采空区地面沉降

煤矿采空区地面塌陷的防治措施摘要：煤矿采空区地面塌陷与出现裂缝，是非常常见的病害，这种情况主要是由于煤矿开采后，对原本的稳定性造成影响。

巷道的稳定性主要通过巷壁进行支持，现在要在没有支撑的情况下，承受自重，这种情况下使得原有的平衡被打破，局部应力增强，从而容易引发地面塌陷和地面裂缝问题。

煤矿采空区面积较大时，如果围岩强度不足，无法对抗上覆岩土体的重力抵抗，这时候会出现顶板岩层拉张应力大于岩层的抗拉极限，从而会产生下沉，造成地面断裂与破碎。

煤矿采空区地面塌陷或地面裂缝，对于煤矿的安全开采造成极大的安全威胁，并且对周围环境造成不利影响，因此，对于煤矿采空区地面塌陷与裂缝的治理非常必要。

关键词：煤矿采空区；地面塌陷；防治措施1地面塌陷的形成中国煤矿塌陷多数是由于煤炭被挖出，形成空穴。

这种塌陷原因，可以分为岩溶塌陷、采空塌陷、黄土湿陷三种不同方式，它们的形成除了自然因素外，还与人类行为有着密切关系。

人类为了从地下得到煤炭，掏空地下，而采空塌陷防治和治理的目的就是减少人为灾害，使煤矿区域不能由于取走煤而发生塌陷，这样才能保证矿区的生态环境。

采空区塌陷是造成矿区环境地质灾害的直接根源，不同规模的采空塌陷地质灾害的发生原因，①由于开采煤炭后，使塌陷裂隙增大。

这主要是由于在地表延伸而形成的地下采空，出现岩层冒落，使上覆岩体中，容易形成裂隙带，在地层应力作用下，裂隙就可能向上延伸发展，随着时间的变化，在地表土体中形成地裂缝出现塌陷现象；②由于地表土体被挖空后，产生不均匀沉降现象，诱发形成裂缝，其原因主要是受采空影响，形成上覆岩层的不均匀塌陷，这种现象会使地表土体发生破坏变形，导致裂缝出现。

显然，塌陷的出现是根据其地壳形成被破坏，发生的一种不平衡过程，这一过程发生的原因，主要影响因素有：采空区暴露面积的大小、矿柱留的尺寸、采矿深度、围岩岩性、地质构造、爆破震动、大气降水和地下水等因素，这些都会导致地陷的发生。

过去，由于对地陷没有科学的认识，大多只是在塌陷区形成后，对人类的生活造成影响，才着手进行治理，这种治理办法，不仅起不到良好效果，而且还事半功倍，投入大量的人力物力，因此在以后的工作中，应在塌陷区形成之前，在生产过程中，就应采取预防措施，即在煤炭开采过程中，就应该想到地陷问题，认真实施，采用有效的减塌措施，例如，边开采边充填采矿法，也可以采用条带采矿法，或者采用多煤层、多工作面的协调采矿法，还可以采取井下支护和岩层加固措施等，以减小矿区塌陷范围、塌陷幅度，减轻塌陷的危害程度。

井下开采引起的采空塌陷问题及对策摘要：煤炭是我国的一大重要资源，随着煤炭需求量不断增加，而在煤炭资源开发规模扩大的影响下，采空坍塌问题越来越严重，所以，切实解决问题开始备受关注。

据此，本文主要对井下开采引起的采空塌陷问题及对策进行了详细分析。

关键词：井下开采；采空；塌陷；对策一、井下开采采空塌陷由于井下开采过程，需要将地下煤炭资源开采运走，一般会在掘进过程中，采用类似道路上过山隧道方法，逐步打通地下煤炭所在位置到煤矿井口间的隧道，一般会将开采过程中遇到的矿石、煤炭等运送到地面，以便形成合理的运送和开采作业面，随着煤炭和其他矿石的不断运出，地下形成了这样井下采空区。

