露天煤矿地质灾害的形成原因及治理措施

摘要：随着国民经济的发展，煤炭资源的开发利用为国家经济建设和人民物质生活提供了充足的资源，但在煤炭资源开发的过程中也引发了一系列的矿山地质灾害，极大地威胁着露天煤矿人员生命及财产安全。分析和总结了我国露天煤矿常见地质灾害的形成原因和相应的治理措施，以供露天煤矿在矿山地质灾害治理中借鉴。

关键词：地质灾害；形成原因；治理措施

一、露天煤矿地质灾害的形成原因

1.1露天煤矿采空区塌陷灾害的形成原因

由于过去煤矿开采技术落后，井工小煤窑无序开采，导致形成大量未处理的采空区，同时受技术、资金等多方面的限制，历史遗留的采空区未进行治理。加之之前落后的开采方式和管理，导致小煤窑无资料可查，给现在的采空区治理带来了严重的安全隐患。近年来煤矿开采不断出现因采空区而导致的安全问题，因此必须对其进行合理、科学地治理。 1.2露天煤矿滑坡灾害的形成原因

采用露天开采的矿山，无论矿山开采年限长短，其边坡都存在潜在滑坡的危害问题，而导致露天煤矿发生滑坡的因素很多，而以下几种因素对滑坡起控制性作用。

1)不连续面在边坡破坏中的作用。边坡的稳定性是随岩体中不连续面的倾角而变化的，尤其当倾角在30。一70。之间时，极易发生边坡滑动。

2)边坡的几何形态导致其坡体应力分布不断发生变化。当坡体底部的软弱结构面受到破坏或下伏软弱层的顶面受到破坏时，坡体失去原有的应力平衡，便会引发滑坡。

3)岩土体力学性质的改变，使坡体强度发生变化。风化作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低，促使边坡变形与破坏，坡体岩土风化越深，斜坡稳定性越差，稳定坡角越小。 4)边坡直接受各种力的作用。区域构造应力的变化、地震、爆破、地下动静水压力，及施工载荷等，都使边坡直接受力。对边坡稳定的影响直接而迅速。露天煤矿滑坡是边坡岩土体在重力作用，以及其他外部应力作用下，导致滑坡体沿某一弱面滑移的一种不良地质现象。随着露天采场开挖与延深，边坡岩体内部应力发生重新分布，引起岩体内部应力场不断调整与变化，并在坡脚处产生应力集中，当岩体应力超过其强度时，导致岩体发生剪切破坏，即形成滑坡。由此可知，滑坡产生原因主要是矿山岩体结构、自重应力、构造力、渗透力和震动力综合作用的结果。

1.3露天煤矿崩塌灾害的形成原因

露天煤矿崩塌灾害主要出现在终了台阶和或高陡边坡，具有突然性及不易察觉性，危害较大。诱发崩塌的内部因素主要是其对应的地质结构及岩体自重力的作用；外部因素主要有风化、雨水侵蚀、地表水的冲刷浸泡及爆破震动等。由上述因素单独或相互作用而诱发露天煤矿崩塌地质灾害的发生。 1.4露天煤矿水灾的形成原因

露天煤矿的水是指露天矿在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道漏人露天坑里水的总称。为保证露天矿生产和建设工作的顺利进行，必须采取各种措施，防止水进入采场或将采场内水排至地面。前者叫防水，后者叫排水，统称为防排水。当矿坑内涌水超过正常排水能力时，就将造成水害[61。因此，与水害做斗争要贯彻“以防为主、防排结合”的方针，从而消除水患。露天煤矿水灾形成的原因主要包括2方面：

1)地下水涌出。露天煤矿经过人为开挖，破坏原有地下水系统，导致地下水涌出，并涌人采坑内形成露天矿水灾。

2)地表水汇入。地表水包括来自汇水面积小的地表、坡面径流、季节性冲沟、大气降水，而大气降水因其所具有的不确定性，注定其危害性较大。由于露天煤矿作业现场均裸露于地表，大气降水通过地表、坡面径流直接汇人露天煤矿作业现场，对露天煤矿形成露天矿水灾。 1.5露天煤矿火区灾害的形成原因

