发布时间：2023-09-28 08:53:22
绪论：一篇引人入胜的煤矿灾害治理，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
目前我国已经成为产煤大国，并且煤炭在国民经济中所占的比重一直居高不下，这种对煤炭的过度依赖以及单一化的生产模式对于资源的可持续供应以及产业结构的调整造成了非常不利的影响。此外，我国的煤矿生产还面临着技术及设备落后，管理方式及制度建设缺失等一系列问题，近些年频发的煤矿地质灾害成为我国传统煤炭产业难以适应现代社会发展的突出表现，对人民的生命财产安全以及生态环境造成了巨大的破坏，严重制约了煤炭产业的可持续发展。
1.煤矿地质灾害概述
1.1煤矿地质灾害的类型
目前对煤矿地质灾害类型的划分主要依据是灾害发生的形式及影响程度，具体来讲有以下三种地质灾害：第一是突发性地质灾害，常见的有井下突水、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等，这类地质灾害持续时间很短，但是蕴含较大的能量，由于不能及时做好应急措施，往往造成严重的危害；第二是渐发性地质灾害，这种灾害具有一个慢性发展过程，持续时间较长，但是一旦形成一定规模就会对自然环境造成不可修复的破坏，如沙漠化、水土流失、地面沉降等；第三是多样性地质灾害，简单来说就是可能突发也可能渐发的地质灾害类型，这种灾害的发生机理比较复杂，随着外力的改变呈现不同形式的发展态势，如滑坡、岸边坍塌、地裂缝等。
1.2煤矿地质灾害的特点
煤矿地质灾害牵涉到多方面的问题，无论是其发生机制还是引起的后果都具有复合型的特点。具体来讲有以下特征：第一是群发性，多数煤矿地质灾害会造成生态环境的破坏，而生态系统具有严密的相互依赖关系，煤矿作业造成的地质环境失衡通常不是孤立存在的，在某一矿区甚至更大范围内形成灾害群；第二是区域性，煤矿造成的灾害通常集中在煤矿区及其辐射带，受到灾害内部联系的制约，灾害在空间上的扩布表现出区域性特征；第三是发生形式多样化，无论是灾害持续的时间，还是灾害引起的影响、作用方式、地质构造变形情况等都呈现出多样化的发展态势。
2.地球物理法在煤矿地质灾害勘探中的应用
地球物理法在寻找矿产资源、探查隐伏矿床方面取得了广泛的应用，并表现出了技术的优越性。当出现煤矿地质灾害时，一般都会造成煤矿地下介质层产生物性差异，这种物性差异同样可以运用地球物理法进行探查。
2.1瞬间电磁法勘探技术
瞬间电磁法工作的基本理论是电磁感应原理，具体方法为向地下传送一次场，这种传送一般是通过不接地回线以及接地回线来完成的，在传送的间隔时间段内，对地下介质产生的随时间变化而变化的二次场进行测量，通过分析二次场的衰减特征，就可以对煤矿地下介质的规模、性质、电性以及产状等进行判定。利用这种方法还能够对采空区、断层地质等问题进行间接性的解决。该技术采用的是单纯性的二次场探测技术，因此相对传统的电性方法而言具有抗扰能力强、环境因素影响小、纵横分辨率高、灵敏性强等优势。此外，瞬间电磁勘探技术能够很好地对地下介质进行响应，因此非常适合于煤层顶底板水层划分工作以及煤层陷落柱探测等工作。
2.2高密度电法勘探技术
高密度电法勘探技术属于直流电阻率方法，是一种在近几年发展起来并在煤矿灾害勘察中取得广泛应用的物探方法。在应用高密度电法进行探测时需要保证地下介质间存在导电性差异。具体方法为向大地供应直流电，通过点阵式布局方法对对电极进行设置，然后对样本进行密集的观测，并对电场特征进行深入的分析。在进行视电阻率的计算时，同一般的电阻率计算方法类似，在a、b两个电极进行供电，设电流为I，在m、n两级测量电位差，设为U，进而计算得出视电阻率的准确值PS=KU/I。通过对视电阻值进行分析得出煤矿底层中的电阻分布特征，并在此基础上对地层、冒裂带以及圈闭异常进行判定。
2.3放射性元素勘探技术
放射性元素勘探技术中设计的勘探对象主要是氡元素，岩石中存在的氡元素在正常情况下保持相对稳定状态，而当煤矿作业对地质体产生影响时，特别是其横向连续性遭受大规模的破坏时，就会使岩石中的氡元素发生异变，这种异变主要是由于元素在转移过程中集聚作用引起的，当这种异变达到一定程度时就可以在地表进行探测，进而分析地质体的破坏状况。
