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废弃矿井潜在地质灾害如何防控

2018-08-07

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  据统计,2000—2016 年,我国关闭矿井至少19106 处,且数量在不断增加,废弃矿井潜在地质灾害问题亟待重视。近日,煤炭科学研究总院胡炳南研究员团队对废弃矿井潜在地质灾害的防控进行了分析,并提出了多种废弃矿井资源化利用的途径。


  废弃矿井可分为两类: 一类是因资源自然枯竭关闭的矿井; 另一类是近年因过剩产能退出而关闭的矿井。


  废弃矿井潜在地质灾害种类


  废弃矿井潜在地质灾害包括地表塌陷、矿井水隐患和矸石山及有毒气体危害等。


  煤矿关闭后,工作面停止开采,地表并没有立即停止移动,仍会产生缓慢沉降。矿井闭坑后,开采时留设的各种煤柱在地下水作用下逐渐水解脱落,使煤柱强度降低,逐渐导致垮塌,进而引发邻近煤柱破坏,产生“多米诺骨牌效应”,在地面可能出现突然坍塌,损坏地表建筑物和构筑物,引发边坡失稳和泥石流等灾害。


  煤矿开采时,地下许多含水层组被串联导通。在人为排水条件下矿井成为区域地下水的排泄中心。一旦矿井关闭,抽排水即停止,采空区、巷道等开采空间会渐渐充盈,水位大幅抬升,造成邻矿涌水量增大,深部煤矿矿界煤柱地下水压增加,对邻矿的安全生产构成威胁。废弃矿井地下水中的污染物严重超标,若上升至地表,将会对供水井水源产生污染。


  矸石是煤炭的伴生物,产量约占煤炭产量的15%。矸石山一般高达数十米,不仅占用大量土地、破坏景观,而且有引起泥石流的危险。自燃的矸石山产生的有害气体严重污染大气。


  废弃矿井潜在地质灾害防控


  废弃矿井地表塌陷防控关键对策是: 对浅部开采、构造复杂和不规则留煤柱区域进行针对性调查; 对采煤沉陷区进行稳定性评价、合理规划和分类利用; 对于兴建建筑物和构筑物的区域,可采取注浆和充填、边坡增稳和防泥石流措施,也可采用建筑物和构筑物抗变形结构加固措施。


  废弃矿井水隐患防控关键对策是: 对于生产矿井周边的废弃矿井,应进行矿井水隐患源如积水高度和积水区域变化等针对性调查; 对于废弃矿井周边的生产矿井,应分析矿界煤柱强度,保障煤柱防水隔离功能,封堵围岩裂隙通道,控制越矿涌水量; 对于生产矿井,还需要做好制定防控技术预案( 设计防水封堵闸门,准备疏排通道与矿井水储备库容等) ; 对于矿区生活水源,应封堵与废弃矿井联通的导水裂隙通道,隔离各含水层之间的水力联系,保证地下水的供给安全。


  矿井矸石山及有毒气体危害防控关键对策是:对于废弃矿井矸石山,首先是消除污染、其次是景观生态复垦; 对于废弃矿井瓦斯,从长远来看,最好采用将井筒和通道回填压实的长效根治隔离措施。因为封盖式隔离,不是有毒气体危害防控的根本方法。对于瓦斯大的废弃矿井,随着矿井地下水的上升,有毒气体会不断顶升,气体不断压缩,存在井筒封盖处或者其他潜在通道突然涌出瓦斯危险。


  对于废弃矿井,除了对潜在地质灾害进行防控,最重要的是进行资源化利用。研究建议设立废弃矿井采动区土地植被、工业景观恢复、工民建造、水环境治理等园区生态修复再造课题,进行在地质灾害防控和资源利用方面具前瞻性的关键综合技术研究和工程示范。


  这项研究得到了国家科技重大专项的资金支持,研究成果以废弃矿井潜在地质灾害、防控技术及资源利用途径研究为题发表于《煤矿开采》2018年第3期。


  责任编辑:宫在芹

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