《采空区勘察设计与治理技术》规范117页PPT
合集下载
《采空区的勘察设计与治理技术》规范
应进行详细的工程地质调查、采矿调查，大概确定采空区部位及范围，
然后根据测区地形、地质、地球物理条件，结合高速公路勘察工作三个 阶段的要求，有目的的选用几种物探方法进行探测；再根据调查及物探 结果布设钻孔进行验证；最后综合分析地质、物探和钻探资料，圈定采 空区范围、形态，经济准确地查清沿线的采空区分布及赋存状况。
⑤原始测量记录。
6、地表移动和变形的预测
地表变形分为：两种移动和三种变形。 两种移动为垂直移动（下沉）和水平移动。 三种变形为倾斜变形，弯曲（曲率）和水平变形（伸 张或压缩）。 国内通用的预测计算方法为概率积分法。
（1）地表最大下沉值 ① 首次采动时，充分采动情况下的最大下沉值计算： Wmax=η .mCosα 其中： Wmax—最大下沉值(mm) m—矿层的真厚度(m) α —矿层倾角(º) η —下沉系数(mm/m) (见下表)
采空区两阶段勘察成果报告编制
三、采空区稳定性分析与评价
采空区稳定性评价方法
公路采空区场地定性评价方法： 1）开采条件判别法
2）地表移动变形预计法（概率积分法）
3）地表移动变形观测法
4）极限平衡分析法
5）数值模拟法
采空区稳定性评价方法
1）开采条件判别法 该方法通过资料收集、采空区专项调查、参照地区经验，
观测周期表
开采深度H（m） ≤50 50~100 100~150 150~200 ≥200
观测周期（d）
10~20
20~30
30~60
60~90
90
（3）在观测地表变形的同时，应观测地表裂缝、陷坑、台阶的
发展和建筑物的变形情况。
（4）观测资料的整理： ①绘制下沉曲线图，下沉等值线图，水平变形分布图。
采空区的探测，目前，国内外主要是以资料收集、 采矿情况调查、工程钻探、地球物理勘探为主，辅以 变形观测、水文试验等。
然后根据测区地形、地质、地球物理条件，结合高速公路勘察工作三个 阶段的要求，有目的的选用几种物探方法进行探测；再根据调查及物探 结果布设钻孔进行验证；最后综合分析地质、物探和钻探资料，圈定采 空区范围、形态，经济准确地查清沿线的采空区分布及赋存状况。
⑤原始测量记录。
6、地表移动和变形的预测
地表变形分为：两种移动和三种变形。 两种移动为垂直移动（下沉）和水平移动。 三种变形为倾斜变形，弯曲（曲率）和水平变形（伸 张或压缩）。 国内通用的预测计算方法为概率积分法。
（1）地表最大下沉值 ① 首次采动时，充分采动情况下的最大下沉值计算： Wmax=η .mCosα 其中： Wmax—最大下沉值(mm) m—矿层的真厚度(m) α —矿层倾角(º) η —下沉系数(mm/m) (见下表)
采空区两阶段勘察成果报告编制
三、采空区稳定性分析与评价
采空区稳定性评价方法
公路采空区场地定性评价方法： 1）开采条件判别法
2）地表移动变形预计法（概率积分法）
3）地表移动变形观测法
4）极限平衡分析法
5）数值模拟法
采空区稳定性评价方法
1）开采条件判别法 该方法通过资料收集、采空区专项调查、参照地区经验，
观测周期表
开采深度H（m） ≤50 50~100 100~150 150~200 ≥200
观测周期（d）
10~20
20~30
30~60
60~90
90
（3）在观测地表变形的同时，应观测地表裂缝、陷坑、台阶的
