矿区地质灾害防治与环境保护对策

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山东省矿产资源丰富，在开采过程中反映出来的地质灾害也具多样性、复杂性。比如说，即使同类矿产，由于成矿条件和矿区地质、水文地质条件的差异，以及矿山开采阶段的不同，产生的矿区地质灾害类型、危害程度等也各具侧重性。我们进行矿区地质灾害类型、分布发育规律及危害程度调查研究，归根结底还是为了预防和减轻灾害带来的破坏和损失，更好地保护矿区地质环境，这也是进行矿区地质灾害防灾减灾对策研究工作的主要目的。目前，矿区地质灾害防灾减灾对策，在省内、国内乃至国际上尚处于研究、摸索阶段，本次矿区地质灾害防灾减灾对策研究主要依据各主要矿山实践经验和野外实地调查资料，具有一定的科学性和可操作性。

一、矿区地质灾害防治对策

(一)采空塌陷防治对策

采空塌陷是矿区地质灾害中发生规模及危害最大、影响最广的主要地质灾害。因此，前人在其防治对策方面也颇有研究。

1.探索科学的采矿方式

(1)充填法采矿

预防采空塌陷最为有效的方法是充填法采矿。中国矿业大学研制的高水速凝充填材料，具有充填速度快、强度高且较稳定等特征，充填液只需20分钟便连砂带水一起固化成高结晶水充填体，其强度1d可达3MPa，3d可达4～5MPa，最终可达5MPa以上。该充填材料不需脱、排水且有一定膨胀性，充盈系数优于混凝土，在招远金矿进行充填试验效果良好。

充填法采矿防止采空塌陷，在目前开采的铁、金矿山中具有较强的可操作性，因为这类矿山矿体多呈脉状或条带状发育，相应采空区也呈条带状，便于充填，所需充填材料相对较少，经济上不需投入太大而且效果明显。充填法开采铁、金矿目前在全省已进行了全面推广和应用，其中莱芜铁矿区及招远金矿区基本上都采取了此种采矿方式。而煤矿等沉积型矿产开采采空区范围广，如果实行充填，花费巨大且效果不明显，从煤矿开采经济效益上分析也不合算，因此，目前煤矿开采以顶板陷落法为主。

(2)“自下往上”异向开采

煤矿开采一般是从上层煤起自上而下采，这样对煤矿建设来说，具有见效及投资回收快等优势，但对于采空塌陷来说，是愈采愈烈，许多塌陷区是反复塌了再塌，同时浅部采空塌陷也构成对深部采矿的威胁，比如，在汛期，大气降水直接通过塌陷坑进入巷道，增加矿坑排水量乃至造成淹井事故的发生等等。

湘潭矿业学院与煤炭部门立项研究煤矿开采方式，提出具有多层煤的煤田，采用由深部至浅部开采的方式，可有效地减轻采空塌陷危害。目前，这一研究已通过国家正式鉴定，如果这种开采方式可行的话，在鲁西南及黄河北远景煤田区开采应该参考、借鉴。

2.加强科学研究，提高采煤技术水平

目前，世界上有些国家井下采煤矸石不出井，用来充填井下采空区，既可以减轻采空塌陷又可避免排矸对地质环境的影响，如此可谓一举两得。而省内煤矿的采煤方式与我国大多数煤矿一样，使得利用煤矸石充填井下采空区变得复杂化且费用较高，这在新汶矿务局张庄煤矿及国内其他煤矿都已得到证明。这就是，目前技术水平条件下，欲使矸石不排向地表直接充填采空区是不现实的，因此，需加强科学研究，努力改进采煤技术，赶上国际先进水平。目前，煤矿开采为减轻采空塌陷危害，根据各矿实际条件，采用的主要技术措施有:

1)同一煤层多工作面协调开采，减少地表不均匀下沉，减少倾斜和水平变形对民房的影响;

2)分煤层交错布置工作面，可减少不均匀下沉和静态变形值，使部分变形得以抵消。不同煤层开采边界交错布置，错距控制在40～80m;

3)积极推广沿空送巷、沿空留巷等采煤新工艺、新方法，实行无煤柱开采，以使地表均匀下沉;

4)积极开展新技术、新方法的研究。如华丰矿通过注浆减沉，取得较好的效果;汶南矿在采13层、15层煤时，采用矸石充填老空区，既减少了矿井排矸量，又减缓了顶板下沉，减轻了采动对地表的影响。

