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1、 煤煤矿地地质灾害与防治灾害与防治 安徽理工大学资源与环境工程系 姚多喜 E-mail: 手 煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 一、几个名词1.灾害“灾害”是针对人类社会而言，没有人类社会就无所谓灾害事件与灾害损失。灾害是指：为自然界或人为活动所引起的、危灾人类生命财产和生存条件的各类事件。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述2.2.自然灾害自然灾害通常指自然变异为主因而产生的，并表现为自然态通常指自然变异为主因而产生的，并表现为自然态的灾害。的灾害。根据成生机制自然灾害可分为：根据成生机制自然灾害可分为：（1 1）由大气圈变异活动引起的）由大气圈变异活动引起的气象灾害和洪水气象灾害和洪水例如：台风、霜冻
2、、热带低气压等例如：台风、霜冻、热带低气压等（2 2）由水圈变异活动引起的）由水圈变异活动引起的海洋灾害与海岸带灾害海洋灾害与海岸带灾害例如：海啸、海平面上升等例如：海啸、海平面上升等（3 3）由岩石圈活动引起的）由岩石圈活动引起的地质灾害地质灾害例例如如：地地震震、泥泥石石流流、滑滑坡坡、地地裂裂缝缝、矿矿井井突突水水突突瓦瓦斯斯、地地面面塌塌陷陷、火山、地面沉降、土地盐碱化、沙漠化、水土流失等火山、地面沉降、土地盐碱化、沙漠化、水土流失等（4 4）由生物圈变异活动引起的农、林病虫草灾）由生物圈变异活动引起的农、林病虫草灾例如：森林火灾、农业气象灾害等例如：森林火灾、农业气象灾害等 煤煤矿地
3、地质灾害概述灾害概述3.人为灾害由人为活动引起表现为人为态的灾害。例如：城市火灾、交通事故环境恶化等4.环境地质灾害5.煤矿地质灾害在煤炭开采过程中,由于自然的或人为的因素破坏了地质环境的平衡,引起地质环境的反馈所产生的灾害以及由这些灾害衍生的次生灾害统称为煤矿地质灾害.煤煤矿地地质灾害概述灾害概述二、煤矿地质灾害的分类1.根据灾害持续时间分类(1)突发性地质灾害突发性地质灾害 这类灾害具有突发、高能、危害性大和持续时间短的特点，如：井下突水、突泥（数分钟 数天）、瓦斯和煤尘爆炸（数秒钟）、煤与瓦斯突出（数秒钟）等.煤煤矿地地质灾害概述灾害概述(2)渐发性地质灾害渐发性地质灾害 这类灾害包括沙
4、漠化（年平均增长率1 3）、地面沉降（数毫米 数厘米年）、土地盐渍化（数年数百年）、水土流失（数年 数千年）、地方病（数年数百年）、煤层及煤矸石自燃（数年数十年）等，具有发生相对缓慢、危害不甚剧烈但持续时间较长的特点。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 (3)可突发也可渐发的地质灾害可突发也可渐发的地质灾害 由于地质环境的复杂性和多样性，以及外力地质作用的强弱变化，下列地质灾害可以是突发的，也可以是渐发的：滑坡（数秒数百年）、地裂缝（数分钟数十年）、岩溶塌陷（数分钟数十年）、岸边坍塌（数秒数十年）。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述2.根据动力作用方式划分 地质灾害划分为两大类5亚类：(1)自然动力类型地
5、质灾害 a.内动力地质灾害：例如地裂缝、岩溶塌陷等 b.内动力地质灾害可诱发的灾害：例如井下突水突砂、泥石流等 c.自然外动力地质灾害：例如水污染、大气污染 煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 三、煤矿地质灾害的特点三、煤矿地质灾害的特点 1.群发性群发性 采煤工程破坏地质环境的平衡。引起地质环境的反馈，其反馈行为所导致的灾害往往不是孤立的，常在同一煤矿区时某一时段集中形成灾害群。如顶板灾害、塌陷灾害、井下突水灾害、煤层自燃灾害等可在同一煤矿的某一时段同时或相继发生。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 2.衍生性衍生性 原生环境地质灾害还常常衍生一连串的次生灾害，形成一系列有成因联系的灾害链。例如煤矿生产
6、对环境的影响可分为直接的（通常是长期的）和间接的（通常是短期的），但两种类型的环境影响结果可以认为是一种链锁反应。如顶板灾害地面塌陷地裂缝毁坏耕地，破坏地表建筑物和改变地表径流条件；煤矸石山自燃矿区大气污染矿区居民呼吸道疾病、肺癌；有害矿井水排放一水体污染土壤污染有害元素进入农作物人体地方病。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 3.区域性区域性 就各种灾害的内部联系而言，它们受一定区域性条件控制，如受区域性构造条件、区域性煤系岩性组合特征、区域性煤变质条件、区域性地理条件和区域性气候条件的控制和影响。因此，在灾害时空演化和分布上表现出区域性的特点。例如，煤矿区岩溶塌陷和矿井突水灾害，主要发生在石灰岩