发展和建筑物的变形情况。
（4）观测资料的整理： ①绘制下沉曲线图，下沉等值线图，水平变形分布图。
采空区的探测，目前，国内外主要是以资料收集、 采矿情况调查、工程钻探、地球物理勘探为主，辅以 变形观测、水文试验等。
煤矿采空区勘察与治理技术
区规模、埋深、开采层数、开采时 间、塌陷情况、充水性等因素不同， 无法采用统一的探测模式。
（3）从物性上研 究采空区对上覆岩
层的影响
2 采空区勘察技术
2 常用物探方法及其适用性
国外部分国家采空区探测方法
技术方法
国家和地区
美国
自动电阻率法
☆
电法
电阻测井
√
瞬变电磁法
√
电磁法 地面雷达
跨孔雷达
√
高分辨率反射波法
（4）调查该矿 开采规划与地表 拟建工程的空间 关系
2 地表变形情况调查
2 采空区勘察技术
收集地表移动变形观 测数据及分析报告
研究地表塌陷、陷落 特征及分布规律
估算已发生地表变形 量，预计残余变形量
2 采空区勘察技术
3 采空区覆岩结构的初步认识
收集矿区地质勘 探报告及图件
收集矿区“三带” 发育资料
0.15 及规则冒落带
散体岩体 结构
岩体被多组结构面切割，呈碎块、颗粒 状，非均质各向异性
<0.15
不规则冒落带
2 采空区勘察技术
剩余变形量预计及剩余空洞估算
1 剩余变形量预计
剩余变形量
基本沉降未结束 的沉降量
残余沉降量
据《三下采煤规程》，连续6个月 地表下沉量<10mm，被视为地表下
沉基本结束。
2 采空区勘察技术
（1）观测线布置：宜平行和垂直矿层走向或开采工作面布设不少于
两条直线的观测线，其长度应超过移动盆地的预计变形范围，走向观测线（ 即观测线平行矿层走向），应有一条测线通过预计最大下沉值的位置；倾向 观测线（即观测线垂直矿层走向）不宜少于2 条。
（2）观测点布置
煤矿采空区勘察与治理技术
煤矿采空区勘察与治理技术
摘要
煤矿采空区是在煤矿开采所产生的空洞，随着开采的深入，采空区及
其周边地区的稳定性存在着严重威胁，无论是环境破坏还是人员伤亡。
因此，煤矿采空区的勘察与治理技术以及危险因素防控技术都显得尤为重要。
本文首先介绍采空区勘察的基本原理与方法，其次介绍采空区治理技术，
着重强调采空区实施“三面筑垒”技术。
最后，着重讨论危险因素防控技术，包括采空区水位防控、矿井瓦斯抽放工程等技术。
关键词煤矿采空区；勘察；治理；危险因素
1.绪论
煤矿采空区是在煤矿开采所产生的空洞，按煤矿采空区的定义，采空
区是指在块状煤层采煤和抽空过程中，产生的一定形状尺寸的空洞，它可
能会在后期退煤或工程易地垮塌，对煤矿安全管理造成重要的影响。
采空
区的存在可能对采煤开发区域的空间利用、环境破坏、人员伤亡等方面造
成重大的危害，因此，对煤矿采空区进行勘察与治理、加固防护等工作是
煤矿安全生产的重要保障，也是我们把煤矿建设成一支战斗力的重要保障
措施。
采空区勘察与治理的研究具有重要的现实意义。
2.采空区勘察原理及方法。
采空区的勘察设计与治理技术ppt课件
H /m＜25～30 〔H /m为采深采厚比，以下同〕或H /m＞25～30 ，但地表覆盖层很薄且采用高落式等非正规开采方法或上覆岩层 受地质构造破坏时，地表将出现大的裂痕或塌陷坑，易出现非延 续的地表挪动和变形。
②处于地表挪动活泼地段。
③特厚矿层和倾角大于55º的厚矿层露头地段〔易呵斥矿层抽冒 〕。
