第4章 煤礦環(huán)境地質(zhì)

1、教學(xué)目的：教學(xué)目的： 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，了解并掌握環(huán)境地質(zhì)的通過(guò)本章學(xué)習(xí)，了解并掌握環(huán)境地質(zhì)的基本研究?jī)?nèi)容和方法，了解采礦導(dǎo)致的基本研究?jī)?nèi)容和方法，了解采礦導(dǎo)致的環(huán)境災(zāi)害及治理的措施。環(huán)境災(zāi)害及治理的措施。教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：一、概述一、概述（一）礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)的研究對(duì)象和內(nèi)容（一）礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)的研究對(duì)象和內(nèi)容1. 環(huán)境科學(xué)環(huán)境科學(xué)（1）環(huán)境科學(xué)）環(huán)境科學(xué) 研究人類(lèi)、生物活動(dòng)與環(huán)境關(guān)系的科學(xué)。研究人類(lèi)、生物活動(dòng)與環(huán)境關(guān)系的科學(xué)。 主要研究人類(lèi)或生物與地殼環(huán)境變遷的關(guān)系，主要研究人類(lèi)或生物與地殼環(huán)境變遷的關(guān)系，地殼環(huán)境變遷給人類(lèi)或生物造成的危害和結(jié)果，地殼環(huán)境變遷給人類(lèi)或生物造成的危害和結(jié)果，以及改善

2、和控制大氣圈、生物圈和巖石圈環(huán)境以及改善和控制大氣圈、生物圈和巖石圈環(huán)境惡化的原理和方法。惡化的原理和方法。（2）礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)）礦區(qū)環(huán)境地質(zhì) 研究礦區(qū)原始和次生環(huán)境的地質(zhì)條件，環(huán)境研究礦區(qū)原始和次生環(huán)境的地質(zhì)條件，環(huán)境污染的因素、程度和危害性。污染的因素、程度和危害性。2.礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)的研究?jī)?nèi)容礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)的研究?jī)?nèi)容 1）礦區(qū)環(huán)境原始的地質(zhì)調(diào)查和質(zhì)量評(píng)價(jià)）礦區(qū)環(huán)境原始的地質(zhì)調(diào)查和質(zhì)量評(píng)價(jià)（1 1）調(diào)查地質(zhì)體內(nèi)有害物質(zhì)的種類(lèi)、數(shù)量分、）調(diào)查地質(zhì)體內(nèi)有害物質(zhì)的種類(lèi)、數(shù)量分、成分、賦存狀態(tài)和分布規(guī)律成分、賦存狀態(tài)和分布規(guī)律（2 2）調(diào)查與有害物質(zhì)擴(kuò)散有關(guān)的地質(zhì)條件）調(diào)查與有害物質(zhì)擴(kuò)散有關(guān)的地質(zhì)條件（

3、3 3）評(píng)價(jià)與地質(zhì)條件有關(guān)的原始環(huán)境質(zhì)量）評(píng)價(jià)與地質(zhì)條件有關(guān)的原始環(huán)境質(zhì)量（4 4）圈定由有害物質(zhì)構(gòu)成的污染源分布范圍）圈定由有害物質(zhì)構(gòu)成的污染源分布范圍2）為礦區(qū)環(huán)境工程或工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和提供）為礦區(qū)環(huán)境工程或工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和提供地質(zhì)資料地質(zhì)資料（1 1）提供矸石堆放場(chǎng)地的地質(zhì)資料）提供矸石堆放場(chǎng)地的地質(zhì)資料（2 2）提供治理）提供治理“三廢三廢”所需的地質(zhì)資料所需的地質(zhì)資料3）進(jìn)行污染現(xiàn)狀和污染控制效果的調(diào)查和研究）進(jìn)行污染現(xiàn)狀和污染控制效果的調(diào)查和研究（1 1）污染現(xiàn)狀的調(diào)查、監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)）污染現(xiàn)狀的調(diào)查、監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)（2 2）了解環(huán)保措施的效果）了解環(huán)保措施的效果（二）礦區(qū)環(huán)境

4、地質(zhì)工作的要求和方法（二）礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)工作的要求和方法1.礦區(qū)水土環(huán)境污染的地質(zhì)調(diào)查礦區(qū)水土環(huán)境污染的地質(zhì)調(diào)查 （1）礦區(qū)原始環(huán)境的地質(zhì)調(diào)查）礦區(qū)原始環(huán)境的地質(zhì)調(diào)查 對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)的原生巖石、風(fēng)化巖石和土壤進(jìn)對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)的原生巖石、風(fēng)化巖石和土壤進(jìn)行系統(tǒng)的取樣鑒定和化驗(yàn)，查明各類(lèi)巖土中有害元行系統(tǒng)的取樣鑒定和化驗(yàn)，查明各類(lèi)巖土中有害元素的種類(lèi)、含量和賦存狀態(tài)，為研究元素的分布、素的種類(lèi)、含量和賦存狀態(tài)，為研究元素的分布、擴(kuò)散、遷移和濃集規(guī)律，控制環(huán)境污染提供基礎(chǔ)地?cái)U(kuò)散、遷移和濃集規(guī)律，控制環(huán)境污染提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。質(zhì)資料。（2）礦區(qū)水流的定期觀測(cè)）礦區(qū)水流的定期觀測(cè) 對(duì)礦區(qū)所有地表和地下水體，尤

