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一、露天煤矿开采引发的环境问题
1、露天煤矿开采对土地的破坏
露天煤矿区对土地资源的破坏主要表现在露天采场的直接挖损、外排土场压占土地和工业广场的占用等。挖损是对原地表形态、浅部地层、生物种群的直接摧毁，致使原土地不复存在，压占是挖损过程中产生的废弃岩土堆置于外排土场上造成原地貌功能的丧失一挖损和压占等工程活动直接破坏了表层的植被，导致这一区域原先处于相对稳定的系统受到干扰，使区域内的土地利用、植被覆盖、地貌、保水力等生态因子发生巨大的变化，占用使原有的土地利用类型变为容纳厂房、选煤场、运煤铁路、排土道路、供电线路以及排水管道等工矿用地。
据不全完统计，我国露天开采平均每万吨煤破坏土地0.24 hm2，其中采场挖损破坏0.08hm2，外排土场压占0.16hm2。尤其是倾斜煤层的凹陷露天矿因不能内排或内排量较小，剥采区不可能在开采闭坑时恢复为原始地形，剥离废石外排占用土地量更为巨大。
如抚顺西露天矿形成的矿坑东西长6.6km，南北宽2.1km，面积达10.87km2，3个废弃矸石排土场面积达20.2km2；阜新海州露天矿长4km，宽2km，深350m，面积达8km2，排土场面积达14.7km2。露天开采活动在如此广大的范围内延续几十年至近百年，对生态地质环境的影响之大、危害之多、治理之难可想而知。
2、地表水和地下水污染问题
露天煤矿闭坑后，对地表水和地下水污染最严重的是露天煤矿排土场淋溶水。排土场的煤矸石中富含碱金属、碱土金属和硫等，大气降水淋溶了煤矸石中的无机盐类，含无机盐类的淋溶水流入地表水体会对地表永体造成污染，渗入地下含水层，也会污染地下永体。阜新新邱露天煤矿排土场附近于家沟地区的地下水体就是由于露天煤矿排土场淋溶水渗入地下使其受到了严重的污染而导致不能饮用的。
此外，露天煤矿闭坑后，采场周围水体和大气降水汇入采场矿坑，也会由于矿坑积水浸润采场的残煤露头，而使煤层中的硫和重金属等污染物质溶入水体而使地下水受到污染。
3、大气染污问题
露天煤矿排土场污染最严重的因子为剥采区、排土区和运输道路两侧一定范围内的粉尘（TSP）。另外含有因少量煤矸石和残煤在大气中慢慢被氧化而可能发生自燃，产生一定量的CO、SO2、和NOx等有毒有害气体，对大气造成，污染。
对某露天矿区的现场监测结果显示：大气污染物主要是总悬浮颗粒物（TsP）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）。研究表明；TSP的含量远远超出二级国家环境空气质量标准，因此为主要污染物。在每年春夏之交和秋冬之交两个时期会出现两个污染高峰期，表现出明显的季节特征，与气象条件紧密相关；气体污染物高峰期均处在冬季前后，在每年的夏季浓度最低，CO、SO2的浓度与烟雾出现次数呈正比关系，主要是由于残煤自燃引起的。
此外，我国露天煤矿排土场大多没有土地复垦和再植被，每个露天煤矿的外排土场都会形成一个几百到几千公顷的人为荒漠化土地，春秋时节，荒漠化的排土场所产生的扬尘等亦会使周围大气造成严重的TSP污染。
4、露天矿闭坑后地质环境的变化与环境地质灾变发展趋势
露天矿闭坑后地质环境将发生改变，环境地质灾变有进一步发展的趋势，主要体现在水文地质环境的变化。露天矿闭坑前为维持正常生产与边坡安全的全套疏干排水系统，在采矿结束后不可长久维持，一旦停止，则地表水、地下水将向矿坑汇集，原来的疏干边坡（简称为干边坡或干坑）将逐渐充水成为湿边坡，使边坡岩体含水量增大，强度大幅下降，地下水水位上升，边坡稳定性下降，从而发生滑坡、塌陷等地质灾害。
许多露天开采的矿山，下部曾由地下开采过，岩体受到扰动、破坏发生沉陷，再在露天开采与地下开采的复合作用下，边坡岩体被切割、再度破坏与扰动，随着终采闭坑，边坡将加陡至最终帮坡角，这样脆弱的边坡在自然与人工营力如暴雨。地震或矿震等作用下更易发生滑坡、塌陷。
所以，如不能提前采取合理的治理措施，则露天矿闭坑后地质环境必然恶化，环境地质灾害发生的危险性也必然增大。
二、露天煤矿开采引发环境问题的原因
我国露天煤矿开采环境问题复杂、多样、特殊、敏感，由于特定历史因素对矿业城市地质环境和生态环境的影响和破坏非常巨大。随着国家环保意识增强，80年代以来建的新矿区环境状况有所改善，有的矿区达到了较好水平，如神华集团神东公司的马家塔露天矿就比较好地解决了露天开采中环境恢复和治理问题。因此总结这方面的经验教训意义是重大的，对搞好露天煤矿开采环境问题的防治是非常必要的。
在计划经济时期，煤矿企业利润都上缴国家而很少投人由开采造成的环境问题治理经费。如抚顺西露天矿、阜新海州露天矿这样的国有大型矿山企业，所产煤炭、所创利润和效益基本上均上缴国家，而几十年来开采带来的严重的环境危害却留给了地方，露天煤矿开采初期和中期环境危害的范围均较小，没有引起决策者、管理者和采矿者的注意。加上环保意识薄弱而使环境隐患越积越多，几十年后造成了环境的恶化和灾害的发生。无法回避的是，历史沉淀这些环境问题。只有依靠各级政府加大投入或积极组织才能逐步地治理和恢复。
露天煤矿开采环境问题根本上说是人类采矿工程活动使环境发生变化或恶化。这就需要决策者、管理者、生产者有战略眼光和战略胸怀，不仅仅关注自身的、近期的经济效益和繁荣，还应从保持社会经济可持续发展、爱护_人类居住的家园的高度去从事露天煤矿开采，主动地、积极地利用开采工程改善、美化周边环境，变有害为无害。变不利为有利，实现资源开发和环境保护的协调发展。
三、露天煤矿开采环境问题的治理对策
1、区分环境问题历史旧账和新账，从而明确环境恢复治理的主体和责任人。要由目前的矿山企业来承担历史遗留的环境问题的治理显然是不现实的。因此尽早区分历史旧账和新账，是明确环境恢复治理责任、内容、资金来源和实施主体的重要前提。
2、完善、修改的制定包括露天煤矿开采在内的有关标准、规范，使矿山开采的环境管理和治理具有可操作性、规范，使矿山环境管理和治理具有可操作性、针对性和科学性。实现露天煤矿开采从勘查、建设、生产、闭坑全过程的管理和监督有法可依。实现露天煤矿开采环境的改变―破坏一恢复―重建的良陛循环。促进可持续发展。这就从源头避免、减少了环境问题的危害和地质灾害的发生。
3、露天煤矿建设开采的规划要充分考虑开采至最终境界可能带来的环境问题和灾变。规划和设计中要充分考虑不要在可能的环境灾变区设计民用与工业建筑。这一条对新建露天煤矿是必要的。
4、在地质环境问题较严重的露天矿，建立环境地质监测网站和地质灾害预警系统。主要针对已经建设和正在生产的露天煤矿且环境灾变问题已经存在并影响、危害地面建筑和人民生命财产安全情况下建立。如抚顺发电厂及地面兴平路等均建有地面变形监测线网，实时监测并预测变形趋势，为及时采取灾害防治措施，避免损失提供依据。
5、老的露天煤矿开采已几十年，造成的环境地质灾害已成事实的情况下，防治对策建议遵循两条原则：一是避让原则。不要在灾害区内布置工程建设和居民建筑，已有的尽量考虑搬迁？二是针对性治理原则，对不宜搬迁的重要设置和建筑，采取针对性治理措施，如加固、屏蔽、采矿回填、边坡压脚等。宣进行几个方案的技术经济比较，要综合考虑技术可行性、经济台理性和安垒风险性。
关键词：露天煤矿；电气系统；事故隐患；安全防护；管理
众所周知，露天煤矿施工环境十分恶劣且复杂，在开采过程中受到气温、降水等外界因素影响很大，而且容易发生各种安全事故，因此，露天煤矿的管理建设工作的重点应全力放在降低安全事故发生率上，更不可忽视电气系统在露天煤矿中所存在的不安全因素，因为，据不完全统计，露天煤矿在生产作业中所发生的安全事故，百分之六十都是由于电气系统设备故障造成的。这样不仅给煤矿开采进度带来影响，最重要的是对操作人员的生命安全造成威胁。
1 露天煤矿电气系统存在的事故隐患
由于电气系统的选型不合适、电缆超载、分断能力不足等设备或是设施的问题，十分容易引起电气事故，具体表现在以下方面：
1.1 断路器、开关遮断容量不足