3.治理对策

坚持以防为主，防治结合的原则，做到预防为先。

(1)防范

1)实行预报制度，对可能出现的地面塌陷地区(重点为地下采空区)进行预测预报工作，从发生时间、发生地点到成灾范围和影响强度进行长、中、短期全方位预测预报。

2)加强地质环境监测，建立群测群防监测系统。

3)禁止年产3万t以下的小型煤矿继续开采。这类小煤矿因无力负担巨额抽水费用，通常开采煤层较浅，极易形成采空塌陷。

4)严密监测地下水动态。在采空区，今后诱发地面塌陷的因素除继续叠加开采外，就是地下水位变动对其产生的影响，因此，一切引起地下水位变化的人类工程活动，都要经过严格的论证和控制方可实施。

5)采空区内进行工程建设必须进行地质灾害危险性评估。

(2)治理

1)界定地质灾害的责任，实行“谁引发，谁治理”的原则，由造成地质灾害的责任人或单位提供治理经费，制定或委托制定地质灾害治理方案，承担或委托承担地质灾害治理工程。

2)采空区回填，推广中国矿业大学研制的高水速凝材料，该充填液只需20分钟便可使砂水凝结成高结晶水充填体，最终强度可达5MPa以上。

4.减灾措施

在山东省各类矿山中，煤矿开采产生的采空塌陷规模大、危害程度高，因此采空塌陷减灾措施主要针对煤矿而言，其他矿种可参照。

山东省煤炭资源多分布于人口多、村庄建筑物稠密的广大农村地区，压煤量大。目前，煤炭部门为减少采空塌陷危害，采矿前实行一次性征地。这些地区，往往在采空后半年至一年内发生采空塌陷，使大量耕地减产或绝产。

为减轻采空塌陷危害，除了进行村庄搬迁、重点交通和水利设施布置禁采区或留设防护煤柱以保护人民生命财产和国家重点建筑物不受损害外，更重要的是对于塌陷地区进行治理和综合利用。根据实际情况，塌陷区内大部分土地可以复垦还田，少部分地区塌陷程度严重，常年积水或地形起伏过大，不能复垦，建议发展水产养殖业，亦可以修建公园，既美化环境又改善人们的精神生活。

山东省治理和综合利用塌陷区做得较好的是肥城市。肥城市狠抓采空塌陷地的开发复垦，目前已累计开发复垦塌陷地2万余亩，其中建成鱼塘6000余亩，复垦土地14000余亩，创经济效益5亿元。肥城市现有采空塌陷地6.5万亩，并仍以每年2000亩的速度递增，开发复垦塌陷势在必行，为此，该市规定:凡复垦塌陷地进行粮食生产的，3年内不交合同定购任务;从事林果业、养殖业生产的，从有收益之年起，3年内免征农林特产税，并适当延长承包期，种植业延长到20年，养殖业延长到30年。对4000多万元塌陷地开发资金的使用，该市实行以奖代补、规模治理的重点扶持办法，对常年较深的积水区，实行挖塘养鱼、淤泥造地、种养结合、立体开发;对塌陷变形地，削高填洼、划方整平，恢复耕种。该市湖屯镇西湖西村在复垦的500亩塌陷地上搞特色种植，亩收达千元以上，石横镇马坊村利用塌陷地养甲鱼，每亩收益超过10万多元。可观的经济效益，进一步激发了广大群众投资的积极性，全市每年都有几十万人投身塌陷地开发之中。

由此看来，采空塌陷区的综合治理工作，应当在当地政府的高度重视和大力支持下，根据塌陷程度、周围环境进行统一规划，力争使之具有新的地面生态环境，形成新的经济增长点。

值得可喜的是，全社会正在逐步重视地面塌陷的治理工作。据悉，经国务院开发办批准国家级采空塌陷地综合治理示范区目前在山东省枣庄市设立。示范区第一期治理工程为期3年，总投资达2400万元。有关部门将对采矿塌陷地有计划地进行综合治理，使其发挥更好的经济效益和社会效益，以促进全市耕地总量的动态平衡。