7、广布和岩溶发育的区域；煤矿酸性矿井水污染，主要分布于煤层含硫较高的华南地区。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 4 4发灾持续时间的多样性发灾持续时间的多样性煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井突水、顶板冒落等灾害，往往具有突发性，发灾时间短、强度高，破坏性大。采煤塌陷、煤层与煤矸石山自燃、煤矿区地方病、矿区土地盐渍化等灾害则往往具有渐发性，发灾持续时间长。如采煤塌陷，开采深度为200 400 m 时，地表移动时间可持续2 3 年，而塌陷区最终稳定时间可距停采时间数十年。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 5.不可避免性和可防御性不可避免性和可防御性 煤矿环境地质灾害是按一定规律、达到一定程度后发生的。
8、在目前技术经济条件下，乃至今后一定时期内，要完全避免是不可能的。但这些灾害又是可以防御的，随着研究的深入、经验的积累，依靠科技进步进行预测预报和积极治理，对灾害进行控制，减少灾害，减轻灾害损失是可能的。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 6.影响的多方面性影响的多方面性 煤矿环境地质灾害影响到方方面面，如从矿工伤亡到对矿区群众心理影响；从直接经济损失到对间接经济损失的影响：从灾害本身到对矿区环境质量的影响；从地质灾害到对矿群关系的影响；从煤矿经济损夫到对本地区经济发展的影响等。由于其影响的多方面性，故对煤矿环境地质灾害的防治，影响到本地区的社会效益、经济效益和环境效益。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述四
9、、煤矿地质灾害发生的原因 煤煤矿矿地地质质灾灾害害发发生生的的原原因因，可可归归纳纳为为两两种种，一一种种是是客客观观上上的的原原因因，一种是主观上的原因。一种是主观上的原因。1.客观原因 目目前前由由于于科科学学技技术术发发展展程程度度，采采矿矿活活动动仅仅是是在在地地球球表表面面和和岩岩石石圈圈范范围围内内进进行行的的。以以后后科科技技发发展展了了到到月月球球和和其其它它星星球球采采矿矿就就另另当当别别论论了了。采采矿矿前前的的地地球球表表面面和和岩岩石石圈圈是是平平衡衡的的。采采矿矿过过程程，从从地地壳壳内内部部挖挖出出了了极极为为巨巨大大量量的的矿矿石石和和岩岩石石。诚诚然然，不不论论
10、采采矿矿的的手手段段是是钻钻采采、坑坑采采，还还是是露露天天开开采采，还还是是液液采采，实实际际上上都都是是肢肢解解地地壳壳的的机机体体，都都是是从从地地壳壳“机机体体”中中挖挖“肉肉”，“肉肉”挖挖出出后后，留留下下千千疮疮百百孔孔的的空空洞洞。这这就就使使本本来来呈呈自自然然平平衡衡的的地地壳壳，出出现现了了新新的的不不平平衡衡和和不不谐谐调调,导导致致了了地地壳壳物物质质的的不不稳稳固固性性。这这是是诱诱发发矿矿山山地地质质灾灾害害的本质原因。的本质原因。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述 采矿特别是地下采矿必须要排净矿坑下积水和处理地层漏水，这又造成地下水的不平衡，进而导致地层的不平衡性和不
11、稳定性。在采矿过程中，如果不按科学手段进行，滥采乱挖，必然会导致矿坑突水，冒顶，偏帮，瓦斯爆炸等灾害的发生.矿业活动不仅是采矿过程，而且也包括选矿和冶炼加工。采矿，尤其是选矿和冶炼不可避免的要用水和火来处理。因此，矿业过程，必然产生三废，即废气、废水和废渣。三废的排放和堆积，对周围环境，对周围农田、森林、草地、湿地，对地表水和地下水，对人类的健康都造成极大的危害，从而也加剧了地壳的不稳定性。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述2.主观原因 相当长时期以来，地方和民营小煤矿等如雨后春笋般发展，它们与国营大矿山争夺资源或单独或寄生于国营大矿山之上，每个小矿山在大矿山上挖一个洞，宛如一个个疮疤，极易发生瓦斯
12、泄露和透水等事故。近年来，矿山腐败现象滋生，有的国营矿山也变相地转为私人承包，不注意安全生产。他们只求增产，不顾矿工死活，欺上瞒下，谋取暴利，中饱私囊。这是煤矿地质灾害频繁发生的一个不可忽视的原因 煤煤矿地地质灾害概述灾害概述五、煤矿地质灾害研究的重要性及主要内容 1.重要性 中华人民共和国国务院于2006年1 月20日发布文件国务院关于加强地质工作的决定（国发20064号）全文共分五部分24条决定，其中第六条“做好矿山地质工作”、第八条“强化地质灾害和地质环境调查监测”等近10条与煤矿地质灾害与安全生产有关。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述2.研究的主要内容(1).从地质学和地质环境的角度研究煤