5、其是礦井、洗對(duì)礦區(qū)所有地表和地下水體，尤其是礦井、洗選廠和矸石山排放的水流，應(yīng)定期觀測(cè)流量，采樣選廠和矸石山排放的水流，應(yīng)定期觀測(cè)流量，采樣化驗(yàn)水中的元素種類(lèi)和含量。將流動(dòng)水與非流動(dòng)水，化驗(yàn)水中的元素種類(lèi)和含量。將流動(dòng)水與非流動(dòng)水，污染水與未污染水，地表水與地下水的化學(xué)成分進(jìn)污染水與未污染水，地表水與地下水的化學(xué)成分進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)合礦區(qū)地形、地貌和水文地質(zhì)條件，行分析對(duì)比，結(jié)合礦區(qū)地形、地貌和水文地質(zhì)條件，確定污染水的擴(kuò)散途徑和影響范圍，為控制水質(zhì)污確定污染水的擴(kuò)散途徑和影響范圍，為控制水質(zhì)污染提供依據(jù)。染提供依據(jù)。（3）地方性疾病的調(diào)查）地方性疾病的調(diào)查 配合有關(guān)部門(mén)，在礦區(qū)附近范圍內(nèi)，隨

6、著配合有關(guān)部門(mén)，在礦區(qū)附近范圍內(nèi)，隨著開(kāi)采工作的進(jìn)展，分期調(diào)查地方性疾病的種類(lèi)、開(kāi)采工作的進(jìn)展，分期調(diào)查地方性疾病的種類(lèi)、病因、影響程度和范圍，確定地方性疾病與環(huán)病因、影響程度和范圍，確定地方性疾病與環(huán)境條件和污染的關(guān)系。境條件和污染的關(guān)系。2.礦區(qū)空氣環(huán)境污染的地質(zhì)調(diào)查礦區(qū)空氣環(huán)境污染的地質(zhì)調(diào)查1）有害粉塵的地質(zhì)調(diào)查）有害粉塵的地質(zhì)調(diào)查 配合通風(fēng)安全部門(mén)，在巷道、采面和破碎車(chē)間收集粉塵配合通風(fēng)安全部門(mén)，在巷道、采面和破碎車(chē)間收集粉塵樣品，經(jīng)化學(xué)分析和巖礦鑒定，查明有害粉塵的種類(lèi)、樣品，經(jīng)化學(xué)分析和巖礦鑒定，查明有害粉塵的種類(lèi)、數(shù)量和來(lái)源，作為通風(fēng)安全部門(mén)采取防塵措施的依據(jù)。數(shù)量和來(lái)源，作為通

7、風(fēng)安全部門(mén)采取防塵措施的依據(jù)。顯微鏡下鑒定粉塵，主要包括以下內(nèi)容：顯微鏡下鑒定粉塵，主要包括以下內(nèi)容： （1）礦物成分）礦物成分 粉塵的礦物成分不同，其毒性和對(duì)人體的危害程度各粉塵的礦物成分不同，其毒性和對(duì)人體的危害程度各異。例如石英粉塵游離二氧化硅含量一般都在異。例如石英粉塵游離二氧化硅含量一般都在70%以上，以上，其致纖維作用較強(qiáng)，因此對(duì)人體的危害最大，國(guó)家衛(wèi)生其致纖維作用較強(qiáng)，因此對(duì)人體的危害最大，國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)為1.0 mg/m31.5mg/m3某些金屬礦物粉塵經(jīng)呼吸道吸某些金屬礦物粉塵經(jīng)呼吸道吸入，可能引起金屬中毒。煤粉塵游離二氧化硅含量一般入，可能引起金屬中毒。煤粉塵游離二氧化

8、硅含量一般都在都在10%以下，因此對(duì)人體的危害相應(yīng)小一些，國(guó)家衛(wèi)以下，因此對(duì)人體的危害相應(yīng)小一些，國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為生標(biāo)準(zhǔn)為6mg/m3。（2）粉塵粒度）粉塵粒度 一般人體呼吸時(shí)一般人體呼吸時(shí)10m以上粒徑的塵粒大多以上粒徑的塵粒大多數(shù)會(huì)被上呼吸道阻留，而粒徑數(shù)會(huì)被上呼吸道阻留，而粒徑5m以下的塵粒以下的塵粒則可達(dá)呼吸道深部，特別是粒徑為則可達(dá)呼吸道深部，特別是粒徑為12m的的粉塵對(duì)人體危害極大。粉塵對(duì)人體危害極大。 （3）粉塵形態(tài)）粉塵形態(tài) 粉塵的形狀在一定程度上也影響其危害程粉塵的形狀在一定程度上也影響其危害程度。越接近球形的粉塵，其穩(wěn)定性越好，沉降度。越接近球形的粉塵，其穩(wěn)定性越好，沉降速度

