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煤矿边坡滑坡与煤柱缺损科普
发布时间：2025-08-14 来源：地大华睿阅读: 0
/ 煤矿边坡滑坡与煤柱缺损科普：筑牢井下井上安全屏障 /
边坡滑坡（主要威胁露天煤矿）与煤柱缺损（主要影响井工煤矿）是煤矿安全生产中两类典型的“结构性风险”。据国家矿山安全监察局统计，近五年露天煤矿较大事故中，边坡滑坡占比超 35%；井工煤矿因煤柱缺损引发的顶板垮塌、地表塌陷事故也时有发生。
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边坡与煤柱是煤矿生产的“天然承重结构”——露天煤矿的边坡支撑着采场稳定，井工煤矿的煤柱则承载着顶板岩层压力。一旦这两类结构出现问题，将直接威胁生产安全，《煤矿地质工作细则》第 68 条、第 92 条分别对其管理提出了强制性要求。
1.1
（一）边坡滑坡：露天煤矿的“山体崩塌风险”
露天煤矿的边坡是指采场开挖后形成的倾斜岩土层界面，按成因可分为“工作帮边坡”（正在开采的边坡）、“非工作帮边坡”（已停止开采的边坡）。边坡滑坡是指边坡岩土层在重力、水压力等作用下，沿软弱夹层发生整体或局部滑动的现象，按滑动速度可分为：
•缓慢滑坡：日位移量1-10mm，表现为边坡出现裂缝、局部岩块脱落，如2022 年内蒙古某露天矿非工作帮边坡，因雨水渗透导致月位移量达200mm，经及时治理未引发事故；
•突发滑坡：瞬间位移量超1m，伴随巨响、烟尘，破坏力极强——2021年山西某露天矿工作帮边坡，因下部岩层遇水软化发生突发滑坡，掩埋采矿设备 5 台，造成3人死亡。
《煤矿安全规程》第536条明确，露天煤矿边坡角必须符合设计要求，工作帮边坡角不得超过设计值的1.05 倍；非工作帮边坡角需根据岩层稳定性、水文条件动态调整，严禁超设计开采。
1.2
（二）煤柱缺损：井工煤矿的“承重失效危机”
煤柱是井工煤矿为保护巷道、硐室或地表建（构）筑物，在采掘过程中特意保留的未采煤层区域，按功能可分为“护巷煤柱”（保护巷道）、“防水煤柱”（阻断水害）、“保安煤柱”（保护地表设施）。煤柱缺损是指煤柱因违规开采、地质变化、长期受力等原因，出现尺寸缩小、强度降低的现象，主要表现为：
•违规超采：为追求产量，超挖护巷煤柱，导致煤柱宽度从设计 20m 缩减至 8m，如 2023 年山东某井工矿，因超采防水煤柱，引发底板突水，淹没采区；
•自然缺损：煤柱长期受顶板压力作用，出现裂隙、片帮，强度逐渐降低，如河南某矿护巷煤柱，使用 5 年后因裂隙发育，无法支撑顶板，导致巷道垮塌；
•地质影响：断层、褶曲等构造穿过煤柱，削弱煤柱完整性，如山西某矿保安煤柱被断层切割，形成“孤岛煤柱”，最终发生冲击地压。
《煤矿地质工作细则》第 93 条规定，煤柱尺寸必须按“抗压强度、顶板压力、水文条件”计算确定，防水煤柱宽度不得小于 20m；护巷煤柱需定期监测，发现缺损立即采取加固措施。
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结合《煤矿安全风险预控管理体系规范》（AQ/T1093-2011）的风险评估标准，边坡滑坡与煤柱缺损的危害具有“破坏性强、影响范围广、次生风险高”的特点，均属于“重大风险”等级，必须重点防控。
2.1
（一）人员伤亡与设备损毁：最直接的生命财产威胁
•边坡滑坡：突发滑坡会瞬间掩埋采矿设备、运输道路，若人员未及时撤离，将面临被掩埋的危险。2020 年新疆某露天矿，工作帮边坡滑坡导致 2 台挖掘机、3 辆矿用卡车被埋，3 名司机不幸遇难（注：案例与以下图片内容无关）；
•煤柱缺损：护巷煤柱缺损会导致巷道顶板垮塌，砸毁井下设备，如 2022 年安徽某井工矿，因护巷煤柱超采，巷道顶板突然垮塌，损毁刮板输送机 1 台，造成 2 名工人重伤。（注：案例与以下图片内容无关）
2.2
（二）生产中断与经济损失：安全与生产的“双重打击”