13、矿地质灾害的发生、发展及演化的机制和变化趋势，进而开展有效的预防和治理；(2).从环境科学的角度，研究地质灾害对煤矿区的水环境、大气环境、土壤环境和生态环境等的破坏机理和相互影响，提出有针对性的预防和治理措施；(3).研究煤矿地质灾害产物可改造和可利用的一面，探讨以废治废、化害为利、变废为宝的途径。煤煤矿地地质灾害概述灾害概述六、目前煤矿地质灾害研究存在的主要问题1.煤矿地质灾害的研究尚未纳入国家防灾减灾体系，研究大多是基于一个行业或一个企业范围内，只是针对单个或几个问题从技术和安全生产角度给以解决，缺乏系统化；2.对煤矿地质灾害的灾情没有全面详细普查，尚未建立全国性的煤矿地质灾害信息库，更谈
14、不上对灾情的综合分析、评价及预报；煤煤矿地地质灾害概述灾害概述3.多数煤矿企业在问题出现时，都很积极地与相关科研机构合作，对灾害进行研究，一旦问题 暂时解决，就不再进行深入研究。使得矿山灾害的研究多为短期行为，缺乏长期性，以致研究资料不连贯，利用价值不高，形成一种成果虽多，效果不大；经常研究，却问题不断的现象。4.矿山生产属高危险行业，安全是第一位的。而灾害的防范需投入大量资金和人力物力，却没有直接经济产出，在不发生灾害性事故时，其经济效益往往是看不到的，这就使得长期以来人们宁愿灾后治理也不愿预先防范。研究经费的投入自然难以保障，效果也就不会太好。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 由于矿业活动
15、诱发的地质灾害，主要是人为地质作用所致，基本涵盖了除火山地质灾害以外的所有地质灾害。这些地质灾害有：洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆、高温、突水、滑坡、泥石流、瓦斯爆炸、沙漠化、盐碱化、三废污染、地方病、煤层自燃和矿震等。现将主要的矿山地质灾害简述之。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 一、煤矿矿震 矿山开采、抽排地下水引起的地震活动，称为矿山诱发地震或矿震。矿山地震在各类诱发地震中危害性最大，对其的监测与研究历史最长。如果矿山地震发生在巷道或开采面处，就会严重破坏井下工程。矿山地震是造成矿井死亡事故的主要自然灾害之一，随着矿山开采深度和强度的增加，矿山地震活动就越多。煤煤矿的主要地的主要地质灾
16、害灾害（一）煤矿矿震特征及灾害1.矿震震源浅，不仅地面建筑物易遭到损失,而且井下设施也会受到严重破坏，并引起人员伤亡。如19771991年间，山东陶庄煤矿发生破坏性矿震180余次，摧毁巷道3000余m,伤亡90人。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害2.矿震震级小，一般为23级，最大4.3级，波及范围不大,但造成的灾害往往比较严重。如1977年4月28日辽宁北票煤田3.8级矿震，造成 113间民房受损，几十家烟囱扭裂或倒塌，12人 受伤,其中2人重伤。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害3.煤矿矿震破坏程度随着井巷深度而增加4.煤矿矿震往往引起矿区断层“复活”.矿震的发生又与开采有关,所以开代区边界断
17、层部位比正常区破坏严重;远离开采层底砾岩层比距开采层较近的岩层开采区破坏严重;井巷工程位于岩层界面或其它较弱的介面比同一岩层破坏严重煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害5.随着矿震的发生，矿区的塌陷和岩爆、岩炮、岩石突出等矿山压力现象增多，程度增大。6.矿震时，在强大的地应力作用下，岩层或煤层突然脱离母体向采空区闪射，同时产生强大的气流，引起井巷的破坏和人员伤亡。如1982年1月7日山东陶庄煤矿发生2.7级矿震，使井下工作面的18名工人全被冲击波击倒。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害（二）煤矿矿震成生环境1.脆硬软地层结构是煤矿矿震发生的内在介质力学环境2.褶皱是煤矿矿震孕育发展，弹性能积累的构造
18、环境3.活动构造引起的“活化区”是煤矿矿震产生的动力环境4.地下水丰富和雨量充足是煤矿矿震发生的外界诱发因子5.煤矿采掘卸载是诱发煤矿矿震的外界动力因子（三）煤矿矿震类型及面因机理 煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害二、煤矿突水 凡是井巷掘进或工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称矿井突水。这是因为井下采掘活动破坏岩层天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 矿井突水灾害的发生，煤矿多于其它矿山。我国石炭纪和二叠纪煤层是主要的开采对象。石炭