9、越慢。圓形塵粒對(duì)人體危害較小，而角形速度越慢。圓形塵粒對(duì)人體危害較小，而角形塵粒對(duì)人體危害相對(duì)較大。塵粒對(duì)人體危害相對(duì)較大。 3.礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)圖件的編制礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)圖件的編制（1）環(huán)境污染分布圖）環(huán)境污染分布圖 以礦區(qū)地形地質(zhì)圖為地圖，反映環(huán)境單元以礦區(qū)地形地質(zhì)圖為地圖，反映環(huán)境單元污染特征的圖件，按污染原因，分自熱污染源污染特征的圖件，按污染原因，分自熱污染源分布圖和開(kāi)發(fā)污染源分布圖。分布圖和開(kāi)發(fā)污染源分布圖。（2）環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖）環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖 以礦區(qū)地形地質(zhì)圖為地圖，反映環(huán)境質(zhì)量評(píng)以礦區(qū)地形地質(zhì)圖為地圖，反映環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)變化特征的圖件，可分為單項(xiàng)環(huán)境質(zhì)量?jī)r(jià)參數(shù)變化特征的圖件，可分為單

10、項(xiàng)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)和綜合環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)圖，一般用評(píng)價(jià)指數(shù)和綜合環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)圖，一般用等值線表示指數(shù)變化情況。等值線表示指數(shù)變化情況。（三）礦區(qū)環(huán)境污染的類(lèi)型和因素（三）礦區(qū)環(huán)境污染的類(lèi)型和因素1.礦區(qū)環(huán)境污染的類(lèi)型礦區(qū)環(huán)境污染的類(lèi)型（1）化學(xué)污染）化學(xué)污染 金屬與類(lèi)金屬無(wú)機(jī)毒物金屬與類(lèi)金屬無(wú)機(jī)毒物 非金屬無(wú)機(jī)物非金屬無(wú)機(jī)物 易分散的有機(jī)物易分散的有機(jī)物 難分解的有機(jī)物難分解的有機(jī)物（2）生物污染）生物污染病原生物：病菌病原生物：病菌 病毒病毒 寄生蟲(chóng)寄生蟲(chóng)（3）物理污染）物理污染 噪聲噪聲 光輻射光輻射 熱輻射熱輻射 放射性放射性2.礦區(qū)環(huán)境污染的因素礦區(qū)環(huán)境污染的因素（1）原生環(huán)境因素

11、）原生環(huán)境因素 礦區(qū)地質(zhì)礦區(qū)地質(zhì) 水文地質(zhì)水文地質(zhì) 地球化學(xué)地球化學(xué)（2）次生環(huán)境因素）次生環(huán)境因素人為因素決定的環(huán)境人為因素決定的環(huán)境（四）礦區(qū)環(huán)境污染的治理（四）礦區(qū)環(huán)境污染的治理 預(yù)防措施預(yù)防措施（1 1）制定環(huán)保統(tǒng)一規(guī)劃）制定環(huán)保統(tǒng)一規(guī)劃（2 2）加強(qiáng)污染源調(diào)查和監(jiān)測(cè)）加強(qiáng)污染源調(diào)查和監(jiān)測(cè)（3 3）嚴(yán)格生產(chǎn)管理、減少污染）嚴(yán)格生產(chǎn)管理、減少污染（4 4）開(kāi)展）開(kāi)展“三廢三廢”綜合利用綜合利用（5 5）研究和采用）研究和采用“無(wú)廢無(wú)廢”“”“無(wú)污染無(wú)污染”生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝1.礦區(qū)廢水治理礦區(qū)廢水治理 1）廢水監(jiān)測(cè)）廢水監(jiān)測(cè) 物理性質(zhì)方面物理性質(zhì)方面包括水的溫度、混濁度、顏色和流量等。包括

12、水的溫度、混濁度、顏色和流量等?；瘜W(xué)性質(zhì)方面化學(xué)性質(zhì)方面包括水的傳導(dǎo)性、堿性、包括水的傳導(dǎo)性、堿性、pH值、硬度、溶解氧氣值、硬度、溶解氧氣量、氮含量、磷含量、金屬含量、固體總量、量、氮含量、磷含量、金屬含量、固體總量、溶解物固體總量和懸浮物固體總量等。溶解物固體總量和懸浮物固體總量等。生物方面生物方面包括水中浮游動(dòng)物、水底生物和水禽的生存狀況包括水中浮游動(dòng)物、水底生物和水禽的生存狀況 2）廢水控制廢水控制 （1）預(yù)先規(guī)劃措施）預(yù)先規(guī)劃措施（2）循環(huán)用水措施）循環(huán)用水措施（3）綠化礦區(qū)措施）綠化礦區(qū)措施（4）攔截廢水措施）攔截廢水措施（5）防止?jié)B透措施）防止?jié)B透措施3）廢水處理）廢水處理 化學(xué)

