......深度解析：采空區(qū)地面塌陷勘察與設計！本文從采空區(qū)塌陷勘察、采空區(qū)塌陷治理設計兩方面開放：一采空區(qū)塌陷勘察〔空洞勘察設計與施工治理手冊；巖土工程勘察規(guī)；鐵路工程不良地質勘察規(guī)程；一〕采空區(qū)分類：1、按采煤方法與頂板治理方法分類：長壁陷落法采空區(qū)：由長壁大冒頂采煤法形成的采空區(qū)短壁陷落法采空區(qū)：由短壁自由冒頂采煤法形成的采空區(qū)巷柱或房柱式采空區(qū)：由巷柱或房柱式采煤法形成的采空區(qū)條帶法或填充法采空區(qū)：由條帶或填充采煤法形成的采空區(qū)2、按采煤深厚比可分為以下幾類：40中深層采空區(qū)：開采深、厚比大于40200區(qū)；2003、按煤礦采空區(qū)形成和停采的時間分類：可以分為采空區(qū)和老采空區(qū)兩種。放頂，地表移動、變形和移動盆地正在發(fā)生、進展中。老采空區(qū)是指已停采閉礦的礦區(qū)或已停采的采空區(qū)，其地表移動、變形和移動盆地等已形成并趨于穩(wěn)定的采空區(qū)。采空區(qū)地面變形災難包括地面塌陷、地面沉降、地面開裂〔地裂縫〕等。勘察圍應大于地面變形圍。1998547(一)主要任務查明老采空區(qū)上覆巖層的穩(wěn)定性,推測現采空區(qū)和將來采空區(qū)的地表移動和變形特征，對工程場地的適宜性進展評價。在此根底上，提出預防、整治的對策和方案。可行性爭論勘察階段1、該階段應以收集資料、工程地質調查、采礦狀況調查為主，是：收集礦區(qū)地質圖、綜合地質柱狀圖、剖面圖、采掘工程平面圖及井上下比照圖、地質勘探報告、沉降觀測等有關資料；調查勘察圍的氣象、水文、地形地貌、地震、地層巖性、地質構造特征；調查勘察區(qū)采空區(qū)(空洞)的分布及開采時間、圍、深度、采厚、開采方法、實行率、頂板巖性和厚度、頂板治理方法及遠景開采規(guī)劃；調查或收集供水井的抽排水狀況及其對采空區(qū)穩(wěn)定性的影響；在有條件的地方宜進展井下調查、測量、測繪出采掘工程平面圖，查明采空區(qū)的頂板塌陷及積水狀況；調查采空區(qū)覆巖破壞、地表陷落、建筑物破壞特征及其與采空區(qū)開采邊界的關系，劃分出中間區(qū)和邊緣區(qū)；調查由于地表塌陷而引起的其他不良地質現象類型、分布位置和規(guī)模；定性或半定量地初步評價采空區(qū)的穩(wěn)定性。2、初步設計勘察階段本階段勘察應以現場地質和采礦調查、測繪和物探工作方法為觀測。本階段應進一步收集地質、采礦資料，并通過地質調查、物探、工程地質條件、水文地質條件，采空區(qū)的圍、埋深、外形、充填、垮落狀況，開采層數及剩余沉降量、“三帶”界限、地表塌陷等狀況，為確定采空區(qū)治理方案供給依據。3、施工圖設計勘察階段物探及調查測繪工作。工作容：查明初勘階段尚未查明的工程地質問題；確定采空區(qū)地表變形圍、變形量大小及其變化規(guī)律，分析采空區(qū)沉降變形進展趨勢，爭論地表變形與采空區(qū)、區(qū)域地質構造、開采邊界、采煤工作面推動方向的關系，確定其危害程度；查明采空區(qū)近旁的礦井或供水井的抽排水的時間、水量、水響；修正、完善采空區(qū)及其覆巖的三維地質構造模型、覆巖破壞的“三帶“界限，核實采空區(qū)的剩余空隙體積；查清地表塌陷圍、破壞形式、進展趨勢；評價采空區(qū)的穩(wěn)定性，確定采空區(qū)的治理方案；測繪影響圍采空區(qū)工程地質平面圖(比例尺及工程地質縱、橫斷面(剖面)圖等。(二)勘察圍及深度，由于公式計算的寬度是采空區(qū)影響的最小寬度。