采空区地面沉降
地面沉降的处理标准
地面沉降的处理标准摘要：一、引言二、地面沉降的原因1.大量开采地下水、地下水溶性气体和石油2.开采地下固体矿藏，形成大面积的采空区3.重大的工程建筑物对地基施加的荷载4.在低荷载的持续作用下，土体的蠕变三、地面沉降的处理方法1.预防措施2.房屋维修与加固3.地面沉降的监测与控制四、结论正文：地面沉降是指地表或建筑物基础下的土体在自然或人为因素作用下产生的垂直位移。
地面沉降的处理标准主要取决于沉降原因、沉降程度以及影响范围等因素。
本文将从地面沉降的原因、处理方法等方面进行探讨。
一、地面沉降的原因1.大量开采地下水、地下水溶性气体和石油：这是人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的首要原因。
地下资源的过度开采会导致地下空洞，使得地表承受的压力分布发生变化，从而导致地面沉降。
2.开采地下固体矿藏，形成大面积的采空区：地下矿藏的开采会形成大面积的采空区，这些区域在地表荷载作用下容易发生塌陷，导致地面沉降。
3.重大的工程建筑物对地基施加的荷载：重大的工程建筑物对地基施加的荷载会使地基土体发生变形，从而导致地面沉降。
4.在低荷载的持续作用下，土体的蠕变：土体在低荷载的持续作用下，可能发生蠕变，导致地基的缓慢变形，从而引起地面沉降。
二、地面沉降的处理方法1.预防措施：针对地面沉降的原因，采取相应的预防措施，如合理开发利用地下资源、加强工程建筑物的设计与施工等。
2.房屋维修与加固：对于已有的房屋地面沉降，可采取维修与加固措施，如修复裂缝、加固地基等，以确保房屋的使用安全。
3.地面沉降的监测与控制：对地面沉降进行实时监测，采取必要的控制措施，如地下水回灌、土体压实等，以减缓地面沉降的发展。
综上所述，地面沉降的处理标准需要根据沉降原因、沉降程度以及影响范围等因素来制定。
采空区地层处理对建筑沉降的影响
关键词：采空区；离层注浆；地表变形；数值分析1概述煤炭开采破坏了原有地应力平衡状态，易引起地表沉陷、临近建（构）筑物结构过大变形等一系列环境岩土问题。
开展对采空区影响范围内地质环境综合治理[1]研究日益受到研究者的重视[2]。
自上世纪五十年代，国内外学者就对三下采煤防治技术进行了大量研究，离层注浆加固技术是采空区地质灾害治理设计的常用方法[3]。
在以往文献中主要侧重于对采空区覆岩移动规律的评价[4-9]，很少从地层之间的相关性角度去分析问题。
因此，文中借助数值分析方法，考虑覆岩地质特性、注浆区力学特性及分布范围，对采空区上覆地层稳定性作出评价，对临近建筑沉降的影响机制进行研究。
2采空区上方注浆加固体与地基组合作用理论等效计算模型：由于采空区与建筑基础荷载在地层内的影响交叉，需考虑各层的厚度、弹性模量等分层特性的差异性，据此评价建筑地基稳定性，确定地基处理和地层注浆方案，使得建筑沉降控制技术更符合现场。
为了能较真实地反映注浆层、地基的结构特性，文中对建筑与采空区间地层进行简化分层，如图1所示。
其中H1、H2和H3分别为建筑地基层、注浆加固层和煤系地层厚度值。
3有限元模型与结果分析3.1模型建立本文采用有限元分析软件ABAQUS，建立的采空区地层模型如图2所示。
该模型由两部分组成：基础部分和上部结构部分，其中基础部分参照图1建模，上部结构选用五层的框架结构。
模型坐标x、y、z方向分别对应模型的长宽高，其中地基层和注浆层的总尺寸为100m×100m×50m，采空区高度为10m，采空区边界距模型边界20m。