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。如果断路器、开关遮断容量较小时，分段短路电流能力差，可造成因瞬间短路故障增大热量而使设备或电缆燃烧，发生火灾，轻则导致一些矿区停电停产[1]，耽误工程进展速度，重则造成财产巨大损失以及人员的伤亡。
1.2 雷击过电压带来的事故隐患
雷击过电压是指，当带有负电荷的云层在物体上空时，由于电容效应，地面物体朝向云层的表面将聚集相应的异性电荷。当云层的电荷与其他物体或云层发生闪电或雷击后，云层内负电荷迅速消失，电容效应也立即消失，聚集在物体表面的正电荷也立即流向大地，由于电流较大，会在流动的路径上由于电阻的原因产生很大的电压。雷电灾害作为大自然灾害的重要组成部分[2]，其危害无可厚非，特别是夏季，雷雨交加季节，如果由于雷击过电压、电流产生火花或是击穿电缆设备，出现短路问题，电流产生的火花甚至短路问题带来的火源再将油污、电缆等易燃物品点燃，会直接引起火灾，这时配电室内没有充足的灭火设备或是没有及时安装通风排烟设备，会导致火灾很难控制，甚至可能引起事故范围不断扩大，停电、停产、人员伤及在所难免。
1.3 主变压器容量不足，电源线路强度不够
露天煤矿存在一个非常严重的问题，主变压器容量不够，事故一旦发起，直接导致其他的变压器供电能力大大减弱。而且电源线路缺少强度保证，导致电源线路一旦遇到大雪、大风、冰雹等恶劣天气的影响，很容易造成塔杆倒下、电源线路断掉，最终停止开采工作，容易给露天煤矿的施工人员带来生命危险，造成人身财产安全恶劣后果。
1.4 机电保护设备质量不过关
由于露天煤矿疏于管理，采购人员在采购时由于各种原因，采买一些不合格淘汰产品，如果继电保护装置存在缺陷[3]，常出现闸口越级跳闸、无故停电，进而事故范围与影响力不断扩大。
1.5 露天煤矿电气设备不完善，造成火花事故
近年来，露天煤矿由于电气设备不完善，频频发生火花事故，据调查得知，引起火花事故的原因有以下几点：
首先，露天煤矿的电气设备安装、维修不当[4]，导致在开关触点分-合时产生电火花，直接带来安全隐患问题。
其次，露天煤矿带电电缆由于外力原因拉脱、破损、电缆绝缘下降容易造成系统短路、接地，引发电气火花。
最后，露天煤矿电气设备保护失灵，当出现过流、短路、接地等电气事故时拒动，使设备、电缆过载、过热印发电气火花。
1.6 开关柜闭锁带来的事故
煤矿开关柜闭锁忘记安装或失灵的情况下，操作人员会进行错误操作，工人在带电状态下进入开关内部，后果不堪设想，人员会发生触电，造成人员的伤亡。
1.7 露天煤矿电气系统大范围停电事故
第一，在安装电缆时，不小心出现磨损、破皮等问题，雷雨天地面潮湿，容易引起失火现象，最终可造成电气系统大范围停电；第二，由于电缆、电气系统短路，在操作时电气装置不受用，可造成越级跳闸[5]，引起大范围停电事故；第三，不该用单回路供电设备时用了单回路供电。
2 露天煤矿电气系统实际管理现状
新形势下，煤矿安全事故一方面给施工作业进度带来影响，另一方面，给人身财产安全带来威胁，因此，露天开采单位必须要加强对开采现场电气设备的有效管理、科学使用，进而提高开采效率，保证生产安全，提高国家、社会的经济利益。
2.1 露天煤矿电气设备的购买受资金等因素的制约性较大
露天煤矿主要依靠机械的全面自动化生产，多年以来已经形成了主要趋势，很多大型电气设备也得到了广泛使用，从而极大的提高开采效率。但是，人们加大对电气设备所带来的经济效益的同时，很多露天煤矿受到资金的限制[6]，购买回来的电气设备一般都存在购买价格低、质量不合格等问题，这在一定程度上十分容易引起电缆失火等问题的发生。
2.2 露天煤矿电气设备质量较差
电气设备在露天煤矿作业中占有重要地位，由于露天煤矿开采环境的复杂性，对电气设备的质量要求非常严格，但受到经济利益影响较大，国内很多煤矿企业中所使用的电气设备存在价格低廉、质量差等问题。同时由于露天煤矿没有配备相关的检测设备，在安全性能上没有太多的保障，电气设备在运行中，本应配备一些大型设备和监控设备，但由于长期缺乏管理，导致配备不齐全，在一些安全保护装置上也存在相应的问题[7]，大部分设备处于一种“病态”，最终使得电气设备在运行中漏洞百出，安全事故隐患也蕴藏于此。
2.3 露天煤矿电气设备缺乏维修养护意识
有的煤矿企业单纯追求经济利益，过分的注重眼前的产量，严重缺乏对电气设备的维修养护意识，没有专门管理部门的管理，单方面存在一种机器坏的时候再去维修的思想，只能等到机器设备不能用时才去报修，很多机器设备由于常年不进行维修护理，在出现问题的时候，进行维修工作是有难度的，有的甚至不能进行二次使用，需要更换新机器设备，这样极大影响工作进程，阻碍相关管理制度的完善，甚至造成的损失都无法挽回。
2.4 露天煤矿电气设备管理人员专业素质低
露天煤矿电气设备的管理工作繁杂，需要有专业人员的有效管理方可有所建树，对管理人员的职业素养要求较高，但是目前情况来看[8]，我国露天煤矿电气设备管理人员几乎没有专业的学习、培训，实践经验更是少之又少。煤矿开采作业环境差，危险指数高，在机器投放使用上，很多电气设备都在超负荷作业，出现机械故障的情况时有发生，并且使用的机器设备种类繁多，因此，管理人员的管理范围较广泛，这就更要求管理者全面提高自身的专业素养，继续忽视管理工作的进行，生产作业中出现的问题也会随之增多。
2.5 露天煤矿电气设备管理机构不完善
露天煤矿企业的电气设备管理机构不完善，缺乏合理的管理体系。例如在日常工作中，电气设备的维修与养护工作只是依赖电工负责，而在实际操作过程中，电工的主要精力都放在生产上，几乎忽视了电气设备的管理工作。而且，露天煤矿企业的领导者对电气设备的管理也不太重视，没有完善的电气设备专业的管理组织，管理工作思想极为落后，有的甚至是供电系统都没有按照设计进行相应的施工，只是依靠电工工作者仅有的工作经验而进行工作[9]，也没有依照要求检测电气设备的性能与仪器仪表等。总之，露天煤矿电气系统设备的管理机构存在着很大的问题，急需解决。
3 露天煤矿电气系统存在事故隐患的解决措施
露天煤矿电气系统存在的安全隐患虽然得到一定的改善，但很多现实问题仍得不到解决，如果不及时制止煤矿电气事故的发生，给国家、给社会带来的财产、人员伤亡不可设想，通过调查研究，给出以下改善事故发生的方法：（1）开关遮断容量不足，有的是可以修复的，例如：更换新的灭弧介质。重合容量不足的开关应停用重合闸，可以通过调整运行方式，降低系统的短路电流，满足开关的灭弧能力，或是更换新的开关。这段容量严重不足时，应改为“非自动”，作为负荷开关或隔离开关使用。（2）露天煤矿防雷工作必不可少，首先，露天煤矿企业要严格按照国家、地方法律法规以及防雷技术规范要求，认真排查地理、地质、气候、环境、土壤等开采条件和雷电活动规律，然后根据露天煤矿特点设计安装相匹配的防雷装置，达到安全可靠、经济合理以及技术先进等目标；其次，建议换成组合式过电压保护器，换成相吻合的避雷器；最后，可以进行二次继电保护工作，在继电保护调试中模拟煤矿电站短路情况，可以靠近电站的过留速断跳开[10]，因其对保护断电系统具有可靠性，而且在输电线路时，降低了雷电对段杆塔的袭击，提高了雷击杆塔的抗雷作用。（3）每年要全面加强统计用电负荷，跟进系统追踪，一旦发生变化时，要及时计算短路电流，找到继电保护的核算、实验所要的科学准确的依据。增大容量负荷的使用时，要重新整改，并反复试验。（4）露天煤矿电缆在连接固定时，一定要仔细多遍做好固定措施，并经常进行检测、试验、完善检查制度。对电气系统设备加大绝缘性能的测试，及时更换破损、掉皮的电缆线源，一旦发现其损坏现象，要及时停止使用，进行检修，防止出现漏电而产生火花事故。（5）露天煤矿企业应该依据自身实际状况，及时制定出完善的、合理的、可实施性的安全管理制度。如电气设备的采买标准制度、电气设备的安检与维修制度、电气设备进库出库的管理制度等，积极落实执行国家以及上级颁布的规章制度。（6）露天煤矿企业要不断完善电气供电系统反送电的规章制度和方法，减少反送电所带来的触电事故。