露天煤矿的火区除直接威胁生产安全外，还会造成大量的煤炭资源浪费和矿区环境的恶化圈。火区的形成原因及特征如下：

1)随着干燥的气候和强劲的风力，改善了煤体自燃的供氧条件，加剧了分布在煤层露头、浅部、老窑采空区的火区的形成和发展。

2)采用房柱式开采的小煤窑或以掘代采的简易开采方式，无开采规划，巷道相互贯通，长期漏风供氧，导致多处遗煤形成大面积火区，给现在的治理工作造成了严重的安全隐患。 3)地表收到扰动后致使岩体破碎、裂隙贯通，并与采空区相通、供氧，为火区提供了持续不断的供氧条件。

1.6露天煤矿环境地质灾害的形成原因

露天煤矿开采过程中要占用及破坏大面积的土地资源，同时也深深的影响地表生态环境和矿区地貌景观，并且平原地区露天矿山开采均需占用耕地或草地，而山区除占用耕地外还会占用部分林地，同时开采过程中所产生的废石、废渣及废水等除占用和破坏土地及森林外，还极易引发环境地质问题。

二、露天煤矿地质灾害的治理措施 2.1露天煤矿滑坡灾害的治理措施

目前，露天煤矿广泛应用的防治滑坡的措施有预应力锚杆(索)加固边坡、抗滑桩加固边坡及采矿工程控制措施等。

1)预应力锚杆(索)加固边坡。预应力锚杆(索)加固边坡就是将锚杆(有时用钢索，也称锚索)沿事先穿凿好的钻孔插入其中并锚固，再给锚杆施加预应力，迫使潜在滑体向深部稳定的岩体压紧，进而使滑动面处摩擦阻力增加，达到提高滑体的稳定性。

2)抗滑桩加固边坡。抗滑桩加固是将作用于桩体的滑坡推力一部分经由桩体传至前滑体，由桩前滑动面上的抗滑力平衡；另一部分桩体传至滑动面以下的岩体中，进而桩前滑动推力减少，滑体稳定性提高。抗滑桩治理滑坡主要适用于滑面上下岩体完整性较好、厚度较大的滑体。

3)采矿工程控制。采矿工程控制边坡稳定的措施主要有削坡减重、坡地回填、留临时防滑煤壁，合理设计开拓系统和开采程序等。 2.2露天煤矿崩塌灾害的治理措施

1)清理危岩。对到界端帮首先应采用人工配合小型设备清理边坡各台阶的危岩，及时封堵道路，设置安全警示标志，防止或提醒人员和设备误人危险区内。

2)拦截滚石。严格按照设计规范要求对到界端帮留设安全平台及清扫平台，对于经常出现悬石滚落、泥夹石剥落和小型崩塌的地段，应设置拦截构筑物和安全警示标志，用以拦截崩塌滚石。

3)降低台阶高度。对岩体强度较低的区域，应采用降低单个台阶边坡高度或放缓台阶边坡角度等方法，增强边坡的稳定性，避免出现片帮或滑坡灾害。

4)加强矿区开采管理。设置专人对开采过程中的各项工作及重点位置进行安全管理和监测工作，监督检查台阶高度、安全平台宽度、最终帮坡是否严格按照设计进行开采作业。 2.3露天煤矿采空区灾害的的治理措施

因井工小煤窑开采期间所形成的井筒已经基本报废，不具备安全条件，无法对其采空区进行有效治理，为此对采空区的治理只能在地表进行。考虑到采空区与露天矿坑在平面上相距较近且部分重叠，因此可利用已存在的露天矿坑，利用露天剥离的方法处理采空区。 采用露天剥离法处理采空区，就是先采用露天剥岩的方式将地表岩土剥走，使采空区的覆盖层厚度降低，待快接近采空区再在底部台阶采用塌陷爆破直接崩塌顶板，彻底消除采空区突然塌陷的安全隐患。露天剥离法除可以处理采空区外，在条件允许、保证安全的情况下亦可回收部分资源，获取一定经济效益，有效减少采空区治理成本，在确保安全生产的同时提高矿山效益。 结语：

通过对露天煤矿常见不同类型地质灾害其相应的形成原因进行分析，并对其防治措施进行分类总结，为露天煤矿在矿山地质灾害治理中提供借鉴。 参考文献：

[1]胡坤，庞威．露天矿山地质灾害防治对策初探[J]．采矿技术，2017(2)：52—53． [2]陈秀峰．论矿山地质灾害及其防治[J]．煤，2018(9)：51-52．

[3]田树昆，郭仝锁，吴迪．基于FLAC如的软岩复合边坡变形机理分析[J]．露天采矿技术，2018(8)：31—32

[4]秦定明．矿山地质灾害分析及防治[J].中国矿山工程，2019(2)：29—32．