上部框架结构基础用50m×50m的薄层模拟。
地基和注浆层的边界条件设为：限制模型四周水平方向的位移，限制采空区底部竖直方向的位移和三个方向的转角。
3.2材料属性本文在对地基层、注浆层和采空区煤柱进行模拟时采用摩尔-库伦本构模型；上层框架采用线弹性本构模型。
根据实际工程地质勘查报告，并参考相关文献的试验结果，模型的材料参数如表1所示：3.3结果分析根据上表的试验结果建模并分析。
采空区地表沉降变形规律研究
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第06期·35·文章编号：2095－6835（2021）06－0035－03采空区地表沉降变形规律研究王亚林，郑周（江苏省第二地质工程勘察院，江苏徐州221000）摘要：通过理论分析、采空区实测数据以及灰色模型模拟方法的结合，对张双楼煤矿采空区上方的光伏发电项目沉降变形进行分析研究，发现地表移动形变的延续时间与地表整体的不均匀沉降具有相当密切的联系，利用灰色模型理论对未来沉降量模拟预测，预测结果较好，有助于更好地服务指导矿区的开采、采空区域的二次开发、沉陷灾害控制与环境保护等，并为相似条件下的矿区的发展和保护提供一定的参考。
关键词：灰色模型；移动形变；延续时间；沉降中图分类号：TU196文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.06.011一光伏发电项目位于位于徐州矿务集团张双楼煤矿采空区上方，地下煤层开采后，地表发生了较为明显的移动变形，主要表现为整体沉降下的局部不均匀连续沉降，未出现塌陷坑、地裂缝、台阶等非连续变形现象[1]。
分析研究该采空区地表变形的特征，以及局部不均匀连续沉降对光伏发电运营的影响程度，有助于更好地指导矿区的开采、采空区的二次开发利用、沉陷灾害控制与环境保护等[2]。
1地表沉降观测点的布置矿区平面如图1所示。
由资料可知，张双楼矿区煤层赋存于二叠系山西组和石炭系太原组，其中可采煤层为4层，分别为7煤、9煤、17煤和21煤，倾角范围15°～33°，基本属于缓倾斜煤层。
在采空和未来采空影响区域内共埋设沉降观测点375个，一期238个全部位于7煤工作面上方，二期137个部分位于7煤、9煤工作面上方。
实际观测点布置如图所示，进行了18个月的沉降观测，共计8期，并在矿区后续开采过程中会对沉降点持续测量。
图1矿区平面示意图监测点均匀分布在采空区影响的光伏发电项目区域内，对于项目区域内的地表的变化情况能较为直观地表现出来。
水溶开采诱发盐矿地面沉降机理分析及防治措施
水溶开采诱发盐矿地面沉降机理分析及防治措施作者：李力宏来源：《科技资讯》2024年第02期关键词：盐矿水溶法开采地面沉降地质灾害事前预防事中控制事后补救1水溶法开采诱发盐矿地面沉降的特点分析近几十年来国内盐矿发生的一些较大的地面沉降地质灾害实例[4]，发现水溶法开采诱发盐矿地面沉降一般具灾害持续周期长、影响规模大、破坏性大、突发性较强、易反复发生、发生前后通常伴随地面冒卤等几个显者特点。
1.1灾害持续周期长，影响规模大一旦地面沉降发生，必将对上覆岩土体造成破坏，相应岩土体的承载力会出现下降，而随着地表长时间持续移动，地面沉降影响范围势必将持续扩大。
例如：1992年湖北应城盐矿发生沉降后，直到1999年地面变形都在发生[4]。
由于盐矿开采深度一般较深，故地表沉降影响规模一般亦较大，地表影响范围在几千平方米比较常见。