•边坡滑坡：滑坡后需清理滑体、治理边坡，恢复生产周期长，如 2021 年山西某露天矿滑坡，清理滑体耗时 3 个月，直接经济损失超 5000 万元；（注：案例与以下图片内容无关）
•煤柱缺损：防水煤柱缺损引发水害后，需排水、注浆封堵，停产时间往往超 1 个月，2023 年山东某矿因煤柱缺损导致突水，停产 45 天，损失产能 15 万吨。（注：案例与以下图片内容无关）
2.3
（三）地表塌陷与生态破坏：长期的环境隐患
•边坡滑坡：非工作帮边坡滑坡会破坏地表植被，引发水土流失，甚至威胁周边村庄安全，如 2022 年内蒙古某露天矿滑坡，导致周边 200 亩草地被毁，10 户村民房屋开裂；
•煤柱缺损：保安煤柱缺损会导致地表塌陷，形成塌陷坑、裂缝，如河南某矿因保安煤柱超采，地表出现 12 处塌陷坑，最大深度达 5m，破坏耕地 50 亩。（注：案例与以下图片内容无关）
2.4
（四）次生灾害连锁反应：风险的“叠加放大”
•边坡滑坡：滑坡可能摧毁露天矿排水系统，导致雨水汇集，引发泥石流；若滑坡体堵塞河道，还会形成“堰塞湖”，威胁下游安全；（注：案例与以下图片内容无关）
•煤柱缺损：防水煤柱缺损会导通含水层，引发水害；护巷煤柱缺损导致顶板垮塌后，可能破坏瓦斯抽采管路，引发瓦斯泄漏，2021 年重庆某矿就因煤柱缺损引发“顶板垮塌+瓦斯超限”的双重事故。（注：案例与以下图片内容无关）
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从地质工程技术角度分析，边坡滑坡与煤柱缺损的发生并非偶然，而是“地质条件+开采活动+管理漏洞”共同作用的结果，核心成因可分类解析：
3.1
（一）边坡滑坡的 3 类核心成因
1.地质条件先天不足：
◦边坡岩层存在软弱夹层（如泥岩、页岩），遇水软化后抗剪强度骤降（从 25kPa 降至 5kPa），成为滑动面，如山西某露天矿边坡，因下部泥岩夹层软化，引发顺层滑坡；
◦边坡存在断层、裂隙，破坏岩层完整性，如内蒙古某露天矿边坡被断层切割，形成“楔形体”，在重力作用下发生滑坡。
2.开采活动人为扰动：
◦超设计开采边坡角，如将设计边坡角 35°增至 40°，削弱边坡稳定性；
◦工作帮推进速度过快，边坡未及时形成稳定台阶，如陕西某露天矿月推进速度达 50m，边坡台阶高度超设计 2 倍，引发滑坡。
3.自然因素叠加影响：
◦雨水渗透：雨水沿边坡裂缝渗入，增加岩土层重量，同时软化软弱夹层，如 2023 年河南某露天矿，连续暴雨后边坡位移量骤增 3 倍；
◦地震影响：地震引发的震动波会破坏边坡岩层结构，诱发滑坡，2022 年四川某露天矿，受周边 3.8 级地震影响，边坡出现 100m 长裂缝。
3.2
（二）煤柱缺损的 3 类核心成因
1.开采活动违规操作：
◦超挖煤柱：为追求产量，违规开采护巷、防水煤柱，如山东某矿将防水煤柱宽度从 20m 超挖到 8m；
◦煤柱设计不合理：未按《煤矿地质工作细则》要求，根据顶板压力、水文条件计算煤柱尺寸，如安徽某矿护巷煤柱仅按经验设计为 10m，实际需 15m，导致使用 3 年后出现缺损。
2.地质与环境因素影响：
◦地质构造破坏：断层、褶曲穿过煤柱，削弱煤柱完整性，如山西某矿保安煤柱被断层切割，形成“破碎煤柱”，强度降低 40%；
◦水害侵蚀：地下水渗透煤柱，导致煤体软化，强度下降，如河南某矿防水煤柱长期受地下水浸泡，抗压强度从 15MPa 降至 8MPa。
3.管理与监测漏洞：
◦未建立煤柱监测制度，无法及时发现煤柱裂隙、片帮等缺损迹象；
◦煤柱管理责任不明确，未定期评估煤柱稳定性，如重庆某矿护巷煤柱出现裂隙后，未及时处置，最终导致垮塌。
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结合《煤矿安全规程》《煤矿地质工作细则》《煤矿安全风险预控管理体系规范》等标准，以及地质工程实践经验，边坡滑坡与煤柱缺损的防控需构建“勘察-设计-监测-治理-应急”的全流程体系，确保结构稳定。
4.1
（一）边坡滑坡的全流程防控
1.勘察设计：奠定稳定基础