对供电设备、开关柜号码给予明确标记[11]，防止操作人员错误操作。同时，做好地面输入电路电缆、变电系统的防雷装置的安装工作，在雨季来临前，全面仔细的进行检查测试，不能遗落每个细节。（7）露天煤矿企业要定期测试电网电容量的标准，如有超标现象要及时采取限制电容量的措施，防止全矿停电、停产。（8）加大露天煤矿视频监控系统的安装。随着科技的飞速发展，视频监控水平的进步，可以采取有效的安装视频监控系统来提高开采作业，特别是在露天煤矿中，安装监控系统是对煤矿高效益、高产量、高安全性能的重要保障[12]，因此，安装电气系统的监控设备越来越成为露天煤矿管理中的一项重要内容，对露天煤矿电气系统的安全作业提供保障，为露天煤矿开采提供有效的指导，同时还可以在事故中发挥及其重要的作用。（9）努力创新电气设备维修模式。在过去的电气设备管理中，机器设备只有在出现大故障时才可以报修，耽误生产进度，但是在新形势下，想要提高电气设备管理水平就必须改掉传统的管理模式，创新维修模式，做出规定，定期对电气设备进行检修，合理安排检修时间、检修负责人以及检修机器数量等。一些陈旧的机器设备[13]，性能较低，出现故障率较高，因此，可以成立管理检修小组，进行深入分析其运行状态，对设备进行实时控制，加大检修力度，确保降低成本的同时，提高机器设备的安全性。（10）加强人才培养，加大培训力度。目前，露天煤矿电气系统设备管理人才队伍薄弱，普遍存在管理人员专业素养不高的问题，针对在岗人员应该进行定期的培训，从而提高管理人员的专业素养，或是通过技术比练和岗位竞争等方式，增强工作人员的安全意识，调动工作的积极性。依照不同岗位进行相应的培训，通过对技能知识的讲解与技能实际操作，全面提高工作人员的专业素质[14]，为培养全能型的技术人才。（11）加大外委单位的监督管理。我国很多露天煤矿在维修电气设备时都采取外委维修模式，为了提高设备维修质量，应加大外委单位监督管理。
4 结束语
露天煤矿开采工程越来越受到全社会的广泛关注，煤矿电气系统的安全问题在改革中不断进步，加强注重人力、物力的投入时，更要针对发展现状，努力改善煤矿开采中存在的问题，全面推动电气设备管理工作进程，从而提高管理水平，促进我国露天煤矿事业的发展。
参考文献
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[2]杨广义.浅析露天煤矿开采中如何防治事故隐患[J].中国科技纵横，2014（20）：177.
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[4]鲁明春.露天煤矿开采中防治事故隐患的措施[J].民营科技，2011（4）：139-145.
[5]张志强.露天煤矿开采中防治事故隐患的措施分析[J].农家科技（下旬刊），2013（4）：135.
[6]卢大勇，刘岩.露天煤矿开采中防治事故隐患的措施探讨[J].企业导报，2015（24）：146-147.
[7]肖刚.浅谈露天煤矿开采中的事故隐患与防治措施[J].黑龙江科技信息，2010（30）：52-62.
[8]杨平安.煤矿电气系统事故隐患及安全对策措施[J].科技与生活，2011（14）：151-165.
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[10]郑权.浅谈露天煤矿安全管理工作[J].房地产导刊，2015（32）：386-394.
[11]高天鹏.浅论露天煤矿安全用电技术的管理及措施[J].大科技，2015（33）：185-186.
[12]马风虎.浅谈露天煤矿安全管理措施[J].科技创新与应用，2016（6）：97-101.
(一)对土地的破坏
露天煤矿区对土地资源的破坏主要表现在露天采场的直接挖损、外排土场压占土地和工业广场的占用等。挖损是对原地表形态、浅部地层、生物种群的直接摧毁,致使原土地不复存在,压占是挖损过程中产生的废弃岩土堆置于外排土场上造成原地貌功能的丧失。挖损和压占等工程活动直接破坏了表层的植被,导致这一区域原先处于相对稳定的系统受到干扰,使区域内的土地利用、植被覆盖、地貌、保水力等生态因子发生巨大的变化。
(二)水污染问题
露天煤矿开采对地表水和地下水污染最严重的是煤矿排土场淋溶水。排土场的煤矸石中富含碱金属、碱土金属和硫等,大气降水淋溶了煤矸石中的无机盐类,含无机盐类的淋溶水流入地表水体会对地表永体造成污染,渗入地下含水层,也会污染地下水体。此外,采场周围水体和大气降水汇入采场矿坑,也会由于矿坑积水浸润采场的残煤露头,而使煤层中的硫和重金属等污染物质溶入水体而使地下水受到污染。
(三)空气染污问题
露天煤矿排土场污染最严重的因子为剥采区、排土区和运输道路两侧一定范围内的粉尘。此外,露天煤矿排土场大多没有土地复垦和再植被,每个露天煤矿的外排土场都会形成一个几百到几千公顷的人为荒漠化土地,春秋时节,荒漠化的排土场所产生的扬尘等亦会使周围大气造成严重的污染。
(四)环境地质问题
露天采矿形成的矿坑边坡及排土场边坡,由于地质构造、边坡岩体、地表水及地下水作用、采矿工程活动等原因诱发一系列诸如滑坡、塌陷、泥石流等突发性或缓变性地质灾害,危及该地区周边工业企业与民居建筑的安全,造成人员伤亡及巨大的经济损失。因此,滑坡、塌陷等地质灾害贯穿于露天矿开采的始终,并有可能延续到闭坑后。
二、露天煤矿开采引发环境问题的防治对策
(一)土地破坏的防治措施
1、耕作层土壤和表层土壤是经过多年耕作和植物作用而形成的熟化土壤,是深层生土所不能替代的,对于植物种子萌发和幼苗生长有着重要作用。应对矿区拟破坏的露天采矿场熟化的表土进行剥离,用汽车运输到指定表土堆放场堆存,闭矿后直接作为露天采矿场复垦用土。
2、修建运输道路时,要充分利用已有矿山运输道路、乡村道路,不占或少占耕地、林地。避开土壤状况良好、植被生态复杂地段,减少对矿区植被和土壤的破坏。
3、采用机械、人工等方式对采场边坡进行清理,清除松动、凸起的碎(块)石。对平台进行人工、机械平整,清除场地内较大石块;休息室、表土堆放场建筑进行拆除、平整;区内道路进行平整、回填;平整后场地坡度要满足复垦场地需求。
4、对平整后的平台场地穴状坑及采场边坡平台进行覆土,覆土来源为矿山开拓时剥离堆存于表土堆放场的表土。采用机械、人工等方式,剩余的表土采取就近的原则平覆于拟复垦林地的场地,覆土平均厚度≥0、5米。
5、矿区复垦土壤以生土为主,土壤养分含量和地力不足,恢复待复垦土地的肥力和生物生产效能,就必须采取恢复土壤、肥化土壤的措施。因此复垦的地块根据当地情况增施农家肥与生物菌,林木落叶留底以提高土壤的有机物含量,改良土壤结构,改善土壤理化性状,增加土壤肥力。
(二)空气污染的防治措施
1、施工扬尘防治措施。土石方开挖避免在大风天气进行,完工后及时回填、平整场地;工业场地辅助配套工程施工,首先做好路面硬覆盖;易产生扬尘的建筑材料采用封闭车辆运输;设置围布、挡板,禁止高空抛撒建筑垃圾和起尘的料、渣土的 外溢;施工扬尘防治关键要加强施工管理,管理到位,可以有效减轻对环境的影响。
2、运营期地面运输系统的防尘措施。输煤系统带式输送机栈桥露天部分均加设皮带罩棚,筛上设布袋除尘器集尘;在其周围设置彩色防风挡板,阻挡煤尘的扩散。储煤设施应采用圆筒仓储煤方式;转载点、原煤卸载站设置通风除尘装置和喷雾洒水装置。
3、采场、排土场扬尘治理。对采掘工作面,合理布置炮孔,正确选择爆破参数和加强装药、 冲填等作业的管理,爆破前向岩体注射高压水,或利用洒水装置;钻机设袋式集尘器,爆破后洒水降尘;配备洒水车往返于坑内外道路,对排土场工作面及其与采掘场之间的道路进行经常性地洒水,以增加路面、 作业面积尘湿度。排土场定期碾压,降低起尘。对已经结束排弃的排土场平台,在不影响整个露天矿排土作业的条件下及时覆土绿化;沿固定帮坡种植防风林带。
(三)边坡防治措施
1、高度重视露天矿边坡管理工作,建立健全边坡安全管理机构制度,剥采生产应严格按照设计给出的边坡角、平台进行留设,严禁越采超挖。