13、法化學(xué)法 沉降法沉降法 生物法生物法2.礦區(qū)大氣污染的治理礦區(qū)大氣污染的治理1）礦區(qū)大氣中固體顆粒物的產(chǎn)生、危害及其防治）礦區(qū)大氣中固體顆粒物的產(chǎn)生、危害及其防治（1）采掘過(guò)程引起的粉塵及防治）采掘過(guò)程引起的粉塵及防治（2）裝卸、貯運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的粉塵及防治）裝卸、貯運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的粉塵及防治（3）工業(yè)和生活鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙塵）工業(yè)和生活鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙塵2）礦區(qū)有害氣體的產(chǎn)生、危害及其防治）礦區(qū)有害氣體的產(chǎn)生、危害及其防治 燃燒產(chǎn)生的廢氣燃燒產(chǎn)生的廢氣 抽風(fēng)排除的甲烷氣體抽風(fēng)排除的甲烷氣體 二、煤矸石二、煤矸石（一）煤矸石的類(lèi)型（一）煤矸石的類(lèi)型1.煤巷矸煤巷矸 煤礦在井巷掘進(jìn)過(guò)程中，凡是沿煤層掘進(jìn)

14、工煤礦在井巷掘進(jìn)過(guò)程中，凡是沿煤層掘進(jìn)工程所排出的矸石，統(tǒng)稱(chēng)煤巷矸。煤巷矸的特點(diǎn)是程所排出的矸石，統(tǒng)稱(chēng)煤巷矸。煤巷矸的特點(diǎn)是排量大，且常有一定的含碳量及熱值。排量大，且常有一定的含碳量及熱值。2.巖巷矸巖巷矸 煤礦在井巷掘進(jìn)過(guò)程中所排出的矸石，統(tǒng)稱(chēng)煤礦在井巷掘進(jìn)過(guò)程中所排出的矸石，統(tǒng)稱(chēng)巖巷矸。這類(lèi)矸石的特點(diǎn)是巖種雜，排量集中，巖巷矸。這類(lèi)矸石的特點(diǎn)是巖種雜，排量集中，含碳量低，有的根本不含碳。含碳量低，有的根本不含碳。3.自燃矸自燃矸 凡是堆積在矸石山經(jīng)過(guò)自燃的矸石統(tǒng)稱(chēng)為自燃凡是堆積在矸石山經(jīng)過(guò)自燃的矸石統(tǒng)稱(chēng)為自燃矸。這類(lèi)矸石一般呈紅褐色，灰黃色及灰色，以矸。這類(lèi)矸石一般呈紅褐色，灰黃色及灰色

15、，以粉砂質(zhì)泥巖及泥巖居多，其燒失量低，且有一定粉砂質(zhì)泥巖及泥巖居多，其燒失量低，且有一定的活性。的活性。4.手選矸手選矸 此類(lèi)矸石是混在原煤中產(chǎn)出，在井口或此類(lèi)矸石是混在原煤中產(chǎn)出，在井口或選煤廠由人工揀出的矸石。手選矸具有一定的選煤廠由人工揀出的矸石。手選矸具有一定的粒度，排量小，熱值變化較大。此外，在手選粒度，排量小，熱值變化較大。此外，在手選矸石的同時(shí)，一些與煤共生、伴生的礦產(chǎn)資源矸石的同時(shí)，一些與煤共生、伴生的礦產(chǎn)資源往往亦同時(shí)選出。往往亦同時(shí)選出。5剝離矸剝離矸 煤礦在露天開(kāi)采或基建初期，煤系上覆煤礦在露天開(kāi)采或基建初期，煤系上覆巖層因剝離而排出的矸石，稱(chēng)為剝離矸石。其巖層因剝離而排

16、出的矸石，稱(chēng)為剝離矸石。其特點(diǎn)是巖種雜，一般無(wú)熱值，目前多用來(lái)填溝特點(diǎn)是巖種雜，一般無(wú)熱值，目前多用來(lái)填溝造地，有些剝離矸石中還有大量共生礦產(chǎn)。造地，有些剝離矸石中還有大量共生礦產(chǎn)。 （二）煤矸石的組成（二）煤矸石的組成1.煤矸石的化學(xué)組成煤矸石的化學(xué)組成 硅、鋁氧化物為主，另外還有數(shù)量不等的硅、鋁氧化物為主，另外還有數(shù)量不等的FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO、K K2 2O O、NaNa2 2O O、TiOTiO2 2、SOSO2 2、P P2 2O O5 5等等氧化物，以及微量的稀有分散元素等。其中氧化物，以及微量的稀有分散元素等。其中SiOSiO2 2、AlAl2

17、2O O3 3占較大的比例，一般平均含量分別波動(dòng)在占較大的比例，一般平均含量分別波動(dòng)在40%40%60%60%和和20%20%30%30%之間，之間，CaOCaO、MgOMgO、FeFe2 2O O3 3的含的含量波動(dòng)范圍最大。量波動(dòng)范圍最大。 2.煤矸石的巖石與礦物組成煤矸石的巖石與礦物組成 （1）粘土巖矸石）粘土巖矸石（2）砂巖矸石）砂巖矸石粉砂巖矸石粉砂巖矸石（3）鈣質(zhì)巖矸石）鈣質(zhì)巖矸石 （4）鋁質(zhì)巖矸石）鋁質(zhì)巖矸石 （三）煤矸石的危害和治理煤矸石（三）煤矸石的危害和治理煤矸石1.占耕地占耕地 2.自燃污染大氣自燃污染大氣3.風(fēng)化風(fēng)化-水土污染水土污染4.滑坡與泥石流滑坡與泥石流5.風(fēng)景