◦勘察阶段：采用“地质钻探+物探（探地雷达、地震勘探）”技术，查明边坡岩层分布、软弱夹层位置、断层裂隙发育情况，绘制“边坡工程地质图”；
◦设计阶段：按《煤矿安全规程》第 536 条，根据岩层稳定性计算边坡角（软岩边坡角≤30°，硬岩边坡角≤45°），设置台阶高度（一般≤15m）、平台宽度（≥5m）；对存在软弱夹层的边坡，增设“抗滑桩”“挡土墙”等支护结构。
2.实时监测：筑牢“电子防线”
◦安装“边坡监测系统”：采用“边坡雷达（监测精度±3mm）+GNSS 位移监测站+裂缝计”，对边坡位移、裂缝变化实时监测，数据每 10 分钟上传 1 次；
◦隐患排查预警平台应用：平台通过 AI 算法分析监测数据，设置预警阈值（如日位移量超 10mm 触发橙色预警），超阈值时自动推送预警信息至管理人员；同时，平台需存储 1 年以上监测数据，支持“边坡稳定性趋势分析”。
3.治理措施：及时消除隐患
◦排水治理：在边坡顶部设置截水沟，底部设置排水盲沟，防止雨水渗透；对已渗入的地下水，采用“井点降水”排出；
◦边坡加固：对存在滑动风险的边坡，采用“注浆加固”（注入水泥-水玻璃双液浆）增强岩层强度；对“楔形体”边坡，施工抗滑桩（桩深≥滑动面以下 5m）；
◦减载削坡：对超设计边坡角的区域，按“自上而下”原则削坡，恢复设计边坡角，如山西某露天矿将 40°边坡削至 35°，稳定性显著提升。
4.2
（二）煤柱缺损的全流程防控
1.科学设计：确保承载能力
◦煤柱尺寸计算：按《煤矿地质工作细则》第 93 条，采用“压力平衡法”计算煤柱宽度，防水煤柱宽度需同时满足“抗水压”“抗垮塌”要求，一般≥20m；护巷煤柱宽度需根据巷道跨度、顶板压力计算，如跨度 5m 的巷道，煤柱宽度≥15m；
◦煤柱布置优化：避免在断层、褶曲附近布置煤柱；对“孤岛煤柱”，需增大尺寸（比正常煤柱宽 30%），并采取注浆加固措施。
2.动态监测：及时发现缺损
◦煤柱应力监测：在煤柱内安装“应力传感器”，监测煤柱承受的压力（正常应≤15MPa），每小时上传 1 次数据；
◦现场巡查：每班对煤柱进行 1 次巡查，重点检查煤柱是否有裂隙、片帮（裂隙宽度超 5mm 需预警），巡查记录上传至隐患排查预警平台；
◦地表监测：对保安煤柱上方地表，安装 GNSS 位移监测站，监测地表是否出现塌陷、裂缝，及时反推煤柱完整性。
3.治理措施：修复缺损结构
◦注浆加固：对出现裂隙的煤柱，采用“钻孔注浆”（注入高分子材料）填充裂隙，增强煤柱强度，如山东某矿对护巷煤柱注浆后，抗压强度提升 50%；
◦补打煤柱：对超挖的煤柱，在相邻区域补打“人工煤柱”（采用混凝土浇筑），恢复防护功能；
◦限制开采：对已出现严重缺损的煤柱，严禁在周边进行采掘作业，划定“禁采区”，如河南某矿对防水煤柱缺损区域，设置 20m 禁采区。
4.3
（三）共性应急处置：守住最后防线
1.预案编制与演练：
◦编制“边坡滑坡、煤柱缺损专项应急预案”，明确撤人路线（露天矿滑坡时人员需向垂直滑坡方向撤离，井工矿煤柱缺损时人员需向新鲜风流处撤离）、救援分工、物资储备（如边坡滑坡需储备挖掘机、装载机，煤柱缺损需储备临时支护材料）；
◦每半年至少开展 1 次实战演练，2023 年内蒙古某露天矿通过滑坡演练，将人员撤离时间从 15 分钟缩短至 8 分钟。
2.事故处置要点：
◦边坡滑坡：立即停止采场作业，撤离人员设备；若滑坡体堵塞排水系统，需及时开挖“导流渠”，防止次生灾害；
◦煤柱缺损：若引发顶板垮塌，立即启动“顶板应急支护”（采用液压支架临时支护）；若引发水害，立即关闭防水闸门，启动排水系统。
5
边坡与煤柱作为煤矿的“承重结构”，其稳定性直接决定煤矿安全生产的底线。只要煤矿企业严格落实《煤矿安全规程》《煤矿地质工作细则》等标准要求，从“勘察设计、实时监测、科学治理、应急处置”四个环节入手，同时善用隐患排查预警平台的智能监测能力，就能有效防控边坡滑坡与煤柱缺损风险。
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