矿区地面塌陷成因与防治措施研究

矿区地面塌陷成因与防治措施研究

发表时间：2019-07-05T10:31:23.120Z 来源：《防护工程》2019年第7期作者：骆美相

[导读] 进而探究出矿区地面塌陷的成因，从而进一步解决地面塌陷的问题，降低煤炭开采对环境造成的不利影响。

广西地矿建设集团有限公司广西南宁 530023

摘要：我国很多的矿区开采都是使用的井工开采的方式，这样就很容易导致地面出现一些塌陷坑，这样的地面塌陷不仅对生态环境造成了比较恶劣的影响，而且也降低了土地的利用率。如果长期发展下去，矿区地面塌陷的面积会逐渐增加，对我国的生态环境将要造成更加严重的损害，所以我们必须正确认识到矿区地面塌陷造成的影响，进而探究出矿区地面塌陷的成因，从而进一步解决地面塌陷的问题，降低煤炭开采对环境造成的不利影响。

关键字：矿区地面塌陷；生态环境；成因；防止措施

1 矿区地面塌陷的影响

1.1 矿区地面塌陷的表现形式

矿区的地面塌陷的形成原因有很多，但是矿区地面塌陷的表现形式主要就是三种。第一种就是裂缝，早前有些小裂缝是不易被人们发掘的，但是裂缝一旦产生了就不会自动消息，反而随着事态的发展，裂缝的分布范围会越来越大，密度也会越来越大，可能会遍布到整个开采区。第二种就是塌陷槽或者塌陷坑，这样的表现形式一般都是在局部发生，主要是因为地质沉降造成的，由于煤层的开发，导致地下的承载力不足，从而导致出现塌陷槽或者塌陷坑。第三种就是塌陷盆地了，这种塌陷的面积一般比工作面都要大，因此对地面生态环境造成的影响也是最大的，沉陷的深度可能会达到3米，对周边的基础设施和建筑物都可能会造成损害。

1.2 地面塌陷对生态环境的影响

首先是降低了土地的利用率。地面塌陷之后，原地面本来可以用来耕种的，但是由于地面塌陷，造成土壤的培育能力严重下降，导致农作物失去生存环境，进而影响到矿区农民的生产生活。其次是造成绿色植被的减少，因为地面沉陷会导致很多的地表水都会集中到塌陷槽或者塌陷坑中，这样下沉盆地就会长期处于积水状态，对盆地中的绿色植被的生长是极为不利的，因此很多植被都因为长期浸水而大幅度减少。最后是对区域水系造成破坏，在煤层开采之前，地表水、地下水等都是分开的，但是由于过度的开采，导致矿区地面出现了塌陷，进而会导致地表水、地下水等出现联系，导致水系被污染。另外地面塌陷会造成很多的积水坑，积水坑中的水又不能流动，因此会导致水质恶化。

2 矿区地面塌陷成因

2.1 煤层埋藏条件

一般煤层开采的深度越大，对于地面的扰动就会越小，地面的变形会比较平缓，出现地面塌陷的几率会降低很多。但是如果煤层的埋深很浅，那么在开采的时候就很容易扰动了地面，造成地面开裂或者塌陷。另外地面的塌陷与地表覆盖土的土质也有一定的关系，如果土壤为粉质土，那么地面塌陷的几率会增加很多，如果土壤为黏性土，那么地面开裂的几率会更大一些。因此矿区地面的塌陷形成与煤层的埋藏深度、煤层厚度、覆盖土层的厚度、土质等有一定的关系。

2.2 超量抽取地下水

矿区的生活用水基本上都是采用抽取地下水的方式，但是如果超量抽取地下水就会导致地面土层的稳定性，进而造成地面出现塌陷。在地表面存在一些砂性土，这些土在保持地下水平衡的状态下，随着水位的上升和下降会出现弹性变形，一定程度上提高了地面的承载力，但是如果一旦超量抽取地下水的话，这些砂性土处于缺水的状态下，那么就很容易出现沉降。

2.3 采煤和顶板管理方法因素

采煤的方式不同，就会对地面造成不同程度的扰动。目前很多矿区的煤层开采都是使用爆破的方式，但是爆破对地面的扰动很大，很容易造成地面的塌陷。其次煤层开采的时候会形成采空区，如果采空区的顶板支撑工作做得不够好，也会导致支撑力不足以抵挡上层土体的自重，从而形成地面塌陷的情况。随着采空区范围的不断扩大，对于支撑结构的要求会越来越大，因此采煤的方式和顶板管理方法都会成为造成地面塌陷的原因。