（一）井下开采危害通常采煤作业完成后会留下的煤矿采空区，如需要继续向纵深开采，一般会对采空区进行适度加固，采用锚杆固定、木桩支撑等防护措施，短时间内，井下采空区不会塌陷。

如井下采空区不再进行加固，且不进行回填，时间长了将会照成塌陷，造成地面沉降，在地表形成塌陷坑，形成积水，造成农田无法耕种。

（二）井下开采形状和分布因开采工艺和使用技术不同，煤炭采空区略有差别，一般会以煤矿井口为中心，向煤炭资源存储点形成采煤巷道，采煤巷道类似过山隧道的形状，为保证巷道安全，一般会进行加固处理，段时间内这种采空区不会出现问题。

在采煤作业面，根据煤层资源分布情况，一般会进行分层开采和形成一个个类是的空腔。

考虑当前安全防护设施水平，一般会在厚煤层资源的地方形成，类似山西窑洞那样的空腔，一般无法将煤炭资源全部开采完毕。

剩余部分当前的技术无法开采。

如果煤层厚度很厚，一般会分层开采，所以一般煤炭采空区会和煤炭分布息息相关，煤炭资源丰富且容易开采的地方将形成大量的地下空洞。

二、井下开采引起的采空塌陷问题（一）大量耕地被毁坏如果开采煤炭的地方恰好是割地将会导致更加严重的后果，采空坍塌会导致土地的坍塌，一旦某些地方出现积水现象，这会严重的影响到农田水利设施，久而久之将造成可怕的沙漠化。

大规模采矿引起地面下沉影响分析摘要：无论是金属矿或非金属矿的开采均会引起地面下沉和变形，也可以统称为地表沉陷或地表移动。

这是由于在采矿过程中，一旦开始大规模采矿作业，就必然会引起采场围岩的移动变形，最终在地面产生宏观大面积下沉和变形。

本文对大规模采矿引起地面下沉影响进行分析。

关键词：大规模采矿；地面下沉；影响；分析1特厚煤层大采高综放工作面安全高效回采技术研究1.1特厚煤层大采高综放工作面安全高效回采技术研究的原因煤矿资源的形成不是一朝一夕的事情，而是经过成千上万年代演变、积累，才能够形成的，煤矿需要特殊的地理位置、环境、气候等等条件的共同作用才有可能会形成煤炭资源，而每一处的煤矿内的煤炭资源的质量都各不相同，有的煤矿内出产的煤炭又黑又亮，燃烧时杂质少，没有黑烟，煤炭比较坚固，耐烧，而且燃烧时放出的热量也较多；而有的煤矿内出产的煤炭则恰恰相反，煤炭颜色发暗，而且掺杂较多的不能够燃烧的石头，燃烧时杂质较多，放出的热量少，煤炭疏松、易碎，燃烧速度快，产生大量的黑烟，对人体健康和生态环境都有较大的破坏能力。

对于这些煤质较为疏松的煤矿来说，就需要使用安全高效的回采技术进行煤矿的开采，防止在煤矿的开采中出现工作面顶板破碎、断裂、下沉的情况，保证开采工作的顺利进行。

1.2初撑力管理特厚煤层大采高综放工作面安全高效回采技术的工作的原理就是在疏松的、容易塌陷的工作面顶板下面安放支架，利用支架的支撑作用，防止工作面顶板的破碎、塌陷、断裂、下沉等危险情况发生，人们可以通过不断地改变支架的构成材料，以及支架的数量来提高支架的支撑力的重量，提高支架的初撑力的管理，能够有效的保证采矿人员的安全，减少工作面顶板塌陷的事情发生的几率。

但是，支架的质量非常的重要，使用的支架必须合格，工作面支架初撑力合格，对控制工作面顶板切顶位置有较大的作用，保证工作面顶板从支架切顶线靠后位置断裂，垮落，压碎支架后摆梁上方顶煤，易于放出，并保证支架顶梁上方顶煤完整。

