝土结构治理中、小型滑坡。
(5)抗滑桩一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度,桩高和桩间距要根据滑坡体的规模、滑动层的厚度设计。抗滑桩施工方法主要有打人法、钻孔法、挖孔法3种。
(6)基岩完整、具有软弱结构面的滑坡,宜采用锚固方式进行治理。
(7)设计锚固方法应根据滑坡体的规模、岩性、危险程度、发展阶段据实测算选择。
2 开采沉陷的成因及其防治
2.1 开采沉陷的定义及成因
地下采掘活动形成的采空区,其上方岩、土体失去支撑,导致地面塌陷。
这种由于矿山采动引起地面塌陷的主要原因是人为活动。此类地面塌陷在许多矿区都有发生,并造成相当程度的危害,即损坏交通设施、水利设施、建筑物、道路、农田等,甚至引起山体滑坡和崩塌。
2.2 开采沉陷的影响因素及防治技术要点
开采沉陷的影响因素采空区塌陷范围、幅度和塌陷的时间进程等是多种因素综合作用的结果,其制约条件很多,主要包括两个方面一是自然因素,即矿区地质地形条件,是自然形成的、客观所具备的条件二是人为因素,即开采技术条件,是人为的,并随人的主观意志为转移。如果开采技术条件选择适当,则可以大大减轻采矿塌陷的危害程度。
防治技术及要点:
(1)开采沉陷灾害的治理,要统筹考虑开采沉陷与地裂缝的内在关系。要防治结合,综合整治。
(2)地下坑铜已废弃的采空区出现地面沉陷、地裂缝时,应采取地下回填废渣,减缓地面沉陷速度为制止地面塌陷形成,可通过地面裂缝灌注尾矿砂浆或水泥砂浆,加快充填废渣的固化。
(3)地下坑道尚在使用阶段,地面出现地裂缝或沉陷迹象时,应果断对地裂缝发育地段采取灌浆、密闭、回填、夯实、监测等措施应在地下坑道采取防塌措施。
(4)地下坑铜已废弃,地表形成塌陷但规模不大时,则应采取由地面自外向内将废渣填人下部,中上部用细粒尾矿充填,为覆绿打好基础。
(5)地下坑铜已废弃,地面塌陷规模巨大,难以治理的特殊地段,可圈定为矿山地质灾害监测研究特区。方案中要在确保安全的前提下,划定出禁人区、监测区,修建防灾栅栏、设立警示说明牌和修建观测道路。
(6)充填开采是保护生态环境的根本方法,是防止地物地貌变化、消除或减缓地面沉陷的有效措施,凡井下开采的矿山,无论是在建还是生产的矿井均应进行充填开采设计并具备规划实施意见。
(7)井下开采煤炭、油页岩等矿山,在生产过程中要进行离层注浆的可行性研究,提出相应的技术设计。
3 固体废弃物堆放场的防治
固体废弃物堆放场的防治技术及要点:
(1)采矿剥离废石、废矿渣无序堆放形成的各类松散物质构成的不稳定边坡治理措施。
①降低坡高、坡角;(坡角要小于30°)
②边坡加固、衬砌护坡
③在有效部位建设拦挡工程
④设计相应的排水、防水工程。
(2)废石、废矿渣堆积台面整治,可根据废渣的类型及块粒度,将粗粒或大块的铺垫在下部,碾压密实,逐层向上回填。
(3)将含不良成分的岩土堆放在深部,品质适宜的土层包括易风化性岩层安排在上部,富含养分的土层宜安排在排土场顶部或表层。
(4)整治好的平台和边坡,应覆盖土层,充分利用工程前收集的表土覆盖于表层。在无适宜表土覆盖时,用不致造成污染的其他物料覆盖。覆盖土层厚度应根据场地用途确定。
(5)煤研石堆治理应分层压实,粘土覆盖,快速建立植被等措施,防止研石山氧化自燃。
(6)在采矿剥离物含有毒有害或放射性成分时,必须用碎石深度覆盖,不得出露于边坡处,并应有防渗措施,然后再覆盖土壤。
(7)含硫化物的煤研石,有条件的矿区可借助于山坡、山沟平推,分层加粘土压实。必须堆放时,要就近安装注石灰浆系统,保证随时注浆。
(8)固体废弃物堆放场的植被重建参照第六部分的内容。
4 露天矿不稳定边坡的防治技术
不稳定边坡治理包括矿山范围内天然不稳定原生边坡治理,残山不稳定基岩边坡治理。
露天矿不稳定边坡的防治技术要点:
(1)原生的岩土性状松散,边坡陡直,大于安全稳定坡角时,采取削坡措施,使边坡达到稳定状态。具体坡角选取,一般应采用当地同一岩性边坡稳定坡角的经验值或现场实测值。
(2)构造破碎造成的岩层边坡失稳,首先采取避让措施,撤离危险区的一切设施、人员,划定标示出危险范围,严禁进人其次,采取人为爆破措施,清除危岩,消除隐患。
(3)边坡加固
①用非爆破法清除表面松动浮石,对软弱岩体或高度破碎的裂隙岩体进行表面支护。
②对造成边坡变形增大的张开型岩石裂隙和软弱层面,可采用注浆加固和锚固法。
③对于地质条件易造成滑坡或小范围岩层滑动的岩体,须采用抗滑桩、挡石坝方法治理。
④对深部(10~100m)开裂、体积较大的危岩,宜采用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固。
⑤对于岩质较软,岩石风化严重,易造成小范围塌方的边坡,削坡后低处宜用挡土墙支挡,高处可采用框格式拱墙护坡。
(4)边坡高度超过20m时应设置3m左右的宽平台,形成台阶形,沿台阶应设横向排水沟。
(5)梯级边坡中的台面应微向内倾,以起蓄水防边坡冲刷作用。
(6)边坡工程应结合工程地质、水文地质条件及降雨条件,制定地表排水、地下排水或两者相结合的方案。
(7)为减少地表水渗人边坡坡体内,应在边坡潜在崩滑区边界以外的稳定斜坡面上设置截水排水沟,边坡表面应设地表排水系统。
(8)边坡工程应设泄水孔。
(9)矿区天然边坡应因地制宜进行适当改造,在改造中应珍惜已有植被,采用鱼鳞坑的栽种方式,如石质山坡,应采取补土、换土措施确保植树成活率。
(10)露天采矿坑的植被重建参照第六部分的内容。
5 矿区植被重建技术要点
5.1 植被选择
(1)植被重建应遵循“因地制宜、因矿而异”的原则,在树种、草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处的地理位置、气候条件、土石环境相匹配,以确保植被重建的成效。
(2)广泛进行适宜的植被品种资源调查,选择可行性好的品种,在实验室进行抗逆性能筛选选出的植物品种应有较强的固氮能力、根系发达、生长快、产量高、适应性强、抗逆性好、耐贫痔等。
(3)在三北干旱寒冷地区选择乔、灌、草的种属时,应尽量选取耐旱、耐寒、抗病虫害性能强,易于成活的品种南方则应选择喜湿、耐热、生命力强的种属。并兼顾经济效益,具体树种,参照当地林业部门的有关规范优选。
(4)选择草类、灌木、乔木种属时,尽量兼顾经济、环境、社会综合效益。优选已被实践证明的、易养、易管、易活的种属。
(5)如选种经济类树种应严格按林业果树栽种管理的有关规范执行。
5.2 边坡复绿
(1)岩石边坡:可采用挂网客土喷播和草包技术。
(2)土质边坡:可采用直接播种或植生带、植生垫、植生席等技术。
(3)土石混合边坡:可采用草棒技术、普通喷播或穴栽灌木等技术。
5.3平地复绿
(1)直接种植灌草。在保持覆盖土层不小于30cm的地面上,直接种植灌木和草本植物种子,形成与周边生态相适应的草地。
(2)直接植树造林。在保持覆盖土层不小于50cm。的地面上,根据实际状况和规划要求直接种植经济林、生态林或风景林。
5.4 复绿技术
(1)直接种植灌草。在有一定厚度土层的坡面上,直接种植灌木和草本植物种子。
(2)穴植灌木、藤本植物。结合工程措施沿边坡等高线挖种植穴槽,利用常绿灌木的生物学特点和藤本植物的上爬下挂的特点,按照设计的栽培方式在穴槽内栽植。
(3)普通喷播。利用流体力学原理把植物繁殖体如种子等、土壤稳定剂、肥料、碧糠、保水剂、草炭土、草纤维、木纤维、地表土等与水按一定的比例混合成较稠的喷浆,通过喷播机直接喷射附着到需要绿化的矿山边坡作业面上形成一定厚度的客上层即外来基质层,并使植物在客土层上快速生长的一种强制绿化法。