一般外延100—500m。底板以下3m；對于多層采空區(qū)，各階段勘探深度不得小于最下層采3m。〔三〕勘查方法的選擇置勘察評價工作。勘察方法實行位測試、高精度形變觀。條件許可時應開展井下工程地質調查。1、工程地質測繪工程地質調查與測繪的目的是爭論采空區(qū)及其四周的區(qū)域地質1：1000—1：2023采礦調查容一覽表采空區(qū)(空洞)現場勘察容一覽表采空區(qū)(空洞)地表變形調查容一覽表2、工程物探〔高密度電法和電測深法〕、電磁勘探、地震勘探、重力勘探和氡氣勘探。電法勘探100m150m，采空區(qū)埋深與其直徑的比h／D≤40。影響探測深度的因素：測距的長短；目標地質阻屏蔽層；干擾水平大小。地震勘探主要用來確定基巖埋深、頂界起伏程度、風化程度及厚度；斷層裂開帶的寬度及平面位置，巖體工程地質分類、地基改造效果檢查，采空區(qū)和自然溶洞的埋深和形態(tài)等。常承受的方法有折射波法和面波法。折射法探測地下采空區(qū)(空10～100m10m10ml／240～50m。在基巖埋深較淺的地方可以更深，100m1／10，便可以探測出來，精度圍一般可掌握在±5％之。電磁勘探電磁勘探包括了瞬變電磁勘探、地質雷達和井間無線電透視(井間CT)等。其中以瞬變電磁法和地質雷達較為常用。瞬變電磁法相對性。微重力勘探微重力勘探，用于探測埋藏淺、圍小的地質體或小構造。對地下100m以地窖的探測，可以較準確地確定其平面位置，而埋深可以用深度的制約，重力特別的量值一般在幾十微伽以，因此，只能用高精5m×5m氡氣勘探氡射氣探測可指示斷裂構造、地裂縫、巷道的展現方向，以及地下隱伏采空區(qū)(空洞)分布圍。優(yōu)點：不受電、磁、聲干擾；受地形構造、地貌障礙影響小；施工簡便，靈敏度高，本錢低；儀器輕松，工作敏捷，工效高。缺乏：氡運移受斷裂、裂隙掌握，隨斷裂及裂隙的變化而變化，在進展物探工作時要留意以下幾點：工程物探成果判釋時應考慮其多解性，區(qū)分有用信號與干擾信號。應承受多種物探方法探測，進展綜合判釋。在物探工作前，該地區(qū)的物探方法及其最正確組合。要有的物探參數或肯定數量的鉆孔工程地質、巖土工程和工程物探技術人員要親熱協作，共同選擇物探方法，制定探測方案，分析解釋物探成果。3、工程鉆探進展驗證和掌握。以查明工作區(qū)地層構造；地下采空區(qū)的埋深、厚度、頂、底板巖性；查明采空區(qū)引起的垮落帶、裂隙帶和彎曲帶的埋深、具體高度和發(fā)育狀況；查明地下水的埋深及其對混凝土的侵蝕性；采集巖、土樣品，測試巖土物理力學性質，特別是采空區(qū)化分析；進展必要的原位測試及壓水注漿試驗，測試基巖物理力學性質、裂隙發(fā)育及風化程度；利用鉆孔進展井中物探，如彈性波CT等探測工作。鉆探位置確實定方法：依據工程地質測繪資料、物探特別、形變觀測資料確定。如形變置時，必需對地質、物探等各種資料進展綜合分析，以提高驗證鉆孔的命中率，削減鉆孔數量。各勘察階段鉆孔布置1～2采空區(qū)(空洞)掌握性地層單元及巖土性質，鉆孔原則上布置在地貌、地質構造、地層變化大且有代表性的地段。初勘階段鉆孔間距表設計及防護工程施工圖設計供給地質依據。詳勘階段鉆孔間距表留意采空區(qū)及其三帶的描述。將鉆孔資料與物探資料進展比照分析，以確定采空區(qū)的圍、埋藏深度，劃分“三帶”界面。采空區(qū)鉆探現場描述要點與三帶識別標志4、室試驗室試驗，無論埋深多少，都必需對采空區(qū)的頂板取樣，確定其物50m質相接近的巖層，如砂巖、灰?guī)r、砂質頁巖、泥巖等均應實行試樣。取樣位置原則上以深度相接近、巖性全都或接近的巖層作為一組。