采空区危害程度分析引言采空区是指由于矿产资源开采过程中，地下岩石和矿石被取走后形成的裂隙和空洞。

采空区是一种常见的地质现象，它对环境和人类有着重要的危害作用。

本文将对采空区的危害程度进行分析，并探讨采空区的防治措施。

采空区的危害程度采空区对地下和地表环境会产生多种危害，包括地面沉陷、地面塌陷、水资源破坏、生态环境损害等。

1. 地面沉陷采空区的形成会导致地下的岩石和矿石被取走，使得地表失去了支撑，从而引发地面沉陷。

地面沉陷会导致地表下降，给城市建筑和道路带来不可忽视的损害。

地面沉陷还会导致管道破裂、电缆断裂等设施损坏，给城市的基础设施带来风险。

2. 地面塌陷采空区的存在给地下岩层带来了空洞，这些空洞可能会进一步发展为地面塌陷。

地面塌陷的发生会导致地表产生大面积的坑洞，给道路交通和建筑物带来威胁。

地面塌陷还可能引发地表裂缝，进一步增加地表的不稳定性。

3. 水资源破坏采空区的形成破坏了地下水的储存和补给条件，会对周边的水资源产生巨大影响。

采空区一方面会导致地下水位下降，降低水资源的有效利用。

另一方面，采空区还可能导致地下水和地表水之间的交通，带来水质污染的风险，影响人类饮水安全。

4. 生态环境损害采空区的形成不仅会破坏地下的生态系统，还会对地表的生态环境带来一系列的影响。

采空区可能导致地表植被减少，破坏野生动植物的生存条件。

此外，采空区还会影响地表的水循环，破坏湿地和水生态系统。

采空区的防治措施为了减少采空区对环境和人类的危害，需要采取一系列的防治措施。

1. 严格监测和监管建立完善的监测体系，对采空区进行实时监测，及时掌握采空区的变化情况。

同时加强对采空区的监管力度，制定相关政策和法规，规范开采行为，加强对采矿企业的监督，确保其按照规定进行采矿活动。

2. 加强采空区治理针对不同类型的采空区，采取不同的治理措施。

对于较小而深的采空区，可采取填塞或回填等方式进行治理。

对于较大而浅的采空区，可采取层压法、灌浆法等方式加固和加强地下岩层。

湘中地区煤矿采空地面变形探讨及治理简析发表时间：2019-02-26T11:06:39.047Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：曾团员[导读] 本文就湘中地区煤矿开采所形成的采空地面变形表现形式、造成危害、形成机理进行探讨，并提出一些治理措施，以期能够对地质环境治理恢复有所帮助。

湖南省地质矿产勘查开发局418队湖南娄底 417000 摘要：娄底市矿产资源丰富，是湖南省著名的能源基地，享有“百里煤海”之美誉，过去煤炭能源大量的开采，引发一系列地质环境问题，其中以采空地面变形最为严重，给生态环境带来了很大影响，造成巨大经济损失。

本文就湘中地区煤矿开采所形成的采空地面变形表现形式、造成危害、形成机理进行探讨，并提出一些治理措施，以期能够对地质环境治理恢复有所帮助。

关键词：煤炭；地面变形；形成机理；治理措施引言煤炭是地球形成以来到现在历经几十万年的自然变化所形成的自然资源，煤炭资源在我国能源中具有战略性地位，随着社会工业发展以及人们生活需求的不断提高，对煤炭开采力度不断增加，煤矿开采历史年代久，开发强度大，引发一系列的地面塌陷、地裂缝、含水层破坏以及地表景观植被的破坏和水污染、土地污染等严重环境问题，采矿活动给地球身上造成了难以愈合的创伤，地球正以地质灾害的形式给人类以惩罚，为此我们必对的这些创伤进行补救、修复。

