对井田环境地质灾害的认识与防治

1、对井田环境地质灾害的认识与防治 煤炭开采，必然对环境地质造成一定灾害。而且随着开采范围的扩大和深度的增加， 这些灾害表现的越来越严重。这不仅影响了煤炭资源的开发，而且给经济建设和人 民群众的生活安全造成很大危害。因此，全面认识地质灾害、并切实加强防治措施， 具有重要意义。1井田地质环境华丰井田位于沮来山和蒙山两大分水岭之间，地形特点属山间凹地，脊峰标高+750m，凹地标高+117m。凹地内南高北低，井田中央第三系砾岩构成低缓平坦的丘陵，其标高在+130m左右。华丰井田总体为ne倾伏的簸箕状向斜构造，中部地层走向290310o，至东翼渐 变为3060o，西翼则变为340360o，中部地层走向较为

2、稳定，两翼地层急剧 转弯，显示出簸箕状。区内出露地层有。泰山群，厚度不详；寒武灰岩，厚约700m；奥陶灰岩，厚约800m;石炭系含煤地层，局部出露，厚约240m;第三系砾岩，厚0775m;第 四系粘土层，厚07.5m。矿区主要生产矿井布置在向斜东翼，主采煤层为石炭二迭系4煤、6煤等。故城河从矿区东部穿过，流向大致垂直地层走向，河道宽3050m，河谷最低标高为110m，为一季节性河流，夏秋季有水，冬春干枯。最大流量为1.9x106m3/h,洪水宽达285m，最高洪水位发生在1900年，标高达119.9m。华丰井田属半干燥的大陆性气候区，年降雨量500800mm，1990年达1300mm。2环境地

3、质问题华丰煤矿原设计能力60万t，改扩建后产量提高到90万t，最高年产量130万t， 投产35年共采出原煤1921.4万t。目前华丰煤矿已结束两个生产水平，第3水平(-450m)为生产水平，第4水平(-750m)为延伸水平，并已开采4煤、6煤两 层煤。2.1地面沉降及斑裂华丰煤矿浅部由于4煤被剥蚀，主采煤层6煤厚仅1.1m，开采引起的地面沉陷问 题并不突出。随着矿井开采深度的增加，6m厚的4煤变为主要的开采煤层，同时 由于上覆砾岩厚度较大，岩层坚硬，与下覆岩层岩性差异大，而表土层薄，仅2.0m，地表除产生明显的移动外，还出现了严重的斑裂现象。经岩移观测发现，地表移动变形具有两个明显的特点：（1

4、）地表活动时间长由于4煤以上煤系地层保存较少，煤系之上为厚层状、硬度 较大、完整性较好的巨厚第三系砾岩，当煤层采过后，因上覆岩层在岩性上有较大 的差异，造成不同步下沉，砾岩下沉滞后，致使地表活动时间较长，如2406e工 作面结束9个月后，所测地表下沉速度仍是1.5mm/d。（2）地表出现斑裂由于第四纪表土层沉积较薄（07.5m），当煤层采过后，地 表除下沉外，还出现严重的斑裂。地表斑裂方向大致与砾岩走向平行而与煤层走向 有一定差异，在一采区上方表现最为明显，约比煤层走向大1015。，其方位约为100105。，沿走向大致连续。斑裂多沿砾岩弱面裂开，裂缝的宽度03m不等，深不见底，且上宽下窄，也有

5、 将砾岩直接裂开的，其宽度一般0.20.3m。在一采区上方，距1405下平巷地面投影位置往北已出现8条裂缝，其裂缝之间的 间距为6080m。地表下沉及斑裂已严重损害农田，尤其是1406面采后的地表活动范围已波及南良父村南面的民房，尽管只有很轻微的下沉，但和地表表土层下 沉相迭加，使这部分房屋的下沉加剧，裂缝增多加宽。2.2地表水矿区北部有柴汶河流过。柴汶河古河床内充填沙砾石层和粘土宽达4000余米，河 床最低标高为109m。柴汶河属季节性河流，春冬两季河水流量显著减小，甚至干涸。柴汶河距矿区1200余m，故对矿井充水影响较小。故城河位于矿区东部，流向北西，横穿煤系地层和寒武-奥陶纪地层，古河床