下沉系数参数值表
〔2〕地表最大倾斜、最大曲率、最大程度挪动和变形 的预测
地表最大下沉速度按公式计算
采空区稳定性分区
划分原那么 根据采空区地表变形的评价规范，综合思索以下要素
的影响： 〔1〕采空区本身顶板、煤柱及底板的稳定性； 〔2〕采矿地质条件等； 〔3〕特殊构筑物的要求，如桥梁等； 〔4〕地表变形计算分析成果。
地
试岩
表 变 形 监 测
物 探 工 程
钻
样
探
采
工
集
程
及
测
煤层采空区运动学、动力学特征分析
采空区塌陷变形破坏模型
采空区塌陷地表剩余变形量分析计算
采空区顶板、拟建工程地基稳定性评价
治理工程方案建议
出线方案建议
采空区勘察技术
1 、搜集资料 大面积采空区以资料为主。 〔1〕搜集各种地质图及区域地质资料，借以了解地层构成 ，产状和构造以及水文地质条件等。 〔2〕搜集矿床分布图，以了解矿床分布范围、层次、开采 深度、厚度及埋藏特征和上覆岩层的岩性、构造等。
总论
采空区是指地下矿产被采出后留下的空洞区，
按矿产被开采的时间，可分为 老采空区、现采空区和未来采空区。
矿体被采出后，自顶板岩层向上构成三带 〞——垮落带、导水裂隙带和弯曲带。地表沉陷， 产生延续或非延续变形，由此带来一系列环境岩 土工程问题，如平地积水、道路裂痕、房屋倒塌、 耕地减少、农田减产等，给矿区工程建立留下很 大隐患。
②处于地表挪动活泼地段。
③特厚矿层和倾角大于55º的厚矿层露头地段〔易呵斥矿层抽冒 〕。
下沉系数参数值表
〔2〕地表最大倾斜、最大曲率、最大程度挪动和变形 的预测
地表最大下沉速度按公式计算
采空区稳定性分区
划分原那么 根据采空区地表变形的评价规范，综合思索以下要素
的影响： 〔1〕采空区本身顶板、煤柱及底板的稳定性； 〔2〕采矿地质条件等； 〔3〕特殊构筑物的要求，如桥梁等； 〔4〕地表变形计算分析成果。
地
试岩
表 变 形 监 测
物 探 工 程
钻
样
探
采
工
集
程
及
测
煤层采空区运动学、动力学特征分析
采空区塌陷变形破坏模型
采空区塌陷地表剩余变形量分析计算
采空区顶板、拟建工程地基稳定性评价
治理工程方案建议
出线方案建议
采空区勘察技术
1 、搜集资料 大面积采空区以资料为主。 〔1〕搜集各种地质图及区域地质资料，借以了解地层构成 ，产状和构造以及水文地质条件等。 〔2〕搜集矿床分布图，以了解矿床分布范围、层次、开采 深度、厚度及埋藏特征和上覆岩层的岩性、构造等。
总论
采空区是指地下矿产被采出后留下的空洞区，
按矿产被开采的时间，可分为 老采空区、现采空区和未来采空区。
矿体被采出后，自顶板岩层向上构成三带 〞——垮落带、导水裂隙带和弯曲带。地表沉陷， 产生延续或非延续变形，由此带来一系列环境岩 土工程问题，如平地积水、道路裂痕、房屋倒塌、 耕地减少、农田减产等，给矿区工程建立留下很 大隐患。
《采空区的勘察设计与治理技术》规范解析共117页文档
END
《采空区的勘察设计与治理技术》规范解 析
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
煤矿采空区岩土工程勘察规范宣讲课件
1 总则
（1）编制目的 （2）适用范围 （3）勘察程序及成果要求 （4）新技术、新工艺应用及安全生产措施 （5）其他要求
1、总 则