在产生采空区的煤矿中，氡射气元素就会向着采空区转移并形成规模性的聚集现象，与采空区的正常形态形成明显的差异。通过对这一区域的氡元素衰变所释放的α射线进行探测，可以实现采空区规模和界限的准确判定。除此之外，还能够根据射线峰值的异常情况判定岩溶陷落柱的具体情况。由于煤矿作业造成地下构造产生程度不一的变化，而氡气可以通过这些地址构造、岩峰裂隙、地下水等通道或者介质涌向地表，因此可以对地表氡气的浓度和扩散速率进行检测，从而获得地下裂隙信息，并且能够掌握地质体基本的开启度、破裂度以及连通性，这些信息对于滑坡的预防具有重大的意义。
氡气属于惰性气体，性质相对稳定，能够保证在地下进行长时间的运移，这些氡气以及其子体在转移过程中会受到途径物质的影响。使其温度发生变化，温度升高就会使煤矿中氡气的析出量随着温度变化呈现出规律性的变动，因此运用同位素分析技术对地表氡气进行测量和分析可以对地下火源的具体情况进行较为准确的判定。
3.结论
煤炭产业的良性运作对我国经济的发展以及核心竞争力的提升具有重要意义。但是由于技术和管理水平的限制，在煤炭生产环节往往会出现很多的意外状况，特别是煤矿地质灾害的发生，对于人民的生命安全能够造成严重的威胁，并直接影响到煤炭企业的经济效益和社会效益。为此，必须增强安全生产管理力度，运用先进的技术设备对煤矿地质环境进行实时的监测。目前地球物理方法是发展相对成熟、应用较为广泛的勘探技术，根据煤矿实际的地质构造特点、勘探对象的地球物理特征以及其他各项条件选择科学合理的勘探技术能够取得理想的勘察效果，为煤炭行业的可持续发展奠定坚实的基础。 [科]
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引言
煤矿几乎在世界范围内都有分布，而我国在世界上已经成为了最大的出产煤炭的国家，每年的煤炭产量高达11.5×108吨，也就是说全世界四分之一的煤炭都是从我国地下挖出的。据相关数据显示，我国的能源结构中，煤炭主要占71%，油气占22%，其他能源占7%，这就使得依靠煤炭才能正常运行的生产生活活动除了要面对煤矿日益枯竭的事实，还要担忧整体环境的改变所带来的危害。我国煤炭开采的技术设备比较落后，煤炭企业管理和制度建立并不完善，这就导致在煤炭开采的过程中会引发大量的地质灾害，进而造成经济损失和人员伤亡。
1 煤矿地质灾害的种类及其危害
地质灾害的种类非常多，在我国因为煤炭开采所导致的地质灾害主要包括滑坡、坍塌、地面下城、瓦斯漏水或爆炸、煤矿所在区域的水土流失等问题，这不仅危害周围人民的生命财产安全，而且对环境也会造成很大程度的破坏。其中塌陷造成的危害程度最严重。根据数据显示，在我国重点煤矿中，出现坍塌的矿区面积占总矿区面积的十分之一。我国境内中山西省是煤炭生产大省，同时也是出现坍塌问题最为严重的区域，全省共计1560平方千米土地，采空区就已经高达208平方千米，占全省总面积的七分之一。我国全部采空区中已经有6000平方千米的区域已经遭受了煤矿引发的地质灾害，进而导致采空区上方的房屋、桥梁、山体出现断裂和坍塌。
根据相关统计数据显示，我国历年来由于煤矿开采导致的坍塌区域已经累计超过了4000平方千米，其中耕地面积就占了30%。此外，不断加快地水土流失速度，不仅破坏了土地资源，而且也会引发其他的环境问题。通常来说，我国煤矿富裕的地区也是水资源贫乏的地区，我国缺水的矿区占总矿区的71%，其中严重缺水的区域占40%。由于开采煤矿导致煤矿顶部的含水层慢慢变干，进而导致整个矿区的地下水位线下降，给矿区周围居民的生活带来很大的用水困扰。同时，因为地下煤层已经遭到了破坏，使得大量的地下水渗入到矿井之中，而矿井正含有大量的煤粉等污染物，通过水解反应，产生酸性物质，这些酸性物质渗入到地下水中，污染了地下水，严重危害到周围居民用水安全。
2 煤矿地质灾害的地球物理特征
