對井田環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識與防治

1、對井田環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識與防治 煤炭開采，必然對環(huán)境地質(zhì)造成一定災(zāi)害。而且隨著開采范圍的擴(kuò)大和深度的增加， 這些災(zāi)害表現(xiàn)的越來越嚴(yán)重。這不僅影響了煤炭資源的開發(fā)，而且給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人 民群眾的生活安全造成很大危害。因此，全面認(rèn)識地質(zhì)災(zāi)害、并切實加強(qiáng)防治措施， 具有重要意義。1井田地質(zhì)環(huán)境華豐井田位于沮來山和蒙山兩大分水嶺之間，地形特點屬山間凹地，脊峰標(biāo)高+750m，凹地標(biāo)高+117m。凹地內(nèi)南高北低，井田中央第三系礫巖構(gòu)成低緩平坦的丘陵，其標(biāo)高在+130m左右。華豐井田總體為ne傾伏的簸箕狀向斜構(gòu)造，中部地層走向290310o，至東翼漸 變?yōu)?060o，西翼則變?yōu)?40360o，中部地層走向較為

2、穩(wěn)定，兩翼地層急劇 轉(zhuǎn)彎，顯示出簸箕狀。區(qū)內(nèi)出露地層有。泰山群，厚度不詳；寒武灰?guī)r，厚約700m；奧陶灰?guī)r，厚約800m;石炭系含煤地層，局部出露，厚約240m;第三系礫巖，厚0775m;第 四系粘土層，厚07.5m。礦區(qū)主要生產(chǎn)礦井布置在向斜東翼，主采煤層為石炭二迭系4煤、6煤等。故城河從礦區(qū)東部穿過，流向大致垂直地層走向，河道寬3050m，河谷最低標(biāo)高為110m，為一季節(jié)性河流，夏秋季有水，冬春干枯。最大流量為1.9x106m3/h,洪水寬達(dá)285m，最高洪水位發(fā)生在1900年，標(biāo)高達(dá)119.9m。華豐井田屬半干燥的大陸性氣候區(qū)，年降雨量500800mm，1990年達(dá)1300mm。2環(huán)境地

3、質(zhì)問題華豐煤礦原設(shè)計能力60萬t，改擴(kuò)建后產(chǎn)量提高到90萬t，最高年產(chǎn)量130萬t， 投產(chǎn)35年共采出原煤1921.4萬t。目前華豐煤礦已結(jié)束兩個生產(chǎn)水平，第3水平(-450m)為生產(chǎn)水平，第4水平(-750m)為延伸水平，并已開采4煤、6煤兩 層煤。2.1地面沉降及斑裂華豐煤礦淺部由于4煤被剝蝕，主采煤層6煤厚僅1.1m，開采引起的地面沉陷問 題并不突出。隨著礦井開采深度的增加，6m厚的4煤變?yōu)橹饕拈_采煤層，同時 由于上覆礫巖厚度較大，巖層堅硬，與下覆巖層巖性差異大，而表土層薄，僅2.0m，地表除產(chǎn)生明顯的移動外，還出現(xiàn)了嚴(yán)重的斑裂現(xiàn)象。經(jīng)巖移觀測發(fā)現(xiàn)，地表移動變形具有兩個明顯的特點：（1

4、）地表活動時間長由于4煤以上煤系地層保存較少，煤系之上為厚層狀、硬度 較大、完整性較好的巨厚第三系礫巖，當(dāng)煤層采過后，因上覆巖層在巖性上有較大 的差異，造成不同步下沉，礫巖下沉滯后，致使地表活動時間較長，如2406e工 作面結(jié)束9個月后，所測地表下沉速度仍是1.5mm/d。（2）地表出現(xiàn)斑裂由于第四紀(jì)表土層沉積較薄（07.5m），當(dāng)煤層采過后，地 表除下沉外，還出現(xiàn)嚴(yán)重的斑裂。地表斑裂方向大致與礫巖走向平行而與煤層走向 有一定差異，在一采區(qū)上方表現(xiàn)最為明顯，約比煤層走向大1015。，其方位約為100105。，沿走向大致連續(xù)。斑裂多沿礫巖弱面裂開，裂縫的寬度03m不等，深不見底，且上寬下窄，也有

5、 將礫巖直接裂開的，其寬度一般0.20.3m。在一采區(qū)上方，距1405下平巷地面投影位置往北已出現(xiàn)8條裂縫，其裂縫之間的 間距為6080m。地表下沉及斑裂已嚴(yán)重?fù)p害農(nóng)田，尤其是1406面采后的地表活動范圍已波及南良父村南面的民房，盡管只有很輕微的下沉，但和地表表土層下 沉相迭加，使這部分房屋的下沉加劇，裂縫增多加寬。2.2地表水礦區(qū)北部有柴汶河流過。柴汶河古河床內(nèi)充填沙礫石層和粘土寬達(dá)4000余米，河 床最低標(biāo)高為109m。柴汶河屬季節(jié)性河流，春冬兩季河水流量顯著減小，甚至干涸。柴汶河距礦區(qū)1200余m，故對礦井充水影響較小。故城河位于礦區(qū)東部，流向北西，橫穿煤系地層和寒武-奧陶紀(jì)地層，古河床