(4)挂网客土喷播。挂网客土喷播是利用客土掺混粘结剂和固网技术,使客土物料紧贴岩质坡面,并通过有机物料的调配,使土壤固相、液相、气相趋于平衡,创造草类与灌木能够生存的生态环境,以恢复石质坡面的生态功能。
5.5 养护管理
(1)后期养护管理包括喷水养护、追施肥料、病虫害防治、铲除有害草种与培土补植。
(2)植被的喷灌,可根据植物需水情况,直接喷灌或在坡顶修筑蓄水池,汇集雨水,并用动力设备从坡脚输送补充水,利用坡顶水池自流,采用喷头方式进行喷灌。
(3)对坡度大、土壤易受冲刷的坡面,暴雨后要认真检查,尽快恢复原来平整的坡面。部分植物死亡,应及时补植。补植的苗木或草皮,要在高度为栽植后高度、粗度或株丛数等方面与周围正常生长的植株一致,以保证绿化的整齐性。
5.6 注意问题
(1)植被重建的最佳时间由雨量的季节分配和适宜温度来决定。
(2)石质山绿化的树坑中应充填好土,特别是干旱缺水地区,应在坑中铺衬可降解的塑料薄膜,在新土中拌人保水剂,以涵养水分提高树木成活率。
(3)山坡或台面植树,具体株距根据树种及树冠形态选择。
(4)自然生态系统的形成和演替是一个漫长的过程。一般地说,在陆地生态系统中,从岩石开始的演替顺序是由地衣植物阶段一苔鲜植物阶段一草本植物阶段矮草、中草、高草一高草灌木阶段一多层次森林群落阶段。矿山复绿是人工生态复绿,特别是坡面复绿,在施工状态下,主要靠人工管护,特别是定期灌溉,维持其生长环境,生态是十分脆弱的。
6 结束语
中图分类号:P62文献标识码: A
引言
地质环境和环境地质这两个词语,实际上有着极大的差异性,地质环境指的仅仅只是由相关物质构成的空间,而环境地质则研究的是人类活动对于地质环境所造成的影响,但研究对象同样是地质环境。在如今矿山企业大力发展生产的过程中,其对于自然所造成的破坏是极为明显的,由于时常采取一些不合理的开发,导致矿山人员本身的安全受到了巨大的威胁。而通过环境地质以及是地质灾害的关系研究,则能够掌握生产经营的活动强度合理性,避免带来严重后果。下文主要针对矿山环境地质以及地质灾害进行了分析。
一、矿山环境地质问题的主要特点
1、矿山环境地质问题
(1)生态破坏的主要表现为采矿疏干排水致使地
下水位下降,矿区水资源遭到破坏和河流断流等;尾矿、贫矿和废石等堆放,占用耕地;露天开矿,致使城市周围、旅游风景区的环境遭到破坏等。
(2)地质灾害。由于矿区剧烈的活动,导致矿区应力平衡系统遭到破坏,最终导致矿区成为应力变化最为集中的地区,从而引发各种地质灾害,比如滑坡、泥石流和地面沉降,及地面塌陷、地裂缝等。
(3)环境污染。环境污染表现为矿山废渣、废气和废水的排放,造成矿区的生态环境遭到破坏,煤矿、金属和非金属矿产中的酸性排水,未经达标便排放到河流、湖泊中,可能导致地下水、地表水和农作物等受到污染,最终导致人体食物链污染,危及人体健康。
2、矿山环境地质问题的特点
(1)问题的严重程度、类型等由于地域、矿产资源种类和开采方式的不同而不同。比如如果地下煤矿开采区发生地面塌陷、裂缝等,则平原地带可能出现积水,从而破坏农田,造成建筑物的破坏。比如陕北毛乌素沙地,由于地下水污染,土地沙漠化现象更为严重。
(2)由于问题为矿业活动诱发、产生和加剧,因此具有多次重发性特点。比如陕西潼关,由于弃渣任意堆放,先后两次发生较大的泥石流地质灾害,当前该问题依然严重。
(3)问题的类型多种多样,主要的表现形式包括滑坡、泥石流,还包括矿山地质灾害,比如尾矿库崩塌、采矿塌陷等,同时也包括大气环境污染,具有一定的危害性,且影响长期存在。此外,矿山地质环境质量受到国家法律政策的影响,具有可调控性。由于矿产资源的开发无法不对地质环境造成负面影响,所以必须做到有法可依。有法必依,严格执法等。
三、矿山地质环境问题防治的有效措施
1、采空区和矿山的地面沉陷问题治理
矿山地下采空区以及矿山疏干排水最终导致的地面沉陷、造成地裂缝问题,因为疏干排放地下水,最终将会改变其地下水流的原本自然渗流、地下水径流条件,因此水浮力逐渐消失,地下水的潜蚀作用也会使充填物逐渐流失掉,继而发展形成地质空洞,在矿山内部真空吸蚀力以及重力的共同作用下也可能会造成矿山塌陷,对矿山内部采空区的环境综合治理,主要就是为了预防和控制其地表残余沉陷问题的进一步发生。在此基础上可以采取的方法有4种:首先,矿山内部全部需要充填采空区内部的支撑覆岩,以最终能够彻底消除矿山的地基沉陷隐患。其次,矿山局部支撑覆岩或者是地面构筑物,需要减小其采空区空间的实际跨度,进一步防止出现顶板垮落的问题。现阶段常用的方法主要有注浆柱、井下砌墩柱以及大直径钻孔桩柱或者是直接运用桩基法等。再次,矿山注浆加固以及强化矿山内部采空区围岩的结构,能够充填采动覆岩的断裂带以及弯曲带岩的土体离层以及裂缝,使之最终可以形成一个刚度比较大、整体性能比较好的岩板支撑结构,使其可以更加有效地抵抗矿山老采空区塌陷进一步向上发展的问题,使矿山开采区地表只会产生比较均衡的沉陷问题,以确保矿山开采区地表构筑物的安全性。最后,采取必要预防措施。矿山自身释放老采空区的内部沉降潜力法,在矿山采空区地表并未利用之前,可以采取强制措施加速其矿山老采空区的活化以及覆岩沉陷速度,有效消除对矿山地表安全有比较大威胁的地下空洞结构。
2、矿山大量开采后泥石流的治理
矿山开采大量的矿产资源,将会为泥石流的出现提供大量松散固体杂质,可能会造成矿山结构的崩塌、滑坡以及泥石流等严重地质灾害现象的发生。开采矿山自身矿产资源以及修筑开采运输道路,这些均会对矿山的植被造成非常大的破坏,因此切坡不合理、废矿井陷落而引起的矿山地表崩塌等要素还可使沟内的土量急剧增加,使矿山地面的径流系数显著增加,因此洪峰流量也会随之增加,进入到雨季在地表山洪冲刷作用下,矿山表面大量的松散物质由雨水的浸润饱和液化之后而造成的过度充水而发生下滑,便形成了泥石流灾害。此种泥石流灾害也就被称为矿山泥石流灾害。在这方面的综合治理措施方面,应当在整体泥石流发生流域内,运用蓄水、拦土、拦水、排导以及造林等多种治理和防治措施。其上游宜采用蓄水以及引水隧洞等治理和预防措施。将其上游的清水水流科学引走,使该水流和松散堆积体能够脱离接触,以更好地避免泥石流灾害的真正形成;并且还可以修建拦挡坝,以拦截住形成泥石流体杂质的来源。在泥石流的中游,能够采用挡土墙结构或是土钉墙等防治措施,从而才能够防止泥石流体对于矿山表面道路农田以及房屋建筑的破坏力度。
3、尾矿的化学污染的治理
矿山中的废石、废土以及矸石固体废弃物被大量堆放,侵占了大量的矿山土地资源,最终将会造成矿山污染水土体被化工、黑色金属矿物质污染,其中尾矿总量要占到矿石总量的50%~80%。对于矿山中尾矿的综合运用和开采,第一就是矿山尾矿的能源利用与开发。事实上,尾矿作为一种高质量原料、材料已经得到一些颇为实际的利用。尾矿材料能够用作建筑工程材料,但把尾矿材料作为建筑施工材料时,还需要非常慎重的研究和考虑,因此要对尾矿中的化学成分进行全面、综合地研究与分析,查看分析其中是否存在着对人体健康不利的物质。运用尾矿作为矿山开采井下充填的作业材料,现阶段已经取得非常成功的作业经验,当前很多矿山开采都在应用。这导致矿山中尾矿资源的利用范围以及开采率大大地提高,这样就能够减少尾矿资源的堆存数量,同时又能够将尾矿这一宝贵的资源保存于地下,以便于今后重新进行开采和利用。
4、放射性矿山的环境治理
矿山中坑(井)口治理宜采用封堵坑口的措施,切断其污染源,使其可以更好地恢复矿山坑口原貌,抑制其中放射性物质向矿山周围的大气扩散;并且还需要杜绝污水外流的现象,这样就能够防止矿山附近人、畜误入以及地表水流入。对于其中的废石(渣)堆场还可以砌筑挡墙结构、排水沟结构进行稳定化、安全化处理,从而能够更好地防止废石发生下滑、流失,避免造成二次污染。