18、污染風(fēng)景污染（四）煤矸石的治理（四）煤矸石的治理 1.減少巖石巷道減少巖石巷道 2.煤矸石井下堆放煤矸石井下堆放3.矸石充填采空區(qū)矸石充填采空區(qū)1.陶瓷工業(yè)陶瓷工業(yè) 2.制制磚磚3.水泥水泥4.軟骨工業(yè)軟骨工業(yè)5.燃料工業(yè)燃料工業(yè)（五）煤矸石的綜合利用（五）煤矸石的綜合利用6.建筑工業(yè)建筑工業(yè)三、煤礦地面塌陷與土地復(fù)墾地面塌陷與土地復(fù)墾 煤礦開(kāi)采煤使煤層周?chē)鷰r體中原始應(yīng)力平煤礦開(kāi)采煤使煤層周?chē)鷰r體中原始應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，在應(yīng)力重新分布達(dá)到新的平衡狀態(tài)遭到破壞，在應(yīng)力重新分布達(dá)到新的平衡過(guò)程中，導(dǎo)致地面塌陷形成塌陷盆地、漏斗衡過(guò)程中，導(dǎo)致地面塌陷形成塌陷盆地、漏斗狀塌陷坑和臺(tái)階狀斷裂。地面塌

19、陷是礦區(qū)的主狀塌陷坑和臺(tái)階狀斷裂。地面塌陷是礦區(qū)的主要環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害之一，造成交通改道、構(gòu)筑物要環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害之一，造成交通改道、構(gòu)筑物損壞、農(nóng)田被毀、民房開(kāi)裂，有時(shí)還需搬遷村損壞、農(nóng)田被毀、民房開(kāi)裂，有時(shí)還需搬遷村莊；誘發(fā)山地、丘陵區(qū)山體開(kāi)裂、滑坡，嚴(yán)重莊；誘發(fā)山地、丘陵區(qū)山體開(kāi)裂、滑坡，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)土地資源和生態(tài)環(huán)境。破壞了礦區(qū)土地資源和生態(tài)環(huán)境。 （一）煤礦地面塌陷的特點(diǎn)（一）煤礦地面塌陷的特點(diǎn) 1.群發(fā)性群發(fā)性 塌陷導(dǎo)致地面沉陷，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致地層開(kāi)裂，破壞了塌陷導(dǎo)致地面沉陷，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致地層開(kāi)裂，破壞了隔水層導(dǎo)致井下潰水。隔水層導(dǎo)致井下潰水。2.衍生性衍生性 煤礦開(kāi)采環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害還常

20、常衍生一連串的次生災(zāi)害，煤礦開(kāi)采環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害還常常衍生一連串的次生災(zāi)害，形成一系列有成因關(guān)系的災(zāi)害鏈。形成一系列有成因關(guān)系的災(zāi)害鏈。3.區(qū)域性區(qū)域性 就各種災(zāi)害的內(nèi)部關(guān)系而言，還受一定區(qū)域性條件控制，就各種災(zāi)害的內(nèi)部關(guān)系而言，還受一定區(qū)域性條件控制，如受區(qū)域性構(gòu)造條件、區(qū)域性巖性組合特征、區(qū)域性地如受區(qū)域性構(gòu)造條件、區(qū)域性巖性組合特征、區(qū)域性地理?xiàng)l件和區(qū)域性氣候條件的控制和影響。因此，在災(zāi)害理?xiàng)l件和區(qū)域性氣候條件的控制和影響。因此，在災(zāi)害時(shí)空演化和分布上表現(xiàn)出區(qū)域性的特點(diǎn)。時(shí)空演化和分布上表現(xiàn)出區(qū)域性的特點(diǎn)。 4.發(fā)災(zāi)持續(xù)時(shí)間的多樣性發(fā)災(zāi)持續(xù)時(shí)間的多樣性 開(kāi)采塌陷往往具有漸發(fā)性，發(fā)災(zāi)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

21、。一般情開(kāi)采塌陷往往具有漸發(fā)性，發(fā)災(zāi)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。一般情況下，在開(kāi)采深度為況下，在開(kāi)采深度為200 400m條件下，地表移動(dòng)時(shí)間條件下，地表移動(dòng)時(shí)間可持續(xù)可持續(xù)2a3a，而最終穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年。，而最終穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年。5.不可避免性和可預(yù)防性不可避免性和可預(yù)防性 沉陷導(dǎo)致的工程地質(zhì)災(zāi)害是按一定規(guī)律、達(dá)到一定程沉陷導(dǎo)致的工程地質(zhì)災(zāi)害是按一定規(guī)律、達(dá)到一定程度后發(fā)生的。在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下度后發(fā)生的。在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下,乃至今后一定時(shí)間乃至今后一定時(shí)間內(nèi)，要完全避免是不可能的。但這些災(zāi)害又是可以預(yù)防內(nèi)，要完全避免是不可能的。但這些災(zāi)害又是可以預(yù)防的，依靠科技進(jìn)步進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和積極治理，對(duì)災(zāi)害