对煤矿地质灾害的测量有很多方式方法， 当前最为常用的就是物探方法，这种方法主要依靠地下介质层之间电性、密度、弹性等方面的差异，来判断地下岩石层之间的变化，进而判断出可能出现的煤矿地质灾害。具体来说，在煤层没有被开采之前，整个地层是完整的，一定区域范围内的电性差异也不会很大，而每层和顶板、底板之间的差异也是一个比较稳定的值，具有比较好的弹性。但是在煤层被开采之后，煤层的完整性遭到破坏，空间上的连续性不存在了，采空区和坍塌物之间被空气所填充，那么在无水或者很少水的情况下，采空区的电阻率就会比周围的岩石要高，而当采空区中被水填充的话就会导致整个采空区的电阻率下降。一旦这种均衡性被打破，那么就会在三维空间中以某种形成的规律呈现出来，既可以表现出局部的，也可以表现出区域性的异常，则就为电法工作的开展提供了依据。在这个区域的反射波被中断以及频率特征发生变化都能够为开展地震勘探工作提供数据基础。
氡是一种无色，无嗅，无味的惰性气体，它具放射性，被认为是致癌物质，对长期工作在矿区的采矿人员带来很大的危害。在煤矿的采矿区域中，由于断裂缝隙的出现，就容易聚集大量的氡，所以在采矿区的上部测量氡的数值非常高，而且在坍塌区域，因为地面的塌陷使得地表和下面的地层之间相连，那么就会形成比较宽的裂缝，氡气体就会向地表方向游动，不过此时氡的保存条件并不好，所以氡的海量也就不高。在残留的煤柱区域，因为煤层的孔隙发育的并不好，所以上面的覆盖层就不会产生很大的破坏性，这就不利于氡的游动，所以地表只会残留低浓度的氡。也就是说我们可以通过氡的差异性来查看地下地质情况的变化，这也就能够看出煤矿地质灾害区域的范围、强度等方面。
3 应用物探方法勘查煤矿地质灾害
高密度电法是近年来发展起来的物探方法，广泛应用于灾害调查及工程勘察中。它是一种直流电阻率法，应用的地球物理前提是地下介质间的导电性差异，通过向大地供直流电，采用点阵式布电极，密集采样观测和研究电场的空间分布规律，和常规电阻率法一样，它通过A、B电级向地下供电流I，在M、N极间测量电位差u，从而求得该记录点的视电阻率值PS=KU/I，反演结果为二维视电阻率断面图。根据实测的视电阻率断面进行计算、处理、分析，从而获得地层中的电阻率分布情况，以此划分地层、圈闭异常、确定冒裂带等。通过研究高密度电法获得的数据资料，可以对灾害体的纵、横向发展的规模有更深入的了解。
瞬变电磁法是一种基于电磁感应原理的物探方法，利用不接地回线（大回线磁偶源）或接地线源（电偶源）向地下发送一次场，在一次场的间歇期间，测量地下介质的感应电磁场（二次场）电压随时间的变化。根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、性质、规模和产状等，间接解决如陷落柱、采空区、断层等地质问题.由于该方法是纯二次场观测，故与其他电性方法相比，具有体积效应影响小、对地形、地物条件要求小、抗干扰能力强有体积效应小、纵横向分辨率高、对低阻反应敏感等特点。同时，瞬变电磁勘探对地下良导电介质具有较强的响应能力，适用于进行煤层顶底板含（隔）水层划分、煤层陷落柱探测、断层及裂隙发育带导（含）水性评价等工作，是一种高效、快捷的物探方法。
采煤活动使得地下地质体的横向连续性遭到破坏，岩石中氡元素的运移和集聚作用发生异变，在地表面能测到氡值的异常。氡射气元素向采空区运移，在采空区积聚，在地表形成一个与采空区形态相应的氡异常区。因此，可以通过测量地表氡元素的浓度（实际上是测量氡衰变所释放的仅射线的强度）来准确圈定煤矿采空区的位置与范围。此外，根据氡气异常的峰值状态还可以确定岩溶陷落柱的位置和范围。由于地下的氡气通过构造、裂隙、地下水搬运由深部向地表迁移，测量氡气的浓度可间接反映地质体的裂隙系统的情况，并可分析其开启度、连通性及破碎程度，对预测滑坡能起到一定的指示作用。
1 前言
矿山地质灾害是指自然地质作用和矿山地质作用（亦称人为地质作用）导致的矿山生态地质环境恶化，并造成人类生命和财产损失或人类赖以生存的资源、环境严重破坏的灾害事件。在煤矿开采中，经常会遇到各种各样的地质灾害，如瓦斯突出、底板突水、地表沉陷等。这些地质灾害对正常生产危害很大，还会危及矿工和人民的生命财产安全，必须想办法减小地质灾害带来的危害。我们知道，矿山在被人类开采以前，处于自然的平衡状态，这时候几乎不会发生什么地质灾害。而人类的采矿活动，破坏了原有的平衡，原来储存在煤层或岩层中的瓦斯就可能会跑出来，岩层中含有的承压水也可能因为岩层的破坏而涌向采矿工作面，从而产生了地质灾害。正确地预测地质灾害是防止其发生的前提条件，随着煤矿开采技术的进步以及人们对煤矿安全的日益重视，地质灾害的预测逐渐成为广大学者和技术人员关注和研究的重点。
