1、煤矿开采塌陷治理和控制技术摘要：文章针对煤矿开采对矿区环境、地表破坏的负面作用，同时以减少相关危害为目标，依据每个矿区应当科学合理的运用采矿策略和工艺，治疗和控制开采塌陷。 关键字：开采塌陷；土地复垦；塌陷控制 中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号： 陕西是煤炭大省市，煤炭的研发为陕西经济的持续、迅速发展带来了很大的推动作用，是经济进步的根本性保障。但是没糖的大范围开采对于矿山及周遭地区的环境带来了较为严重的损害，开采塌陷导致的矿区环境灾害主要表现在：土地塌陷或积水、农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等，这皆因开采所造成的岩层移动，是导致矿区塌陷危害和空间变形的根本性原因，科学控
2、制和减少地面塌陷是消除这些问题的关键点。伴随着煤炭情况的好转，各个集团都逐渐对其进行了环境的治理工作，这对于煤炭的今后发展来讲，是对我们的后代有利的大事。 一.塌陷的治理技术途径 塌陷破坏的治理科技方略可以从两方面考虑：(1)对开采塌陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，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)开采塌陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采塌陷破坏的土地进行整治和利用。 1.1.1 全部充填开采 在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空
3、区进行密实充填，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。其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。 1.1.2 条带开采 根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。 1.1.3 覆岩离层
4、带充填 根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，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，再近一步研究。 1.1.4 限厚开采 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，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层均不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。但该技术采出率低，仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。 1.1.5 协调开
5、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。但该技术要保持一定的错距，因此组织生产难度较大。我国尚未开展这种工业性实验。 1.1.6 “采-注-采“三步法开采 充分利用覆岩结构对岩层移动的控制作用，应用荷载置换的原理，进行小条带开采-注浆充填固结采空区-剩余条带开采的三步法开采，有效的对岩层移动和地表塌陷的控制，解决了大面积开采地表塌陷控制、提高了煤炭的回采率，保护了地面建、构筑物，但也存在工艺复杂，成本较大等缺点。 二
6、.土地复垦技术 2.2.1 煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦 (1)地下开采产生的大量煤矸石运到地表排放，既占地有污染环境。利用煤矸石作为充填材料，即可使采煤破坏的土地得到恢复，又能减少矸石的额占地。 (2)利用电厂的废弃物-粉煤灰充填塌陷区复垦土地，可以化两害(塌陷区、粉煤灰)为三利(电厂、煤矿、农民三放面有利)。 2.2.2 平地和修建梯田复垦 对积水塌陷区、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。梯田的水平宽度和梯坎高度，应根据地面坡度抖缓、土层薄厚、工程量大小、作物种类、耕种机械化程度综合考虑确定，田间坡度的大小和坡向，应根据原始坡度的大小、有无灌溉条件、复垦土地
7、用途来决定。 2.2.3 输排法复垦 开挖排水渠道，将塌陷区浅积水引入河流、湖泊、坑塘、水库等，作为蓄水用，是塌陷水淹地重新得到耕种。 2.2.4 深挖垫浅复垦 运用人工或机械方法，将局部积水或季节性积水塌陷区下沉大区域挖深，适合养鱼、蓄水灌溉等，用挖出的泥土充填开采塌陷较小的地区，使其成为可种植的耕地。 2.2.5 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塌陷区，科学的综合利用，发展网箱养鱼、围栏养鱼、蓄洪作灌溉水源、建造水上公园等。 2.2.6 固体微生物复垦技术 煤矸石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，形成熟化的土壤。 三.
8、结束语 开采塌陷是导致矿区外界空间地质遭到破坏的根本性因素，只有很好的控制和减少地面塌陷才能够减少开采塌陷对环境造成的破坏。充填采煤法是减少地表下沉的有效办法，这几年一些地区也在使用这一方法，在减少地表下沉上起到了很好的作用。但是由于该方法含有很高的科技水准，一经采用将会成为煤矿开采事业的一次技术性变革。 开采塌陷对土地资源造成的危害是无法避免的，为此各大煤矿都应当依据自身的现实状况及客观条件科学的运用预防和控制开采塌陷科技和土地复垦技术，对地表塌陷开展有效的研发和治理，只有这样才能够确保地表、矿区人们的切身利益。 参考文献： 1 陈荣光.矿山企业污染治理与环境保护强制性标准执行手册M.宁夏大地出版社，2004 2 杜计平.汪理全.煤矿特殊开采方法M.徐州：中国矿业大学出版社，2003 3 刘过兵. 采矿新技术M.北京：煤炭工业出版社，2002 4 郭广礼.王悦汉.马占国.煤炭开采塌陷有效控制的新途径J.中国 矿业大学报.2004.(3).151-153