1.0.1 为了预防和避免煤矿采空区对工程建设的影响，提高 煤矿采空区岩土工程勘察水平，做到技术先进、经济合理、 保护环境，制定本规范。（编制目的）
1.0.2 本规范适用于煤矿采空区的治理、地质灾害防治及在 采空区影响范围内新建、改建或扩建工业与民用建（构）筑 物等工程建设的岩土工程勘察。
会形成“断陷”式盆地
全部覆岩为极
当开采深度较小或接近冲积层开采时，覆岩变形
5
软弱的急倾斜 抽冒型 不应形成悬顶。采空区内无垮落矸石支撑时，覆
岩层或土层
岩会发生“抽冒型”破坏。地面形成漏斗状陷坑
6 查明地表移动盆地特征和分布，裂缝、台阶、塌 陷分布特征和规律。
7 分析评价有害气体的类型、分布特征和危害程度 。
2 术语和符号
2.1.1 煤矿采空区 coal mine goaf
煤矿采空区一般指地下煤炭资源开采后的空间。本规 范也指地下开采空间围岩失稳而产生位移、开裂、破 碎垮落，直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表 变形和破坏的区域及范围。
2 术语和符号
2.1.11 浅层采空区 shallow mined-out area
采深大于等于50m、小于等于200m且采深采厚H/M 大于等于30或采深 大于等于200m 、 小于等于300m且采深采厚H/M小于等于60的采空区。
2.1.13 深层采空区 deep mined-out area
采深大于200m或采深采厚比H/M大于60的采空区。
采深大于300m或采深大于200m、小于等于300m且采深采厚H/M 大于等 于60的采空区。
采空区报告的ppt
建立空区模型
(空区纵投影)
22
采空区综合调查不治理案例
龙桥铁矿崩落法采空区探测、分析及治理
空区治理方案：诱导崩落顶板的方案补充覆盖层 并处理采空区。
在最下分段布置 7组凿岩硐室， 后在凿岩硐室内 布置上向水平深 孔强制落顶爆破
23
采空区综合调查不治理案例
大昌铁矿采空区探测、分析及治理
特点：大型复杂空区充填法处理 矿山概况：空场嗣后充填法开采，目前矿山共形 成采空区体积528.12万m³ ，一部分空区已充填。
开采资料调研
矿体赋存 特征分析
物探
钻探 CMS 探测
修正物探成果 修精确探测空区三维坐标 利用3dmine等矿业软件
空区三位模型建立
12
采空区稳定性分析
采空区稳定性分析方法
理论分析
模糊理论 灰色理论 神经网络等
相似模拟
数值分析
有限单元法 有限差分法
离散单元法
工程类比法
13
采空区稳定性分析
采空区探测-建模-稳定性评判技术
经验判断和工程类比法已较为陈旧， 急需开发、运用新型技术手段
8
采空区探测技术
未知采空区探测手段：物探+钻探
高密度 电法 地震法 瞬变电 磁法
物探
大地电 磁法 地质雷 达法 微重力 法
9
物探方法
采空区探测技术
可知空区精确探测
激光3D扫描技术
采空区的精确探测是采空区稳 定性分析、残矿回收与综合治 理的首要条件。 这些系统的最大优点是可精确 探测人员无法进入的采空区及 形态极不规整的复杂采空区。
特点：处理成本低、见效快、工艺简单
基本方式：通过崩落围岩至空区全部被 废石充填满戒空区顶板崩塌至地表,再将 地表塌陷坑回填
金属矿采空区治理.ppt
▪ 11采空区地压治理
▪ 用充填采矿方法开采矿体，因为工艺的需要，一般还需留矿 柱。