1.2破坏性大，突发性较强盐矿地面沉降一般均具有突发性，且因发生时位移剧烈，故带来的破坏性亦比较强烈。
地面沉降往往造成地面工业设施和居民房屋等建筑物的变形或损坏，房屋不能居住，周边水井干涸，地质环境遭受极大破坏。
同时，地面沉降时喷出的卤水对地下水与土壤环境会造成长期污染，使地面沉降区周边长时间的土地盐碱化，造成农作物减产，地质环境恢复十分困难，造成的经济损失巨大。
据部分监测统计结果，地面沉降区垂直位移多在1～2mm/d，极个别的可超过100mm/d以上[4]。
一般在地面沉降出现之前较长的一段时期内，发生灾害的一些预兆未能被发现甚至完全被忽视，导致及时预警或预报灾害的发生十分困难，故灾害突发性强。
1.3沉降易反复发生地面沉降往往对上覆岩土层造成毁坏，致使其结构破坏，容许承载力随之会大大减小，同时会破坏采卤钻井或井管，而钻井受到破坏后井中的卤水会浸入上覆岩土体中，又会加速软化上覆岩土体，这样在外力及其它各种因素的综合作用下极易发生再次地面沉降。
例如：云南凤岗盐矿在十八年内发生过三起较大规模的地面沉降，安徽定远盐矿在四个月内连续发生过两次较大的地面沉降，1992年和1999年湖北应城盐矿14～15井组区发生过两起大的地面沉降[4]。
采空区路基沉降计算公式
采空区路基沉降计算公式引言。
在矿区开采过程中，采空区的形成是不可避免的。
采空区对周围环境和工程设施会产生一定的影响，其中包括路基沉降。
路基沉降是指由于采空区下方地层的变形而导致路面或路基沉降的现象。
为了有效地预测和控制采空区对路基的影响，需要建立相应的计算公式。
本文将探讨采空区路基沉降的计算公式及其应用。
采空区路基沉降计算公式的建立。
采空区对路基的影响主要是通过地下水位变化和地层变形两个方面来实现的。
地下水位变化会导致路基的软化和下沉，而地层变形则会引起路基的沉降和破坏。
因此，建立采空区路基沉降的计算公式需要考虑这两个方面的影响。
首先，我们来看地下水位变化对路基的影响。
地下水位的变化会导致土壤的湿度发生变化，进而影响土壤的强度和稳定性。
根据地下水位变化对路基的影响可以建立如下的计算公式：Δh = K ×ΔG。
其中，Δh表示路基的沉降量，K为地下水位变化系数，ΔG为地下水位的变化量。
地下水位变化系数K可以通过实地观测和试验确定，其数值与地质条件和路基结构有关。
其次，地层变形对路基的影响也是十分重要的。
地层变形会引起路基的沉降和破坏，因此需要建立相应的计算公式来预测路基的沉降量。
根据地层变形对路基的影响可以建立如下的计算公式：Δh = ∑(Δhi)。
其中，Δhi表示地层变形引起的路基沉降量，∑表示对所有地层变形引起的路基沉降量进行累加。
地层变形引起的路基沉降量可以通过地质勘探和数值模拟得到。
综合考虑地下水位变化和地层变形对路基的影响，可以建立如下的采空区路基沉降计算公式：Δh = K ×ΔG + ∑(Δhi)。
该计算公式综合考虑了地下水位变化和地层变形对路基的影响，能够较为准确地预测采空区对路基的影响。
采空区路基沉降计算公式的应用。
采空区路基沉降计算公式的建立为预测和控制采空区对路基的影响提供了有效的工具。
通过对地下水位变化和地层变形的考虑，可以较为准确地预测采空区对路基的影响，并采取相应的措施进行预防和修复。
煤矿采空区地表沉降预测研究
ˆ kk
ˆ D k ， Dk ˆ D
1 ˆ1
ˆ1 1 1
ˆ k 1 ˆ k 2 1
ˆ ，D k
1 ˆ1
ˆ1 1 1
ˆ1 ˆ2 ˆk
ˆ k 1 ˆ k 2
ˆ k 1 ˆ k 2
