水文地质和工程地质在地质灾害防治工程中的应用

水文地质和工程地质在地质灾害防治工程中的应用

尚明召，张彦春

江苏省第二地质工程勘察院，江苏省徐州市， 221004,

摘要：在进行煤矿开采过程中，由于各方面因素的影响，将会诱发各种各样的地质灾害，地质灾害既会对操作人员的身体健康和生命安全造成威胁，还会对煤矿正常开采产生不利影响。所以，在煤矿资源的开采过程中，采取相应的地质灾害防治措施，以推动煤矿企业的现代化和安全化发展。

关键词：水文地质；工程地质；地质灾害；防治工程；应用

1 煤矿地质灾害特征

1.1 矿井突水地质灾害

在进行煤矿开采过程中，矿井突水事故时有发生，其会影响煤矿开采效率。如果矿井出现突水地质灾害，不仅会对井下人员生命安全造成威胁，同时也会影响矿井的正常生产。实际上，矿井突水地质灾害具有水势凶猛、涌水量大和损失大等特点，因此需要采取有效措施给予预防和解决。例如，在1996年太原市西山地区出现了多起矿井突水地质灾害，是由于连续暴雨导致大量洪水进入矿井中，致使546名工人被困井下。为了避免矿井突水地质灾害的发生，则需要全面了解和掌握突水地质灾害特征，并结合实际情况来制定预防措施，以此来降低矿井突水地质灾害的发生。

1.2 地面沉降灾害

煤矿地质灾害具有多种多样的形式，地面沉降则是其中较为多发的一种。地面沉降问题是无法避免的，如果出现非常严重的地面沉降，那么就会带来不可预估的危害。一些煤矿企业在开展开采工作的过程中没有严格按照煤矿开采方案进行，这样就会导致出现非常严重的地面沉降，严重的还有可能出现坍塌情况。地面沉降情况的出现会严重影响到周边的环境及建筑物，比如会造成农田损坏、影响建筑物稳定性。需要注意的一点是，出现地表塌陷问题的原因在于过度开采煤层，整个煤层被挖空并且没有及时进行回填处理，这样就导致岩石间平衡力受到一定的影响，容易诱发煤层顶板出现破裂，最终引发底边塌陷情况。除此之外，开采完煤炭资源以后如果没有合理地进行水体处理，就会导致大部分水进入到矿井内，这样就会导致地下水位下降，同样会诱发地表塌陷。

1.3 瓦斯突出灾害

煤在形成过程中会产生瓦斯，虽然大部分瓦斯已经释放了，但是还会残留一部分。在煤层开采时，煤层中的瓦斯会大量释放，进入到巷道中。瓦斯的成分比较复杂，突然间释放会引发严重的灾害，常见的有瓦斯突出。在瓦斯突出时，若突出的是CO₂，则会导致空气中的O₂浓度降低，容易引起人的窒息；若突出的是煤和CH₄，也就是煤与瓦斯突出，则很可能引发严重的瓦斯爆炸灾害。在发生煤与瓦斯突出时，巷道内粉尘的浓度和瓦斯的浓度都会急剧增加，一旦遇到明火，就很容易诱发煤矿瓦斯爆炸。由于中国煤层的瓦斯多以吸附态存在，在开采造成煤炭破碎时会突然释放，容易引发巷道内的瓦斯超限。

2 煤矿地质灾害的产生原因

煤矿资源在开采过程中，地质灾害的发生主要是因为煤矿资源开采过程中存在的不规范开采情况。例如，瓦斯爆炸所引起的地质灾害问题，主要是因为煤矿企业在矿井下设置的通风系统存在缺陷，导致矿井内部的瓦斯气体被逐渐堆积，且达到某个限值之后，会遇明火发生爆炸事故。而由山体滑坡和矿井突水这两方面所引起的地质灾害问题，多是因矿井内部结构发生了改变，从而引发了矿井下岩体结构的崩塌。这种结构崩塌带来的震动，导致煤矿企业开采煤炭资源带来了较大的安全风险，影响企业未来发展。