19、、二叠纪煤层下伏地层为奥陶纪灰岩。由于采矿时疏干排水或深降强排，产生水头差，于是灰岩地下水高水压在断层破碎带或隔水薄层地段会发生突水事故，造成突水灾害。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害（一）突水征兆征兆 矿井突水这一现象的发生与发展是有一个逐渐变化的过程，有的表现很快（一、二天或更短），有的表现较慢（采掘后半个月或数日），这与工作面具体位置，采场地质情况，水压力、矿山压力大小有关。从开拓工作面开始，发展到突水的期间内，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常统称为“突水征兆”。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害1承压水与承压水有关断层水突水征兆承压水与承压水有关断层水突水征兆（1）工作面
20、顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁断柱现象；工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁断柱现象；（2）底软膨胀、底臌张裂；底软膨胀、底臌张裂；这这种种征征兆兆多多随随顶顶板板来来压压之之后后发发生生，且且较较普普遍遍。在在采采掘掘面面围围岩岩内内出出现现裂裂缝缝（特特别别是是顶顶底底板板为为脆脆性性岩岩层层），当当突突水水量量大大、来来势猛时，与底臌张裂的同时还伴有势猛时，与底臌张裂的同时还伴有“底爆底爆”响声。响声。在在受受压压力力最最大大地地段段，柔柔性性岩岩层层变变薄薄，相相应应压压力力小小的的地地段段会会出出现现增厚现象。增厚现象。（3）先出小水后出大水也是较常见的征兆；先出小水后出
21、大水也是较常见的征兆；（4）采场或巷道内瓦斯量显著增大采场或巷道内瓦斯量显著增大 这是因裂隙沟通、增多所致。这是因裂隙沟通、增多所致。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害2冲积层水突水征兆冲积层水突水征兆（1）突水部位岩层发潮、滴水，且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂；（2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清，时混；总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出；（3）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 3老空水突水征兆老空水突水征兆（1）煤层发潮、色暗无光。须把煤壁挖去一薄层进行观察，若仍发暗，表明附近有水；若
22、里面煤干燥光亮，则为从附近顶板上流下的“表皮水”所造成；（2）煤层“挂汗”。煤层一般为不含水和不透水，若其上或其它方向有高压水，则在煤层表面会有水珠，似流“汗”一样。其它地层中若积水也会有类似现象；煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害（3）采掘面、煤层和岩层内温度低“发凉”。若走进工作面感到凉且时间越长越感到凉；用手摸煤时开始感到冷，且时间越长越冷。此时应注意可能会突水；（4）在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱”的水呼声时，表征因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，说明离水体不远了，有突水危险；（5）老空水呈红色，含有铁，水面泛油花，和臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。煤煤
23、矿的主要地的主要地质灾害灾害（二）矿井突水水源的识别1 1地质、水文地质分析法地质、水文地质分析法2 2突水点位置和出水形态分析法突水点位置和出水形态分析法3 3突水携出物分析法突水携出物分析法4 4地下水动态分析法地下水动态分析法5 5水质分析法水质分析法煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害（三）矿井突水预测 1易于突水构造部位或地段预测易于突水构造部位或地段预测 2采掘前的突水预测采掘前的突水预测 主要是编制矿区或采区底板突水和导水陷落柱预测图 3 3采掘过程中的突水预测采掘过程中的突水预测 煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害(四)矿井防水与堵水矿井防水与堵水1.矿井防水矿井防水地地面面防防水水