巖石樣品的試驗工程通常有：相對密度、重力密度、孔隙率、吸水率、飽和吸水率、抗壓強度粘聚力)、彈性波速等。土樣的室試驗工程通常有：強度(摩擦角、粘聚力)等。其中，抗剪強度依據工程實際需要，可分圖設計外，還應供給土的工程性能指標，以便作為治理工程的填料。5、原位測試選擇與地下采空空洞的治理有關的試驗工程開展。如旁壓儀試及風化狀況。采空區(qū)地表變形觀測度水平形變觀測網，以定量評價下伏采空區(qū)(空洞)的穩(wěn)定性。觀測點的布置及觀測周期：縫、陷坑、臺階的進展和建筑物的變樣子況。觀測線上觀測點布置間距參考值觀測周期可依據地表變形速度按下式計算：式中：t——觀測周期〔月〕；n——水準測量平均誤差(mm)；s——地表變形的月下沉量(mm／月)；2～3)。確定線路位置，可在可行性爭論階段后期或初步設計階段前布設。掌握性觀測點應選擇在采空區(qū)以外的穩(wěn)定區(qū)，觀測點標志要醒目，便于識別和保護，觀測點不得少于3變化量。地面變形觀測的精度要求：垂直位移測量中變形點的高程誤差為±1.0mm，相鄰變形點的高差誤差為±0.5mm，水平位移測量中變形點的點位誤差為±6.0mm。觀測資料整理：繪制下沉曲線、下沉等值線圖、水平變形分布圖等。程具有不同危害程度的區(qū)域。計算地表變形特征值，包括最大沉降值、最大傾斜值、最大豎曲率值、最大水平移動值、最大水平變形值等。計算方法按“建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程”執(zhí)行。(四)工程巖體根本質量分級根本質量的定性特征和巖體根本質量指標(BQ程巖體分級標準》劃分。巖體根本質量分級(五)采空區(qū)場地適宜性評價征和地表移動，變形的大小劃分為不宜建筑場地，相對穩(wěn)定場地，可以建筑場地，并應符合以下條件：以下地段不宜作為建筑場地：在開采過程中可能消滅非連續(xù)變形的地段;地表移動活潑的地段;〔礦層〕55°的厚煤層〔礦層〕露天地段;由于地表移動和變形引起邊坡失穩(wěn)和山崖倒塌的地段;地下水位埋深小于10mm／m6mm／m30采深小，上覆巖層極堅硬并承受非正規(guī)開采方法的地段。2～6mm/m礦山采空區(qū)地面塌陷、沉陷的推測,要考慮地表移動持續(xù)時間，判定是否穩(wěn)定。T=7+2H/CT—地表移動持續(xù)時間，H—礦層埋深，C—工作面推動速度〔m/月〕或T=2.5H100—200mT=1—2200—400m,T=2—3101、地表變形特征由于采空區(qū)圍較窄，地表不消滅移動盆地，但由于開采深度淺，頂板又任其自由塌落，故地表變形猛烈，多產生較大裂縫，陷坑。的推動，裂縫不斷向前進展。2、任務礦層的分布圍，開采和停采時間，開采深度、厚度和開采方法，主巷道的位置、大小和塌落、支撐、回填、充水狀況，以及開采打算和規(guī)劃等。地表陷坑、裂縫的位置、外形大小、深度、延長方向及其與采空區(qū)和地質構造的關系。采空區(qū)四周的工農業(yè)抽水等人類工程活動對采空區(qū)的影響。3、勘察方法適量的鉆探工作。4、場地穩(wěn)定性評價及處理措施地表產生裂縫和塌陷地段，屬于不穩(wěn)定地段，不適于建筑。在四5～15m。〔七〕治理方案選擇方案。工程對變形的要求來選擇。采空區(qū)治理，重在充填，至于對充填體強度則要求不高，無論你充填砂子、粉煤灰、粘土、還是水泥漿，效果差異不大。這樣處理的全充填，加上開采時已經產生了局部變形，這樣，治理后仍舊會消滅少量沉降。工程、大橋等則不能滿足對變形的要求，要盡量避繞采空區(qū)。