结束语
每一个矿山由于其自身的矿石类型、储存条件、开采形式、地质条件的不同,所以该矿山地质环境产生的破坏程度也各不同,因此对于矿山地质环境的综合治理方法、治理措施以及治理思路来说,还需要结合矿山自身的具体情况来确定。
参考文献
宜昌市是地质灾害的多发地区之一,地质灾害种类多、分布广、影响大、造成损失严重。矿山地质灾害是地质灾害的一个小分支,是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。特别是宜昌市七八十年代受“有水快流”思想和粗放型开采影响,导致矿山开采环境不断恶化。近年来,虽规范开采,但随着各种矿产开发利用强度增大,各种矿山地质灾害明显上升,该文研究者结合在宜昌市多年矿山勘查的工作经验,详细介绍了矿山各种地质灾害的类型、产生、危害和防治对策,并提出相应的勘查方法。
1 地质灾害诱发因素
1.1 疏干排水
采矿时对地下水必须进行疏干排水,甚至要深降强排,由此而出现了一系列的地质灾害问题。首先是矿井突水事故不断发生。许多煤矿的上覆和下伏地层为含水丰富的石灰岩,特别是北方石炭二叠纪煤系地层,不仅煤系内部有含水性强的地层,其下伏为巨厚的奥陶纪灰岩。这些矿床随着开采的延伸,地下水经深降强排,产生了巨大的水头差,使煤层受到来自下部灰岩地下水高水压的威胁,在一些构造破碎带和隔水薄层的地段发生突水事故,严重地威胁着矿井和职工生命的安全。
1.2 其他因素
矿山地质灾害诱发因素很多,有些是开采过程中难以避免的,如开采深度的增加,使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、脱盘甚至岩爆的严重地压灾害;有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的,如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、私挖乱采等,非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害;有的矿山片面追求经济利益或为摆脱一时的经营危机,摈弃常规,如采富弃贫、求近避远,结果为后期发展埋下灾害隐患;曾一度泛滥的民采风潮掠夺式的开采活动也对部分国有大中型矿山造成严重干扰和资源、环境破坏。
2 主要地质灾害特征和治理措施
2.1 泥石流
泥石流灾害具有很强的破坏性,但人们并不是被动地去接受泥石流灾害,而是通过科学研究,不断认识其成灾机理和成灾规律,提高预测预报水平,加强防御建设,与泥石流灾害进行斗争。矿山建设对泥石流形成条件的影响主要有以下几个方面:(1)产生并加速松散固体物质的积累,露天开采及坑采剥离废石速度较快,产生大量废土,是泥石流源地的主要形成原因。(2)增大了水体补给量。矿山废石堵沟成湖,蓄积了大量的水体;有时在掘进坑道的过程中,掘开了地下水的主要通道,形成地下水突涌,使水体补给量增大。(3)矿山建设改变了地形条件,增强动力条件。
泥石流的治理措施包括工程措施和生物措施:(1)工程措施的治理目的是减少灾害的发生频度,降低灾害的危害程度。一般是拦挡、排导和支护措施。(2)生物措施:生物措施的治理目的一是治理水土流失;二是吸收有害物质,净化土壤。(3)生物措施和工程措施相结合:金属矿围岩一般为较硬的岩石,开采过程中开采堆积物除了上覆土层和风化岩石外,均为较大块的难风化的块状堆积物,易形成的地质灾害为崩塌、滑坡以及泥石流。
2.2 塌陷
当地下矿层被采出之后,采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下,产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层的抗拉强度极限时,直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落。接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动,进而发生断裂和离层。随着采矿工作面的向前推进,受到采动影响的岩层范围不断扩大。当矿层开采的范围扩大到某一时刻,在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地,从而危及地表的各种建筑物和农田等。对矿山采空区塌陷的治理方案很多,但较常用的方法是充填复垦法。这种方法是利用矿区附近的煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离物等可供利用的充填材料充填采空塌陷地复田。这种方法多用于有足够的充填材料且充填材料无污染,可经济有效防护治理的地区,因其既解决了塌陷地复垦问题,又解决了矿山固体废弃物的处理问题,所以经济效益最佳。
2.3 滑坡
滑坡活动受多种因素影响,主要发生在雨季。而软硬相间岩层,由于差异风化,坚硬岩体突出,由结构面切割或重力蠕变,坚硬岩体就会产生崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩场,因此构造越发育,岩体越破碎,越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场,使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布,岩体产生卸荷裂隙,它们多张开且平行于边坡面并使原有裂隙扩展和张开,由其所切割的岩体,可能失稳而形成崩塌滑坡。目前露天煤矿、铁矿、采石场所发生的滑坡,大多数是由于违反开采顺序,乱采滥挖而造成的。为了使露天采掘、剥离作业正常进行,采场边坡岩体应该具有一定的稳定性。当工作台阶采掘到最边界时,便形成最终边坡;当最终边坡角过陡时,稳定性差,易滑坡,危及人员和设备的安全,导致停产闭坑;当其过缓时,会降低采矿经济效益。
抗滑工程是防止山体滑坡的不可缺少的一部分,尤其对于事关生命、财产安全的矿区坡体来说,意义非同寻常。抗滑工程包括抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙。抗滑桩大截面积排式抗滑单桩、抗滑链、钢管桩、承台式抗滑桩、抗洪桩、桩基挡墙、椅式挡墙、排架式抗滑桩、抗滑刚架桩、板桩抗滑桩和锚固桩。土质改良注浆、微型桩。
3 矿山环境地质灾害问题及其勘查方法研究
3.1 地球信息技术综合方法
遥感技术(RS)主要是针对大面积区域宏观解释,可形成不同比例尺所需要的航卫片解译结果。利用航、卫片进行解译,具有直观、真实、准确、实效性强等特点,可大大提高工作效率和质量。GPS具有全天候、全球覆盖和高精度的优良性能,而且其用户设备无源工作,体积小,重量轻,耗电少,使用方便和价格低廉,因此,GPS的应用越来越广泛。在矿山环境野外调查中,可采用GPS定位仪进行矿山环境三维坐标数据的现场采集工作。矿山地质灾害的许多问题都是由多种空间域因子共同作用的结果,而GIS本身又具有强大的空间分析操作功能和多源多因素信息复合叠加技术,因此GIS完全可以实现对矿山环境和灾害问题进行动态模拟与评价的目的。
3.2 水文地质与岩土力学试验方法
水文地质与岩土力学试验类型很多,是矿山地质灾害调查的重要手段之一,许多调查成果的基础数据和资料,均需水文地质与岩土力学试验而获得。在矿山地质灾害调查工作中,水文地质试验主要包括水质测试、淋滤试验、浸泡试验、含水层吸附试验、含水层顶板渗透性试验、采矿引起周围地层渗透性变化试验、矿石及固体废弃物中有毒有害元素测试试验、土壤污染试验、溶质迁移与富集规律试验等;岩土力学试验主要包括室外原位力学试验和室内岩土物理力学性质试验等。