24、:河河流流改改道道、铺铺整整河河底底、填填堵堵通通道道、挖挖沟沟排排（截）洪、排除积水等（截）洪、排除积水等井下防水井下防水:防水闸门、防水墙和防水煤（岩）防水闸门、防水墙和防水煤（岩）柱等柱等 2.矿井注浆堵水矿井注浆堵水 注浆材料与注浆工作程序注浆材料与注浆工作程序 井筒注浆堵水井筒注浆堵水 突水点（口）突水点（口）注浆堵水注浆堵水井下注浆堵水井下注浆堵水煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害三、煤和瓦斯突出三、煤和瓦斯突出 煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出是是煤煤体体中中突突然然喷喷出出大大量量的的瓦瓦斯斯和和粉粉碎碎煤煤的的现现象象。它它可可摧摧毁毁井井巷巷，掀掀翻翻矿矿车车和和引引起起火火灾灾、爆
25、爆炸炸等等灾灾害害，是是煤煤矿矿主主要要灾灾害之一。害之一。1.煤与瓦斯突出特征及分类煤与瓦斯突出特征及分类(1)煤与瓦斯突出特征煤与瓦斯突出特征 随深度增加随深度增加,煤与瓦斯突出的危险性随之增加；煤与瓦斯常发生煤与瓦斯突出的危险性随之增加；煤与瓦斯常发生在压扭性断裂带、向斜轴部和煤层扭转、煤层产状突变、煤层厚在压扭性断裂带、向斜轴部和煤层扭转、煤层产状突变、煤层厚度突变等地区；煤与瓦斯突出都在煤层中留下椭球形或梨形等喷度突变等地区；煤与瓦斯突出都在煤层中留下椭球形或梨形等喷出空洞，喷孔一般在巷道的上方；煤与瓦斯突出均有前兆：地声出空洞，喷孔一般在巷道的上方；煤与瓦斯突出均有前兆：地声（如劈
26、裂、煤炮、闷雷般声）和煤体变软、变暗，煤层层理紊乱、（如劈裂、煤炮、闷雷般声）和煤体变软、变暗，煤层层理紊乱、支架压力增大、落煤掉渣、煤面外鼓、瓦斯从钻孔涌出、打钻时支架压力增大、落煤掉渣、煤面外鼓、瓦斯从钻孔涌出、打钻时有顶钻或夹钻现象等。有顶钻或夹钻现象等。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害（2）煤与瓦斯分类煤的突然倾出：瓦斯压力作用，倾出的煤主要为碎煤，有时也能见到少量粉煤煤与瓦斯压出：构造应力或开采集中应力引起的煤与瓦斯突出：在地应力和瓦斯的共同作用岩石和瓦斯突出,在积累很高应力值、含瓦斯的岩体内，由于放炮的触动下，发生岩石与瓦斯一起喷出的现象 煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害2.煤与瓦
27、斯突出预测煤与瓦斯突出预测(1)突出预测分类突出预测分类 区区域域突突出出性性预预测测、工工作作面面突突出出预预测测和和生生产产矿矿井井区区域域性性预预测测（2）勘探阶段瓦斯突出预测）勘探阶段瓦斯突出预测（3）工作面瓦斯突出危险性预测）工作面瓦斯突出危险性预测 石门揭煤工作面突出危险性预测石门揭煤工作面突出危险性预测 煤巷掘进工作面突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测 回采工作面突出危险性预测回采工作面突出危险性预测 防突措施效果的检测方法防突措施效果的检测方法煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 四、构造破碎带冒落 断层、裂隙带中岩层破碎，岩石力学性质极差，采掘工程在其中进行时顶板易于松动
28、垮落，支柱易于插底，有可能发生冒顶灾害。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 五、矿井煤尘及危害 煤矿的粉尘主要是煤尘和岩尘，尘粒直径小于 10um的煤炭颗粒叫煤尘，尘粒直径小于 5um 的岩石颗粒为岩尘，工人长期与粉尘接触。会引起呼吸道炎症，重者可导尘肺病，影响身体健康。而煤尘在一定的条件下会引起燃烧或爆炸，其爆炸燃烧产生的一氧化碳会引起人员的死亡。煤尘的爆炸性主要取决于煤中的挥发分含量和煤尘浓度。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 六、流沙 流沙系指含水饱和松散的细沙、粉沙（也包含一些粉质沙土和粘土），在井巷工程的开掘中，由于地下水的渗流而失去稳定，随着地下水而发生的流动。发生流沙涌入矿井、可使