2、采用边坡稳定性雷达或边坡监测机器人加强边坡变形监测工作,及时掌握边坡变形的动态情况和规律,对于出现的任何局部、小规模的边坡坍塌滑落还要进行专门的分析和治理方案设计。
3、露天矿地下水丰富,建议建立完善的疏干排水系统,在采场发现出水点,详查后打水平孔,释放静水压力,夏季暴雨会给采场边坡稳定性带来威胁,此时要加强疏干,特别是断裂带和煤层顶底板的弱层,一定要详查,做到“有疑必探,先探后采”。
4、建立日常的巡查监测制度,特别是春季解冻期、雨季或坡面上出现沉陷裂缝时更要加强巡查监测,一旦发现异常情况(如边坡有明显失稳先兆)及时预警避让,或采取防治工程措施。
5、抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施。
(四)水污染的防治措施
1、修筑截矿山排水沟渠。矿山排水沟渠沟建于矿场四周,当雨季降水量大,既起到阻挡作用,而且还起到梳流作用。
2、河流改道。针对穿过矿区的河流,必须对河流进行改道迁徙,路线改道应选择短,地势平缓弱渗水地段。同时还要考虑矿山的发展前景,避免二次分流。新河道的起点应该在河床冲刷易发区进行选择,并与原有的河道河势想适应。
3、调洪水库。季节性的地表水流横穿开采境界时,除采取改道措施外,须在矿区上游修筑调洪水库截流和贮存洪水。
4、修筑拦河堤。当露天开采和附近的河流周围地面水平的境界,湖白的岸边标高相差较小,甚至低于岸边地形时,应该修建岸边护堤堰。防止河水漫灌到采矿场。
5、防渗帷幕。防渗帷幕防水是在露天矿开采境界以外,在地下水涌人采场的通道上,设定若干一定距离的注浆钻孔,并依靠浆料在裂缝中的扩散,凝结组成一道挡水隔墙,所谓防渗帷幕就是指由若干个注浆钻孔所组成的挡水隔墙。
关键字：煤矿；地质灾害；防治策略
Abstract: Ccoal mining is one of the effect on geological environment serious human engineering activities. The human in the development and utilization of coal resources and change or destroy the geological environment of the mining area, resulting in many geological hazards, has seriously affected the survival of mankind. Practice has proved, a country or region's ecological destruction and environmental pollution, consistent development level in a certain extent and mineral resources. This paper introduces the main types of geological hazards in China due to coal mining caused and the control strategies.
Keywords: Coal mine; geological disaster; prevention strategy
中图分类号：TD82文献标识码A 文章编号
引言
随着社会经济的高速发展，人们的生活需求不断提高，现代人类活动也已经成为强大的地质营力作用到自然地质环境中。自然地质灾害和人为造成的地质灾害的危害越来越突出，不仅给人们的生活带来严重影响，甚至对社会经济的发展产生了直接的影响和制约。矿产资源开采中，煤矿开采诱发的地质灾害最为严重，也是制约经济的主要因素之一，如何有效地防治煤矿开采导致的地质灾害的发生早已成为备受关注的课题。下面重点介绍煤矿的主要地质灾害类型及其相应的防治策略。
煤矿开采对矿区环境的影响主要表现在由矿坑疏干排水所造成的地面塌陷，泉水枯竭，河水断流以及区域地下水位的下降；深井的排水或者注水诱发的地震；地面的开挖和地下的采掘引起的崩塌、滑坡、地面开裂以及沉陷；矿山剥离堆土和矿渣堆积而占用土地以及淤塞河道而导致山洪或矿山泥石流的发生；露天采矿不仅仅会破坏地貌景观，还经常引起滑坡、滑塌、崩塌以及泥石流等地质灾害，形成矿山荒地，加速水土流失。
一、煤矿开采引起的地质灾害类型
（一）煤矿开采造成的地面塌陷与地裂缝
采用地下开采的煤矿，由于采空区上覆岩土体冒落或变形而在地表发生大面积变形破坏的过程，为矿区地面变形地质灾害。如果地面变形呈现面状分布，则为地面塌陷；呈现线状分布，为地裂缝。
地面塌陷与地裂缝不仅破坏土地资源，影响农业生产，还对城镇建筑物、铁路、公路和桥梁、水坝等造成不同程度的损坏，影响正常的生产和生活。据初步统计，我国因采矿引起的地面塌陷面积达1150平方千米，近40个城市发生塌陷灾害。半个世纪以来，山西省大同煤矿累计形成450m的采空区，在地表形成近百个塌陷坑。河北开滦煤矿累计地面塌陷面积约100m等。
（二）地下开采造成的地压灾害
地下采矿最基本的生产过程就是破碎和挖掘岩石与矿石，同时维护顶板和围岩稳定。如果对地下洞室不加以支撑和维护，则洞室围岩就会在地应力的作用下发生变形或遭到破坏。矿井中，由地压造成的灾害主要有顶板下沉和垮塌、底板隆起、采场冒落、煤与瓦斯突出及岩爆等；对于露天煤矿，常常造成滑坡、崩塌、倾倒等边坡失稳等。
1.煤与瓦斯突出
煤与瓦斯突出是在煤矿地下开采过程中，大量煤粉和瓦斯从煤壁向采掘工作面瞬间突然喷出的现象。煤与瓦斯突出通常是地应力作用的结果，有时会受到瓦斯膨胀力的影响。煤与瓦斯突出不仅可以摧毁井巷设施和通风系统，使井巷充满瓦斯与煤粉，造成井下矿工窒息或被掩埋，甚至可以引起井下火灾或者瓦斯爆炸。
中国属多瓦斯突出灾害的国家之一，在统配煤矿中有煤和瓦斯突出危险的矿井约占47%，发生煤与瓦斯突出的累积次数达8000次以上。迄今为止，发生在我国的最大的一次煤与瓦斯突出事故是1975年8月8日发生在重庆天府矿务局碱汇坝洞主平洞，一次突出岩石1.3×10t，煤8000t，瓦斯140×10m。这次事故是在主平洞揭穿6号煤层放震动炮时发生的。
2.岩爆
岩爆又叫做冲击地压，脆性煤、矿体或岩体因承受强大地压，在其极限平衡状态受到破坏时向自由空间突然释放能量的动力现象，是一种采矿或隧道开挖活动诱发的地震。岩爆发生时，岩石碎块或煤块等突然从围岩中弹出，抛出的岩块大小不等。大型岩爆通常伴有强烈的气浪和巨响，甚至使周围的岩体发生振动。岩爆可使洞室内的采矿设备和支护设施遭到破坏，甚至还会造成人员伤亡。
3.矿井突水
矿井突水是煤矿开采中发生的严重并常见的地质灾害之一。在煤矿开采过程中，随着开采深度的加大以及地下水的深降强排，产生巨大的水头差，使煤层底板受到来自下部灰岩地下水高水压的威胁，；在构造破碎带、陷落柱和隔水层薄的地段经常发生突水事故，严重影响着煤矿的安全生产和经济效益。
(三)露天边坡失稳
露天边坡是露天矿最主要的结构要素，边坡的存在贯穿于整个矿山开采过程中。露天矿边坡稳定性问题是影响矿山生产与安全的重大问题。
抚顺西露天矿是中国最早开采的露天煤矿，1945年发生边坡滑落，移动土石方达750×10m，埋没了全部采煤工作面，导致两个大的运输系统停止运行达12年之久。
煤矿地质灾害的防治策略
（一）查明矿区的地质构造，提前做好减灾防灾工作
各类地质灾害都是在一定的地质构造背景下发生的，特别是一些活动构造如断层等。然而越来越频繁而无节制的人类工程活动在地质营力的基础上只会加速地质灾害的发生，甚至使灾害程度更加严重。因此，查明矿区内构造的性质、特点及其活动程度等，寻找出不稳定的活动构造，认识地质灾害产生的原因，及时分析出地质灾害可能的分布规律，合理规划煤矿开采活动的进行。提前做好地质构造勘查工作，对矿区井下地质灾害危险性评价，做好灾害的预测工作，及时做好防灾减灾工作。