3 煤矿地质灾害防治措施

3.1 细化和完善防治计划

在进行煤矿开采阶段，作为煤矿企业要结合实际情况来制定煤矿地质灾害防治计划，其既可以确保煤矿开采的安全、高效进行，而且还可以提高煤矿企业的经济效益。在最初开采阶段，可能会因为缺乏系统、完善的煤矿开采方式，从而导致部分煤矿企业继续沿用传统煤矿开采模式，虽然操作流程简单，但是并未注重对工作人员和环境的保护，在提高煤矿地质灾害发生率，给井下工作人员生命安全造成严重威胁，同时也有可能给煤矿企业带来比较严重的经济损失。因此，为了降低煤矿地质灾害的发生，要结合煤矿企业特点来对现有的煤矿开采技术和管理理念进行创新，并制定一套切实可行煤矿开采和防治方案，以此来降低地质灾害发生率，保证工作人员人身安全，而且还可以提高煤矿企业经济效益。

3.2 制定适应煤矿企业发展的责任制度

煤矿企业在开展防水工作的过程中，工作人员不仅要严格的遵守相应安全制度，还要将安全防控任务落实到每位工作人员，增强工作人员对煤矿防水工作的管理意识。而且，在实际的防水工作中，要安排专业的技术人员作为指导，全面考察水害较为严重的区域和环境。同时，管理工作人员要制定健全的规章制度，针对煤矿企业经营发展过程中可能出现的水害事故进行科学预测，综合诸多内容来制定科学合理的应急处理方案。例如，煤矿企业在煤炭资源的实际开采之前，要对地质结构进行详细的地质勘察，然后根据相应的地质特点做好尽快的修改工作，将每份工作责任都分配到部门和职工的身上，保证煤矿企业安全管理工作的有效开展，降低地质灾害事故的发生几率。此外，管理工作人员要对工作人员进行专业的教育培训，增强他们的安全意识和技术水平，强化工作人员的执行能力。只有工作人员在熟练了解勘查技术和防水措施之后，才能尽可能的减少煤炭资源开采中安全风险事故的发生，保证煤矿企业的经济利益。

3.3 升级开采装备强化开采技术

与发达国家相比，中国在煤矿开采装备和技术方面还有一定的进步空间，伴随近年来综合国力的持续增强，中国在技术和装备方面与发达国家的差距正在逐渐缩小。煤矿企业应结合自身实际情况，借鉴发达国家的矿产开采经验。同时，中国的煤矿企业也要加大在设备和技术方面的投入力度，做到与时俱进，通过对新设备和新技术的引进，提升煤矿开采工作效率和安全性。例如：通过应用现代化探测技术，对煤矿开采区的地质结构进行准确判断，及时发现潜在风险，并采用适宜的防护措施和开采技术，进而有效提升开采过程的安全性，防止煤矿地质灾害发生。

3.4 建立地质灾害预报系统

虽然很多地质灾害的发生机理很难确定，但是可以使用相应的设备对其发生的条件进行监测。针对煤矿冲击地压灾害，可以安装微震监测设备，监测岩层运动的能量。一旦能量超过预定值，就会发出预警通知，使工人处于安全区域并采取相应的安全措施。针对煤矿瓦斯突出灾害，可以在巷道各个位置处安装瓦斯探测仪来监测巷道中的瓦斯浓度。一旦巷道内瓦斯浓度超过了预定值，就主动切断相应电力设备的电源，从而降低瓦斯爆炸发生的可能性。对于煤矿突水灾害，可以在含水层处施工探水钻孔并装上压力表。通过压力表实时监测水压变化情况，一旦水压超过了设定的安全值，应该立即采用相应的防治水预案。实际上，各煤矿发生地质灾害的情况不同。为此，煤矿需要根据自身的实际情况，选择所需的地质灾害预报系统，从而有效地保证煤矿安全开采。

4 结束语

综上所述，煤矿企业在经营发展过程中，需要在煤炭资源开采之前，对开采区域的地质情况进行深入研究，严格将勘查工作执行到位，避免地质灾害问题的发生，保证煤炭资源开采的安全性。此外，煤矿企业可以转变自身的经营理念，针对煤矿地质情况进行深入研究，为水害防治工作提供科学的参考依据，促使煤矿企业的可持续发展。

参考文献：

[1]江涛,张学辉,张哲.浅谈煤矿地质灾害特征及防治措施[J].内蒙古煤炭经济,2020(16):207-208.

[2]徐常青.煤矿地质灾害特征分析及预测措施研究[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(12):113-114.

[3]梁锋.煤矿常见地质灾害特征及防治对策[J].科技创新与应用,2019(23):132-133.