29、井壁塌坍、造成严重伤亡。沙体液化 煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 七、冲击地压 随着煤矿开采强度的增大，开采工作面逐渐向深部转移，据统计，我国煤矿平均采深每十年增加100 m。而随着采深的增加，冲击地压发生的频率增大。有关专家预言21世纪煤矿的两大技术难题是冲击矿压和“三下采煤”，由此可见其危害及研究的重要性。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 八、废弃矿井的地质灾害 随着采掘工程的进行，越来越多的矿井将面临着无煤可采而废弃。报废矿井的下沉可能在许多年以后才发生。R.E.格雷和H.W.普鲁恩通过对美国匹茨堡煤层的下沉研究，指出报废矿井一半以上的下沉是在采后50年或更长的时间内发生；S.S.Pe
30、ng的研究表明，废弃矿井迟缓下沉可能在采后100年才发生，索伯恩和赖得报导了苏格兰的一个报废矿并118年后才发生地表下沉破坏煤矿的主要地质灾害 煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 九、煤矿滑坡 在煤矿开发建设的过程中，矿区存在不合理的人类工程活动，即削坡、修路、堆矸和开采等破坏了矿区的生态环境和山坡体的原始平衡，是产生大量的煤矿滑坡、崩塌灾害的重要诱导因素。据不完全统计,每年此类灾害造成的经济损失以数亿元计。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 十、采空区塌陷 采空区不及时回填引起的塌陷，在各种类型的矿山中都有，据不完全统计，目前采矿破坏土地面积达400万hm2，全国因采矿引起的塌陷面积1150多k
31、m2。在我国人均占有土地仅有0.0867hm2的情况下，这的确是个很大的数字。全国发生因采矿塌陷受害的城市有30多个。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害十一、三废污染十一、三废污染 矿业三废即废气、废水、废渣系主要的地质灾害之一。矿业三废即废气、废水、废渣系主要的地质灾害之一。1.矿业废气以硫化工和煤炭业排放的废气污染最甚；矿业废气以硫化工和煤炭业排放的废气污染最甚；2.2.矿业废水：矿业废水包括矿坑水、选矿废水、冶炼废矿业废水：矿业废水包括矿坑水、选矿废水、冶炼废水、尾矿池水和石油化工废水等。矿业废水一般为酸水、尾矿池水和石油化工废水等。矿业废水一般为酸性、含大量重金属、有毒有害元素。矿业废水
32、大部分性、含大量重金属、有毒有害元素。矿业废水大部分未经处理，排放后直接间接地污染了地表水、地下水未经处理，排放后直接间接地污染了地表水、地下水及周围农田，并进一步污染了农作物，从而有害于人及周围农田，并进一步污染了农作物，从而有害于人的健康，据初步统计，我国选矿废水年排放量约为的健康，据初步统计，我国选矿废水年排放量约为3636亿亿t t，煤、铁矿坑废水年排放量为，煤、铁矿坑废水年排放量为1212亿亿t t，总计矿业废，总计矿业废水年排放量超过水年排放量超过4848亿亿t t，如此大量的废水带来的危害就，如此大量的废水带来的危害就可想而知了。可想而知了。煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害 十二
33、、煤层自燃 煤层自燃现象在古今中外都有发生。然而中国是较为严重的。中国北方煤田自燃环境调查与研究指出，我国北方煤田潜在燃烧面积720km2，正在燃烧火区已燃烧掉煤炭42.2亿t，每年直接烧失煤炭1000多万t，每年破坏煤炭资源多达2亿t，经济损失可达200亿元，煤的自燃严重污染大气环境 煤煤矿的主要地的主要地质灾害灾害此外，还有地热：随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下，这些矿 山 因 开 采 深 度 又 大，地 温 非 常 高。3639以上。地下水系破坏：由于矿山开采，地下水系在大量抽排条件下，体系容易破坏，造成大的疏排漏斗，水位降低。矿床疏干排水还会
34、引起地表塌陷、地面干枯等。岩溶塌陷、陷落柱等。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 矿山地质灾害的防治是个系统工程，这不仅是矿山采、选的事，也关系到矿山建设之前的地质勘探工作的全面性和准确性，而且更主要的是社会和人为之因素。近些年来，矿山安全生产形势严峻，国务院三令五申，安全生产会议虽接连召开，然而，矿山事故却不断发生，且有逾演逾烈之势。矿山事故，表面看来是个安全生产间题，实质上具有更为深层次问题。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治煤矿总体安全措施1.坚持贯彻“安全第一”的生产方针 安全生产是企业的一项最基本的制度，任何时候都必须把保护矿工的生命安全和身体健康作为第一位的工作来抓，只有在生产中坚持“安全第一