(二)崩、滑、流(渣石流)重力地质灾害防治对策

1.避让

避让是减灾防灾最有效最可行的方案之一，在渣堆重力危害即将发生或短期来不及治理的渣堆可采取避让措施。

2.削坡

渣堆坡度大多大于40°，未达到平衡状态，可采用削坡减重的方法减小其坡角。

3.挡土墙

挡土墙是对不宜削坡的较大型渣堆进行的一种工程治理方法。采用挡土墙可以有效地防止渣堆坍塌，保护渣堆下建筑物的安全。

4.绿化护坡

对难以治理的渣堆，可进行植树、种草等绿化措施。植被是斜坡稳定的重要因素，植被对渣堆提供一个保护层，缓冲了雨水对渣堆的冲击。

5.综合利用

可利用渣堆进行铺路、制砖、回填采空区等。矸石堆主要用于以下方面:①公路建设及做砖、水泥等建材行业的辅助材料;②进行重选硫精矿及硫铁矿;③作为辅助原料进行低热发电。

(三)地面沉降及散落油污染治理对策

加强地面变形和地面沉降监测和研究，建立预测预报系统，采取减少开采量、回灌注水措施，减少地面沉降量。

对散落油污染防治的重点是防止油气开发区跑、冒、滴、漏现象。

二、矿区生态环境保护与恢复

21世纪是山东省全面推进信息化、工业化、城市化和国际化进程，加速社会主义现代化建设，建设经济文化强省的重要时期。矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿业是经济与社会发展的基础产业。为贯彻中央人口、资源、环境基本国策和“有序有偿、供需平衡、结构优化、集约高效”的总方针，实施可持续发展战略，加强对全省矿产资源勘查、开发利用宏观调控，促进资源利用方式与管理方式的根本转变，推动矿业开发的经济效益、社会效益、资源效益和环境效益协调发展。依据《山东省矿产资源总体规划》保护和合理开发利用矿产资源，提高可持续发展的保障能力，促进矿产资源开发利用与生态建设和环境保护协调发展。

(一)调整矿山规模结构

保持矿山开采与矿床储量规模相适应，优化资源配置，杜绝资源分割与重复建设，实现规模经营。矿山最低开采规模，按矿种及按大、中、小型矿区(床)分别限定，作为新建矿山准入条件之一。对不符合最低开采规模要求的小型矿山企业，加快改组、改制和资产重组，形成规模经营。对不符合生产条件、生产能力过小、破坏浪费矿产资源、污染破坏矿山生态环境的矿山依法予以关闭。

(二)优化采、选、冶结构

按照山东省抓大扶优和促进结构调整的要求，加大采、选、冶结构调整力度，改变过去盲目建设选矿厂、冶炼厂，采、选、冶失衡，经济效益低下的局面。实现合理采、集中选、定点炼，资源相对集中开发，采、选、冶基本合理配套的开发建设模式。以改造提升传统产业的关键技术为中心，加大科技创新力度，着力研究提高采、选、冶水平的新工艺、新技术、淘汰落后工艺。禁止使用堆浸法提金、土法炼油，关闭选冶能力小于100t/d的金矿选冶厂，关闭生产能力3万t/a以下的小钢厂、10万t/a以下的立窑水泥厂和日熔量400级以下的浮化玻璃厂。在不久的将来，力争全省采、选、冶结构基本合理配套。

1.提高矿山开采回采率

加大监管力度，完善“三率”考核体系，“三率”水平较低的矿种、矿山要重点考核。鼓励矿山企业依靠科技进步，提高采、选、冶技术装备水平，开发利用低品位、难选冶矿产。金矿、铁矿等地下开采的金属矿山，应采用胶结充填采矿法，提高开采回采率，防止地面塌陷。加强铁、铜难采矿体高效采矿方法和贫铁矿开发利用研究;石膏矿开采，要积极推广房柱式-崩落采矿法，试验臂式采矿法，开展同时开采多层石膏、多层盐、多层硫技术研究;煤矿推广无矿柱开采，厚煤层可先采上分层后放顶，极薄煤层无人工作面开采等采矿法，提高开采回采率，继续对“离层注浆”、地下气化、膏体充填等技术进行研究试验，解决“三下”煤的开采问题;铁矿、石膏矿限制使用房柱式采矿法;金矿禁止使用房柱式采矿法。