3.3 地球物理勘查方法
高密度电阻率法是以岩土体导电性差异为基础的一类物探方法,该方法一次即可进行多装置数据采集,既可研究深度方向的电性变化,也可研究水平方向的电性变化,通过参数换算取得更多突出的有效异常的比值参数,利于潜在灾害的埋深、范围等的推断解释。它对不太深的采空区、地下水系、岩石风化层等的勘查十分有效。浅层地震法是由人工手段激发地震波,再通过研究地震波在地层中的传播规律,以查明地下地质小构造及获取地层岩性信息的一种物探方法。其中的浅层反射法,不仅能直观地反映地层界面的起伏变化,而且还能探测地下隐伏断层、空洞、陷落柱以及各种异常物体,是滑坡、断裂面、采空区等潜在地质灾害的有效勘查方法之一。
4 矿山地质灾害的预防
一般来说,矿山环境较为恶劣,而且周围的一些自然生态条件也比较匮乏。在这种情况下,一旦发生自然灾害,地下的矿产资源很有可能受到较大的破坏。另一方面,由于社会经济的迅速发展,因此对自然环境的开采力度在不断的加大,部分地区的植被越来越稀少,抵抗自然灾害的能力也越来越差,从而陷入了一定的恶性循环。在未来的工作中,我们需要对矿山环境有一个综合的了解,同时制定有效的灾害防治策略,建立良性循环,减少地质灾害的发生概率。本文就矿山环境地质与地质灾害防治进行一定的分析。
1 地质灾害的诱发因素
矿山环境虽然存在一定的特殊性,但是在发生地质灾害的时候,一定存在诱发因素,这些诱发因素是导致地质灾害发生的导火线。为了更好的防治地质灾害,维护矿山的未来发展,在本文中,首先对地质灾害的诱发因素进行一定的讨论。
1.1 疏干排水
对于煤矿来说,疏干排水是采矿过程中的一项重要工作,但是所带来的灾害问题是十分严重的。对于煤矿来说,地理位置相对特殊,有些是在深山老林当中,有些是距离城市的郊区比较近。不同的矿山环境地质能够产生不同的地质灾害。比方说,当工作人员进行疏干排水的工作以后,许多的岩溶冲水矿区引起了地面的塌陷,从而严重的影响了地面的建筑和交通运行,部分地区甚至对农田的耕作与灌溉产生了一系列的负面影响。由此可见,在疏干排水方面,需要进行一定的改良,虽然我们一直保持在某一个安全的尺度范围内,但是煤矿地质灾害依然在发生,这就证明有些工作还是没有做好。另一方面,由于近几年的采矿力度加大,因此疏干排水所引发的地质灾害程度也在不断的加深。部分地区甚至使厂矿、工业和生活供水出现了严重的阻碍。
1.2 其他因素
从多年的采矿工作中,我们发现诱发地质灾害的因素是多方面的,很多的问题都是在小的方面不断的加深所导致的。现阶段的社会是一个高度经济化的社会,人们对矿产的需求数量呈现出了直线上升的趋势。因此很多矿产企业都在加大开矿和采矿力度,在整个过程当中,随着开采深度的不断增加,地应力会相应增大引起冒顶、片帮等一系列的严重灾害。而有些地区在开矿、采矿的过程中,没有及时的采取安全措施,固有的隐患加上新增的问题,导致地质灾害的严重程度在不断的增加。在未来的工作中,需要采用针对性的方法来解决地质灾害,并且将防治方法进行一定的深化,杜绝表面化措施。
2 地质灾害的治理措施
不同的地质灾害具有不同的成因、破坏程度和范围。同时,每个季节容易发的地质灾害也存在一定的差异。从客观的角度来说,在矿山环境当中易发的地质灾害可以归结为几个大类,按照相应的类别去处理,能够达到一个较好的效果。
2.1 泥石流
泥石流灾害在近几年的发生频率不断提升,部分地区甚至因为发生泥石流灾害,被完全的淹没。为了保证今后的工作增加有效性,本文认为,治理泥石流灾害需要从以下几个方面着手:首先要在工程措施上进行一定的努力,灾害严重的地区采用拦挡、排导和支护措施进行治理。但是经过多年的发展,这种简单的措施已经失去了原有的效果。因此,工作人员需要在这些工作的基础上,对岩土沟道边坡进行支护,在合适的地点修建速流通道,防止泥石流的淤积。其次是生物措施,主要分为两个方面进行,一个是治理水土流失、另一个是净化土壤。通过上述两种措施的结合,相信能够帮助矿山环境减少地质灾害的破坏程度,并且能够在一定程度上增加抵抗力。
2.2 塌陷
塌陷灾害是一种破坏范围非常广的灾害,而且突发性较高。很有可能在日常的行走当中,脚下的路就会突然塌陷。在最近几年的报道当中,道路突然出现塌陷的情况已经引起了社会的广泛关注,如果不进行有效的处理,一定会对社会的发展和矿产事业的进步产生较大的负面影响。治理塌陷的时候,要从矿山实际的环境地质出发,采用针对性的策略。现阶段的多数情况都在采用充填复垦法,主要是利用矿区附近的一些充填材料充填采空塌陷的复田。这种方法可以就地取材,而且避免了时间上的拖延。 另一方面,充填复垦法还可以较大程度的保护周围环境,形成一定的再生机制,可以说是一种非常可取的方法。但是,每个地区的具体情况都不一样,工作人员必须结合地区的实际情况来治理,才能得到一个较好的效果。
3 矿山环境地质与地质灾害的预防
对于地质灾害来说,所有的人都希望不要发生。所以,在今后的工作中,除了要加强治理措施以外,还需要在预防工作中上进行一定的努力。采用先进的技术和设备进行预防,对将要发生的地质灾害有一个全面的了解,提前制定处理措施,把损失降到最小。另一方面,还要积极的处理细节问题,避免埋下隐患,从而达到一个全面预防的效果。
3.1 建立相应的预测系统
现阶段的技术和设备都比较发达,因此可以借助技术和设备上的优势来建立相应的预测系统。比方说运用3S技术,建立矿山环境地质灾害预测和控制管理信息系统,这样不仅可以对矿山环境地质变化有一个详细的了解,同时在采矿的过程中,也可以增加一定的安全性。最重要的是,3S技术的应用,可以在宏观上掌握地质灾害的分布、发生、发展规律,为将来的工作打下一个雄厚的基础。只有充分的把握将来,才能更好的治理矿山环境地质灾害,为社会的发展谋取较大的福利。值得注意的是,采用3S技术建立预警系统的时候,要对当地的情况有一个透彻的了解,同时结合之前的一些资料和数据,这样能够更好的掌握规律,避免从单一的方向出发。
3.2 建立完善的矿山地质环境保护标准体系
在现阶段的发展中,由于人们的需求过剩,但是矿业在开采的过程中需要时间,为了充分满足人们的需求。部分矿业企业将目光头像了一些“薄弱”地区,这些地区虽然矿产丰富,但是自身的环境抵抗力较差,一旦大面积的开采矿产,势必会对周围的生态环境产生较大的负面影响,从而造成一定的地质灾害。在今后的工作中,需要从客观的角度去出发,建立完善的矿山地质环境保护标准体系。这样一来采矿工作就变成了“边采矿、边保护”。在工作过后,不仅可以最大限度的保留周围环境的安全性,而且避免了隐患的埋藏,形成良心循环才能获得一个较好的成果。
4 总结
本文对矿山环境与地质灾害防治进行了一定的分析,从现有的情况来看,矿山环境地质已经掌握的较为详细,而地质灾害的方式措施也在不断的深化,未来的工作一定会获得较大的积极成果。今后的工作重点在于,必须探索多种良性循环,在开矿、采矿的时候,必须综合考虑工作,不能总是为了经济利益牺牲自然环境。只有让多股良性循环共同作用,才能得到一个理想的效果。
矿山是人类工程经济活动对地质环境影响最为强烈的一种场所。 人类在开发利用矿产次源的同时,也改变或破坏了矿山地区自然地质环境,从而产生众多的地质灾害,降低环境质量,影响人类自身的生存和生产环境。
1 矿山生产活动与地质灾害
矿山,是矿业活动的中心,其生产活动一般包括矿石采掘、矿坑排水和选矿冶炼三大部分。由于上述活动, 而造成地下采空、地下水位降低等八种对地质环境的作用形式(见图1),成为巨大的人为地质营力。矿山地质环境,根据矿业活动的影响范围,可分为大气(近地面) 环境、地面环境、水(地表水与地下水)环境和采场(露天采场与地下井巷、采场)环境四大部分。