（二）在地下矿井中建立良好的通风系统，以降低瓦斯爆炸的可能性
确保矿井通风是防治矿井内瓦斯聚集的有效预防措施。《煤矿安全规程》中严格规定，所有矿井都应配足风量，实行机械通风、分区通风、上行通风；禁止携带火柴、香烟等易燃物品下井，在瓦斯矿井应选取标准规格的、安全型的电器设备，放炮前后进行瓦斯检测；注意防火；建立瓦斯检查制度及时处理积存的瓦斯。此外，还要注意防止漏风，主要进出风巷道要密闭，控制风流量的设施要严格安标准施工。
（三）边坡维护与加固
对露天煤矿的边坡应进行经常性的检查和维护，以保证边坡稳定，防治灾害的发生。建立一支专业的、专门进行边坡维护加固的队伍，加强检查维修，必要时采取人工植树、种草措施，砌筑局部挡土墙，预埋木桩等进行人工加固。在边坡附近进行爆破作业时，应采取减震爆破法等方法，加密孔距，以防治爆破时发生边坡失稳。
此外，在露天边坡上还应设置排水或隔水系统，防治雨水冲刷边坡或者深入到地下侵入软弱结构体，使边坡内部结构容质灾害防治易遭到破坏。
（四）相关政府部门应加强在地质工作中的领导作用
政府部门作为权威的领导，应发挥好带头作用。首先，相关部门应清楚的认识该地区的地质灾害状况，摸清地质灾害底数，掌握地质灾害分布规律，从而推测该地区哪些地方易发生地质灾害以及这些地质灾害可能的严重性和破坏性，根据这些信息就可以制定初步的防治计划和措施。第二，政府应坚持每年组织专家组进行灾前、灾害中和灾后的检查与研究，遵循“以防为主，综合治理”的原则。最后，政府应完善政府部门执行律法规的机构和体系；建立健全相关法律制度，并加强执法力度；建立并完善该地区地质灾害监测机构体系，以及时掌握地质灾害动态；加强对各相关部门的监督管理，对存在问题的及时进行纠正，问题严重的要加大处分力度，以杜绝对灾害防治工作中的疏忽大意等。
（五）在煤矿企业中全面加强地质灾害宣传教育工作，形成全民防灾意识
做好煤矿地质灾害防治工作，对人们进行防灾知识的宣传教育工作必不可少。煤矿企业应做到广泛宣传各种防灾抗灾知识，通过各种途径做好教育工作，以提高人们的灾害意识，要让人们对煤矿地质灾害有足够的认识和重视。有效帮助人们做好在前预防，发生灾害时不慌乱、及时进行自救，提高生存能力，减少灾害损失。
结语
因为煤矿开采活动的大规模进行，已经严重影响人们正常的生产和生活，煤矿的安全生产越来越受到国家政府和企业的重视。因此，在煤矿地质灾害如此严重和频繁的现状下，国家政府和企业应首先做好防灾减灾工作，合理开发矿山资源，加强科学管理，做好煤矿的安全性评价，只有这样才能保证经济效益的提高，确保煤矿安全稳定的发展。
参考文献：
[1]潘懋,李铁锋.灾害地质学[M].北京.北京大学出版社,2011
[2]隋鹏程.中国矿山灾害[M].长沙:湖南人民出版社,1998.
通过笔者不完全的调查，在如今的露天煤矿的开采当中还存在以下几个方面的主要隐患表现：1）部分开采面的坡度过于的陡峭，还有部分的阴山坎。2）没有在相应的位置上安装避炮房、报警装置等。3）部分开采作业场出现积水过多、材料过于堆积的情况。4）煤矿生产的宕面没能够与生产人员居住场所、材料等加工场地隔离出规定距离。5）爆破时候用的导火索没能达到规范的距离，应该超过1.2 m。6）部分电器设备过于陈旧、线路破旧不堪，在架设线路的时候也没能够按照规范进行。7）开采作业当中完全忽视安全生产，经常忘记带安全帽等。
上述的露天开采的隐患仅仅是一部分，在开采作业当中还需要我们不断的加强安全生产意识，才能够有效的防止事故的发生。
2露天煤矿开采中事故发生原因及对策
无论是何种事故和隐患都有它发生与存在的原因。在露天煤矿的开采当中，技术、矿主，从业人员的安全意识淡薄、法制观念不强、素质不足等都是其中的原因。
2.1技术
露天采矿涉及的工艺较多，包括穿孔、采装、运输和排土等四大生产工艺，露天采矿作业围绕这四大生产工艺的特点，重点放在消除或者减弱安全隐患上，以便采取有效的安全对策措施，并考虑以下几方面因素。
2.1.1穿孔
1）钻机沿台阶边缘行走时，机架实出部分距台阶外缘不得小于5 m。2）钻车通过高压线时，钻机最高部分与高压线的距离不得小于
5 m。3）钻车通过坡道时，钻架必须回位，以防钻机倾倒。4）钻孔时，钻机司机室距崖边最小距离不得小于1 m。5）落钻架时，钻架上下均不能站人。6）机械、电气、风路系统安全控制装置失灵，以及除尘装置发生故障及损坏时，应立即停止作业，及时修理、维护和更换。7）牙轮钻应配置除尘设施。8）钻机夜间作业，照明设施要完善。9）钻机开始运行前，应检查机械周围是否有人和障碍物。10）加强操作者的安全技术知识培训，制定安全技术操作规程，提高操作者识别危险、有害因素的能力和防范突发事故的能力。
2.1.2采装
1）电铲调动时应组织专门队伍专职调铲。2）采装工作面出现伞岩时，禁止电铲正面作业。3）电铲作业时，按规范操作，作业人员应佩带个体保护用品。4）当电铲作业时，任何人不得在电铲悬臂和铲斗下面及工作面的底帮附近停留，在任何情况下，铲斗下都严禁站人。5）合理设计旁弓线，避免电铲作业时铲斗碰上架空线。6）在电铲作业时，发现有悬浮岩块、塌陷征兆、瞎炮，必须停止作业，将电铲开到安全地带。7）每台电铲都应装有汽笛或警报器，在电铲作业时都应发出警告信号。8） 加强工作面的除尘。
2.2管理
2.2.1事故与隐患的原因
1）眼光狭窄。近几年煤矿企业虽然投入了大量的安全装备等手段，但过于依懒，却疏于管理，以致于收效甚微、难以实现煤矿企业的安全发展利益；另外，有的领导为了尽快实现短时间的利益或者是为了自己当前创造更多的政绩，盲目的、不切实际的扩大煤矿的生产规模，严重的超人员、超能力生产，忽视了可能引发的安全问题；其次，有的领导层没能够完全理解清楚安全文化对于一个煤矿企业的长久发展所带来的意义，没能长期的、有效的坚持安全文化建设。2）管理局面过于混乱。为了确保煤矿能够正常的运行和实现安全生产，需要建立一套完善、统一的安全管理制度。科学化、合理化、精细化的安全管理制度能够让全体人员在煤矿的安全生产以及管理当中做到有章可循，能够大幅度的降低安全生产带来的随意性，将生产中的安全事故降到最低。但是，事实上，部分煤矿企业都是下了大功夫在目前的生产利益上，却没有花费很多精力去建立一套完善的、长远的安全管理保障、措施体系，往往是有管理制度但缺乏系统性、协调性，各管各，造成安全管理混乱。
2.2.2事故与隐患的防止对策
1）完善煤矿企业员工的安全培训。露天煤矿具有其自身特点，存在复杂的不安环境和不安因素。企业实现安全生产的前提条件是必须对员工展开安全培训。煤矿企业内的每一个员工都必要充分认识到安全培训与自身的生命安全有着直接的联系，关系到企业的安全生产以及发展前途，是企业的大事、要事，不能够敷衍了事，更不能够走过场，要牢牢把握安全培训工作，进行全面的统筹、科学合理的规划，最终形成一套完善的规章制度。在开展安全培训时，首先要做的就是全面、仔细地分析各类不同的需求，制定出相应的安全培训计划，并针对各类不同的计划确定出科学合理的安全培训内容，既要组织专业的、针对同一工种的局部培训，尤其是要重视生产、业务、安全监测、管理等岗位的技能知识培训，又要组织专业的、不分工种的全局培训，不能为了培训任务而培训，必须达到规定的培训时间和目的。2）规范煤矿企业的制度建设。强化管理力度、规范建设制度是企业安全化得以实现的本质保证。要确保煤矿得到规范化的运作，就必须要建立起完整的激励机制、安全检查，将检查活动日常化、规范化，并有效利用经济这一杠杆促使责任追究制度和风险抵押制度得到健全，从而提高事故以及违章的代价。只有这样做，才能够促使煤矿企业整个的管理制度体系规范运作。因此，煤矿企业在建立各项标准、制度时，需要尽量细化、深入研究，在与煤矿的科学原理相符合的同时，还要避免出现管理漏洞，使标准、制度具备真正的、很强的规范性、可操作性和执行效力，确保每一个员工的每一个行为得到保障，进而在很大程度上做到超前防范，预防煤矿事故。3）武装煤矿企业的安全科技投入。煤矿事故的物质构成基础是物的不安全状态。纵观历年来矿难事故发生的原因，几乎或多或少地都跟安全基础建设投入不足有关，所以在很大程度上，煤矿的安全投入水平影响着煤矿的安全生产水平。而煤矿安全投入的加强的关键点是煤矿安全科研投入的加强。因此，煤矿企业一方面应当积极、主动地争取社会以及国家对安全技术以及科研创新的大力支持，及时强化自身与高等院校以及科研单位的合作，以地质构造超前探测、煤矿瓦斯区域预测、煤与瓦斯突出和冲击地压的预测预报、瓦斯爆炸预警等为中心，突出研究矿井突水、粉尘、火灾等灾害防治等关键的、重要的技术应用，提升企业救灾、抗灾、防灾的能力。煤矿企业另一方面还要积极加大投入的资金量，着重改善煤矿的瓦斯监控、通风设施等安全装备，同时有效改革采煤的方式方法。另外，煤矿企业还需要加快培养自身的安全队伍建设，着力培养安全人才（比如利用近年来出现的注册安全工程师等）建设安全管理信息化网络，充分利用现代化的科技技术以及管理人才加强煤矿的安全管理。只有这样，煤矿企业才能够彻底地改变物的不安全状态，有效武装煤矿员工，提供出必要的物质技术基础以成功预防煤矿的安全事故。