2.提高矿产资源综合利用水平

通过加强矿产资源综合利用监督管理，加大矿产资源综合利用投入，抓好矿产资源综合利用技术开发应用，努力提高矿产资源综合利用水平面。重点做好铁矿中伴生的铜、钴、金，金矿中伴生的银、铜、铅、硫等元素的综合回收;同时鼓励煤矿企业综合利用与煤共(伴)生的高岭土、耐火粘土矿、硫铁矿等矿产。到2005年综合利用共(伴)生矿产的矿山数达到60%，回收率平均提高2～3个百分点。

(三)新建矿山准入条件

为优化全省矿业结构，有效保护和合理利用矿产资源，设立新建矿山企业除应符合国家有关法律、法规外，还必须具备下列准入条件:

———资质条件。有与所建矿山规模相适应的资金、技术、人才及其有关规定的条件。

———资源条件。必须有经资源储量管理部门认定的相应类型的矿产资源储量。

———规模条件。应符合《山东省矿产资源总体规划》确定的矿区(床)最低开采规模标准，并与可供开采的矿产储量相适应，矿山建设须符合规模生产、集约经营的原则。

———技术经济条件。有符合国家规定的矿山设计或矿产资源开发利用方案、开采方法、选矿工艺及采、选设备必须科学、先进、合理、安全。开采回采率、采矿贫化率、选矿回收率指标能达到规定要求，对具有工业价值的共(伴)生矿产能综合开采、综合利用。

———生态环境保护条件。符合《山东省矿产资源总体规划》确定的生态环境准入条件，并提供经有关部门批准的环评报告;矿山环境影响报告书、土地复垦及地质灾害防治措施应符合国家有关规定，并与矿山建设同时进行。

沿海及海洋矿产资源的开采，还必须符合《海洋环境保护法》、《海域使用管理法》，应当与海洋功能区划相衔接。

———规划分区条件。国家和省矿产资源规划所规定的禁止开采区、禁止开采的矿种和已规划开发利用的矿区以外的区域，是新建矿山准入的矿种地区。

寿冀平

（山东省地质环境监测总站，济南，250014）

摘要　本文通过对山东省矿山开采引发的地面塌（沉）陷地质灾害的现状分析，结合矿产开发规划对其发展趋势进行了分析，提出了相应的防治措施，对于减轻地质灾害和地质环境保护具有重要意义。

关键词　地面塌陷　现状　趋势分析　防治措施

前言

山东省是我国矿业大省、经济大省，全省累计发现各类矿产150种，其中能源矿产11种、金属矿产45种、非金属矿产90种、水气矿产4种。山东省采矿历史悠久，矿业在我省国民经济和社会发展中发挥着重要的基础性作用，目前全省95%的一次性能源和80%的原材料依靠开发矿产资源提供，矿山企业达9482个。随着矿业经济的发展，矿产资源开发规模和开发强度的增大，矿山地面塌（沉）陷问题越发突出，成为主要的矿山地质灾害类型。

1　矿山地面塌（沉）陷地质灾害分布特征

山东省矿山地面塌（沉）陷地质灾害按其成因和塌（沉）陷特征分为采空地面塌（沉）陷和岩溶地面塌陷。

1.1　采空塌（沉）陷

采空塌（沉）陷是山东最主要的矿山地质灾害，涉及煤矿、金矿、铁矿、石膏、滑石等所有地下开采矿山，伴随采空塌（沉）陷出现的往往还有地裂缝、山体开裂等。采空塌（沉）陷主要分布于煤矿采空区，其次是金、铁矿及石膏、滑石矿等采空区，但从突发性和对人民的生命财产安全上来讲，又以金、铁、石膏、滑石矿更为严重。全省17个地市有10个地市存在规模不同的采空塌（沉）陷，主要分布于煤炭资源开采强烈的地区。塌（沉）陷面积规模较大的依次为泰安（主要分布于煤炭资源丰富的新泰、宁阳、肥城三地）、济宁（主要分布于兖州及济宁煤田）、枣庄（主要分布于滕州及陶枣煤田、峄城及底阁石膏矿区）、莱芜（四大国有煤矿区、张家洼及小官庄铁矿区、莱芜铁矿马庄矿区）、烟台（主要分布于金矿资源开采强烈的招远、莱州、牟平及龙口煤矿区）。