一、采空地面变形的主要表现形式地面变形是湘中地区最突出、最严重的矿山地质灾害之一，具有分布范围广、致灾对象多、突发性强等特点，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，是制约地方经济建设和矿山企业发展的主要因素。

地面变形包括地面塌陷、地面沉降、地裂缝，三者在表现形式、形成因素、危害性等方面具有一些基本相似的特征，并且往往呈现相互关联的伴生特点。

1、地面沉降采空区地面沉降总的形态是地表形成一个凹陷盆地，并在盆地内伴生地面开裂、陷坑、塌陷槽；娄底矿山采空区岩移盆地直径一般1—8km，大者15km；地表垂向沉降量一般在80—600mm之间，最大达4.5m（冷水江大建煤矿沉陷区），水平位移量一般在30—260mm。

公路2007年10 月第10期HIG HW A Y O ct. 2007 N o . 10 文章编号: 0451- 0712( 2007) 10- 0101- 05 中图分类号: U 416. 1: T U 475. 4 文献标识码: A路基下煤矿采空区地表塌陷特征及其形成机理王兵1, 2, 杨为民3,王辉4,李占强4( 1. 北京理工大学管理学院北京市100081; 2. 河北冀威公路工程咨询有限公司石家庄市050011;3. 安徽理工大学资环系淮南市232001;4. 河北大地土木工程有限公司石家庄市050011)摘要:基于现场调研和室内测试,详细研究了青兰高速公路邯郸～涉县段沿线北八特采空区地表塌陷特征,分析了地表塌陷形成的影响因素,探讨了该区地表塌陷形成的宏观和微观机理。

这项研究可为拟建高速公路采空区治理方案的选择,以及路基路面、桥梁设计提供科学依据。

关键词:采空区;地表塌陷;形成机理目前,采空区问题研究主要集中于4个方面,即 1 北八特采空区地表塌陷特征地下采空区的探测技术、稳定性评价技术、治理技术北八特采空区分布有四矿八特井和大量的村办及质量监控技术[ 1～3],而对于引起地表塌陷的机理小窑。

这些小窑遍布全区,据调查,北八特采空区内研究不足,仅李永树等[ 4]根据开采沉陷地区地表点共有27个小窑,其回采率为30%～35% ,采矿深度的实测移动轨迹,探讨了由于岩梁下沉和弯曲引起为40. 0～200. 0 m,开采煤层及采矿深度受地质构地表水平移动的机理,以及岩层间的剪应力对水平造控制,煤层埋深沿西、东向逐渐变浅。

该区小窑多移动所起的作用。

唐小明[ 5]、贺可强[ 6]、王景明[ 7]等在1985年～1991年投产,到1998年～2000年基本根据黄土地区潜蚀地貌的调查,研究了黄土地区潜停产,仅局部(如井8宏兴煤矿和井21)仍有采矿活蚀地貌的形成与岩性、构造节理、气候、地下水等因动,地表塌陷仍在发展中。