22、進(jìn)的，依靠科技進(jìn)步進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和積極治理，對(duì)災(zāi)害進(jìn)行控制，減少災(zāi)害，減輕災(zāi)害損失是可能的。行控制，減少災(zāi)害，減輕災(zāi)害損失是可能的。6.影響的多方面性影響的多方面性 沉陷導(dǎo)致的工程地質(zhì)災(zāi)害影響面寬。例如，即影響生產(chǎn)沉陷導(dǎo)致的工程地質(zhì)災(zāi)害影響面寬。例如，即影響生產(chǎn)安全又影響環(huán)境；即影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又影響企業(yè)和群眾安全又影響環(huán)境；即影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又影響企業(yè)和群眾間的關(guān)系；既影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益，也影響本地區(qū)的社會(huì)間的關(guān)系；既影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益，也影響本地區(qū)的社會(huì)效益。效益。（二）煤礦地面塌陷的類(lèi)型（二）煤礦地面塌陷的類(lèi)型 煤礦地下開(kāi)采造成地表塌陷程度與礦區(qū)地質(zhì)煤礦地下開(kāi)采造成地表塌陷程度與礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、頂?shù)?/p>

23、板巖性及厚度、開(kāi)采方式和開(kāi)采深構(gòu)造、頂?shù)装鍘r性及厚度、開(kāi)采方式和開(kāi)采深度等因素有關(guān)，造成的危害又因所處的經(jīng)濟(jì)和度等因素有關(guān)，造成的危害又因所處的經(jīng)濟(jì)和地理?xiàng)l件不同而異。地理?xiàng)l件不同而異。1.1.丘陵地帶塌陷區(qū)丘陵地帶塌陷區(qū) 華北、東北、西北、西南等區(qū)有眾多煤礦分華北、東北、西北、西南等區(qū)有眾多煤礦分布在丘陵地帶，塌陷后形成局部漏斗式的塌陷布在丘陵地帶，塌陷后形成局部漏斗式的塌陷坑和鋸齒狀地裂縫，地形地貌無(wú)明顯變化，一坑和鋸齒狀地裂縫，地形地貌無(wú)明顯變化，一般也不易積水。般也不易積水。 丘陵地帶人口較稀少，塌陷區(qū)相當(dāng)部分為山丘陵地帶人口較稀少，塌陷區(qū)相當(dāng)部分為山嶺荒地，農(nóng)民對(duì)土地及時(shí)加以平整，嶺

24、荒地，農(nóng)民對(duì)土地及時(shí)加以平整，“填平補(bǔ)填平補(bǔ)齊齊”即可耕種，故雖然塌陷較嚴(yán)重，但對(duì)地面即可耕種，故雖然塌陷較嚴(yán)重，但對(duì)地面建筑物的破壞及賠償比平原區(qū)要小。建筑物的破壞及賠償比平原區(qū)要小。 2.平原地帶塌陷區(qū)平原地帶塌陷區(qū) 華東等地區(qū)的大部分和華北等地相當(dāng)一部華東等地區(qū)的大部分和華北等地相當(dāng)一部分煤礦分布于平原地區(qū)。這類(lèi)地區(qū)耕地質(zhì)量好，分煤礦分布于平原地區(qū)。這類(lèi)地區(qū)耕地質(zhì)量好，人口稠密、地表建筑物比較集中，塌陷危害較人口稠密、地表建筑物比較集中，塌陷危害較大。因地勢(shì)平坦，地下潛水位較高，不少塌陷大。因地勢(shì)平坦，地下潛水位較高，不少塌陷區(qū)常年積水，淹沒(méi)良田，居民搬遷。故這類(lèi)地區(qū)常年積水，淹沒(méi)良田，

25、居民搬遷。故這類(lèi)地區(qū)的煤礦塌陷危害比前者嚴(yán)重。區(qū)的煤礦塌陷危害比前者嚴(yán)重。（三）煤礦地面沉陷分區(qū)特征與規(guī)律（三）煤礦地面沉陷分區(qū)特征與規(guī)律1.1.沉陷坑分區(qū)特征沉陷坑分區(qū)特征（1 1）均勻下沉區(qū)（中部區(qū)）均勻下沉區(qū)（中部區(qū)） 當(dāng)開(kāi)采尚未達(dá)到充分采動(dòng)時(shí)，該區(qū)沒(méi)有形當(dāng)開(kāi)采尚未達(dá)到充分采動(dòng)時(shí)，該區(qū)沒(méi)有形成，水平和垂直變形都發(fā)展較快，且不均勻，成，水平和垂直變形都發(fā)展較快，且不均勻，當(dāng)充分采動(dòng)時(shí)，移動(dòng)盆地形成平底，該區(qū)初具當(dāng)充分采動(dòng)時(shí)，移動(dòng)盆地形成平底，該區(qū)初具規(guī)模，區(qū)內(nèi)地表運(yùn)動(dòng)以均勻下沉為主，地面平規(guī)模，區(qū)內(nèi)地表運(yùn)動(dòng)以均勻下沉為主，地面平坦，一般無(wú)明顯裂縫。例如，河南省焦西礦塌坦，一般無(wú)明顯裂縫。例

