矿山测量在矿山安全生产的作用

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摘要：为了掌握煤矿开采过程中地表沉陷的规律，必须对开采沉陷进行现场测量。分析了煤矿开采地表沉陷的原因、危害及测量方法，并探讨了矿山测量对矿山安全生产的作用，可以为认识矿山测量的重要性提供一定的指导。

关键词：煤矿开采；地表沉陷；矿山测量；安全生产

中国煤矿多采用井工开采方法，在开采时通常采用垮落法管理顶板，这会引起工作面一定区域的地表发生下沉。若开采区域内无人居住或没有重要设施，则开采引起的地表沉陷可以忽略不计。然而，现在很多矿区都有一些重要的设施或村落，这就要求不得不考虑到开采沉陷的影响。在开采沉陷区内，地表不均匀下沉会导致一些建筑物或设施出现破坏，影响其安全正常的使用。为了评估煤矿开采对地表建筑物及设施的影响程度，需要建立地表观测站来测量地表的下沉，这主要通过矿山测量工作完成。本文分析了煤矿开采地表沉陷的原因、危害及测量方法，探讨了矿山测量对矿山安全生产的作用。

1煤矿开采地表沉陷的原因危害及测量方法

1.1开采引起地表沉陷的原因分析。中国煤矿多采用井工开采，在井工开采时通常采用垮落法管理煤层顶板，即让采空区上方的煤层顶板完全垮落填满采空区。煤矿顶板垮落后不能完全填满煤层开采所产生的空间，导致煤层上方的岩层发生运动。采空区上方的岩层可以分为垮落带、冒落带及弯曲下沉带。随着采空区面积的增大，岩层移动的范围也会增加。当岩层移动波及到地表时，就会出现地表下沉。地表下沉值在采空区的中心处达到最大，随着远离采空区，下沉值会呈现非线性递减。地表下沉的不均匀特性，会引发一定的煤矿地质灾害。地表下沉的剧烈程度与煤矿的开采方法、开采强度、开采深度及覆岩岩层的特性有很大的关系。图1为煤矿开采沉陷示意图。t.时间，d；x.开采范围，m；y.下沉值，m。1.2地表沉陷引起的危害分析。若在地表沉陷区域内有一些建筑物和设施，则这些建筑物与设施不可避免地会受到影响。不同设施的破坏形式可能表现得不同。对一些民房造成的损害，早期表现为墙体上出现1条或数条微小的裂缝。工作面与这些民房的水平距离越来越近时，房屋将因受到强烈的采动影响而倒塌。而采煤对一些公共设施的威胁更大，例如公路、铁路等。工作面穿过公路下方时，可能一段时间内公路没有出现明显变化，但由于采空区的不稳定性，可能在某一天公路会出现大面积塌陷，这会引起重大的交通事故。此外，地表沉陷有时会破坏岩层的完整性，导致岩层的隔水层被破坏。若工作面附近有大型水库等水源，则水会顺着裂缝流入到煤矿井下，轻则导致矿井工作面被淹没，重则导致整个矿井被淹没。因此，必须注意工作面的采动影响范围[1]。1.3地表沉陷的测量方法。为了掌握煤矿开采过程中地表沉陷的规律，必须对开采沉陷进行现场测量。值得注意的是，由于地表沉陷的力学机制比较复杂，很难采用数值模拟方法进行地表下沉预计。考虑到地表沉陷过程中地表的位置会发生变化，在测量时需要预埋一定的标记点。通常采用混凝土加一根钢筋制成的水泥桩，其通常布置在工作面的走向，而且要等间距布置。矿山地表沉陷测量的主要目的是获得开采沉陷区的地表下沉情况。每隔一段时间来测量水泥桩的位置和高程变化，可以采用水准仪和经纬仪进行测量。测量完成后，绘制工作面采空区上方对应的地表下沉曲线等值线图。通过等值线图就可以对工作面开采的影响范围做出合理的估计[2]。