矿山地质灾害,是指由于矿山生产活动而造成的对地质环境的作用,使矿山地区地质环境发生异变,而产生的影响人类正常生活和生产的灾害性地质事件。我国矿山地质灾害十分严重,常见的有酸雨、采空区地面沉降、崩塌、滑坡、岩溶塌陷、水土流失、水土污染、突水、溃泥等26种(见表1 )。每年由于矿山地质灾害造成的人员伤亡数以千计,经济损失则以亿元计,严重影响矿业的经济效益和社会效益,并不同程度地破坏了矿山地区的生态环境。矿山地质灾害的种类多,其分布空间又涉及矿山的大气、地面、水和采场环境,在每一个矿山构成一独立的地质灾害系统。这个系统的基本特征,即灾害的种类及多寡、灾害的强度和时间、空间分布等,除取决于矿区特定的地质环境(即地形地貌、气候、矿床水文地质工程地质条件等因素)外,亦与矿床开采方式、方法及选冶工艺密切相关。这个系统内的各灾种, 由于其主控作用往往相同或相似,而显示出灾害发生的伴生性和链生性。每一种对矿山地质环境的作用形式,常产生一群相互伴生的地质灾害。一种主导性地质灾害的发生,往往会链生一系列诱发地质灾害。
矿山生产活动类型 对矿山地质环境的作用形式
图1 矿山生产活动对矿山环境的作用形式图
2 矿山地质灾害发展趋势分析
随着我国经济建设的发展,矿业作为一个重要产业,随着矿山采掘规模和强度的增大,矿山地质灾害也必将趋于增多。地质灾害防治工作量和防治难度将超过以往历史上任何时期的水平。
(1)地质环境中矿山侵占土地和废弃物排放数量越来越大。增加了防治范围和治理工作量。我国采掘工业已侵占了大部分的土地面积并且速度在递增。造成矿山侵占土地的原因主要是露天采场、各类渣场及工业垃圾堆置场,这种侵占,对土地来说,即是破坏性的。矿山废弃物包括废气、废水、废渣和尾矿等。以废渣为例,每生产一吨金属或煤,往往需要消耗和排放数十吨,成百吨的矿石和废石。
(2)需要防治的地质灾害将越来越多,防治难度也越来越大。煤炭矿山地质灾害防治问题仍然比较突出。开发时,必须重视研究与水环境变化有关的地质灾害的防治。非金属,建材矿山,由于点多、分散, 其开采的影响范围几乎涉及城乡各地,在非金属、建材工业大发展的同时,必须重视日益增多的水土流失、土地沙化、水土污染等地质灾害的防治。黑色,有色金属矿山及化工矿山,随着一批矿山生产能力的消失,不论是新开发的矿山,还是挖掘现有矿山的潜力,多将扩大对地质环境影响的地域,而增加地质灾害防治工作量及难度。
应该引起高度重视的是发展中的乡镇矿山,由于其自身一些不完善因素难以在短时期内得以改善和克服,矿产资源利用率低,乱采滥挖严重,选治工艺落后,矿山地质灾害会更加严重。
表l 矿山地质灾害种类综合表
3 矿山地质灾害与地质环境保护对策
我国矿山地质环境保护,通过大量生产实践的经验与教训,已从初期只关心采矿效益和自身作业安全阶段,发展到目前的矿产资源开发与地质环境保护并重阶段,将来势必会发展到在保护地质环境的前提下,考虑矿产资源合理开发利用的阶段。做好地质灾害防治,是现阶段实施矿山地质环境保护的关键。
3.1 制定矿山地质环境保护法规
环境保护是一项基本国策。矿山地质环境作为整个环境的一部分, 其特点是:生产活动强烈、地质灾害发育、环境破坏严重,成为整个生态环境遭受污染或破坏的泥头之一。地环境是自然环境和生态环境的基础,更应成为保护的重点。
3.2 建立和健全矿山地质环境管理体制
地质矿产部作为国务院地质矿产行政主管部门,负有矿产资源开发管理、地质环境保护管理及地质灾害防治管理的政府职能。矿山地质环境管理与矿产资源开发管理两者密切相关。各级地方地质矿产行政主管部门应该有责任加强和履行矿山地质环境保护管理及地质灾害防治管理的职能,建立起矿产资源开发全过程的地质环境监督管理体制。
3.3 做好矿产资源开发全过程的综合防治
(1)矿产资源勘查阶段,即矿床勘探阶段。主要是查明矿区环境地质条件,在现状评价的基础上,预测矿床开采后对地质环境产生的影响和主要地质灾害,提出防治建议,为矿山整个环境影响评价、建设可行性研究和设计提供依据。预测评价的重点: 一是矿床疏排地下水后水环境的变化和可能产生的地质灾害,其评价范围应包括一个完整的水文地质单元; 二是矿床原生地质体(矿石及其围岩) 采挖、位移、堆放后岩土环境的变化, 可能在矿山地面环境和采场环境产生的地质灾害。以及因矿石、废石引起某些元素扩散而造成的环境污染等灾害。
(2)矿山设计阶段
1)设计准备阶段。主要是做好地质环境影响评价,作为建设项目审批的依据。以往不少矿山建设前也编制有环境影响评价报告书, 但大都局限于以“ 三废” 为对象的环境影响评价,缺少以矿山地质环境合理利用和保护为基础,防止或减少地质灾害发生发展为目的的全面评价,使矿山地质环境保护与矿产资源合理开发难以同步进行。
2)设计阶段。矿山建设项目中的地质环境保护设施和地质灾害预防工程,必须与主体工程同时设计。初步设计中必须有地质环境保护和地质灾害防治篇章,利用高科技技术,针对性地提出保护地质环境的开采方式、方法和选冶工艺等。
矿山地质灾害类型很多,若单从灾害发生的速率加以区别,可分为突变型矿山地质灾害,如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等,另一种就是缓发型矿山地质灾害,如采空区的地面沉降,水体污染等。然而,在我们最常用的地质灾害分类,常常是以地质灾害的时空分布和成因关系来分类。这种分类方法有利于对地质灾害的成因进行深入探究,才能根据各种地质灾害类型制定相宜的防治措施。人为地质作用过程中不合理或者不科学改变地质环境,进而诱发的地质灾害基本涵盖了除火山喷发之外的所有地质灾害类型。
二、矿山地质灾害的防治措施
矿山地质灾害破坏了地质环境,造成了巨大生命和财产损失,因此,对矿山地质灾害的防治十分重要,一按分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
(一)重点防治区防治措施。1、合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议作挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。 2、对于原有的灾害点,做好边坡加固和预防工作,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。 3、渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计,作好挡墙设计,设置拦渣坝,防止泥石流的产生。并充分、合理利用渣场,严禁随意弃渣。 4、对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌、冒顶等而产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。
(二)次重点防治区防治措施。在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣,可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流, 可能有滚石和飞石危害。1、科学黑的实际边坡参数,并进行合理支护和加固,边坡上应设置排水沟,做好地表排水措施。2、加强工地管理,合理堆放弃渣,严禁随意弃渣,在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施。3、开采结束后,将弃渣场扒平覆土,植树还林,恢复植被。