▪ 用空场法开采矿体，大多数情况下都留有矿柱。
▪ 11.1矿柱回采
▪ 11.1.1 全面采矿法和房柱采矿法的矿柱回采 ▪ ( 1 ）抽柱法。即对所留矿柱实行间隔开采回收。
（2 ）替换法。用块石、混凝土柱、钢筋混凝土柱、木垛等 替换矿柱， ▪ ( 3 ）削柱法。根据矿岩稳固情况， 使矿柱削成倒锥形、锥 形等。连续矿柱可开采成为数个圆形或方形不连续矿柱。
6 –顶柱，7 -阶段平巷，8 -底柱，9 -人行充填天井；10-覆盖岩石
11
▪ 11.2 采空区处理
▪ 11.2.1 采空区的利用
▪ （1）作废石场或废石仓
▪ （2） 孤立和封闭的采空区可作尾矿库
▪ （3）作井底车场或硐室
▪ （4）孤立和封闭的采空区可作水仓
▪ （5） 作矿井通风空气预热硐室
▪ 11.2.2 影响采空区地压活动的因素
矿柱，爆破后上部覆盖的崩落岩石随之冒落。
4
矿块垂直走向布置深孔回采矿柱
5
▪ 11.1.4 大爆破回采阶段矿柱，分段崩落法回来间柱 ▪ 为了减少回采矿柱的损失与贫化，可以用大爆破回采阶段矿柱，下放上
部冒落废石充填矿房空区，再用分段崩落法回采间柱。分段崩落法的矿 石回收率可达70 -75 ％。 ▪ 11.1.4.1 用分段崩落法回采宽度6 -8m 的间柱 ▪ 当间柱宽度不大，只有6-8m 时，可将间柱划分为12m 高的分段，将分 段联络道改造成单侧斗穿电耙道，在斗颈中开凿放射状落矿炮孔。落矿 后用电耙出矿，
1
▪ 11.1.2 急倾斜薄矿体矿柱回采 ▪ 11.1.2.1 矿房空区不充填的矿柱回采 ▪ 因为矿体薄，所以多用浅孔或中深孔回采矿柱。回采阶段矿柱用在脉内
▪ 用充填采矿方法开采矿体，因为工艺的需要，一般还需留矿 柱。
▪ 用空场法开采矿体，大多数情况下都留有矿柱。
▪ 11.1矿柱回采
▪ 11.1.1 全面采矿法和房柱采矿法的矿柱回采 ▪ ( 1 ）抽柱法。即对所留矿柱实行间隔开采回收。
（2 ）替换法。用块石、混凝土柱、钢筋混凝土柱、木垛等 替换矿柱， ▪ ( 3 ）削柱法。根据矿岩稳固情况， 使矿柱削成倒锥形、锥 形等。连续矿柱可开采成为数个圆形或方形不连续矿柱。
6 –顶柱，7 -阶段平巷，8 -底柱，9 -人行充填天井；10-覆盖岩石
11
▪ 11.2 采空区处理
▪ 11.2.1 采空区的利用
▪ （1）作废石场或废石仓
▪ （2） 孤立和封闭的采空区可作尾矿库
▪ （3）作井底车场或硐室
▪ （4）孤立和封闭的采空区可作水仓
▪ （5） 作矿井通风空气预热硐室
▪ 11.2.2 影响采空区地压活动的因素
矿柱，爆破后上部覆盖的崩落岩石随之冒落。
4
矿块垂直走向布置深孔回采矿柱
5
▪ 11.1.4 大爆破回采阶段矿柱，分段崩落法回来间柱 ▪ 为了减少回采矿柱的损失与贫化，可以用大爆破回采阶段矿柱，下放上
部冒落废石充填矿房空区，再用分段崩落法回采间柱。分段崩落法的矿 石回收率可达70 -75 ％。 ▪ 11.1.4.1 用分段崩落法回采宽度6 -8m 的间柱 ▪ 当间柱宽度不大，只有6-8m 时，可将间柱划分为12m 高的分段，将分 段联络道改造成单侧斗穿电耙道，在斗颈中开凿放射状落矿炮孔。落矿 后用电耙出矿，
1
▪ 11.1.2 急倾斜薄矿体矿柱回采 ▪ 11.1.2.1 矿房空区不充填的矿柱回采 ▪ 因为矿体薄，所以多用浅孔或中深孔回采矿柱。回采阶段矿柱用在脉内