6、內(nèi)沉 積沙礫石層含水豐富，與煤系地層、寒武-奧陶系灰?guī)r有密切的水力聯(lián)系。2.3老窯華豐煤田早在春秋戰(zhàn)國時期就被發(fā)現(xiàn)并有利用的記載，以后各朝均有不同規(guī)模的利 用、開采，到明末清初小礦井星羅棋布，日本侵華時期進(jìn)行了一定規(guī)模的調(diào)查和開采，其開采下限達(dá)-75m（局部到-150m水平）。幾乎所有可采煤層（11，12，13,15，16煤）的淺部均被開采，其規(guī)模大小不等，但相互之間多已聯(lián)通。據(jù)1955年調(diào)查，由于古井開采引起地面沉陷，在北故城和西故城一帶形成500多平方米 的洼地，沉降引起的裂縫長達(dá)5000余米，寬度為0.22m，在裂縫兩側(cè)形成了710m寬的破碎帶。破碎帶穿過故城河，可能對礦井充水構(gòu)成嚴(yán)重威

7、脅。在四號 井西部開采11煤時，地面上形成寬0.5m左右的裂縫，雨季裂縫涌水，礦井內(nèi)涌 水量增大60m3/h左右。目前在礦區(qū)內(nèi)有冬莊鄉(xiāng)煤礦、靈山鄉(xiāng)煤礦和華豐鎮(zhèn)煤礦，另外還有38個小煤窯， 大部分為個體經(jīng)營。由于上述各礦井的生產(chǎn)，在地面形成沉降裂縫和積水洼地，使 地表水大量進(jìn)入地下。3災(zāi)害預(yù)測3.1農(nóng)田沼澤化 目前，隨著礦井開采深度的增加，人為采動將造成農(nóng)田大面積下沉，形成負(fù)地形； 礦區(qū)周圍的古井以及小煤礦的生產(chǎn)也在地面造成洼地和裂縫。負(fù)地形和洼地積水會 導(dǎo)致農(nóng)田沼澤化，而斑裂和沉降裂縫的存在既能造成水力灌溉水無法正常澆灌農(nóng)田， 又能使水利工程被毀壞。3.2礦井水害 礦區(qū)內(nèi)淺部煤層已大量采空，彼

8、此連通一體；廢棄小井有的已經(jīng)塌陷，形成斷水和 積水坑，導(dǎo)致地表水和大氣降水流入地下，礦井涌水量增加。本區(qū)發(fā)育3個侵蝕 階段，表明第四紀(jì)時期地殼曾3次抬升；目前在柴汶河及故城河的河床內(nèi)，均有 基巖裸露，顯示地殼正在抬升，地殼抬升將導(dǎo)致故城河侵蝕作用加強(qiáng)，對河底破壞 加劇。故城河下防水煤柱受到地方小煤井的開采破壞，有可能造成河水潰入井下。4災(zāi)害防治措施4.1農(nóng)田沼澤化防治（1）開采部門首先要論證采區(qū)地表下沉與破壞程度，然后根據(jù)區(qū)內(nèi)的地形條件， 決定采動區(qū)段的先后順序，以減少今后對負(fù)地形改造的工程量。（2）對采動影響區(qū)建立地面沉降觀測系統(tǒng)，定期觀測地表下沉與破壞程度的動態(tài) 變化，就其災(zāi)害作出預(yù)測和預(yù)

9、報。華豐礦于1990年春建立了北區(qū)地表巖移觀測站， 取得了相當(dāng)可觀的巖移參數(shù)，對地表下沉規(guī)律有了初步認(rèn)識。（3）對負(fù)地形及時開挖疏水渠道，排除積水。4.2礦井水害防治（1）廢棄小井所造成的斷裂和積水坑要進(jìn)行處理，個體小煤井要進(jìn)行封閉，并且 要經(jīng)常檢查，尤其每年雨季來臨之前應(yīng)嚴(yán)格檢查，發(fā)現(xiàn)危險地段及時采取措施。（2）加強(qiáng)對礦區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤井的管理，要求小井按規(guī)定開采，并經(jīng)常檢查和指導(dǎo)。 嚴(yán)禁破壞邊界煤柱和防水煤柱。（3）對礦井內(nèi)出水點進(jìn)行調(diào)查研究，選擇有代表性的出水點，進(jìn)行注漿堵水，并 按裝水閘門，控制排水量和水壓，以達(dá)到合理排放。4.3注漿減沉華豐礦建立了北區(qū)注漿站，采用地面鉆孔注漿減沉新技術(shù)，通過地面鉆孔注入高壓 灰漿充填離層空