袁友桃 王刚伟 王国乐
神东煤炭集团补连塔煤矿综采一队，内蒙古 鄂尔多斯 017200
摘要：随着煤矿开采工作的不断发展，煤矿地质中的土地沉陷预测防治工作也得到了越来越大的重视。煤矿地质沉陷的问题会造成很多的危险，不仅煤矿生产本身会出现安全事故，煤矿周边的居民也会受到煤矿沉陷的影响，周边的生态环境也会被破坏。所以，煤矿地质沉陷研究工作也是重中之重，是常规性和必须要完成的一项任务。
关键词：煤矿地质；土地沉陷；预测防治
在煤矿开采的过程中，不可避免煤矿会对地表造成裂缝，而在裂缝出现的同时，地面也可能会出现倾斜，会造成陡峭的斜面，导致滑坡的形成，造成安全隐患。煤矿地质中土地的预测防治工作是一项很重要也是不可忽视的部分。本文主要是就煤矿地质土地沉陷预测防治研究进行相应的分析和表现，希望通过本文的论述以及分析能够使为相关行业提供一些帮助。
1煤矿地质中土地沉陷发生的规律
在煤矿开采工作运行的工程中，很有可能出现部分区域地质沉陷的情况。这将会对地质的平衡带来严重的影响，甚至可能会是不可改变的影响。在煤矿地质中，一般煤矿地质发生沉陷都是因为上层压迫出现的力学现象，严重破坏了平衡状态，本文总结出三个阶段。
1.1煤层上方出现变形
在煤矿开采的过程中，因其受到两边煤矿支助的支撑，煤矿上方就可能出现变形的现象，出现微笑的裂痕等。
1.2地质表面出现弯曲
在煤矿开采的工程中，如果采空区长度和深度过长的时候，开采区域的上层就可能因为重力因素，在拉伸力和重力之下产生变形，从而导致地质沉陷的现象。
1.3地质表层垮落
在煤矿开采工作不断深入的情况下，采空区的长度也会慢慢变长，开采的深度也会不断变深，在上层出现的细小裂痕也会更加的大出现断裂的情况，煤矿上层出现断裂和垮落。在地质垮落后表层的残渣也会堆积起来，导致煤层锻炼更加的严重。
2煤矿地质沉陷的预测防治模型
煤矿地质的预测防治通常是要经过严格的把关来做出相应的规划：第一，对很多方面产生的影响做出预算和计划安排。先是对于只需要开采单个地方时产生的地表预算点的下沉量进行计算统计分析，然后对每个计算出来的多个地面的下沉量进行叠加。第二，对不规则煤矿的形状开采面预算进行技算，可以通过将形状不规则的工作面按照煤层的方向进行划分的方法进行计算，将他们分成很多的矩形开采面来替代原有的不规则的开采面。针对传统无人机矿区开采沉陷监测因地形起伏导致同一航测架次的监测精度相差较大的问题,对无人机加装TOF传感器,对PID控制器进行编码设置,使无人机相对地面保持相同高度飞行,实现了无人机地形跟随监测。在地形复杂矿区,传统无人机沉陷监测精度得到提高;与实地布设的观测线数据相对比,航测监测的下沉趋势准确,但对地表的细微变化无法捕捉;获取的矿区沉陷范围全面广泛地反映出由于工作面的推进造成的矿区沉陷所影响的区域,可为矿区开采沉陷监测提供参考。
3对土地裂缝的相关预测防治
在煤炭的开采过程中，因为地下的煤炭储量越来越少，从而造成大量的土地发生沉陷的现象，而沉陷发生的时候，地面各个点的沉降率和受力状态不同，导致地表原有的平衡状态出现问题。