1.2　岩溶地面塌陷

矿山岩溶地面塌陷是开发排水（包括矿坑突水）为主导因素引发的岩溶塌陷，主要发生在具备岩溶塌陷条件的莱芜铁矿谷家台及叶庄矿区、蒙阴洪沟煤矿区、沂南铜井金矿区等，其中以莱芜铁矿岩溶塌陷最为发育。

2　矿山地面塌（沉）陷地质灾害发育现状

2.1　采空地面塌（沉）陷

采空塌（沉）陷是由于矿层（体）采出后，采空区上方岩层在重力作用下发生弯曲、离层乃至冒落而形成。其发生发展过程和地表变形程度，主要取决于矿层条件、顶板岩性特征、地质构造和采高、开采条件等。据2002年调查资料可知，我省各类矿山采空塌（沉）陷面积为403.01km2，其中煤矿采空塌（沉）陷最大，占采空塌（沉）陷面积的97%。各主要矿种的采空塌（沉）陷现状分述如下：

2.1.1　煤矿采空塌（沉）陷

山东省采煤历史悠久，开采方式从以往的小规模开采转入现在的机械化深部大规模开采，随着采空区面积的不断扩大，各采煤区相应地发生了一系列规模不等、形状各异的采空地面塌（沉）陷。据不完全统计，截至2002年底，全省因采煤造成的采空塌（沉）陷已达800余处，累计塌（沉）陷面积392.625km2，其中绝产面积大于50km2，平均采万吨煤地面塌（沉）陷率为0.0037km2。山东省煤矿区采空塌（沉）陷基本情况见表1。

表1　山东省煤矿区采空地面塌（沉）陷情况统计表

塌（沉）陷的平面形态多为圆形、椭圆形的塌（沉）陷盆地，盆地中心下沉深度各地不一，最大下沉深度12.50m（肥城王瓜店），最小下沉深度0.10m（枣庄黄庄煤矿）。其中塌（沉）陷区最大下沉深度小于1.50m，地表形态相对变化较轻的塌（沉）陷区面积累计124.6km2，占全省总塌（沉）陷面积的31.74%；塌（沉）陷区下沉深度大于1.50m，地表形态相对变化较大的塌（沉）陷区分布面积累计达268.03km2，占全省塌（沉）陷区总面积的68.26%。此类塌（沉）陷分布区，地表地形起伏较大，在第四系沉积厚度较大或地下水位埋深较浅的地段，常形成季节性乃至常年性积水洼地，导致土地复垦困难或不能复垦。据不完全统计，目前，全省部分老塌（沉）陷区的常年积水面积已达48.2km2以上，造成了耕地的大面积绝产和荒废。

由于各地区成煤条件（厚度、埋深、顶底板岩性等）的差异，以及各采煤区开采方式的不同，使得各采区采空塌（沉）陷的发育规模差异较大。省内济宁、枣庄、泰安、龙口、临沂、淄博和坊子七大采煤区，除淄博采煤区的采空塌（沉）陷的发育规模较小外，其他地区的采空塌（沉）陷均较严重。尤其以泰安、济宁、枣庄三地市所辖煤田区的采空塌（沉）陷最为严重，累计塌（沉）陷面积达312.81km2，占全省采空塌（沉）陷总面积的79.67%。不但塌（沉）陷分布面积大，下沉深度深，而且积水面积广，造成的损失和社会影响也极大。

2.1.2　铁矿采空塌（沉）陷

省内铁矿采空塌（沉）陷相对较轻，尽管目前济南、莱芜、淄博等铁矿主要产地的矿山开采已具规模，但由于矿石采出后对采空区大都进行了尾矿充填。因此，铁矿采空塌（沉）陷的发生得到了有效控制。据调查，至2002年底，全省仅发生3处采空塌（沉）陷，淄博1处、莱芜2处，累计塌（沉）陷面积2.673km2。

2.1.3　金矿采空塌（沉）陷

金矿采空塌（沉）陷主要分布于胶东金矿区的招远、莱州、牟平、威海等地，据不完全统计，到目前为止，金矿开采区发生采空塌（沉）陷160多处，累计塌（沉）陷面积约0.851km2。塌（沉）陷的形态多为条形，走向与矿脉走向一致。塌坑两侧边坡陡立，地表岩体内沿矿脉走向的张性裂隙发育，裂隙宽度可达20cm。受矿脉地质特征和开采规模的控制，塌坑的发育规模（长、宽、深等）差异悬殊。塌坑长度一般10余m到数10m不等，最长达800m。