总之，对于开采露天煤矿来说，与开采地下煤矿在安全方面是完全一样的，都是作业当中的重点与难点。在安全生产的这一个大课题中，减少人员、财产的损失才是第一要素。
参考文献
[关键词]开采沉降土地复垦沉陷治理环境效益
中图分类号:TD8文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120085-01
平朔矿区位于山西省朔州市境内,煤炭资源丰富,这里既有安太堡、安家岭特大型露天煤矿,也有井工开采的中小煤矿。矿区面积大1190km²,地质储量3000Mt,矿区生产能力达15Mt/a。为国家特大型矿区。开采历史较长,煤炭的开发为朔州的经济快速持续发展提供了基本保证,然而煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏,每年由于采动造成的地质灾害,给当地人民群众的生命安全和财产安全蒙上阴影,严重威胁矿山的正常安全生产。开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水,农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等,这都是开采引起的岩层移动,是造成矿区塌陷灾害和区域变形的根源,有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此问题的根本之路。
一、露天煤矿边坡控制技术
采矿工程直接涉及或影响到边坡岩体的变形破坏特征、失稳模型,因此,对蠕动边坡变形控制亦应以采矿工程为主要研究内容。
1.依据弱层的蠕变特征设计边坡。边坡变形主要由褐色页岩泥化层控制,其变形特征主要取决于泥化层的流变特征,所以,在设计边坡时应采用弱层的长期强度来验算边坡的稳定性,并以瞬时抗剪强度和长期极限抗剪强度来分析边坡的变形动态。
2.控制地下水压变化。地下水压是影响边坡变形发展的极敏感因素,疏干减压是抑制或延缓软岩边坡蠕动变形进一步发展的有效措施。实践证明,设计合理的疏干工程密度是消除或减小变形“阶跃”,延缓变形发展的有效措施。
3.协调采矿工程。边坡的管理和维护是控制边坡变形的重要环节,应尽量缩短边坡暴露时间和服务年限。因此,在选择采矿工艺、采区布置、工作线推进方向和采空区利用等都应与边坡工程管理结合起来,协调发展,并实施内排土压脚工程,有效地减小倾倒滑移变。
4.制造人工裂隙,处理煤层含水。因为采煤的降深速度大于煤层疏干的降深速度。不把煤层中的水处理掉,采煤工作受到制约,光靠疏干井降深,时间长,满足不了采煤降深的要求。找一点煤层底板等高线较低的点,打一口集水井,通过集水井能把这些水很快抽走。
5.做好地面防水工程,最大限度地减少采场汇水量。设排水沟,排水沟与主要泄洪河道贯通。
6.植被保护。矿坑排土场的生态重建工作,台阶平台、边坡坡面和塬顶平台是主要的工程实施对象。排土场的最终平台主要采用灌草带状混交模式,树草种选择柠条、羊草和披碱草,形成灌草丛;外排土场永久边坡经穴状整地后栽植沙棘,常绿与落叶树木搭配、乔木与灌木结合、路基边坡种草,起到生态防护作用的同时,美化环境。
7.土地复垦。土地复垦与露天矿开采计划相结合,合理安排,实施边开采、边复垦、边利用;土地复垦与当地农业规划相结合,与气象、土壤条件相适应,与土地利用总体规划相协调,与当地的城镇、道路等建设及生态环境保护统一规划,进行地区综合治理,有利于生产、生活,美化环境,促进生态的良性循环。
二、井工开采沉陷的防治技术途径
沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑:(1)对开采沉陷的控制,即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施,来减少地表下沉,控制地表下沉速度和范围,达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。(2)开采沉陷破坏的恢复和整治,运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术,对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。
1.全部充填开采。充分利用洗、选煤场的优势,将煤泥、矸石等废料,输送到井下采空区。煤泥通过管道、钻孔,充填采空区,此项目已通过工业试验。矸石经过辅助提升井运到井下,充填采空区。在煤炭采出后顶板尚未冒落之前,用固体材料对采空区进行密实充填,使顶板岩层仅产生少量下沉,以减少地表的下沉和变形,达到保护地面建、构筑物或农田的目的。
2.条带开采。根据煤层和上覆岩层组合条件,按一定的采留比,在被开采的煤层中采出一条,保留一条。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源,保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而减少覆岩移动,控制地表的移动和变形,实现对地面建、构筑物的保护。
3.覆岩离层带充填。根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性,在煤炭采出后一定时间间隔内,用钻孔往离层带空间高压注浆,充填,加固离层带空间,将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构,使离层带的下沉空间不再向地表传递,以减少或减缓地表下沉,保护地面建、构筑物或农田。
4.协调开采。厚煤层分层开采时,合理设计各工作面的开采间距,相互位置与开采顺序,使开采一个煤层(工作面)所产生的地表变形和开采另一个煤层(工作面)所产生的地表变形相互抵消或抵消一部分,以减少采动引起的地表变形,保护地面建、构筑物。
5.土地复垦。煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦;平地和修建梯田复垦,对积水沉陷区、潜水位较低的边坡地带,可采取平整土地、改造成梯田的方法复垦利用;输排法复垦开挖排水渠道,将沉陷区浅积水排出,使沉陷水淹地重新得到耕种;固体微生物复垦技术煤矸石添加适量微生物活化剂,经过一个植物生长期,就可建立起稳固的植物生长层,形成熟化的土壤。
三、结束语
开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因,有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。充填采煤法是减少地表下沉效果作好的方法,平朔矿区井工煤矿正在做膏体(煤泥水)充填的实验,这种方法可使采场没有或减少垮落带,能更好的减少地表下沉。
参考文献:
[1]马永梅,煤泥水处理方法的研究,煤炭科学技术,2007.5.
