礦山測量在礦山安全生產的作用

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摘要：為了掌握煤礦開采過程中地表沉陷的規律，必須對開采沉陷進行現場測量。分析了煤礦開采地表沉陷的原因、危害及測量方法，并探討了礦山測量對礦山安全生產的作用，可以為認識礦山測量的重要性提供一定的指導。

關鍵詞：煤礦開采；地表沉陷；礦山測量；安全生產

中國煤礦多采用井工開采方法，在開采時通常采用垮落法管理頂板，這會引起工作面一定區域的地表發生下沉。若開采區域內無人居住或沒有重要設施，則開采引起的地表沉陷可以忽略不計。然而，現在很多礦區都有一些重要的設施或村落，這就要求不得不考慮到開采沉陷的影響。在開采沉陷區內，地表不均勻下沉會導致一些建筑物或設施出現破壞，影響其安全正常的使用。為了評估煤礦開采對地表建筑物及設施的影響程度，需要建立地表觀測站來測量地表的下沉，這主要通過礦山測量工作完成。本文分析了煤礦開采地表沉陷的原因、危害及測量方法，探討了礦山測量對礦山安全生產的作用。

1煤礦開采地表沉陷的原因危害及測量方法

1.1開采引起地表沉陷的原因分析。中國煤礦多采用井工開采，在井工開采時通常采用垮落法管理煤層頂板，即讓采空區上方的煤層頂板完全垮落填滿采空區。煤礦頂板垮落后不能完全填滿煤層開采所產生的空間，導致煤層上方的巖層發生運動。采空區上方的巖層可以分為垮落帶、冒落帶及彎曲下沉帶。隨著采空區面積的增大，巖層移動的范圍也會增加。當巖層移動波及到地表時，就會出現地表下沉。地表下沉值在采空區的中心處達到最大，隨著遠離采空區，下沉值會呈現非線性遞減。地表下沉的不均勻特性，會引發一定的煤礦地質災害。地表下沉的劇烈程度與煤礦的開采方法、開采強度、開采深度及覆巖巖層的特性有很大的關系。圖1為煤礦開采沉陷示意圖。t.時間，d；x.開采范圍，m；y.下沉值，m。1.2地表沉陷引起的危害分析。若在地表沉陷區域內有一些建筑物和設施，則這些建筑物與設施不可避免地會受到影響。不同設施的破壞形式可能表現得不同。對一些民房造成的損害，早期表現為墻體上出現1條或數條微小的裂縫。工作面與這些民房的水平距離越來越近時，房屋將因受到強烈的采動影響而倒塌。而采煤對一些公共設施的威脅更大，例如公路、鐵路等。工作面穿過公路下方時，可能一段時間內公路沒有出現明顯變化，但由于采空區的不穩定性，可能在某一天公路會出現大面積塌陷，這會引起重大的交通事故。此外，地表沉陷有時會破壞巖層的完整性，導致巖層的隔水層被破壞。若工作面附近有大型水庫等水源，則水會順著裂縫流入到煤礦井下，輕則導致礦井工作面被淹沒，重則導致整個礦井被淹沒。因此，必須注意工作面的采動影響范圍[1]。1.3地表沉陷的測量方法。為了掌握煤礦開采過程中地表沉陷的規律，必須對開采沉陷進行現場測量。值得注意的是，由于地表沉陷的力學機制比較復雜，很難采用數值模擬方法進行地表下沉預計?？紤]到地表沉陷過程中地表的位置會發生變化，在測量時需要預埋一定的標記點。通常采用混凝土加一根鋼筋制成的水泥樁，其通常布置在工作面的走向，而且要等間距布置。礦山地表沉陷測量的主要目的是獲得開采沉陷區的地表下沉情況。每隔一段時間來測量水泥樁的位置和高程變化，可以采用水準儀和經緯儀進行測量。測量完成后，繪制工作面采空區上方對應的地表下沉曲線等值線圖。通過等值線圖就可以對工作面開采的影響范圍做出合理的估計[2]。