35、”的方针，才能搞好安全生产，保证煤矿工业持续稳定的发展；2.严格执行“煤矿安全规程”；3.通过培训提高职工队伍的整体素质；4.提高技术和装备水平；5.按年编制矿井灾害预防和处理计划；6.应用高新科学技术，加强地质灾害监测煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 煤矿建设之前的地质勘探工作质量好坏是决定煤矿地质灾害发生的一个前提条件 煤矿地质勘探工作的成果是煤矿设计的基本依据。它的质量的好坏是决定煤矿地质灾害发生的一个前提条件。地质勘探工作不仅要查明确切的煤炭储量，而且还要查明矿井的地质构造背景，尤其是新构造运动的条件，还要查明矿井周围的地理环境、生态环境和水文地质条件。总之，煤矿地质勘探报告的质量极为重要
36、的。该种报告的评定审查，必须要根据规范，严格进行。否则，后果是不堪设想的。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 煤矿采、选设计和生产要立足于长远，把环境保护放在首位，力争可持续发展(1)在开采过程中，导致事故的原因，多半是不按科学办事，不按规章制度办事，滥采乱挖，吃富弃贫，过量开采。当然，有的是使用采矿机电设备陈旧，还有的是使用假冒伪劣机电产品所造成的。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治（2）采、选过程中的三废治理，对废气治理，要着重改进窑炉的生产工艺，在回收和污染处理上狠下工夫;对废水处理，要改革工艺，更新设备，减少废水和污染物的排放，提高水的重复利用率。特别值的提出的是，要效仿国外先进的废水处理经验。在
37、这方面，美国用人造湿地来处理废水的经验是可取的;对废渣处理，要着眼于综合利用，变废为宝。例如，煤矸石既可用作建筑材料，又可用于筑路，还可用于回填采空区。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治一、预防瓦斯与煤尘爆炸的措施一、预防瓦斯与煤尘爆炸的措施 1.防止沼气聚积措施防止沼气聚积措施 一是一是加强通风管理，增加有效风量加强通风管理，增加有效风量,降低沼气浓度降低沼气浓度.各采区和各工各采区和各工作面都应有独立的进回风系统；作面都应有独立的进回风系统；二是二是建立健全瓦斯检查制度，严建立健全瓦斯检查制度，严禁瓦斯超限作业；禁瓦斯超限作业；三是三是工作面、掘进巷道停止作业后，若要恢复工作面、掘进巷道停止作业
38、后，若要恢复生产，需加强通风，检查瓦斯含量，无危险后方可进行作业；生产，需加强通风，检查瓦斯含量，无危险后方可进行作业；四四是是对废巷、采空区要及时封闭，对盲巷封闭或设栅栏挂警戒牌，对废巷、采空区要及时封闭，对盲巷封闭或设栅栏挂警戒牌，严禁入内严禁入内.在发生的事故中在发生的事故中,有工作人员进入盲巷而窒息死亡的案有工作人员进入盲巷而窒息死亡的案例；例；五是五是防止沼气引燃，要加强坑口验身制度，严禁将烟火及易防止沼气引燃，要加强坑口验身制度，严禁将烟火及易燃物带入井下，以防在井下使用明火吸烟；燃物带入井下，以防在井下使用明火吸烟；六是六是井下使用的机械、井下使用的机械、电气设备，都必须符合电气
39、设备，都必须符合“煤矿安全规程煤矿安全规程”的要求的要求.掘进工作面电气掘进工作面电气设备和局扇要有风电闭锁装置。设备和局扇要有风电闭锁装置。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治2.防止煤尘爆炸的措施 一是尽量减少生产过程中煤尘发生量和浮游煤尘量，可采用静压洒水或综合防尘措施；二是消除引燃的火源，如消除井下火花(包括机械摩擦产生的火花)，防爆设备失灵要及时更换。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治二、预防矿井水害措施 老空透水和矿井突水是煤矿生产严重影响大的灾害之一，煤矿矿井预防水害是很重要的任务。一是对井田周围的老窑及采空区要进行详细的访问、调查，将获得的开采范困、积水量等数据准确地标注在有关图纸上；二是详
40、细掌握矿井含水层、冲积层的厚度及含水、透水情况，主要构造是否与地表水源沟通，地表水体分布及补给情况，以了解矿井水患水源；煤煤矿地地质灾害防治灾害防治三是注意出水征兆，煤矿工人在长期的生产实践中积累了丰富的防水知识，凡发现煤层发潮发暗，煤壁变冷“出汗”、工作面温度降低，巷道中出现雾气，煤壁疏松、淋头水增大，底鼓片帮、煤壁挂红、水混浊、水味发涩、煤壁发出吱叫声，这些均可断定为出水征兆，要采取措施及时转移作业人员；四是接近老空区、积水区处要坚持“有疑必探、先探后掘”的原则，进行探放水；五是井筒位置的选择要避开河床及受洪水影响的地段，为防治河流及洪水灌入井下，要在工业广场设置挡水墙、构筑防洪沟，雨季堵