关键词：煤矿地质学；煤矿安全；矿物；岩石；地质构造；含煤岩系
文献标识码：A中图分类号：TD17 文章编号：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071
煤矿地质学是地质学的一个分支，是专门研究煤、煤层和含煤岩系的地质特征及成因、分布规律的科学，主要内容有矿物与岩石、地质构造、煤的形成和含煤岩系、煤田水文地质。煤矿安全是研究煤矿安全生产的一门学科，内容包括煤矿五大自然灾害防治：矿井瓦斯防治、矿尘防治、矿井火灭防治、矿井水防治、矿井顶板灾害防治等理论知识。下文重点论述煤矿地质对矿井瓦斯、矿井水、顶板管理的影响。
1影响瓦斯含量的地质因素
影响瓦斯含量的地质因素有：（1）煤的变质程度，褐煤没有产生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；长烟煤吸附能力低，最大吸附量为20～30m2/t；无烟煤吸附能力最强，最大吸附量达50～60m2/t。（2）围岩和煤层的渗透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地质构造，断裂构造，张性断裂有利于瓦斯的排放，压性断裂不利于瓦斯的排放。褶皱构造，顶板为致密并未暴露地表时，瓦斯含量背斜顶部增大，向斜槽部瓦斯含量减小。顶板为脆性岩石且裂隙较多时，瓦斯含量背斜顶部减小，向斜槽部增大。（4）地下水活动，地下水的流动有利于瓦斯的扩散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（岩层）表面吸附水分子，减少对瓦斯的吸附。水分子占据了煤（岩层）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地层出露地表的程度越高，越利于瓦斯扩散。（6）煤层埋藏深度，瓦斯风化带以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯压力随深度增加。影响煤与瓦斯突出的地质因素有：（1）煤层厚度，大于20cm煤层才会突出；煤层厚度增大，突出增大。（2）煤层埋藏深度，深度增加突出次数增多，突出强度增大，突出范围扩大。（3）地质构造，地质构造带控制突出范围。（4）煤的力学性质，软分层突出可能性大。（5）围岩性质硬而且厚，突出危险性增大。（6）其他地质因素，岩浆侵入、煤的变质程度高突出易发生，涌水量大突出危险性要小等。
2矿井水文地质对矿井水的影响
煤矿开采中，地下水或地表水进入矿井的过程，称为矿井充水。充水条件是水源和通道，是煤矿地质研究的内容。
2.1矿井的充水水源
大气降水：（1）矿井涌水量随季节的变化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滞后降水一段时间。（2）矿井涌水量的大小与地区有关。南方降雨多，矿井涌水量大；北方降雨少，矿井涌水量少。（3）随着开采深度的增加，大气降水对矿井涌水量的影响减少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季节性地表水由于是地下径流，仍然对涌水量有影响。地下水按埋藏条件将地下水分为：（1）上层滞水：地表以下局部隔水层以上的水。范围小，水量小，季节性，对开采影响不大；（2）潜水：地表以下，第一个稳定隔水层以上的水，对建井和露天煤矿影响较大；（3）承压水：充满两个稳定隔水层且有压力的重力水。煤矿开采水时，如果遇到这样的水源，就会有大量水涌入，会造成矿井淹紧，如我国华北石炭二叠纪煤系的顶板奥陶系石灰岩水。按含水层性质将地下水分为：（1）孔隙水：松散岩层中的水，对建井和露天煤矿影响较大；（2）裂隙水：岩层裂缝中的水，对煤矿生产影响较大；（3）岩溶水：石灰岩、白云岩等可溶性岩石中的水，对煤矿生产带来影响。老空水是采空区和废弃巷道由于长期停止排水积存的水，其特点是：（1）来势凶猛，短时间水量很大，常伴有有毒有害气体，带来恶性事故；（2）老空水是酸性水，腐蚀金属设备；（3）如果和其他水源无水力联系，容易疏干，否则不易疏干。
2.2矿井充水的通道
孔隙：如砾石、粗砂岩松散，存在空隙。导通性好，透水性强。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙。而最严重是构造裂隙，包括节理和断层。其中断层破碎带常是水源的通道和积水区，即可以导水也可以积水。溶隙：石灰岩、白云岩等可溶性岩石被水溶解，形成溶洞，互相导通。人为的充水通道：（1）封闭不良的钻孔。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（2）采矿活动采空区冒落产生的裂隙、煤层底板底鼓产生裂隙。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（3）矿井长期排水，形成水位陷落漏斗。向外扩展，到达新的水源，使矿井涌水量增大。
3采煤工作面顶板管理
顶压是地压表现的主要形式，顶压的大小主要取决于顶板岩石的物理力学性质。顶板事故分为掘进工作面顶板事故和采煤工作面的顶板事故。在掘进过程中，如遇到顶板破碎和压力大，容易发生冒顶。当遇到断层，褶曲的轴部的顶板破碎易发生冒顶事故，这些都和岩石的性质和地质构造有关，岩石强度低，受压后易破碎。当临近断层由于受地应力的作用，顶板岩层破碎，出现断层带。背斜和向斜的轴部由于受地应力的作用，顶板岩层破碎。掘进工程中，由于空顶作业导致顶板冒落，破岩后未及时支护出的顶板，在顶板压力的作用下就会冒落。采煤过程中，煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶，伪顶随采随落，直接顶在回柱或支架前移后垮落，应为煤层采高的2～3倍，冒落后充满采空区。否则基本顶处于悬空状态，随着悬空面积增大，基本顶来压，发生基本顶冒落。厚层难垮落的顶板，回柱放顶或支架前移，直接顶不冒落，形成大悬顶。到了一定程度，大面积来压，造成工作面垮面。采煤过程中由于煤层倾角过大，支架会下滑、倾斜，导致冒顶。另外，影响矿尘产生量的地质因素主要有：（1）地质构造：地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大；（2）煤层赋存条件：同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大，开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多；（3）煤岩的物理性质：节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大，反之则小。影响煤炭自燃的地质因素主要有：（1）煤的化学成分；（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件。综上所述，煤矿地质对煤矿安全有极大的影响，因此必须认真细致做好煤矿地质工作，研究影响煤矿安全生产的各种地质因素，为煤矿安全生产服务。
参考文献
[1]陶昆．煤矿地质[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008．
一、煤矿地质灾害的研究意义
煤矿地质灾害主要是人们在地下开采时不合理的破坏地质构造，给地面环境及人们生命财产带来严重危协的矿区灾害。它主要是自然地质灾害的一小部分，也是影响地质构造的最重要的一部分。矿井的采煤及掘进，会不断的把石块及煤炭掏空，造成地下水位降底，加速水土流失，给地面带来埸陷，不仅影响地面农作物的生长，而且严重时导致矿区房毁人亡。加速了山体滑坡的概率；同时地下开采也会诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、矿车脱轨，甚至煤堆滑落都成为事故原因最终夺去矿工生命。以上现象基本都是煤矿地质灾害的具体表现。
据有关部门统计国家能源有百分之八十来自煤炭，可见煤炭对我国经济建设的重要性；虽然煤炭在我国经济建设占有重要作用，但是因煤矿生产所造成的灾害也是相当严重的。在一定程度上制约着煤炭行业的发展，更严重是地质灾害带来的经济损失和人员伤亡，从死亡的人数看，因煤矿灾害所造成的死亡率占全国的十分之一以上。自1942年我国最严重的矿难发生在的日本占领下的中国辽宁（见本溪湖煤矿爆炸），共1549人死亡。近几年来中国一些地方因为违规开采，经常会出一些大的事故发生。2009年2月22日凌晨2时23分，山西省西山煤电集团屯兰煤矿南2采区发生瓦斯爆炸事故，当班入井436人，有77人丧生，还有113人本文由收集整理住院观察，其中21人伤势较重。同年12月6日山西洪洞105人死亡。瓦斯爆炸，矿方瞒报。不断发生的瓦斯事故再一次给我们敲晌了灾害防治的警钟。根据国家安监局数字，2012年，全国发生煤矿1120起，全年实际死亡人数1680人，煤炭百万吨死亡率从2002年的4.97降到2012年的0.56。虽然今年前十月这个比率进一步下降到0.35，但是相对于美国的这一数字高出了10倍，在中国煤矿采掘业仍然是一个高风险行业。
二、煤矿地质灾害形成的原因
矿井作业一般都在地下百米千米深进行，它不不像地面水利工程建设那样，能够因地制宜，可以利用预防避让的原则进行避与防。采矿的情况则相反，基本上都是明知道条件不好也得进行采掘。这样较容易造成各种地质灾害。其最主要的特征主要表现在以下几个方面。
1、在掘进过程中潜在的灾害特征
1.1山体滑坡