S3：根据统计特性进行判断，并选择合适模型。 （1）时间序列的自相关函数 k 在 m 步截尾，即 k m 时， k 0 ， 并且偏自相关函数 kk 被负指数函数控制收敛到零，则可判断时间序 列为 MA(q) ；
X t X t 1 ut
（1）
其中 ut 是白噪声（零均值、恒定方差、非自相关）的随机误差项。由式（1）可得
X t T 1 X t T 1 T ut T T 1ut T 1
ut 1 ut
（2）
根据 值的不同，可分三种情况考虑，若 1 ，则当 T 时， T 0 ，即对序列的 冲击将随时间的推移其影响逐渐减弱， 此时序列稳定； 若 1， 则当 T 时， T ， 即对序列的冲击将随时间的推移其影响逐渐增大，此时序列不稳定；若 1 ，则当
q at q i at i
i 1
q
（8）
其中 at 为白噪声序列， E (at )2 2 ， j (1 j q) 为实数权重，当预测步数 l q 时， X t l
ˆ a a ˆ 0 ；当 l q 时， X 的最小均方差预测 X 的预测值 X t l 1 t 2 t 1 t l t l
†
AR( p) 模型自相关函数拖尾，偏自相关函数截尾； MA(q) 模型自相关函数截尾，偏自相关函数拖尾； ARMA( p, q) 模型自相关函数拖尾，偏自相关函数拖尾。
矿山开采地面沉降与变形监测培训
数据预处理
对原始监测数据进行校准、滤波等处理，提高数据质量。
形变模型建立
根据监测数据，建立地表形变模型，进行形变分析和预测。
安全性评估
结合地质信息和监测数据，评估矿山开采对周边环境及设施的影响 ，为安全生产提供依据。
04
监测方案设计与实施
监测点布设原则
01
02
03
04
代表性
监测点应能反映矿山开采区域 内的典型地质条件和变形特征
。
简易仪器监测
使用简易的测量仪器，如金属标 尺、气泡水位计等，进行地表沉
降的监测。
现代监测技术
GPS监测
通过全球定位系统，实时监测地表位移和变形。
InSAR技术
利用卫星遥感干涉测量技术，大面积、快速获取 地表形变信息。
光纤应变监测
通过光纤传感器，实时监测土体内部应变变化， 推断地面沉降与变形。
监测数据的处理与分析
GPS技术应用
随着GPS技术的发展，其在矿山开采 地面沉降与变形监测中得到广泛应用 ，具有高精度、全天候、自动化等优 点。
02
地面沉降与变形的危害
对周边环境的影响
破坏生态环境
地面沉降和变形可能导致 山体滑坡、泥石流等自然 灾害，破坏生态环境。
影响土地利用
地面沉降和变形会导致土 地质量下降，影响土地的 农业生产和城市建设。
应急预案制定与实施
应急预案概述
应急预案是为了应对矿山开采地面沉降与变形可能引发的突发事件而制定的应急方案。
应急预案内容
应急预案应包括应急组织、应急流程、应急资源和救援力量等方面的内容，确保在突发事 件发生时能够迅速、有效地应对。
应急预案实施
应急预案的实施需要建立相应的应急指挥和协调机制，确保各部门和人员能够快速响应和 协作，共同应对突发事件。同时，应急预案的实施还需要进行定期的演练和评估，以提高 应急响应能力。
矿山开采过程中地面沉降监测与防控
矿山开采过程中地面沉降监测与防控在当今的工业发展中，矿山开采是获取各类矿产资源的重要手段。
然而，这一过程往往伴随着一系列环境和地质问题，其中地面沉降便是一个不容忽视的严峻挑战。
地面沉降不仅会对周边的生态环境造成破坏，还可能威胁到人民的生命财产安全以及社会的可持续发展。
因此，对矿山开采过程中的地面沉降进行有效的监测与防控具有极其重要的意义。