41、塞的防洪沟要及时疏通.保持流水畅通。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 三、冲击地压灾害防治 煤矿冲击地压是井下围岩突然破坏，引起剧烈震动并伴有大量煤岩块抛出的一种矿压显现，可以根据具休的地质采矿条件，建立包括岩石强度理论、弹性能释放理论、岩石刚度理论、冲击倾向理论、三准则理论、结构失稳理论，劈裂结构板模型等进行理论研究，采用钻屑法、地音微震监测法和经验类比法等进行监测、预报，利用开采解放层法、钻孔卸压法、煤体注水法和松动爆破法等进行防治。只要技术合理，管理到位，冲击地压的危险可以避免。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 四、地面沉降灾害防治 地面沉降灾害的防治主要依赖于以充填为核心的岩层控制技术：包括水
42、砂充填、风力充填、矸石带状充填及矸石自溜充填等采空区充填，冒落区注浆充填，覆岩离层的注浆充填，充分利用可能的充填空间，使充填体和岩层形成稳定机构，实现岩层的有效控制。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 通过选择合理的煤柱留设方式，建立以煤柱支撑通过选择合理的煤柱留设方式，建立以煤柱支撑为核心的开采技术，以及通过工作面的优化布置，为核心的开采技术，以及通过工作面的优化布置，建立以多工作面协调开采为核心的变形控制技术来建立以多工作面协调开采为核心的变形控制技术来控制地表变形，使之不超过建筑物临界变形值。通控制地表变形，使之不超过建筑物临界变形值。通过采取柔性保护措施、刚性保护措施、刚柔结合的过采取柔性保
43、护措施、刚性保护措施、刚柔结合的抗变形结构以及采前加固采后维护措施，建立以强抗变形结构以及采前加固采后维护措施，建立以强化建筑物自身结构为核心的防护技术，抵抗地表变化建筑物自身结构为核心的防护技术，抵抗地表变形，减少采动损害。对于不可避免的地面沉陷地，形，减少采动损害。对于不可避免的地面沉陷地，通过土地复垦提高利用率，因地制宜采取立体种植、通过土地复垦提高利用率，因地制宜采取立体种植、立体养殖等，建立生态农业，获取土地最大收益。立体养殖等，建立生态农业，获取土地最大收益。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 五、瓦斯灾害的防治 瓦斯灾害防治技术的研究包括在瓦斯监测技术、瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯突出的
44、预测技术，通过瓦斯抽放、合理通风、卸压排放瓦斯、释放集中应力的瓦斯灾害预防技术以及瓦斯抑爆、隔爆技术等。由于煤矿瓦斯的主要成分是甲烷，通过瓦斯抽放技术包括本煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放以及采空区瓦斯抽放，不仅可大大降低瓦斯突出灾害，而且抽放瓦斯可输人工业、民用煤气系统，为之提供能源，变污染为资源，实现煤矿清洁生产。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 六、矿区水资源的破坏防治 矿区水资源的破坏是煤炭生产过程中不可避免的事实，目前尚无可行的防治措施，唯一可能的途径是将矿井排放水处理后与供水系统结合，使矿区短缺的水资源得以充分循环利用 煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 七、废弃矿井的环境灾害防治 完善法规，依
45、法对生产矿井采掘工程平面图等图件资料归类存档，为矿井废弃后的灾害评价提供依据。尽快研究废弃矿井的迟缓下沉、“活化”、瓦斯、水污染等环境影响因素，研究废弃矿井采空区地基稳定性及加固处理方法，包括全部充填注浆加固、局部混凝土桩柱加固、堆载预压处理、高能量强夯法处理、水诱导沉陷等。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 八、煤层自燃火灾的防治煤层自燃火灾的防治 矿井防火是一项需要认真不懈、长期坚矿井防火是一项需要认真不懈、长期坚持的工作，它包括从防止井下火灾的发持的工作，它包括从防止井下火灾的发生到火灾发生后限制其后果等一系列广生到火灾发生后限制其后果等一系列广泛的内容，需要从矿井设计、生产管理、泛的内容，需要从矿井设计、生产管理、安全装备和技术培训等各方面采取综合安全装备和技术培训等各方面采取综合措施。措施。煤煤矿地地质灾害防治灾害防治 防止井下火灾的发生，首先要选用能够消除或减少发生火灾的矿井模型和采掘工程入手。开采自燃煤层时，应选取合理的开采方法，使煤层回采不丢煤或少丢煤，采取采空区密实充填或灌浆，或喷洒阻化剂（氯化镁、氯化钙）等措施来抑制采空区自燃。做到合理布局采区、加强支护、减少矿压、防止冒顶和煤体破裂，有条件时采用无煤柱开采；选取适当的采区规模，将采区回采结束于煤炭自然发火之前；使用合理回风方式，以及与其相配合的风路布置，防止或减少漏风.谢谢大家!