〔八〕采空區(qū)勘察報告編寫要求報告文字局部應包括以下容：方法、過程及工作量；論述場地的自然地理概況，包括地理位置、地形地貌、水文、交通、氣候；介紹區(qū)域地質概況，包括地層巖性、地質構造、水文地質、工程地質、地震烈度；介紹各采空區(qū)綜合勘察成果，包括工程地質調查成果、物探、鉆厚、頂板巖性、開采時間、采出率、開采方法、頂板治理方法、塌陷狀況等根本特征；采空區(qū)剩余空隙體積估算及評價采空區(qū)的危害性；勢，評價工程場地的穩(wěn)定性；提出采空區(qū)治理方案的建議；勘察工作的結論、建議及存在的問題。圖表局部包括以下容：1：1000～1：2023)；采空區(qū)地段線狀工程地質縱斷面圖、橫斷面圖；采空塌陷區(qū)分布圖(含地面塌陷坑、塌陷槽、裂縫)；1：1000～1：2023；采空區(qū)剩余空隙體積估算表；鉆孔柱狀圖；簡易水文地質觀測成果；巖石試驗成果報告；水質分析報告。二、采空區(qū)塌陷治理設計(一)概述有干砌方法、漿砌法、開挖回填方法和橋跨方法。的垮落帶注入漿液材料，以便硬化后增加其強度或降低滲透性。的采空區(qū)，且應具備采空區(qū)通風良好、易于人工作業(yè)、材料運輸等施工條件。同之處在于要求堆砌物具有較高的整體強度。方式回填。至幾十米的采空區(qū)。選擇治理方法的主要條件征、工程的重要性、施工條件。以充填為主的水泥粉煤灰注漿法治理，其水泥用量不行大于20％；量大于50％的水泥粉煤灰漿的注漿法治理。當注漿可引起地下水位考慮，盡可能減小對四周環(huán)境的危害。1、治理設計的原則設計前應具體爭論勘察報告。依據采空區(qū)的形成時間、埋深、采空厚度、采礦方法、頂板或覆法。5％一lO％的孔進展現場注漿試驗，其容包括漿液的配比、成孔工藝、注漿施工工藝、注漿設備等。在分析與總結試驗階段成果的根底上優(yōu)化設計。2、不同設計階段的要求：好。初步設計階段，著重解決注漿材料、漿液類型、成孔工藝、注漿工藝等問題，并相應地進展技術經濟論證，提出最正確的設計方案。置、構造、孔深及相應的注漿量，設計注漿方法、成孔工藝及注漿施工工藝，并相應地提出采空區(qū)治理的經濟指標和工程預算。3、采空區(qū)注漿治理圍注漿圍與采空區(qū)的分布、埋藏深度、上覆巖性及工程的類型(挖方、填方)因素有關。采空區(qū)治理的長度、寬度應考慮覆巖移動角影響圍的治理圍。采空區(qū)治理的深度原則上為鉆至礦層底板以下3．Om處。4、注漿材料水：應符合拌制混凝土用水要求，其pH4。水泥：水泥標號不應低于325有強至中等腐蛀性，應承受抗硫酸水泥。粉煤灰：應符合國家二、三級的質量標準。253％。3％。石屑或礦渣最大粒徑與溶洞、空洞和裂隙外加劑技術指標要求：水玻璃模數宜為2．4～3．O，濃度宜為30～455、注漿鉆孔鉆孔布設，注漿孔的排距、孔距一般經現場試驗確定。當無法進展試驗時，宜依據采礦方法、覆巖地層構造及巖性、采出率、頂板治理方法、垮落帶和斷裂帶的空隙、裂隙之間的連通性，依據閱歷值設計。注漿孔和帷幕孔排距和孔距閱歷值一覽表鉆孔構造及技術要求3m130～150mm91mm。8～l0m取芯孔：取芯孔的數量應為注漿孔和帷幕孔總數的3％～5％，采空區(qū)部位巖芯實行率不應小于30％，其他部位巖心實行率不應小60％。50m2°。50mm127mm89mm。6、止?jié){要求漿法或止?jié){塞、套管等方法止?jié){。水泥漿灌注高度不應小于8m。法注漿宜選用套管止?jié){，上行式(法)注漿宜用止?jié){塞止?jié){。下行式分段注漿宜承受套管止?jié){。8m0.5：1(1：2)或更濃的加水玻璃的水泥漿。其水泥漿柱高度不小于8m，接著下入止?jié){24h深度。如此注漿、掃孔的屢次重復