2.1.4　石膏、滑石等其他矿产采空塌陷

（1）山东省石膏矿储量十分丰富，石膏生产量逐年上升，因此矿区采空塌（沉）陷也越发突出。目前采空塌（沉）陷主要分布于临沂市平邑县、苍山县石膏矿区和枣庄底阁石膏矿区，累计塌（沉）陷面积1.774km2。

（2）滑石矿采空塌陷区主要分布于栖霞、莱州等地，现已发生采空塌（沉）陷3处。最大的一处发生在莱州市滑石矿采空区，塌陷形态为椭圆形盆地状，面积约0.45km2，塌（沉）陷中心下沉深度3m左右，该塌陷的发生对位于其西部的莱州市滑石矿构成了很大威胁，目前厂院围墙已有多处倾斜开裂，墙体裂缝最宽达10cm。

（3）此外，临沂、潍坊等地在开采重晶石矿的过程中，也先后发生较大规模的采空塌（沉）陷，并造成了严重的人员伤亡事故。

2.2　岩溶地面塌陷

矿山岩溶地面塌陷是因开采矿产资源疏排地下水（包括矿坑突水）而导致的岩溶塌陷。目前，全省岩溶塌陷面积约30.6544ha。相对于采空塌（沉）陷，岩溶塌陷面积较小，目前只局限于莱芜铁矿区、蒙阴洪沟煤矿区、沂南金矿区三个矿区。

3　矿山地面塌（沉）陷趋势分析

3.1　煤矿采空塌（沉）陷

现阶段煤矿开采主要在鲁西地区的淄博煤田、肥城煤田、新汶煤田、兖州煤田、滕州煤田、陶枣煤田、临沂煤田和鲁东地区的黄县煤田。就目前采空塌（沉）陷情况分析，山东煤矿采空塌（沉）陷基本分两种情况：①淄博、陶枣、临沂等煤田，多处于低山丘陵区，煤层薄，上覆第四系厚度均小于100m，开采深度多在－500m以下，煤层采出顶板冒落后，很快自动叉实，地表只出现小规模地面变形、斑纹或裂缝，对地表或农业耕作不产生重大损害；②兖州、滕州、肥城、黄县等煤田，多处于山前冲洪积平原或盆地中，第四系覆盖层厚度大，开采煤层厚度大，多8～12m，煤层产状平缓，采出后，顶板煤层失去支撑，形成破碎冒落、弯曲下沉，随着采空面积的逐渐扩大，在地面出现缓慢、连续的盆状塌（沉）陷坑，严重破坏了地质地貌景观，对农田、村庄等破坏严重，给矿山建设和矿区农业生产、生活造成重大影响，也为矿山带来沉重经济负担。由此可见，后者采空塌（沉）陷规模及危害要大于前者。

根据煤矿开发规划，近期煤炭生产的重点地区是济宁、兖州、滕州、新汶（含莱芜）、肥城等深部煤田。煤矿采空塌（沉）陷也主要发生在济宁、兖州、滕州煤田，其次是肥城、龙口、新汶煤田。淄博煤田面临闭坑期，采煤塌（沉）陷影响很小。也就是说，除了淄博煤田外，其他各煤田采空塌（沉）陷仍将继续发展，尤其是济宁、兖州、滕州三大煤田，开发潜力大，采煤塌（沉）陷又属于第（2）种情况，故其采空塌（沉）陷规模和危害程度显得尤为突出。

据省煤炭工业局资料，近期我省煤矿采空塌（沉）陷面积年均增长20.4km2，按此推算（以2002年采空塌（沉）陷面积392.625km2为基础），到2005年和2010年我省由于采煤将增加塌（沉）陷面积分别为102km2和204km2。

未来煤炭资源开发远景区在鲁西南及黄河北煤田，此处煤田正处于黄河冲积平原区。尽管煤层埋深大，但由于具有上覆第四系厚度大、煤层厚度大、煤层产状平缓与济兖煤田类似的自然地质条件，推测未来开发会产生严重的塌（沉）陷危害。采用采煤塌（沉）陷系数法，结合2010年规划采煤量9000万t，预测采空塌（沉）陷面积为21.6km2。