2礦山測量工作對礦山安全生產的作用

2.1為地表沉陷災害防治提供參考。開采沉陷是傳統煤礦開采中不可避免的。在過去，礦山開采區域多位于一些無人區域，人們對煤礦開采沉陷引起的地質災害并沒有重視。而現在，很多煤礦開采時會穿過一些居民生活區，這就要求不得不考慮地表沉陷帶來的影響。為了評估地表沉陷對地表建筑物及設施的影響，需要對地表變形進行測量。對于一些地表變形嚴重的區域，煤礦企業需要將其居民遷走，若不遷走，則居民的生命安全很容易受到威脅；而對于一些公共設施，例如公路、鐵路等，需要根據地表變形情況采取合適的保護措施。若采取的保護措施不夠，則很容易造成對一些設施不可逆轉的損害。因此，準確的礦山測量有助于地表沉陷災害防治，從而保證人民的生命和財產安全。2.2為地表沉陷區治理提供資料。為了提高土地資源的利用率，在煤層開采完成后，需要對開采沉陷區進行治理，即土地復墾。土地復墾的主要目的是采用一些措施恢復煤礦開采沉陷區的生態環境。這個過程也屬于國家對煤礦企業的硬性要求，所有煤礦企業必須完成。在土地復墾之前，需要對沉陷區域的具體情況有詳細了解，例如沉陷區的貫穿裂縫情況、最大下沉點的位置等。基于這些信息可以采取一些針對性的措施，主要是對一些下沉區域進行回填，使地表重新恢復平整。回填所用的土量需要根據實測的地表下沉量來進行計算，這關系到土地復墾的治理成本。由此可見，地表沉陷測量可以為地表沉陷區治理提供一手可靠的資料。2.3為地表沉陷下沉值預計提供參數?？紤]到地表沉陷的影響范圍對煤礦開采十分重要，因此必須要對地表沉陷進行測量。有時需在開采之前對地表下沉值進行預計，這對工作面上方村莊和建筑物保護措施的選擇十分重要。然而由于煤礦開采沉陷的力學機理十分復雜，涉及過多的連續、非連續巖層參數的選擇問題，采用數值模擬方法很難準確地對開采沉陷進行預計。通常采用一些經驗方法來進行地表沉陷下沉值的預計，在預計過程中只需要給定幾個關鍵參數即可。這些關鍵參數在同一個礦區基本上變化不大。因此，礦區內其他工作面地表沉陷測量的數據可以為下個工作面地表沉陷的預計提供相應參數[3-4]。

3結語

傳統采礦方法采用垮落法管理頂板，這不可避免地會出現煤礦開采沉陷區。地表沉陷的不均勻特性，使得其會產生一定的煤礦地質災害。地表沉陷的劇烈程度與煤礦的開采方法、開采強度、開采深度及覆巖巖層的特性有很大的關系。若在地表沉陷區域有一些建筑物和設施，則它們不可避免地會受到影響。不同設施的破壞形式可能表現得不同。為了掌握煤礦開采過程中地表下沉的規律，必須對開采沉陷進行現場測量。值得注意的是，由于地表沉陷的力學機制比較復雜，很難采用數值模擬方法來進行地表下沉值預計。礦山測量工作對于地表沉陷防治工作的重要性主要體現在為地表沉陷災害防治提供參考、為地表沉陷區治理提供資料以及為地表沉陷下沉值的預計提供參數。

參考文獻：

［1］李文.礦山測量對礦山安全生產的作用［J］.冶金管理，2020(5)：118-119.

［2］井春雨，韓冬冬.試析礦山測量對礦山安全生產的作用［J］.世界有色金屬，2019(23)：121-122.

［3］鄭曉宇.論礦山測量對礦山安全生產的作用［J］.世界有色金屬，2019(19)：123-124.

［4］王麗.論礦山測量對礦山安全生產的作用［J］.世界有色金屬，2019(18)：136.

作者:曹紅麗 單位:山西汾河焦煤股份有限公司