矿山开采导致地面沉降的原因是多方面的。
首先，大规模的地下开采活动会破坏原有的地质结构和岩石力学平衡。
当大量的矿石被采掘出来后，地下形成了巨大的空洞，上方的岩层失去了支撑，从而在重力作用下逐渐下沉。
其次，地下水的过度抽取也是一个重要因素。
在矿山开采中，为了降低地下水位、方便开采作业，常常会大量抽取地下水。
这会导致含水层的水压下降，土层压缩，进而引发地面沉降。
此外，开采过程中的爆破、挖掘等活动产生的震动和应力变化，也会加速岩层的变形和地面的沉降。
为了及时掌握地面沉降的情况，有效的监测手段必不可少。
目前，常用的监测方法包括水准测量、GPS 测量、InSAR 技术等。
水准测量是一种传统但可靠的方法，通过定期测量地面上不同点的高程变化来监测沉降情况。
然而，这种方法工作量大，效率较低。
GPS 测量则具有高精度、全天候、自动化等优点，可以实时获取监测点的三维坐标变化，但其成本相对较高。
InSAR 技术是一种新兴的遥感监测手段，通过对不同时期的雷达影像进行处理和分析，能够大面积、高精度地监测地面沉降，但其在复杂地形和植被覆盖地区的应用受到一定限制。
在实际的监测工作中，通常会根据具体情况选择一种或多种监测方法相结合，以达到最佳的监测效果。
例如，在沉降范围较大、地形较为平坦的区域，可以采用 InSAR 技术进行初步监测，发现异常区域后再利用水准测量或 GPS 测量进行详细监测。
同时，为了保证监测数据的准确性和可靠性，还需要建立完善的监测网络和质量控制体系。
监测点的布置应具有代表性和均匀性，能够覆盖整个开采区域和可能受到影响的周边区域。
采空区沉降系数
采空区沉降系数
采空区沉降系数是指在采空区形成后，地表或地下的沉降情况与采空区的关系。
采空区是指地下矿井开采过程中，矿石被采出后形成的空洞。
采空区的形成会导致地表或地下的沉降，而采空区沉降系数则是用来衡量这种沉降程度的指标。
在采空区形成后，地表或地下的沉降是不可避免的。
采空区沉降系数可以帮助我们了解采空区沉降的程度，进而评估其对周边环境的影响。
采空区沉降系数越大，表示采空区沉降的程度越严重，对地表或地下的影响也会更大。
采空区沉降系数的计算是基于采空区的几何形状和材料特性进行的。
不同形状和材料的采空区，其沉降系数也会有所不同。
一般来说，采空区沉降系数是通过大量的实测数据和实验研究得出的。
采空区沉降系数对于采矿工程和地质环境保护都有着重要的意义。
在采矿工程中，了解采空区沉降系数可以帮助工程师制定合理的支护措施，以防止地表或地下的沉降对工程造成不良影响。
在地质环境保护中，采空区沉降系数可以帮助评估采矿对周边环境的影响，从而制定相应的环境保护措施。
采空区沉降系数是衡量采空区沉降程度的重要指标。
通过了解采空区沉降系数，我们可以更好地评估采矿对周边环境的影响，并采取相应的措施来保护地质环境和工程安全。
煤矿开采的采空区对地面沉陷
详细描述
监测预警系统是预防和减轻地面沉陷灾害的 重要手段之一。通过建立和完善这一系统， 可以实时监测采空区的形态变化和地面沉陷 情况，及时发现和预警潜在的危险，为采取 有效的应急处置措施提供支持，最大程度地 减少灾害损失。同时，监测预警系统的建立 和完善也有助于提高煤矿开采的安全性和可
靠性。
THANKS
采用各种监测手段，如地压监测、矿压监 测等，对采空区进行实时监测，及时发现 和预警可能出现的地面沉陷。
应急处理措施
制定应急预案
针对可能出现的地面沉陷，制 定应急预案，明确应急组织、