所以，在沉陷地表内的某些地方，通常会因为地表各个方向发生了不完整的水平移动和沉陷的现象，让盆地形成很大的裂缝。裂缝的产生又受到地表沉陷的影响，但是他并不是在地表沉陷刚刚开始就产生的现象，而是通过日积月累慢慢的形成的现象，在煤炭开采工作量越来越大的情况下，导致地表的某些地方所要感受到的拉力达到极限的承担状态而慢慢形成的。在煤矿地质沉陷的研究中，往往要注意到的裂缝临界开采的面积，它是指在煤矿的开采过程中，让地表中出现一些处于裂缝的临界状态的面积。裂缝的临界开采面积受到非常多的因素的影响，其中主要包括的有：煤矿的开采深度、煤矿上覆岩层的地质结构、煤矿的开采厚度等物理因素。然而地表裂缝临界值的发生，主要受地表中物理力学现象的影响。在煤矿的开采过程中，如果已开采面积超过了裂缝临界开采面积，那么他会在开采区的周边的地表上方出现一个裂缝区域，之后，伴随着采空面积的不断增加，裂缝区域会慢慢的扩大，特别是在上山和下山的相关边界处和切眼处的地方，而且，工作面地表上方的的裂缝也会随着开采的推进慢慢的向前面移动。这个时候之前所形成的裂缝区就会因为受到他的压力而进入到压缩变形模式。那么，这个时候所出现的裂缝将慢慢合拢，崭新的裂缝就会在裂缝区的以外位置形成。当工作的地区面积不断扩大之后，开采各边界的上方裂缝范围将不再进一步增加，而在工作面扩大的所有过程中，地表上面的裂缝也会随着他不断向前。当煤矿工作面的开采工作顺利结束后，裂缝就会按此规律只存在于采空区周围的上方地表。对于偏远偏僻地区的煤矿开采工作来说，地表的下坡方向为山区煤矿采动的滑移方向，而且地表滑量也会随着地表斜角的增大而增大。经过分析可知，在煤矿开采区的山顶和凸形地貌部位会因为地表的斜角的增加产生水平拉力变形，在煤矿开采地区的山里和凹形地貌的地方也同样会发生相反的作用，导致另外的水平压力变形。所以，在偏远煤矿的开采工作中，常常会发现在这些地区的山顶以及凸形地貌的地方很容易形成开采裂缝，而且裂缝的方向会与等高线的方向保持相同的关系。在山区的地貌方位，因为受到了压力的影响，就会很少出现明显的裂缝。但并不是所有的大量暴力的开采方式都会使地表产生巨大的裂缝，裂缝的产生除了与煤矿的开采条件有关以外，还会因为地表中土的特质和土的厚度受到影响。在煤矿区没有黄土层以及泥土所堆积覆盖的地面，当开采的深度与厚度的比例大于80%时，矿区开采的宽度和深度比例小于0.5%时，通常都不会在地面产生较明显的裂缝，黄土层所覆盖的厚度大于50m的地表时，相同的开采购情况下，会在地表产生明显的地表出现裂缝。
4地表出现裂缝对土地产生的影响
煤矿开采过程中产生的裂缝的大小是不一样的，有的地表裂缝相对来说很大，例如，我们发现在黄土高原等地方被黄土覆盖的区域裂缝之间的深度有的甚至是可以达到10m，有的地表上方的裂缝却是相当的细小。裂缝出现后，裂缝中的土裸露在空气当中，则将会比较容易受到各种风吹日晒等自然界中的力量的影响，从而对土壤的侵蚀影响加快，导致土壤、水以及土质在侵蚀作用中造成很大的损失，土壤的肥力下降明显，对农作物的生长有不好的影响，对农作物的产量也同样会造成不好的影响。因为地表裂缝造成的土地侵蚀的程度会受到很多方面的影响，主要包括裂缝的特点。重力侵蚀很多发生在山地、丘陵地区区域，那些地方在开采过程中产生的地面裂缝会在水的重力冲击的作用下使土壤产生移动。这样的现象在矿区来说主要的形式是滑坡。当矿区的地面裂缝产生以后，在大雨和暴雨的冲击下土壤被水侵蚀的范围会很明显的加大，导致斜坡上土壤的容纳力也会相应的增加，而在另外一方面，土体被水侵蚀造成了抗滑能力降低，土壤就会因为这些发生滑坡。
5结语
综上所述，煤矿地质中开采的可持续发展对我国经济发展有着很重要的影响，所以，促进煤矿行业的正常发展和运行，必须要加强对煤矿地质中土地沉陷预测防治的研究技术，降低煤矿开采工作中对自然生态环境的严重破坏，使其可以根据我国的发展顺利进行。
参考文献
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