地理信息系统技术，简称GIS技术，是近年来随着信息技术等的发展而发展起来的一门新兴的地理空间信息分析技术。该技术以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，能将表格型数据转化为地理图形进行显示，从而可以为地理研究或地理决策等服务。本文拟将地理信息系统技术与遥感技术相结合，将其应用于地质灾害的预测中来。
2 矿山地质灾害的危害
其破坏作用主要表现在危害矿工生命和财产安全；破坏采矿设施，影响矿业正常生产；破坏矿产资源、土地资源和水环境、矿区环境。严重的地质灾害一次可造成几十人甚至上百人死亡。我国是矿山地质灾害多发国之一，地质灾害种类多、分布广、影响大、造成的损失严重。据全国31个省（自治区、直辖市）矿山调查数据统计，1950―2010 年的60 年间， 中国矿山开发已发生地质灾害约10869 起，死亡约4779 人，造成直接经济损失约174.58 亿元。其中突发性的崩塌、滑坡、泥石流灾害2549 起，死亡4244 人，经济损失50.04 亿元；缓变型的地面塌陷、地裂缝有8320 处， 影响的面积314765hm2，死亡535 人，经济损失124.54 亿元。矿山地质灾害类型以地面塌陷为主， 共有5416处，占矿山地质灾害的50%，灾害规模以小型为主（占63%），大型次之（占21%），经济损失、影响面积以地面塌陷和地裂缝最严重，泥石流灾害发生的次数虽然最少，仅占6%，但造成的死亡人数最多，共1581 人，占33%。
3 应用遥感技术和地理信息系统预测煤矿地质灾害的原理
煤矿地质灾害预测主要涉及到两方面内容：第一是界定出现煤矿地质灾害的危险等级，也就是预测煤矿地质灾害出现的可能性，是制定煤矿开采规划的重要基础；第二就是地质灾害发生前的预报，主要是针对具体的工作面情况作出短期预报及预警。
利用地理信息系统及遥感预测技术可以对上述两大层面的煤矿地质灾害做出准确的预测。其中，遥感技术主要针对矿区的地质情况进行调查。具体来说，就是利用遥感技术从整体上调查矿区的地质、地理以及开采条件等情况，在此基础上展开矿区地质灾害的相关研究；与此同时，利用针对矿区遥感影像所做解释，能够进一步明确矿区范围内的水文地质等相关信息，具体包括地貌单元类型；断裂构造的性质、形态以及展布等；地表水体；地表湿度或第四纪含水量；溶洞、地面塌陷以及矸石山分布等。利用地理信息系统技术可以更加高效而科学的组织和管理空间数据及其属性资料，不仅如此，利用GIS技术还可以针对不同来源的信息进行复合分析。煤矿地质灾害具有多级、多因以及多时的特点，是人为因素及自然因素耦合作用的结果。借助GIS技术，可以通过专题信息层的方式对矿区地质灾害相关的影响因素进行保存，并按照现实需求进行复合分析，并在此基础上构建煤矿地质灾害预测模型。
4 应用遥感技术和地理信息系统预测煤矿地质灾害的的步骤
在煤矿地质灾害预测过程中应用遥感及GIS技术，第一步就是预处理，主要是针对遥感解释结果、相关实验数据以及地面勘察资料等进行；第二步就是已出现的煤矿地质灾害实例以及本矿区范围内的相关影响因素进行分析，在此基础上明确矿区地质灾害形成机理以及主控因素。
在灾害预测中，我们对引起煤矿地质灾害的因素的指标进行了详细的量化，然后将量化的指标在遥感中进行预测，这样一来，就形成了各个层次，每个层次的权重有所不同，通过这一表现层我们了解到各个因素带来的相关图层的配准、空间分析以及初始计算问题，再将初始模型计算结果与现有地质灾害资料进行拟合，一直到取得预期的拟合效果为止，这样便可以将煤矿地质灾害预测模型确定下来。技术流程详见图1所示。
图1 煤矿地质灾害遥感及GIS技术预测流程示意图
5 结语
地质灾害是危害煤矿安全生产的一项十分重要的因素，然而煤矿井下的地质条件一般都十分复杂，要想对地质灾害进行准确的预测和防治难度较大。遥感技术和GIS技术的出现，为煤矿地质灾害的预测提供了强有力的手段。利用遥感及GIS技术可以很方便地对多种信息进行综合分析、综合利用，从而大大提高了预测的准确性和精确性。同时，GIS技术处理数据的速度较快，可以使预测结果尽早地出来，为我们针对灾害采取应对措施留出了充足的时间。作为一名煤矿地质工作者，应该尽快掌握应用遥感和GIS技术预测地质灾害的技术。