应急流程和救援措施。
建立应急救援队伍
建立专业的应急救援队伍，配 备必要的救援设备和器材，确 保在发生紧急情况时能够迅速 响应。
详细描述
采空区的形成和发展是一个复杂的地质工程过程，涉及到多种因素，如煤层厚度、采煤方法、顶板管理方式、地 质构造等。深入研究这些因素之间的相互作用和影响，有助于揭示采空区发展的内在规律，为地面沉陷的预测和 防治提供理论支持。
采空区对地面沉陷的数值模拟研究
总结词
利用数值模拟方法，模拟采空区的形成和发展过程，预测地面沉陷的规律和趋 势，为制定防治措施提供依据。
地下水状况
地下水压力和流动对土 层稳定性产生影响，进
而影响沉陷程度。
采空区对地面沉陷的预测方法
01
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04
数值模拟
利用数值计算方法模拟地层应 力分布和沉陷过程。
经验公式法
根据开采参数和地质条件，利 用经验公式预测沉陷程度。
现场监测
通过在采空区周围设置监测点 ，实时监测地层变形和沉陷情
况。
综合分析法
监测与控制实例
山西某煤矿
地面沉降问题及其监测方法小结汇总
地面沉降问题及其监测方法小结汇总地面沉降，这个看似陌生的词汇，却在不知不觉中对我们的生活产生着重要影响。
简单来说，地面沉降就是指地面在垂直方向上发生的下沉现象。
它可能由多种因素引起，比如过度开采地下水、大规模的城市建设、地质构造等。
地面沉降不仅会破坏建筑物和基础设施，还可能导致地下管道破裂、洪涝灾害加剧等一系列严重问题。
接下来，让我们深入了解一下地面沉降问题，并探讨一些有效的监测方法。
一、地面沉降的原因1、地下水过度开采这是导致地面沉降的最主要原因之一。
当大量抽取地下水时，地下含水层中的水被抽出，含水层的孔隙压力降低，土层受到的有效应力增加，从而导致土层压缩和地面下沉。
在一些干旱和半干旱地区，为了满足农业灌溉和城市用水需求，地下水被过度开采，地面沉降问题尤为突出。
2、城市建设大规模的城市建设活动，如高层建筑的兴建、地铁的修建等，会增加地面的荷载。
当这种荷载超过了地层的承载能力时，就会引起地面沉降。
此外，施工过程中的降水、地基处理等操作也可能对地层造成影响，导致地面下沉。
3、地质构造某些地区本身就处于地质构造活动活跃的区域，地层不稳定，容易发生沉降。
例如，在一些地震多发区，地壳运动可能导致地面的缓慢下沉。
4、矿产资源开采煤炭、石油、天然气等矿产资源的开采，会导致地下形成采空区。
如果采空区没有得到及时有效的填充和支撑，就会引发地面沉降。
二、地面沉降的危害1、对建筑物和基础设施的破坏地面沉降会使建筑物的地基不均匀下沉，导致建筑物倾斜、开裂甚至倒塌。
道路、桥梁等基础设施也会受到影响，出现路面起伏不平、桥梁变形等问题，严重影响交通的安全和畅通。
2、地下管道破裂随着地面的下沉，地下管道会受到拉伸和扭曲，容易发生破裂。
这不仅会影响供水、排水、供气等系统的正常运行，还可能引发环境污染和安全事故。
3、洪涝灾害加剧地面沉降会降低地面的高程，使一些地区更容易积水。
在暴雨等极端天气条件下，洪涝灾害的风险大大增加，给人民的生命财产安全带来威胁。
采空区危害程度分析
采空区危害程度分析引言采空区是指由于矿产资源开采过程中，地下岩石和矿石被取走后形成的裂隙和空洞。
采空区是一种常见的地质现象，它对环境和人类有着重要的危害作用。
本文将对采空区的危害程度进行分析，并探讨采空区的防治措施。