3 矿区地面塌陷防治措施

3.1 对开采沉陷的控制

因为造成矿区地面塌陷的因素很多，因此在开采之前要按照煤层的特点、地质环境、地层岩性因素、地下水的情况等等，分析可能会造成矿区地面塌陷的因素，并且结合开采的进度，对这些因素进行分类，将其划分成一级监控因素、二级监控因素、一般监控因素等等，在开采的过程中对地面的沉陷进行动态观测，一旦出现失稳的状态就需要立马采用应急预案，防止地面塌陷事故的出现，保护矿工的人身安全，还可以防止地面沉陷对矿区周边的生态环境造成危害。例如在开采地质构造比较薄弱的煤层的时候，就需要提前做好开采方案，避免使用爆破开采的方式对于地面造成扰动，在采煤的过程中要尽量多预留一些煤柱，提高顶板结构的承载力。

3.2 控制地下水的开采量，做好排水系统

地下水的过度开采对于地面塌陷的影响是很大的，因此在进行煤层开采的时候一定要做好供水规划，开发多条供水渠道，用地表水代替地下水，不能仅仅依靠抽取地下水来供给整个矿区的使用，在条件有限的情况下，也要注意节约用水。同时在矿区还要做好排水措施，防止降雨时出现倒灌的情况发生。一般地面的塌陷和边坡失稳等情况都是发生在雨季，如果不及时修建排水系统很可能矿区会出现地面的二次塌陷或者滑坡，因此治理地面塌陷很重要的一步就是修建完成的排水系统。因为矿区的地面塌陷很多程度上都是因为地下水的超量抽取，因此在治理塌陷区的排水的时候基本上只需要考虑到地面水的排水就可以了。我们可以通过在塌陷区的外围设置截水沟，防止其他地区的水排入塌陷区，另外在塌陷区设置急流槽，排水沟，将塌陷区的水直接排到矿区外。

3.3 地面塌陷的治理

首先是对裂缝的治理，有些矿区的地面塌陷主要是大面积出现裂缝，虽然这些裂缝没有造成地面的沉降，但是会造成水土的流失，对

于生态环境的影响依然很大，因此在地面塌陷治理的时候也需要将这些裂缝进行处理，目前裂缝的处理主要是采用煤矸石填充的形式，将这些裂缝填充完毕之后，覆土夯实。对于裂缝比较深的地方还可以采用压力注浆法，提高土层的承载力，防止裂缝进一步扩大。其次是地面塌陷坑的治理，将表面土进行清理，然后重新填充土壤，进行平整夯实。对于塌陷比较严重的大基坑，需要采取分层回填的方法，分层夯实，让塌陷区的土地恢复到原有土地的功能，以前是耕地的可以让其继续耕种，以前是植被的就种植一些草皮和树木。

3.4生态环境恢复

在矿区出现地面塌陷和边坡失稳等问题，可以通过种植一些树木、草皮等来提高地面的稳定性。在矿区出现强降雨时，很容易造成水土流失的情况，因此通过种植一些绿色的植被就可以起到拦截支挡的作用。种植这些植被也有利用矿区生态环境的恢复，在出现地面塌陷之后对于原有的生态环境的破坏是不言而喻的，以前很多植物因为土壤环境的变化，长期积水的情况而死亡，农作物也绝收，因此通过生态恢复工程可以让矿区重新回到之前枝繁叶茂的状态。在生态环境恢复工程中，矿区的生态环境是非常脆弱的，所以为了更好的达到生态重建的效果，一定要主要植被的养护和管理。

4 结束语

矿区地面塌陷对生态环境造成的影响是不容忽视的，但是因为矿区地面塌陷产生的因素多种多样，在塌陷防治的时候需要开采企业花费更多的时间和精力。目前随着科技技术的发展，煤层开采技术也得到了很大的提高，因此在煤层开采的时候需要结合煤层的埋藏环境，周边地质条件等等提前做好综合开采措施，减低煤层开采时都地面环境造成的扰动，另外在开采时也要注意地下水的使用，不能超量抽取地下水，造成土层失稳，应该开发多条供水渠道。在地面塌陷发生后，也要做好生态环境的恢复工作，做好排水系统，防止地面的二次塌陷或滑坡。只要将生态环境和煤层开采两项工作结合起来，才能有利于我国经济的可持续发展。

参考文献

[1]周纵横.山西某矿区地面沉陷特征及风险性评价[D].成都理工大学,2018.

[2]郭娜娜.某矿山塌陷区地质灾害分析与治理对策研究[D].武汉工程大学,2012.