三、地质环境保护策略
(一)加强法律法规建设和实施。严格的法律法规和完善的监督机制是实现矿山环境保护与环境问题防治的根本保障。加强法制和制度建设,建立健全法律法规体系,使矿山地质环境保护各项管理纳入法制化、制度化、规范化和科学化的轨道。结合本地区矿山地质环境的特点,从可持续发展的角度出发,制定矿山环境保护管理法律法规、产业政策和技术规范,其立法和监督管理应该贯穿矿产资源开发利用的全过程,从矿产资源的勘察、规划、项目设计、开采或加工直到矿山闭坑和生态恢复等各个阶段,加强矿山环境保护工作提供有力的法律保障,使矿山环境保护工作尽快走上法制化的轨道。
(二)开发与保护并行。矿业发展为国民经济建设做出了巨大贡献,是我国经济建设中不可或缺的重要部分,但同时也导致了严重的生态环境破坏问题。例如对水资源、土地资源、植被等的破坏,以及在矿产资源开发过程中产生的“三废”对环境造成的污染等。因此,在进行矿产资源开发时,应本着开发与保护协调发展,即在开发前、开发中和开发后,同时进行环境保护。在开发前,应依照相关法律法规,对矿区及其周围环境认真进行勘查,特别是地质条件的勘查工作;在开发过程中,应尽可能较少地占用和不占用已有的耕地、农田、植被区等,对开发中产生的废弃物应遵照排污标准进行处理。在开发后,应及时采取措施对矿区周围的环境,尤其是对已被破坏的土地资源、植被进行恢复,如土地复垦措施,可将采剥与复垦同时进行,既降低成本,又能使破坏区域及时恢复绿化。
(三)矿山开采工程措施与生物措施相结合。对于矿山环境的综合治理工作,只有首先将工程治理措施和环境生物保护措施紧密的结合在一起,最终才能达到矿山环境综合治理的根本目标。在矿山地质环境综合治理的各种工程中,只要配置科学、合理,就能够彻底根治地质环境灾害,但是其中的缺点是投资范围过大,然而当前的生物措施恰好能够弥补环境工程治理的显著缺点,摒弃其投资范围相对比较小,能够有效的改善矿山周边的小气候特点,最终使其可以广泛地应用中矿山地质环境的综合治理工作中。
中图分类号 TD79 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)102-0202-01
在我国,煤炭资源有着较为复杂的赋存条件,在中、大型煤矿里,约有1/3的煤矿地质构造属于较复杂或复杂程度,给煤矿生产所带来的事故隐患和自然灾害是非常严重的。如何有效地防治煤矿自然灾害,一直都是我矿以及众多煤矿生产企业的研究重点。
1 一通三防技术的创新与集成
我国煤矿生产现状中,主要存在的灾害有煤岩动力灾害、热害、尘害、火灾、水害和瓦斯等,由于多数煤矿矿井都会涌出瓦斯,因此全国煤矿每年都会涌出超过100亿m3的瓦斯,全国总产量的1/3为瓦斯与煤突出和高瓦斯矿井。加之我国煤矿主要的开采方式为地下开采,比较多的是小型矿井,具有较广泛的分布地域和较大的差异性等特点,导致出现严重的事故灾害隐患,失衡的企业发展现状。而且煤矿行业极高的事故发生率造成了最为严重的伤亡,属于高危行业。作为煤矿灾害的主要防治手段措施,一通三防技术一直以来都是煤炭科学研究院的工作重点,无论是安全专用装备还是安全监测仪表都得到了全面的开发和研究,所形成的系列灾害防治设备和灾害防治技术体系,基本上与我国的煤矿生产条件相适应,并广泛地应用在全国煤矿的生产作业中,有力地保障了煤矿的安全生产。
2 一通三防技术的应用
2.1 矿井通风设备与技术
作为煤矿生产安全的基础,矿井通风系统要求居于较强的抗灾变能力、可靠、稳定,这对于保障煤矿的安全作业有着直接的决定性影响。建设高效安全的矿井,一面一矿进行集约化的生产发展,对于煤矿通风的可靠性和安全性做出了更严格的要求。在使用计算机优化通风系统、解算矿井通风网络的研究工作上,煤炭科学研究总院投入了巨大的精力,相关软件的成功研制和开发,实现了对自动控制风门、监测风流相关参数的遥控技术,同时以风流在火灾期间的特性为研究基础,对于煤矿灾变期间的特征加以深入研究,成功开发出通风网络在灾变期间作出辅助决策的软件,对于控制煤矿的通风系统打下了坚实的技术基础。伴随着不断大幅提高机械化程度的半煤巷、煤巷机械,长距离、大风量通风的问题日益突显出来。我矿采用的针对性系列产品,具有低噪声、高效能的特点,新式的导风筒能够适应大风量、长距离的通风系统,通风方式也更加趋于合理。我矿的旋局部通风机已经可以达到超过80%的通风效率,大大超过了原来所使用的的轴流局部式通风机,噪音只有80 dB左右,也要低于原来的100 dB。目前我矿所使用的一台风机的通风距离可以超过2000 m,不仅对掘进工作面的作业环境加以改善,同时也完全符合快速掘进对于通风的标准,对于煤矿局部通风技术具有很大的提升。
2.2 矿井防治瓦斯技术
经过50多年的研究与实践,一整套用于防治我国矿井瓦斯事故的技术体系已经基本构建起来,其中包括了监控检测煤矿瓦斯技术、防治煤尘瓦斯爆炸技术、防治瓦斯与煤突出技术、抽放瓦斯技术以及预测矿井瓦斯技术等方面的专业设备与工艺技术。在治理煤矿瓦斯时,我们充分地发挥出这些技术的特点,极其有利地保障了我煤矿作业的安全生产。1)预测矿井瓦斯技术。矿井安全生产、防治瓦斯和通风设计的基础就是预测矿井瓦斯的涌出量。研究的开展,主要围绕着预测涌出量和煤层瓦斯成份方法、比表面积、分布孔隙、煤物理结构特点和测定煤层瓦斯含量几个方面。2)抽放瓦斯技术。作为防治煤矿瓦斯技术的核心,同时也是相当有效的技术治理手段,抽放瓦斯技术从未停止过完善、创新的步伐,生产技术和生产条件的不断变化,对于抽放瓦斯技术的要求也更加严格。我国从上世纪60年代末就全面展开了强化抽放瓦斯技术在低透气性煤层应用的研究,针对危险突出煤层、高瓦斯煤层
中,无可采保护层和较差透气性的特点,先后研究试验了“密集钻孔”、“大直径钻孔”、“松动爆破”、“水力割缝”、“水力压裂”和“中高压注水”等多项抽放瓦斯技术。时至今日,我国的煤矿抽放瓦斯技术体系已然形成,我矿在抽放瓦斯技术中就使用到了包括了综合抽放、采空区抽放、围岩和卸压煤层抽放、围岩和未卸压煤层抽放等在内的多项技术,真正地从根本上治理了矿井瓦斯灾害。3)瓦斯与煤突出防治技术。我矿在研究瓦斯与煤突出防治技术时,以石门揭煤防护安全措施为主要方向,其中尤以金属骨架、震动性放炮为重点,一同展开多种防突技术的研究,包括深孔松动爆破、水力冲孔、水力钻孔冲刷、超前大小直接钻孔和保护层在条件不同煤层下的开采等。加强预报预测突出的技术,以及预测瓦斯和工作面煤突出技术的研究。
2.3 矿井火灾防治技术
煤层自燃的隐患普遍存在于我国的大小矿井,当火灾发生在煤矿时,多数属于自燃火灾,特别是塑料、橡胶等非金属材料和制品被广泛地使用于井下之后,就更加突显出了自然火灾的危害。为此,通过与日方的合作,科学研究总院开始研究检测气味技术,通过此种办法,对于微弱的煤低温初期氧化释放出的气味所发生的变化,能够比以前的一氧化碳分析气体法指标提前大概20℃。为了对自燃火灾进行有效地防治,研究总院还针对煤矿火灾预报预测系统和不同煤种自燃标志气体指标开始了科技攻关。上世纪70年代末,研究了惰气灭火技术和惰气发生装置,充分联用了发泡装置和惰气发生装置,起到了很好的灭火效果。针对带式传送机成为矿井作业主要传送工具的现象,我矿引进使用了煤炭研究总院研发出的多种不同类别的带式输送机自动灭火系统,有效地解决了带式输送机火灾埋下的生产安全隐患。
3 结束语
随着不断变化的煤矿生产作业条件和技术,一通三防技术的完善、创新和发展也需要与时俱进。作为主要的防治矿井灾害手段措施,一通三防技术对于提高煤矿生产安全性,降低安全风险系数,解决生产中存在的安全隐患并及时消除各类灾害所带来的影响,始终具有着十分重要的作用。
