采空区塌陷处理措施方案

深度解析：采空区地面塌陷勘察与设计！

本文从采空区塌陷勘察、采空区塌陷治理设计两方面展开：

一采空区塌陷勘察

主要依据：高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册；

岩土工程勘察规；

铁路工程不良地质勘察规程；

一）采空区分类：

1、按采煤方法与顶板管理方法分类：

（1）长壁陷落法采空区：由长壁大冒顶采煤法形成的采空区

（2）短壁陷落法采空区：由短壁自由冒顶采煤法形成的采空区（3）巷柱或房柱式采空区：由巷柱或房柱式采煤法形成的采空区

（4）条带法或填充法采空区：由条带或填充采煤法形成的采空区

2、按采煤深厚比可分为以下几类：

（1）浅层采煤区：开采深、厚比小于40的采空区；

（2）中深层采空区：开采深、厚比大于40，但小于200的采空区；

（3）深层采空区：开采深、厚比等于或大于200的采空区。

3、按煤矿采空区形成和停采的时间分类：

可以分为新采空区和老采空区两种。

新采空区是指现采空的采空区，其地表移动、变形尚未发生或正

在发生过程中，或位于正在采煤的采区、采煤工作面近旁的采空区已放顶，地表移动、变形和移动盆地正在发生、发展中。

老采空区是指已停采闭矿的矿区或已停采的采空区，其地表移动、变形和移动盆地等已形成并趋于稳定的采空区。

采空区地面变形灾害包括地面塌陷、地面沉降、地面开裂（地裂缝）等。勘察围应大于地面变形围。

1998年5月发生的临澧县衫板乡石膏矿塌陷，直径达47米。

(一) 主要任务

查明老采空区上覆岩层的稳定性,预测现采空区和未来采空区的地表移动和变形特征，对工程场地的适宜性进行评价。在此基础上，提出预防、整治的对策和方案。

可行性研究勘察阶段

1、该阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿情况调查为主，辅之以大比例尺航卫片解译，必要时可布置少量勘探工作。其工作容

是：

1)收集矿区地质图、综合地质柱状图、剖面图、采掘工程平面图及井上下对照图、地质勘探报告、沉降观测等有关资料；

2)调查勘察围的气象、水文、地形地貌、地震、地层岩性、地质构造特征；

3)调查勘察区采空区(空洞)的分布及开采时间、围、深度、采厚、开采方法、采取率、顶板岩性和厚度、顶板管理方法及远景开采规划；

4)调查或收集供水井的抽排水状况及其对采空区稳定性的影响；

5)在有条件的地方宜进行井下调查、测量、测绘出采掘工程平面图，查明采空区的顶板塌陷及积水情况；

6)调查采空区覆岩破坏、地表陷落、建筑物破坏特征及其与采空区开采边界的关系，划分出中间区和边缘区；

7)调查由于地表塌陷而引起的其他不良地质现象类型、分布位置和规模；

8)定性或半定量地初步评价采空区的稳定性。

2、初步设计勘察阶段

本阶段勘察应以现场地质和采矿调查、测绘和物探工作方法为主，辅之以钻探工作及简易水文地质观测试验，必要时进行地表变形观测。

本阶段应进一步收集地质、采矿资料，并通过地质调查、物探、

钻探、沉降观测、简易抽水试验等综合勘察手段，初步查明采空区的工程地质条件、水文地质条件，采空区的围、埋深、形状、充填、垮落情况，开采层数及剩余沉降量、“三带”界限、地表塌陷等情况，为确定采空区治理方案提供依据。

3、施工图设计勘察阶段

本阶段采空区(空洞)勘察应以钻探工作为主，辅之以必需的补充物探及调查测绘工作。工作容：

1）查明初勘阶段尚未查明的工程地质问题；

2）确定采空区地表变形围、变形量大小及其变化规律，分析采空区沉降变形发展趋势，研究地表变形与采空区、区域地质构造、开采边界、采煤工作面推进方向的关系，确定其危害程度；

3）查明采空区近旁的矿井或供水井的抽排水的时间、水量、水质、地下水位变幅和影响半径及其对采空区的稳定性、治理工程的影响；

4）修正、完善采空区及其覆岩的三维地质构造模型、覆岩破坏的“三带"界限，核实采空区的剩余空隙体积；

5）查清地表塌陷围、破坏形式、发展趋势；

6）评价采空区的稳定性，确定采空区的治理方案；

7）测绘影响围采空区工程地质平面图(比例尺1：1000—1：2000)及工程地质纵、横断面(剖面)图等。

(二) 勘察围及深度

在整个采空区勘察过程中，勘察宽度可视勘察阶段、采空区埋深

等具体情况而定。如工程可行性研究阶段勘察宽度要大，初步设计勘察阶段宽度适当减小，施工图设计勘察阶段宽度再减小。但各阶段勘察工作宽度不能小于公式计算宽度，且应考虑到上山、下山方向的差别，因为公式计算的宽度是采空区影响的最小宽度。一般外延100—500m。

勘探深度，对于单层采空区，各阶段的勘探深度不得小于采空区底板以下3m；对于多层采空区，各阶段勘探深度不得小于最下层采空区底板以下3m。

（三）勘查方法的选择

勘察前，应收集研究地质资料，全面调查人类活动的历史、方式、围与强度，以及已产生塌陷的发育特征，在综合分析的基础上合理布置勘察评价工作。

勘察方法采取工程地质测绘、工程物探、工程钻探、室试验及原位测试、高精度形变观测。条件许可时应开展井下工程地质调查。

1、工程地质测绘

工程地质调查与测绘的目的是研究采空区及其附近的区域地质构造、地层岩性、水文地质条件、地下采空区的分布位置、采矿状况、地面塌陷程度等。调查所采矿层顶底板的岩性、厚度及矿层上覆岩性的组合类型，条件许可时应进行井下测量工作，绘制采空区地质剖面图。初步确定工作区的三维工程地质结构和物探探测围。比例尺一般以1：1000—1：2000为宜。

采矿调查容一览表

采空区(空洞)现场勘察容一览表

采空区(空洞)地表变形调查容一览表

2、工程物探

用于采空区(空洞)探测的工程物探方法主要有电法勘探（高密度电法和电测深法）、电磁勘探、地震勘探、重力勘探和氡气勘探。

1）电法勘探

电法勘探常采用高密度电法和电测深法。高密度电法最适宜的采空区探测深度围是100m以，最大深度不超过150m，采空区埋深与其直径的比h／D≤40。影响探测深度的因素：测距的长短；目标地质体的直径与深度的比；目标体与围岩电性差异；地电断层如有高(低)阻屏蔽层；干扰水平大小。