采空区地面塌陷危险性评价摘要：地面塌陷是采空区最主要的地质灾害，具有突发性、多发性、隐蔽性等特点，危害大且难以治理。

本文通过阐述某矿区地面塌陷的特征，探讨其形成机理，并对塌陷危险性做出评价，从而提出相应的防治措施。

通过对地面塌陷危险性研究，在立足塌陷本质的基础上，采取科学合理的防治措施可保证人类工程活动和建筑物的安全。

关键词：采空区；地质灾害；地面塌陷；危险性评价1 引言煤炭是我国的最主要能源之一，占一次消耗能源构成的70%以上[1]。

随着煤炭生产的发展，开采规模不断扩大，地下采空区日渐增多，势必产生次生地质灾害。

采空区主要发育地面沉降、地面塌陷、地裂缝等地质灾害，在诸多地质灾害中，地面塌陷因具有突发性、多发性、隐蔽性和渐变影响持久的特点而占有突出的地位[2]。

从广义而言，地面塌陷是在人为或(和)自然地质因素作用下，地表岩、土体中洞穴顶部向下断错坍塌的一种地质现象[3]。

据不完全统计，我国因开采煤炭造成的地面塌陷面积已达40.02万hm2[4]，且以每年667 hm2的速度递增，此外塌陷区影响范围内建筑物有较大的安全隐患。

为此，查明采空区地面塌陷的发育特征、机理，正确评价其危险性，从而提出合理的防治措施，具有积极的社会效益和经济效益。

2 工程地质环境某煤矿分布于华亭煤田西南部，为华亭向斜的西南部，矿井含煤地层为中下侏罗系延安组（J1-2y），岩层产状65°∠45°，开采煤层平均厚度19.5m，煤层埋藏最大深度距地面约235m左右，倾角45°左右。

拟建工程西侧分布有3条呈北西南东向展布的地下采煤巷道，巷道宽3.0m，高2.7m，最大埋深约235m，采煤厚度约19.5m，以民采为主，采矿工艺为高冒落法，开采范围较窄，回采率低。

据调查，该煤矿井下开采后曾引发地面塌陷，造成城区建筑物破坏，为此，有必要阐明该地面塌陷的特征、机理并对其危险性做出正确评价。

3 地面塌陷的特征及形成机理3.1 地面塌陷特征表1 地裂缝及塌陷特征3.2 地面塌陷的形成机理由于历史上的无序开采，特别是计划经济时期一些特殊的历史阶段，片面追求煤炭产量高指标，忽视对地质环境保护，加之受煤矿开采条件、开采方式、生产工艺、技术装备等综合因素影响、限制，使该矿区地质环境遭受严重破坏。

深度解析：采空区地面塌陷治理设计(一) 概述采空区治理方法主要有注浆法和非注浆法。

其中，非注浆法主要有干砌方法、浆砌法、开挖回填方法和桥跨方法。

注浆法系对地基土颗粒的空隙、土层界面或岩层的空隙或采空区的垮落带注入浆液材料，以便硬化后增加其强度或降低渗透性。

干砌方法是在采矿后形成的空洞内，用片石人工回填砌筑，砌体与洞顶板紧密接触，使堆砌物起到支撑顶板作用，从而保证采空区上方覆岩的稳定性。

该方法主要适用于矿层开采后未完全塌落、空间较大的采空区，且应具备采空区内通风良好、易于人工作业、材料运输等施工条件。

浆砌方法的适用条件与干砌方法的适用条件基本上相同，其不同之处在于要求堆砌物具有较高的整体强度。

开挖回填方法是对浅层采空区先进行开挖，然后采用干砌或浆砌方式回填。

桥跨方法是以桥的形式跨越采空区不稳定的路段，桥的墩台应在稳定的岩体中。

该方法主要适用于煤层开采规模较小、开采深度几米至几十米的采空区。

选择治理方法的主要条件选择采空区治理方法时，应综合考虑以下主要条件：采空区的特征、工程的重要性、施工条件。

如浅采空区可以用开挖回填方法治理。

一般工程的采空区，可采用以充填为主的水泥粉煤灰注浆法治理，其水泥用量不可大于20％；重要工程的下伏采空区地段，采用以加固地基为主的水泥浆或水泥含量大于50％的水泥粉煤灰浆的注浆法治理。

当注浆可引起地下水位的变化，会给邻近矿井的生产带来危害等，在选择方法时要作全面的考虑，尽可能减小对周围环境的危害。

(二) 采空区治理设计1、治理设计的原则•设计前应详细研究勘察报告。

•根据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采矿方法、顶板或覆岩岩性及其力学性质、水文地质及工程地质条件等选择治理方案或方法。