26、如，河南省焦西礦塌陷區(qū)的南部平底（已停采），經(jīng)歷數(shù)年已基本陷區(qū)的南部平底（已停采），經(jīng)歷數(shù)年已基本穩(wěn)定，現(xiàn)已蓋樓，運(yùn)行正常。穩(wěn)定，現(xiàn)已蓋樓，運(yùn)行正常。（2）移動(dòng)區(qū)（危險(xiǎn)變形區(qū)）移動(dòng)區(qū)（危險(xiǎn)變形區(qū)） 區(qū)內(nèi)地表下沉不均勻，垂直移動(dòng)和水平移區(qū)內(nèi)地表下沉不均勻，垂直移動(dòng)和水平移動(dòng)強(qiáng)烈，傾斜、彎曲和水平伸張變形較大。因動(dòng)強(qiáng)烈，傾斜、彎曲和水平伸張變形較大。因此，該區(qū)常出現(xiàn)地表裂縫，裂縫形狀與采空區(qū)此，該區(qū)常出現(xiàn)地表裂縫，裂縫形狀與采空區(qū)邊緣有關(guān)，常見(jiàn)的有條形、弧形。河南省焦作邊緣有關(guān)，常見(jiàn)的有條形、弧形。河南省焦作九里山礦的塌陷地帶，裂縫帶寬約九里山礦的塌陷地帶，裂縫帶寬約60m，裂縫，裂縫10余條，沿

27、塌陷區(qū)形成半環(huán)形，裂縫寬余條，沿塌陷區(qū)形成半環(huán)形，裂縫寬0.10.5m，交叉形成，交叉形成Y型分布。型分布。（3）輕微變形區(qū)）輕微變形區(qū) 地表變形值很小，一般對(duì)建筑物不起損害作地表變形值很小，一般對(duì)建筑物不起損害作用。該區(qū)與移動(dòng)邊界是以建筑物的容許變形值用。該區(qū)與移動(dòng)邊界是以建筑物的容許變形值來(lái)劃分的，其外圍邊界實(shí)際上難以確定，通常來(lái)劃分的，其外圍邊界實(shí)際上難以確定，通常是以地表的下沉值是以地表的下沉值10mm為標(biāo)準(zhǔn)圈定的。為標(biāo)準(zhǔn)圈定的。2.地面沉陷的一般規(guī)律地面沉陷的一般規(guī)律 煤礦地面塌陷規(guī)律是指地下礦藏開(kāi)采引起的地表移煤礦地面塌陷規(guī)律是指地下礦藏開(kāi)采引起的地表移動(dòng)和變形的大小、空間的分布形

28、態(tài)及與地質(zhì)采礦和人動(dòng)和變形的大小、空間的分布形態(tài)及與地質(zhì)采礦和人類(lèi)工程因素的關(guān)系。類(lèi)工程因素的關(guān)系。 煤礦地面塌陷與煤層厚度、傾角、采深、采厚、上煤礦地面塌陷與煤層厚度、傾角、采深、采厚、上覆巖層性質(zhì)及開(kāi)采方式等有密切關(guān)系。覆巖層性質(zhì)及開(kāi)采方式等有密切關(guān)系。 （1） 水平及緩傾斜煤層水平及緩傾斜煤層 在采深和采厚的比值（深厚比）大于在采深和采厚的比值（深厚比）大于30時(shí)，地面時(shí)，地面的變形和移動(dòng)在時(shí)空上是連續(xù)的、漸變的，具一定的的變形和移動(dòng)在時(shí)空上是連續(xù)的、漸變的，具一定的規(guī)律性；當(dāng)采深和采厚比小于規(guī)律性；當(dāng)采深和采厚比小于30，地表的變形和移動(dòng)，地表的變形和移動(dòng)在時(shí)空上往往是不連續(xù)的，規(guī)律性

29、差，若再遇有大的在時(shí)空上往往是不連續(xù)的，規(guī)律性差，若再遇有大的地質(zhì)構(gòu)造影響，地面往往會(huì)出現(xiàn)較大裂縫和塌陷坑。地質(zhì)構(gòu)造影響，地面往往會(huì)出現(xiàn)較大裂縫和塌陷坑。 （2 2）急傾斜或淺部緩傾斜煤層，開(kāi)采時(shí)地面）急傾斜或淺部緩傾斜煤層，開(kāi)采時(shí)地面多出現(xiàn)串珠狀塌陷坑，也可出現(xiàn)漏斗狀塌陷坑。多出現(xiàn)串珠狀塌陷坑，也可出現(xiàn)漏斗狀塌陷坑。 （3 3）淺部開(kāi)采急傾斜煤層或厚煤層，多形成）淺部開(kāi)采急傾斜煤層或厚煤層，多形成漏斗狀塌陷坑和臺(tái)階狀裂縫，開(kāi)采深部急傾斜漏斗狀塌陷坑和臺(tái)階狀裂縫，開(kāi)采深部急傾斜煤層或緩傾斜煤層，往往發(fā)生大面積平緩的下煤層或緩傾斜煤層，往往發(fā)生大面積平緩的下沉盆地，影響范圍大。沉盆地，影響范圍大