近几年来,煤炭在供求关系方面发生了深刻的变化,煤炭市场逐渐出现了供不应求的现象,煤炭的价格也大幅上涨,这给煤矿企业带来巨大的经济效益的同时也给煤炭生产带来了一些负面影响,许多企业更加注重生产而忽视了安全,只顾扩大生产规模,对一通三防工作却不予应有的重视。
一、煤矿一通三防技术的主要内容
(1)矿井通风技术。煤矿进行安全生产的基础是对矿井进行及时的通风,应确保通风系统具有可靠、稳定、抗灾能力强等特征,因为这与矿井安全生产能力有着重要的关系。煤炭科学研究在对矿井的通风网络、以及充分利用计算机来对通风系统进行优化方面进行了大量的研究,对相关软件进行了开发,确保在主要参数进行检测方面的准确性,以及遥控技术和风门自动控制技术,并有效研究矿井在灾变阶段的主要特征,使得火灾阶段的风流特征得到把握,为对矿井通风系统进行控制打下了坚实的基础。(2)瓦斯防治技术。在煤炭的科学研究中瓦斯防治技术是对灾害进行防治的重点内容。在50年前,我国就已开始进行研究,这些研究成果构成了防治煤矿瓦斯技术的主要体系,其中包括矿井瓦斯抽放技术、预测技术、瓦斯和煤矿的突出防治技术、煤矿瓦斯爆炸的防治技术以及矿井瓦斯的监控和监测技术等。第一,瓦斯预测技术。预测矿井瓦斯涌出数量的技术作为矿井的瓦斯防治、通风设计、安全生产的前提条件。其主要对煤层中的瓦斯含量进行测定、对煤的孔隙分布、物理特征、煤层瓦斯分布、比表面积、涌出量等预测方法进行研究调查。通过对国外先进技术的引进运用,并在我国进行一定的集成创新,在此基础上提出了有关预测矿井瓦斯涌出数量的科学预测办法,对测定煤层瓦斯含量的方法进行了进一步的完善。在此条件上,我国提出了有关煤层开采技术的统一性预测矿井瓦斯涌出数量标准和规范,建立了完善的煤层瓦斯参数基本数据库,在含量测定、预测涌出量方面到矿井中瓦斯地质图的编制主动化、微机化、规范化方面,都对预测矿井瓦斯的技术进行了完善。第二,抽放技术。对瓦斯进行抽放在矿井瓦斯的治理中属于关键性的技术,其也是对瓦斯治理最有效的方式。随着煤矿技术的发展,瓦斯抽放技术也不断进行完善和创新,以对新的生产环境和条件进行适应,满足生产的变化,达到瓦斯治理的要求。第三,防突技术。在煤炭的科学研究过程中首先是进行了金属骨架、震动性放炮等和主要安全防护措施的研究,此外还对不同煤层条件进行了研究,针对不同条件采取了不同开采层的保护、钻孔的水力冲刷、大小直径的超前钻孔、水力的冲孑L以及深孔的松动爆破等各种突出防护技术。(3)粉尘防治技术。在煤矿生产中,最严重的职业病就是尘肺,对粉尘危害进行解决已成为当前煤炭科学研究的重点,通过一系列的调查,从各层次、各角度、各方面对粉尘的防治技术进行了研究,并取得了突出成果,现在已经形成了工艺先进、方法齐全、多种方法并存、设备配套齐全的综合性防尘体系。(4)仪表和仪器的安全性。在煤矿的生产过程中,仪器、仪表的安全性是确保生产管理安全、灾害防治的重要手段,在对各种灾害防治技术进行研究的过程中,还应对相关的检测仪表、仪器进行研究开发。这样才能从根本上实现煤矿的安全生产,避免危害的发生。
二、煤矿一通三防安全技术的发展和进步
从对安全生产基本参数进行测定转变为对灾害防治的主要工艺技术进行研究,从煤矿的检测仪表的安全到专用装备的安全方面进行了一系列的开发和研究,形成了对我国煤矿条件进行适应的灾害防治装备和灾害防治技术,在全国的煤矿中得到广泛推广和使用,在煤矿的安全生产起到重要的保障作用。随着煤矿生产技术不断发展和矿井在自然条件方面的变化,对安全保障有了更高的要求,所以煤炭科学研究的相关部门应该和矿井现场技术人员进行密切合作。
当前,随着煤炭生产技术的发展和进步以及煤矿在生产条件方面的变化,对一通三防技术也提出了新的要求。煤矿灾害在一定程度上具有多变性、复杂性等特征,所以一通三防的研发也要与时俱进。只有这样,才能提高企业的安全生产能力,减少事故的发生,提高经济效益。
参 考 文 献
[1]范维唐.煤矿灾害防治的技术及对策研究[R].北京:中国工程院.2006
[2]煤炭科学研究总院,抚顺分院,重庆分院.煤矿生产安全技术[J].煤炭科学技术.1997(增)
随着我国煤矿行业的快速发展,越来越多的煤矿突水问题已成为制约煤矿发展的主要因素,同时也引起了国内各大煤矿部门的高度重视。加强对煤矿突水的分析研究,并对其进行及时准确的预报,对煤矿 企业的发展有着重要的意义。
1.矿井水害类型
矿井水害按水源特征一般分为地表水、老空水、孔隙水、裂隙水和岩溶水五大类型,其中岩溶水又按含水层厚度分为薄层灰岩水水害和厚层灰岩水水害两类。
(1)地表水水害
其水源是大气降水、地表水体。水源通过井口、采后冒裂带、岩溶塌陷坑、断层带或封闭不良钻孔充水或导水进入矿井。
(2)老空水水害
其水源是老窑、小窑、废巷及采空区积水。当采掘共组面接近或遇到老空水区时,往往在短时间内涌出大量老空水,来势凶猛,具有很大的破坏性,常造成恶性事故。
(3)孔隙水水害
其水源是第三系、第四系松散层中的孔隙水。当煤层被第四系松散含水的流砂层、砂层、砂砾层、卵石层、粘土层所覆盖,在开采时,煤岩柱留设不足,往往造成冒裂带直接进入松散层;或松散层底部存在富水含水层,开采前水文地质条件不清,没有按含水层下回采条件留设煤柱,回采后水、砂或泥溃入井下。
(4)裂隙水水害
其水源为砂岩、砾岩等裂隙含水层的水。这种水害发生在开采北方二叠纪山西组煤层和侏罗纪煤层以及开采南方侏罗纪的煤层中。这些煤层顶部常含有厚层砂岩和砾岩,且裂隙发育,如与上覆第四纪冲积层或下覆奥陶系含水层有水力联系时,可导致严重突水事故。
(5)灰岩岩溶水水害
厚层灰岩岩溶水水害分为南方型和北方型。南方型厚层灰岩赋存与主采煤层顶、底板,几乎无隔水保护层可利用,故一旦发生突水,往往来势凶猛;北方型煤田厚层灰岩主要是奥陶系灰岩含水层,主采煤层与厚层灰岩含水层常有不同的煤系隔水保护层,此类奥灰突水与构造成岩溶陷落柱有关。
2.矿井突水预兆
矿井在各种水害发生之前都有一定的预兆,一般会出现如下现象。
(1)向导迎头空气温度降低,感到发凉。
(2)迎头空气潮湿,温度异常增大。
(3)迎头壁帮渗水,且逐渐增大。
(4)煤壁或迎头,两帮岩层潮湿,有水锈。
(5)有时可听见"嘶嘶"水流声或"底爆"响声。这是由于井下高压积水向煤岩裂隙强烈挤压与煤岩壁摩擦而发生的声响,说明离水体不远即将突水,这时必须立即发出警报,撤出所有受水威胁的人员。
(6)矿压增大,煤岩破碎,裂隙发育,出现片帮、冒顶及底鼓等现象。
(7)局部冒顶,有涌水或淋水,且逐渐增大并浑浊含泥砂等。一旦发现上述现象就是可能发生水害的征兆,应该及时报告,查清原因,采取措施,预防水害于未然。
3.矿井突水的主要原因
据煤矿区水文地质特征、构造特征和开采情况等综合分析研究,造成突水的主要原因有以下几种。
3.1煤矿区的地质条件
矿区的地质条件一般都比较复杂,地下水源补偿丰富,随着开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大,水压逐渐升高,突水威胁愈加严重,最终酿成突水。
3.2工作人员的意识水平不高
对于突水以前出现的预兆现象(挂红、挂汗、煤壁变冷、顶板淋水加大、裂隙出现渗水等)不了解,遇到上述情况后没有及时停止工作,最终导致水灾的发生。对断层的性质、落差、上下盘煤层含水层空间关系不清,盲目掘进,不重视突水预防而造成突水。井田与其周围的钻孔质量或管理不善造成突水。井田内各类小煤矿乱采乱掘造成突水。
3.3防治水工程投资力度不够