•施工前应开展相关试验，按设计注浆钻孔总数5％一lO％的孔进行现场注浆试验，其内容包括浆液的配比、成孔工艺、注浆施工工艺、注浆设备等。

•在分析与总结试验阶段成果的基础上优化设计。

2、不同设计阶段的要求：可行性研究设计阶段，应尽量避开采空区，特别是重要的构造物不应设计在采空区地基上。

采矿业的矿井地面沉降与地质灾害预防矿井地面沉降是指由于煤矿开采过程中煤炭的提取，导致地下空腔的形成，进而引起地表沉降的现象。

在采矿业中，矿井地面沉降是一个普遍存在的问题，具有重要的工程意义和科学价值。

本文将探讨矿井地面沉降的形成机理、影响因素以及地质灾害的预防措施。

一、矿井地面沉降的形成机理矿井地面沉降主要是由于下面几个方面的原因导致的：1. 煤层的开采：煤层是矿井地面沉降的主要原因。

在煤矿开采过程中，矿井会不断地从煤层中提取煤炭，导致煤层的压力减小，进而引起地下空腔的形成，这些地下空腔会逐渐扩大并迅速塌陷，最终导致地表沉降。

2. 坍塌柱的压缩：在矿井开采过程中，为了保证矿井的稳定性，会在煤层中留下一些未开采的煤柱，称为坍塌柱。

这些坍塌柱会受到压力的作用，逐渐发生塌陷和压缩，导致地面沉降。

3. 钻孔排水：为了保证矿井的正常开采，需要进行钻孔排水。

排水过程中，地下水的移动会导致土壤的松动和塌陷，进而引起地表沉降。

二、影响矿井地面沉降的因素矿井地面沉降受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 煤层的性质：不同性质的煤层在开采过程中会有不同的沉降特性。

例如，煤层的硬度、含水量等因素都会对地面沉降产生影响。

2. 开采方式：不同的开采方式会导致不同程度的地面沉降。

传统的采煤方式和现代的无烟煤采煤方式，在地面沉降方面存在明显的差异。

3. 钻孔排水：钻孔排水是煤矿开采过程中必不可少的步骤，但过度排水会导致土壤干燥，增加地面沉降的风险。

三、地质灾害预防措施为了减少矿井地面沉降带来的地质灾害风险，可以采取以下预防措施：1. 合理规划开采方式：确定合适的开采方式，减少地面沉降的可能性。

可以选择无烟煤采煤方式，或者采用其他替代能源，减少煤矿开采对地下结构的破坏。

2. 控制钻孔排水量：根据实际需要进行钻孔排水，并严格控制排水量，避免过度排水导致地面沉降。

3. 加强监测和预警：建立地表位移监测系统，及时掌握地面沉降的情况，并提前进行预警，以便采取措施防止灾害的发生。

地面沉降机理
地面沉降是指由于地下工程施工、地下水开采、地震活动等因素导致地表下沉的现象。

地面沉降机理可以分为地下水开采引起的沉降、地下工程施工引起的沉降以及地震引起的沉降等。

1. 地下水开采引起的沉降：地下水开采时，地下水位下降，引起地层中的孔隙水压力减小。

当孔隙水压力减小到地下水气泡点以下时，孔隙水会被部分蒸发或气泡空化，导致岩土体体积收缩，进而引起地面沉降。

2. 地下工程施工引起的沉降：地下工程施工涉及地下土层的开挖、补偿以及地下水流动的改变等过程。

地下土层的开挖和补偿都会破坏原有的土层结构，使土层发生变形和沉降。

同时，地下水流动的改变会引起地下水和孔隙水的压力分布变化，从而进一步引发地面沉降。

3. 地震引起的沉降：地震活动会导致地壳发生破裂、滑动和变形等现象，从而对地下土层施加剪切力和压力。

这些力的作用下，地下土层会发生位移、地裂缝形成以及土体变形，进而导致地表沉降。

需要注意的是，地面沉降的机理是多种因素综合作用的结果，不同因素在不同地区、不同条件下可能具有不同的重要性。

因此，地面沉降的机理研究需要考虑多种因素的综合影响。