3.2　铁矿采空塌陷

省内铁矿采空塌陷相对较轻，目前主要发生在淄博黑旺铁矿朱崖矿区庙子采空区、鲁中矿业公司（莱芜）张家洼小官庄矿山区及莱芜铁矿马庄矿区三处。据2002年调查资料，庙子采空区由于当地乡镇和个体采矿影响，范围有所扩大，对正处于采空区上方的庙子村而言，仍存在潜在的采空塌陷危害；张家洼、小官庄、马庄矿区随着开采深度的加大，以及各矿区采用了科学合理的采矿方法（砂土、尾矿充填法），并作为莱芜市重点恢复治理区，区内采空塌陷面积将逐年减少。

3.3　金矿采空塌陷

据金矿开发规划，2003年至2010年，采空塌陷将随着采空范围的不断扩大而加剧。由于三山岛、新城、金城等金矿已经转入海下或深部开采，故其采空塌陷发生规模不会增幅太大；而牟平、乳山、龙口，尤其是招远金矿，由于资源相对丰富，加上国有矿山和集体、个体矿山的联合无序开采，采空塌陷面积将不断增大，采空塌陷危害将越发突出。

3.4　石膏、滑石矿采空塌陷

山东省石膏矿产资源集中分布于鲁中地区，尤以泰安、枣庄、临沂三区资源丰富；滑石矿资源主要集中分布于鲁东北部地区。目前石膏、滑石开发强度较高，产品已供大于求，采空塌陷时常发生，给矿区安全造成了严重危害，随着开采强度的加大，其采空塌陷也会越发突出。

3.5　矿山排水岩溶塌陷

矿山开发排水（包括矿坑突水）为主导因素而引发的岩溶塌陷，主要发生于莱芜铁矿区第三系缺失的“天窗”内及断裂带附近。据监测资料，该区岩溶塌陷近年来发展迅速，1997年塌陷面积6320m2,2000年达到8450m2,2002年达9912.17m2，塌陷面积年均增长700多平方米，累计塌陷坑228个，塌陷密度最大达252.5处/km2。随着矿山开采强度的增大及部分矿山恢复（如顾家台矿区等）建设，区内岩溶塌陷面积将不断增大。

4　矿山地面塌（沉）陷防治措施

矿山地面塌（沉）陷是由人类开采矿产资源诱发引起的，因此，防治应首先考虑人类活动因素，目的是既要预防和减轻灾害带来的破坏和损失，又能保障矿产资源有序开发。根据前人生产实践经验，提出防治建议。

4.1　探索科学的采矿方式

4.1.1　充填法采矿

预防采空塌（沉）陷最为有效的方法是充填法采矿。这里推荐中国矿业大学研制的高水速凝充填材料，该充填材料具有充填速度快、强度高且较稳定等特征，充填液只需20分钟便连砂带水一起固化成高结晶水冲填体，其强度一天可达3兆帕，三天可达4～5兆帕，最终可达5兆帕以上。该充填材料不需脱、排水且有一定膨胀性，充盈系数优于混凝土，在招远金矿进行充填试验，效果良好。

充填法采矿防止采空塌（沉）陷，在目前开采的铁、金矿山中具有较强的可操作性，因为这类矿山矿体多呈脉状或条带状发育，相应采空区也呈条带状，便于充填，所需充填材料也相对少，经济上不需投入太大而且效果明显。充填法开采铁、金矿目前在全省已进行了全面推广和应用，其中莱芜铁矿区及招远金矿区基本上都采出了此种采矿方式。而煤矿等沉积型矿产开采由于采空区范围广，如果实行充填，花费巨大且效果不明显，从煤矿开采经济效益上分析也不合算，因此，目前煤矿开采以顶板陷落法为主。

4.1.2　煤炭地下气化工程研究

煤炭地下气化（UCG）工程是指煤层在地下直接燃烧变成可燃气态燃料的过程，是一种化学采煤方法，属洁净煤新技术研究开发项目，气化炉所产煤气目前除用于矿区居民生活用气和小型工业锅炉燃气外，主要用于燃气发电机组发电，另外，还可以用于煤气化工，生产甲醇、二甲醚等化工产品。此技术方法的应用可有效减轻煤炭生产对矿区生态环境的压力，改善矿区及周边区域生态环境，具有较高的经济效益、社会效益、环境效益，是今后煤炭生产发展的主要方向，值得很好的研究发展推广。