30、。 （4 4）若地面塌陷發(fā)生在低山丘陵地區(qū)或山區(qū)，）若地面塌陷發(fā)生在低山丘陵地區(qū)或山區(qū)，其地面變形位移規(guī)律基本一致，但多呈不對(duì)稱(chēng)其地面變形位移規(guī)律基本一致，但多呈不對(duì)稱(chēng)臺(tái)階狀塌陷或山體開(kāi)裂，極易誘發(fā)滑坡、崩塌臺(tái)階狀塌陷或山體開(kāi)裂，極易誘發(fā)滑坡、崩塌災(zāi)害發(fā)生。災(zāi)害發(fā)生。 （5 5）地面塌陷的最大深度一般約為采煤厚度的）地面塌陷的最大深度一般約為采煤厚度的65%65%80%80%，二次及二次以上復(fù)采區(qū)地面塌陷從，二次及二次以上復(fù)采區(qū)地面塌陷從強(qiáng)度到致災(zāi)均具有疊加性。地方煤礦通常出于強(qiáng)度到致災(zāi)均具有疊加性。地方煤礦通常出于安全考慮或挖肥減瘦，地面塌陷區(qū)往往會(huì)出現(xiàn)安全考慮或挖肥減瘦，地面塌陷區(qū)往往會(huì)出

31、現(xiàn)凹凸不平的不規(guī)則形態(tài)，雖規(guī)模一般較小，但凹凸不平的不規(guī)則形態(tài)，雖規(guī)模一般較小，但致災(zāi)明顯。致災(zāi)明顯。（三）煤礦地面塌陷的危害煤礦地面塌陷的危害 1.破壞耕地破壞耕地2.對(duì)塌陷區(qū)水環(huán)境的影響對(duì)塌陷區(qū)水環(huán)境的影響 3.對(duì)地面建筑物的破壞對(duì)地面建筑物的破壞 4.對(duì)交通設(shè)施的破壞對(duì)交通設(shè)施的破壞 （五）煤礦地面塌陷的治理（五）煤礦地面塌陷的治理 1.地面塌陷的預(yù)防地面塌陷的預(yù)防 1）垮落帶高度的計(jì)算（適合于傾角）垮落帶高度的計(jì)算（適合于傾角054）（1）煤層頂板覆巖有極堅(jiān)硬巖層，能形成懸頂）煤層頂板覆巖有極堅(jiān)硬巖層，能形成懸頂 H=M/(K -1)cos （4-1）（2）煤層頂板覆巖為堅(jiān)硬、中硬、軟

32、弱、極弱）煤層頂板覆巖為堅(jiān)硬、中硬、軟弱、極弱或其互層時(shí)（開(kāi)采單一煤層）或其互層時(shí)（開(kāi)采單一煤層） H=（M-W）/ (K -1)cos （4-2）（3）厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶最大高度的計(jì)算）厚煤層分層開(kāi)采時(shí)垮落帶最大高度的計(jì)算（P161表表4-3）2）緩傾斜和傾斜厚煤層導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算）緩傾斜和傾斜厚煤層導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算（適合于傾角（適合于傾角054） P161表表4-43）急傾斜煤層（）急傾斜煤層（5590）垮落帶和導(dǎo)水裂隙）垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算帶高度計(jì)算 P162表表4-54）地面沉陷影響因素分析）地面沉陷影響因素分析（1）開(kāi)采厚度）開(kāi)采厚度 采厚越大，導(dǎo)水裂隙帶高度越大。據(jù)我

33、國(guó)采厚越大，導(dǎo)水裂隙帶高度越大。據(jù)我國(guó)資料，緩傾斜煤層初次開(kāi)采時(shí)（指采薄煤層或資料，緩傾斜煤層初次開(kāi)采時(shí)（指采薄煤層或厚煤層第一分層），導(dǎo)水裂隙帶高度與采厚呈厚煤層第一分層），導(dǎo)水裂隙帶高度與采厚呈正比關(guān)系。正比關(guān)系。 重復(fù)開(kāi)采時(shí)（指采厚煤層的其后各分層），重復(fù)開(kāi)采時(shí)（指采厚煤層的其后各分層），導(dǎo)水裂隙帶高度與累計(jì)采厚呈分式函數(shù)關(guān)系，導(dǎo)水裂隙帶高度與累計(jì)采厚呈分式函數(shù)關(guān)系，分層次數(shù)越多，兩者的比值越?。▓D分層次數(shù)越多，兩者的比值越?。▓D41）。）。1234567891010203040506070圖 4-2 緩傾斜煤層重復(fù)開(kāi)采時(shí)中硬覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度與總采厚的關(guān)系裂隙帶高 ，m累計(jì)采厚 ，m第一分層第二分層第三分層第四分層（2）采煤方法與頂板管理方法）采煤方法與頂板管理方法 用垮落法管理頂板，導(dǎo)水裂隙帶較高；用用垮落法管理頂板，導(dǎo)水裂隙帶較高；用充填法管理頂板，導(dǎo)水裂隙帶高度很小。開(kāi)采充填法管理頂板，導(dǎo)水裂隙帶高度很小。開(kāi)采急傾斜煤層時(shí)，要注意上水平和煤層下滑引起急傾斜煤層時(shí)，要注意上水平和煤層