必要的防治水工程不做,或偷工减料,擅自修改设计,忽视工程质量要求等造成突水。预测方法不够先进,野外采集和数据处理存在一定的局限。防治措施不够完善,对于一些突发的现象不能及时判断和处理。
4.矿井突水灾害的防治
矿井突水灾害的防治可以从矿井防水和矿井排水两个方面考虑。前者主要考虑采取措施防止水流入矿井,或者控制流入量。这种方法可以直接降低矿井涌水量,节约排水费用,降低煤炭生产成本,从源头上制止水害的发生,是比较积极的防治水害措施。而另外一种矿井排 水措施则是利用矿井巷道中的排水沟、水仓、水泵等排水管路来排除矿井水,这种措施是对矿井水的消极处理,当矿井涌水过大时,可能失效,从而发生灾害,因此,这种消极措施不可取,只能作为辅助措施存在。防治矿井水灾的原则,是在保证矿井安全生产的前提下,以防为主,防治结合。本文从矿井水的来源考虑实行积极的防治水,具体措施如下所述:
4.1地表防治水
地表防治水是指在地面修筑一些防排水工程或者采取其他措施,以限制大气降水和地表补给含水层或直接渗入井下,从而减少矿井涌水量,防止水害事故的发生。它是保证矿井安全生产的第一道防线,对于以大气降水和地表水为主要涌水来源的矿井尤为重要。
4.2井下防治水
地表防治水是保证煤矿安全生产的第一道防线,而井下防治水则是第二道防线,一般可采用先探放,后截堵的措施进行。
(1)井下探放水。当采掘工作面接近有突水危险区域时,就存在突水灾害发生的可能性,此时,必须坚持"有疑必探,先探后掘"的基本原则,这是预防井下水害事故发生的重要原则。采用探放水方法,查明采区前方的水情,并将水有控制地放出,它是消除矿井水害的有效措施之一,可以本质保证采掘工作面生产的安全。根据不同类型的水源,可采取不同的疏放水方法和措施。
(2)井下截堵水。井下截堵水是利用设置防水煤(岩)柱、水闸墙、水闸门等堵水设施,临时或永久地截堵住涌水,在矿井突水灾害发生时,隔离巷道或者封闭采区,使某一地点突水不致危及整个矿井,减轻突水灾害的影响。
4.3注浆堵水
地质环境是人类赖以生存的条件,一旦人类栖息地遭到破坏,将会给人民生命财产、国家建设带来巨大灾难,严重阻碍国家经济建设的健康发展,因而备受国民关注。在煤矿生产实际中,经常会遇到各种地质构造,而这些构造往往对安全生产有着重大的影响。矿井地质工作是煤矿生产技术工作的基础。对于地质、水文、瓦斯及其他相关资料的收集、整理、总结,能够保证为生产环节的多个侧面提供基础参数,从而实现安全指导生产。优化矿井地质工作,可以有效地避免多类事故的发生,对促进煤矿的安全生产具有极其重要的意义。
1、煤矿地质灾害的主要类型
我国地质条件复杂,因此煤矿遭受的自然灾害种类也很多,主要有地表沉陷、煤与瓦斯突出、矿井突水淹井、井筒破裂及采矿废弃物污染灾害、水土流失等,严重地危及着矿山正常生产和人民生活。
1.1 地表沉陷
这是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。由地下采空区顶板的冒落所造成的地面变形。在长期承载过程中,采空区矿柱系统中一些最薄弱部位往往会因风化、地震等作用而首先破坏。局部破坏的累积,最终波及整个系统。一般当矿柱的破坏率超过60%时,采空区顶板就要发生冒落,并或多或少地波及到地表。大范围的采空区顶板冒落通常是突发性的,往往伴随有强烈的气浪冲击,且多引起地表沉陷和张裂,造成地上或井下建筑物的破坏。有时,沉陷中形成的裂缝还可使地表水或地下水大量流入井下,直接威胁采矿工作的安全。如湖南锡矿山南矿就曾多次发生大规模的采空区冒落。最大一次冒落面积达34000平方米,使地表产生急剧的下沉和张裂,最大下沉量达1.075米,下沉范围近96000平方米,致使地表的一些井架和烟囱偏斜和弯曲。通常,地表沉陷的范围大于采空区。沉陷洼地的边界与采空区边界连线的倾角称移动角,是预测沉陷范围的重要数据。
1.2 煤与瓦斯突出
地质构造往往是造成同一矿区内瓦斯含量不同的主要因素。通常,张性断层是通达地表的张性断层,有利于瓦斯的排放;压型断裂不利于瓦斯排放,甚至有一定的封闭作用,促进瓦斯在煤层内聚集。褶皱构造对瓦斯分布也有重要影响。当顶板为致密岩层且未暴漏地表时,一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大,在向斜槽部瓦斯减少。当顶板为脆性岩层且裂隙较多时,瓦斯易于扩散,因而脆性岩层顶板的煤层背斜顶部瓦斯含量减少,在向斜轴部瓦斯含量增加。大量的瓦斯地质调查资料说明,与地质构造有关的突出点所占的比例很大,地质构造与突出的关系极为密切。有些突出点虽然其附近的地质条件并无明显异常,但却处于某些封闭构造劝闭的范围,或受某些特殊的构造边界所控制。
据统计,我国在1984—1995年的11年间,煤矿中发生煤与瓦斯突出近10万余次,造成的经济损失约100亿元。1991年4月21日,山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸,死亡147人。无论是从经济效益上看,还是从人民的人身安全来看,灾害的防治都是刻不容缓的。
1.3 矿井突水及淹井灾害
受开采破坏与影响,通过各种自然的或人为的通道进入井巷和采掘工作面空间的水,称为矿井水。煤矿中突水事故是比较常见的,并且严重影响了煤矿的生产、效益和安全。比如1975年9月26日,徐州矿务局权台矿南二采区-225水平325工作面刮板输送机道掘进放炮时,透老下山发生突水事故,最大突水量40m3/min,几分钟刮板输送机道全被水、煤块和矸石杂物淹没淤塞,共29人遇险。当时跑出14人,其中1人被水冲出时受轻伤。被堵在独头切眼上山15人,经过12小时清淤抢救,全部脱险。给矿井带来严重的人员伤亡和重大的经济损失。
2、地质灾害防治措施
为了保持经济持续稳定发展和维持社会的安定,必须切实重视对煤矿地质灾害的防御,制定防御自然灾害的对策和措施。
2.1 加强科学管理
地质灾害有着偶然性,但也有一定的规律可循。作为煤矿开采来说,要合理规划开采范围,杜绝私挖乱采现象。要在煤矿采掘资料的基础上结合矿区实际情况,建立健全矿井地质观测,查明影响煤矿正常生产和建设的各种地质因素,是矿井地质工作的首要任务之一。因此要再矿井地质工作中队煤系、煤层、地质构造等进行观测。还要建立地质灾害预报制度,并提出相应的防治措施。总之,地质灾害预防和管理工作是一项长期的、艰苦的工作,只有做好这项工作,才能够做到来雨绸缪,防患于未然,才能彻底减轻灾害带来的损失。
2.2 加强政府部门对地质灾害防治工作的领导
首先,要摸清地质灾害底数,掌握地质灾害分布规律,制定出地质灾害易发区和危险区,在此基础上拟定防治规划、计划。其次,坚持每年组织有关专家进行汛前、汛期和灾后的检查研究,以防为主,综合治理。第三,加强行政管理执法力度,健全完善5个体系:建立地质灾害防治的法律法规体系;完善政府部门执行法律法规的机构和体系;建立完善的地质灾害监测机构体系;建立一套完善的信息体系,及时掌握地质灾害动态;建立政府预测预报体系,分定期、不定期、长期、中期、近期及临灾警报等,对问题严重的要进行通报、曝光。
2.3 加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识
广泛宣传各种地质灾害知识,培养全民灾害意识,可以做到灾前有防,灾中不慌,灾后自救,提高生存能力,减少灾害损失。在广大人民群众中,通过各种途径做好防灾抗灾的宣传教育工作,引起人们对灾害的足够重视,增强人们的防灾意识,达到心中有数、居安思危的效果。
3、结语
总之,矿井地质工作是煤矿安全工作的一个重要组成部分。加强矿井地质工作的预防,对减少和杜绝各类事故发生,实现安全生产,有着重要的基础性意义。