目前，山东新汶矿业集团公司鄂庄煤矿在这方面作了有益的探索实验，并于2002年投入生产，综合效益良好。莱芜鄂庄煤矿煤炭地下气化站工程是新汶矿业集团公司“十五”期间的重点科技攻关项目，重点进行煤炭地下气化稳定控制技术的研究，目前已被列入国家高技术研究发展计划（“863计划”）实验研究基地。

4.2　科学采煤方式研究

4.2.1　“自下往上”异向开采

煤矿开采一般是从上层煤起自上往下采，这样对煤矿建设来说，具有见效及投资回收快等优势，但对于采空塌（沉）陷来说，是愈采愈烈，许多塌（沉）陷区是反复塌了再塌，同时浅部采空塌（沉）陷也构成对深部采矿的威胁，比如，在汛期，大气降水直接通过塌（沉）陷坑进入巷道，增加矿坑排水量乃至造成淹井事故的发生等等。

湘潭矿业学院与煤炭部门立项研究煤矿开采方式，提出具有多层煤的煤田，采用自深部→浅部开采的方式，可有效地减轻采空塌（沉）陷危害。目前，这一研究已经通过国家正式鉴定，如果这种开采方式可行的话，我们认为，对鲁西南及黄河北远景煤田区，在未来开采时应该参考、借鉴。

4.2.2　加强科学研究，提高采煤技术水平

目前，世界上有些国家井下采煤矸石不出井，用来充填井下采空区，既可以减轻采空塌（沉）陷，又可避免排矸对地质环境的影响，真可谓一举两得。而省内煤矿的采煤方式与我国大多数煤矿一样，使得利用煤矸石充填井下采空区变得复杂化且费用较高，这在新汶矿务局张庄煤矿及国内其他煤矿都已得到证明。也就是，目前技术水平条件下，欲使矸石不排向地表直接充填采空区是不现实的，因此，需加强科学研究，努力改进采煤技术，赶上国际先进水平。目前，煤矿开采为减轻采空塌（沉）陷危害，根据各矿实际条件，采用的主要技术措施有：①同一煤层多工作面协调开采，减少地表不均匀下沉，减少倾斜和水平变形对民房的影响；②分煤层交错布置工作面，可减少不均匀下沉和静态变形值，使部分变形得以抵消。不同煤层开采边界交错布置。错距控制在40～80m；③积极推广沿空送巷、沿空留巷等采煤新工艺、新方法，实行无煤柱开采，以使地表均匀下沉；④积极开展新技术、新方法的研究。如华丰矿通过注浆减沉，取得较好的效果；汶南矿在采13层、15层煤时，采用矸石充填老空，既减少了矿井排矸量，又减缓了顶板下沉，减轻了采动对地表的影响。

4.3　帷幕注浆堵水法

采用大型帷幕注浆工程既可以治理水害保护地下水资源，又可以减轻岩溶塌陷，已成为除疏干法以外，可供选择的另一种行之有效的治理矿区灾害的方法。该方法在济南张马屯铁矿、肥城矿务局陶阳煤矿等矿区得到了成功应用。

4.4　矿山矿坑水预先疏干排供结合

据本次调查不完全统计，仅鲁中地区，国有煤矿和铁矿矿坑排水量就达4亿m3/a，这个水量是非常惊人的。造成大量水资源浪费，还产生岩溶塌陷地质灾害。采用该法将水资源提前利用，同时降低了产生岩溶塌陷的水动力条件。

4.5　合理有序开采及灾害治理恢复

采矿前，在压矿地区实行一次性征地，减少采空塌（沉）陷损失。为减轻采空塌（沉）陷危害，除了进行村庄搬迁、重点交通和水利设施布置禁采区或留设防护煤柱以保护人民生命财产和国家重点建筑物不受损害外，更重要的是对于塌（沉）陷地区进行治理和复垦利用。根据实际情况，塌（沉）陷区内大部分土地可以复垦还田，少部分地区塌（沉）陷程度严重，常年积水或地形起伏过大，不能复垦，可以发展水产养殖业，也可修建公园，既美化环境又丰富人们的文化生活。

5　结语

本文以全省矿山地质灾害调查报告为基础，通过对灾害现状分析，结合矿山开采规划对灾害趋势进行了分析，对前人在矿山灾害防治的生产实践经验进行了梳理总结，希望能对矿山地面塌（沉）陷的防治起到积极的作用。

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