6、内沉 积沙砾石层含水丰富，与煤系地层、寒武-奥陶系灰岩有密切的水力联系。2.3老窑华丰煤田早在春秋战国时期就被发现并有利用的记载，以后各朝均有不同规模的利 用、开采，到明末清初小矿井星罗棋布，日本侵华时期进行了一定规模的调查和开采，其开采下限达-75m（局部到-150m水平）。几乎所有可采煤层（11，12，13,15，16煤）的浅部均被开采，其规模大小不等，但相互之间多已联通。据1955年调查，由于古井开采引起地面沉陷，在北故城和西故城一带形成500多平方米 的洼地，沉降引起的裂缝长达5000余米，宽度为0.22m，在裂缝两侧形成了710m宽的破碎带。破碎带穿过故城河，可能对矿井充水构成严重威

7、胁。在四号 井西部开采11煤时，地面上形成宽0.5m左右的裂缝，雨季裂缝涌水，矿井内涌 水量增大60m3/h左右。目前在矿区内有冬庄乡煤矿、灵山乡煤矿和华丰镇煤矿，另外还有38个小煤窑， 大部分为个体经营。由于上述各矿井的生产，在地面形成沉降裂缝和积水洼地，使 地表水大量进入地下。3灾害预测3.1农田沼泽化 目前，随着矿井开采深度的增加，人为采动将造成农田大面积下沉，形成负地形； 矿区周围的古井以及小煤矿的生产也在地面造成洼地和裂缝。负地形和洼地积水会 导致农田沼泽化，而斑裂和沉降裂缝的存在既能造成水力灌溉水无法正常浇灌农田， 又能使水利工程被毁坏。3.2矿井水害 矿区内浅部煤层已大量采空，彼

8、此连通一体；废弃小井有的已经塌陷，形成断水和 积水坑，导致地表水和大气降水流入地下，矿井涌水量增加。本区发育3个侵蚀 阶段，表明第四纪时期地壳曾3次抬升；目前在柴汶河及故城河的河床内，均有 基岩裸露，显示地壳正在抬升，地壳抬升将导致故城河侵蚀作用加强，对河底破坏 加剧。故城河下防水煤柱受到地方小煤井的开采破坏，有可能造成河水溃入井下。4灾害防治措施4.1农田沼泽化防治（1）开采部门首先要论证采区地表下沉与破坏程度，然后根据区内的地形条件， 决定采动区段的先后顺序，以减少今后对负地形改造的工程量。（2）对采动影响区建立地面沉降观测系统，定期观测地表下沉与破坏程度的动态 变化，就其灾害作出预测和预

9、报。华丰矿于1990年春建立了北区地表岩移观测站， 取得了相当可观的岩移参数，对地表下沉规律有了初步认识。（3）对负地形及时开挖疏水渠道，排除积水。4.2矿井水害防治（1）废弃小井所造成的断裂和积水坑要进行处理，个体小煤井要进行封闭，并且 要经常检查，尤其每年雨季来临之前应严格检查，发现危险地段及时采取措施。（2）加强对矿区内乡镇煤井的管理，要求小井按规定开采，并经常检查和指导。 严禁破坏边界煤柱和防水煤柱。（3）对矿井内出水点进行调查研究，选择有代表性的出水点，进行注浆堵水，并 按装水闸门，控制排水量和水压，以达到合理排放。4.3注浆减沉华丰矿建立了北区注浆站，采用地面钻孔注浆减沉新技术，通过地面钻孔注入高压 灰浆充填离层空