煤矿的开采、矸石的堆放破坏了坡体的原始应力平衡，是诱导滑坡崩塌灾害的重要因素。据不完全统计，每年因山体滑坡所造成的直接经济损失以数亿元计。比如，2011年7月7日经过一整天的紧张救援，山西某一露天煤矿山体滑坡中的5位被困者已不幸。据不完全统计，山西省某煤矿自上个世纪五十年代成立开始，共发生滑坡60多次，其本上每年都会发生一两次滑坡，其中一次最大的塌方量达到223万m3，2003年的滑坡还伴有泥石流。露天矿的滑坡不仅造成了停产事故，而且还对附近工厂的安全生产造成严重的危协。发生在今年1月11日上午8时20分，云南省镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生特大山体滑坡，46人被山体掩埋。12日确定遇难人数为46人。可见因采煤造成的山体滑坡对人们生命财产安全影响之大。
1.2地面沉降与塌陷
地面沉降与塌陷是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。在煤矿的开采过程中，地下开采工程破坏了采空区围岩的初始应力场及地下水位被人为的大量抽排，造成地下塌陷。由于采掘引起地面不均匀沉降，使水田无法排水、房屋墙体开裂、地基塌落陷洞。
1.3瓦斯突出
瓦斯可以在储气封闭系统中，以吸附或游离状态赋存于煤层的孔隙、裂隙、缝隙之中，当地应力作局部平衡调整时，破坏储气封闭系统，使蓄积的气体外溢释放。在自然和人为的某种作用下，亦可造成瓦斯突出的爆炸、火灾、人员中毒等灾害。据统计，我国在1992—2008年的10年，煤矿中发生煤与瓦斯突出近6万余次。造成的经济损失约120亿元。2005年2月14日辽宁阜心矿业集团孙家湾煤矿发生特别重大瓦斯爆炸事故以来，全国煤矿又接连发生29起瓦斯事故，共造成死亡及下落不明151人，受伤25人。其中瓦斯窒息事故18起，死亡35人，受伤4人；瓦斯爆炸和突出事故11起，死亡94人，下落不明22人，受伤21人。特大事故4起，分别是2月15日16时10分，云南省富源县竹园镇松林村一非法小煤矿发生瓦斯爆炸，造成13人死亡，15人受伤，9人下落不明；3月9日18时30分左右，山西吕梁地区交城县岭底乡香源沟煤矿（乡镇）发生瓦斯爆炸事故，28人遇难；3月14日11时左右，黑龙江省七台河矿业精煤（集团）有限责任公司新富煤矿
三区一采区发生爆炸事故，共有16名矿工遇难，2人生死不明；3月17日15时40分，重庆奉节县竹园镇新镇乡的苏龙寺煤矿（乡镇矿，有证）发生爆炸事故，已发现18人死亡，1人生死不明。
1.4矿井突水
煤矿突水事件在煤矿生产中也是常见的，掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿，大量地下水突然涌人矿山井巷的现象。矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区，在构造破碎的地段，常易发生矿井突水。但只要查明水文地质条件，采取措施，矿井突水是可以预防和治理的。当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。
三、煤矿地质灾害的防治分析
1、煤矿地质灾害的防治措施
1.1加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识
各级政府和有关部门应对防御煤矿地质灾害工作予以高度重视，开展各种形式煤矿地质灾害骑治知识的宣传教育活动，以提高民众对灾害的承受能力，使市、县（区）镇、乡各级领导及矿业管理员详细了解煤矿地质灾害灾情和掌握各项防灾减灾方法，积极主动地开展地质灾害防治工作，对可能出现地质灾害的煤矿地区。开展灾害预测和提出防范措施。
1.2合理开采煤矿资源，保护地质环境
遵循《环境保护法》、《矿产资源法》合理开发利用和保护地质环境的准则，加强地质灾害防治管理工作，提高人们的环境意识，避免或减少煤矿地质灾害事件发生。各级矿管部门应加强管理和监督，防止只图经济效益和生产指标的完成、回采原留保安煤柱的采掘活动。
【关键词】矿产资源 矿山环境 问题 破坏 对策
【中图分类号】f323.24 【文献标识码】a 【文章编号】1673-8209(2010)07-0-02
矿产资源开采点燃了人类文明的烛光,带来了经济和社会的繁荣,却造成了矿山环境的破坏,尤其是部分省、区露天煤矿的开采严重破坏了生态环境,造成矿山地质环境恶化,引发了一系列地质灾害,束缚了经济和社会的可持续发展。透视矿产资源开发对矿山环境的破坏问题,旨在树立和落实科学发展观,应用生态经济学原理和循环经济原理,指导矿产资源综合开发,促进延伸矿产资源产业链,实现固体、液体和气体废气物的零排放,通过长期的矿山环境整治和生态重建进而达到矿产资源开发与矿山环境整治双赢的目的。
矿山环境问题,是人类工程活动引发的各类环境问题中最重要的类型之一。矿产资源的开发极大地促进了经济繁荣、社会进步和人类文明,而相伴而生的大量矿山环境问题,不仅严重威胁人民的生命财产安全,而且严重影响区域乃至全国的经济社会的全面协调、可持续发展,甚至影响社会安全。
1 矿产资源开采带来的矿山生态环境问题
目前我国矿山环境问题较多,突出表现在五个方面,即采矿活动破坏了大量耕地和建设用地;采矿诱发地质灾害;采矿使矿区水均衡遭受破坏,产生各种水环境问题;矿山开采中废气、粉尘、废渣排放,产生大气污染和酸雨;采矿破坏自然地貌景观,影响整个地区环境的完整性。据2004年度《
3 治理矿山环境目前存在的问题
目前,各地国土资源管理部门都积极开展了一些矿山环境治理项目,取得了一定的成绩,但还存在着不少亟待解决的问题,主要有以下三个方面:
第一,矿山地质环境问题基础资料还很欠缺。由于我国的矿山种类比较齐全,矿点分布广,采矿企业众多。针对同一矿种,不同地区、不同经济成分的采矿企业在采矿水平和采矿方式上相差很大,对环境的影响也各不相同,调查难度极大,从而导致对我国矿山地质环境问题的现状基础资料还不完善。
第二,矿山恢复治理目前虽然已经形成了多元化的投资格局,但投资主体仍然还是中央财政和各级地方财政,社会资金的投入还有待加强。
第三,在治理项目管理上,除了参照财政部、国土资源部关于《探矿权采矿权使用费和价款使用管理办法(试行)》规定外,还无其他矿山地质环境治理项目管理办法出台,给项目的组织实施带来一定困难。同时,由于缺乏一套成熟、可行的矿山地质环境治理技术规程和一套适用于矿山地质环境治理工程的预算定额标准,治理项目的质量还有待进一步提高,各项目技术工程手段与费用定额还亟待规范。
4 进一步加强我国矿山环境治理的对策措施
我国矿产资源开采历史悠久,历史遗留下的矿山环境问题严重,因露天采矿、开挖和各类废渣、废石、尾矿堆置等,直接破坏与侵占大量土地;矿山开发诱发的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害有增无减;采矿疏排水破坏了地下水系统,井泉干枯,人畜饮水困难。这些都严重影响矿区周围群众的正常生活和社会稳定,也使得矿山环境恢复治理工作十分艰巨繁重。同时,我国国民经济发展正处于快速、持续、稳定的阶段,对矿产资源的需要将持续增加,由此引发的矿山环境问题日益严重,加强矿山环境的保护和治理已刻不容缓。进一步加强矿山环境治理需要注重以下几个方面:
第一,贯彻落实《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》以及国家环保总局、国土资源部和科技三部委联合的《矿山生态环境保护与污染防治技术政策》。坚持科学发展观,大力发展循环经济,加强矿山废弃物综合利用,进一步提高矿山废弃物资源化水平,努力提高矿山环境治理水平。同时坚持“强化法治,综合治理,不欠新账,多还旧账”的基本原则,“突出预防为主的方针,从源头防治污染和生态破坏,综合运用法律、经济、技术和必要的行政手段解决环境问题”。
第二,加快编制《全国矿山环境保护与治理规划》。鉴于目前我国矿山生态环境问题日益严重的形势,为科学、合理地指导和有计划、分步骤地安排全国矿山环境恢复治理工作,必须着手开展全国矿山环境保护与治理规划编制工作。要根据确定的目标,按轻重缓急提出与治理的主要任务。主要任务包括:对矿山开发建设的生态环境保护、矿山开发利用的“三废”处理、矿山土地复垦、矿山环境污染和生态破坏的治理及矿山次生地质灾害监测与防治等。
第三,明确重点。在目前国家财礼投入有限的情况下实施重点突破以起到示范作用,从而带动更多的社会资金参与进来。目前,我国矿山环境问题的一大特点是历史欠账太多,治理工作要以治理历史遗留的矿山环境问题为重点,提出具体的包括矿区损毁土地复垦,矿产开发造成的滑坡、泥石流、塌陷等次生地质灾害和地下水位下降、边坡失稳、水土流失等环境问题的防治,矿山废石、矿渣、尾矿等的无害化处理和资源化利用,以及矿山环境监测等在内的矿山环境恢复治理重点工程。
第四,加快全国范围的矿山地质环境调查工作,努力摸清我国矿山环境问题的“家底”。
第五,建立矿山环境恢复治理基金和完善矿山环境恢复治理保证金制度,进一步拓宽矿山恢复治理产业化以吸引更多的社会投资。
第六,加快《矿山地质环境治理技术规程》和《矿山地质环境治理工程的预算定额标准》的建设,加强项目管理,提高各个恢复治理项目的工程质量。
解决矿山环境综合治理问题,必须明确指导思想,积极推进资源利用方式从粗放型向集约型转变,延伸相对资源产业链;全天实行矿山生态经济管理,运用循环经济理念指导矿产品综合开发;要把矿山环境保护纳入企业的决策管理,采用清洁生产工艺,最终实现矿山废渣、废气、废水的零排放;积极进行矿山环境整治,高标准立体式复垦、恢貌、绿化、美化被破坏污染矿山,达到资源开发效益明显和矿山环境双赢。