2矿山测量工作对矿山安全生产的作用

2.1为地表沉陷灾害防治提供参考。开采沉陷是传统煤矿开采中不可避免的。在过去，矿山开采区域多位于一些无人区域，人们对煤矿开采沉陷引起的地质灾害并没有重视。而现在，很多煤矿开采时会穿过一些居民生活区，这就要求不得不考虑地表沉陷带来的影响。为了评估地表沉陷对地表建筑物及设施的影响，需要对地表变形进行测量。对于一些地表变形严重的区域，煤矿企业需要将其居民迁走，若不迁走，则居民的生命安全很容易受到威胁；而对于一些公共设施，例如公路、铁路等，需要根据地表变形情况采取合适的保护措施。若采取的保护措施不够，则很容易造成对一些设施不可逆转的损害。因此，准确的矿山测量有助于地表沉陷灾害防治，从而保证人民的生命和财产安全。2.2为地表沉陷区治理提供资料。为了提高土地资源的利用率，在煤层开采完成后，需要对开采沉陷区进行治理，即土地复垦。土地复垦的主要目的是采用一些措施恢复煤矿开采沉陷区的生态环境。这个过程也属于国家对煤矿企业的硬性要求，所有煤矿企业必须完成。在土地复垦之前，需要对沉陷区域的具体情况有详细了解，例如沉陷区的贯穿裂缝情况、最大下沉点的位置等。基于这些信息可以采取一些针对性的措施，主要是对一些下沉区域进行回填，使地表重新恢复平整。回填所用的土量需要根据实测的地表下沉量来进行计算，这关系到土地复垦的治理成本。由此可见，地表沉陷测量可以为地表沉陷区治理提供一手可靠的资料。2.3为地表沉陷下沉值预计提供参数。考虑到地表沉陷的影响范围对煤矿开采十分重要，因此必须要对地表沉陷进行测量。有时需在开采之前对地表下沉值进行预计，这对工作面上方村庄和建筑物保护措施的选择十分重要。然而由于煤矿开采沉陷的力学机理十分复杂，涉及过多的连续、非连续岩层参数的选择问题，采用数值模拟方法很难准确地对开采沉陷进行预计。通常采用一些经验方法来进行地表沉陷下沉值的预计，在预计过程中只需要给定几个关键参数即可。这些关键参数在同一个矿区基本上变化不大。因此，矿区内其他工作面地表沉陷测量的数据可以为下个工作面地表沉陷的预计提供相应参数[3-4]。

3结语

传统采矿方法采用垮落法管理顶板，这不可避免地会出现煤矿开采沉陷区。地表沉陷的不均匀特性，使得其会产生一定的煤矿地质灾害。地表沉陷的剧烈程度与煤矿的开采方法、开采强度、开采深度及覆岩岩层的特性有很大的关系。若在地表沉陷区域有一些建筑物和设施，则它们不可避免地会受到影响。不同设施的破坏形式可能表现得不同。为了掌握煤矿开采过程中地表下沉的规律，必须对开采沉陷进行现场测量。值得注意的是，由于地表沉陷的力学机制比较复杂，很难采用数值模拟方法来进行地表下沉值预计。矿山测量工作对于地表沉陷防治工作的重要性主要体现在为地表沉陷灾害防治提供参考、为地表沉陷区治理提供资料以及为地表沉陷下沉值的预计提供参数。

参考文献：

［1］李文.矿山测量对矿山安全生产的作用［J］.冶金管理，2020(5)：118-119.

［2］井春雨，韩冬冬.试析矿山测量对矿山安全生产的作用［J］.世界有色金属，2019(23)：121-122.

［3］郑晓宇.论矿山测量对矿山安全生产的作用［J］.世界有色金属，2019(19)：123-124.

［4］王丽.论矿山测量对矿山安全生产的作用［J］.世界有色金属，2019(18)：136.

作者:曹红丽 单位:山西汾河焦煤股份有限公司