采空区的危害程度采空区对地下和地表环境会产生多种危害，包括地面沉陷、地面塌陷、水资源破坏、生态环境损害等。
1. 地面沉陷采空区的形成会导致地下的岩石和矿石被取走，使得地表失去了支撑，从而引发地面沉陷。
地面沉陷会导致地表下降，给城市建筑和道路带来不可忽视的损害。
地面沉陷还会导致管道破裂、电缆断裂等设施损坏，给城市的基础设施带来风险。
2. 地面塌陷采空区的存在给地下岩层带来了空洞，这些空洞可能会进一步发展为地面塌陷。
地面塌陷的发生会导致地表产生大面积的坑洞，给道路交通和建筑物带来威胁。
地面塌陷还可能引发地表裂缝，进一步增加地表的不稳定性。
3. 水资源破坏采空区的形成破坏了地下水的储存和补给条件，会对周边的水资源产生巨大影响。
采空区一方面会导致地下水位下降，降低水资源的有效利用。
另一方面，采空区还可能导致地下水和地表水之间的交通，带来水质污染的风险，影响人类饮水安全。
4. 生态环境损害采空区的形成不仅会破坏地下的生态系统，还会对地表的生态环境带来一系列的影响。
采空区可能导致地表植被减少，破坏野生动植物的生存条件。
此外，采空区还会影响地表的水循环，破坏湿地和水生态系统。
采空区的防治措施为了减少采空区对环境和人类的危害，需要采取一系列的防治措施。
1. 严格监测和监管建立完善的监测体系，对采空区进行实时监测，及时掌握采空区的变化情况。
同时加强对采空区的监管力度，制定相关政策和法规，规范开采行为，加强对采矿企业的监督，确保其按照规定进行采矿活动。
2. 加强采空区治理针对不同类型的采空区，采取不同的治理措施。
对于较小而深的采空区，可采取填塞或回填等方式进行治理。
对于较大而浅的采空区，可采取层压法、灌浆法等方式加固和加强地下岩层。
《采空区地面沉降》课件
保障人民生命财产安全
采空区地面沉降会导致土地资源丧失和生态环境破坏，研究其治理和修复技术有助于推动土地复垦和生态修复工作。
推动土地复垦和生态修复
矿山是我国重要的能源和资源基地，பைடு நூலகம்究采空区地面沉降有助于保障国家能源安全和战略资源储备。
服务国家能源战略
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的形成机理
采空区的形成是由于地下资源的开采，如煤炭、金属矿石等，随着开采进度，地下形成空洞区域。
采空区的规模和形态取决于开采方式、资源分布和地质条件等因素。
随着采空区的形成，原有的地应力平衡被打破，易引发一系列的地质灾害和环境问题。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的治理措施
总结词
通过向采空区充填废石、尾矿或其它材料，以支撑采空区的顶板，防止其塌落。
详细描述
该方法适用于采空区规模较小、深度较浅的情况。常用的充填材料有废石、尾矿等。充填法可以有效减少地面沉降，但成本较高，且对环境有一定影响。
通过向采空区及其周围的岩土体注入浆液，以加固岩土体、提高其承载能力，防止地面沉降。
注浆法适用于处理较深层的采空区。常用的浆液有单液浆和双液浆。注浆法具有施工方便、效果显著等优点，但成本较高，且对环境有一定影响。
详细描述
总结词
通过控制采空区的地下水水位，以减小采空区的压力，防止地面沉降。
总结词
地下水控制方法主要包括排水和注水。排水可以降低地下水水位，减小采空区的压力；注水可以增加地下水的水头，提高采空区的承载能力。地下水控制方法成本较低，但对环境有一定影响。
地面采空区沉降观测设计方案
地面采空区沉降观测设计方案地面采空区是指由于矿山开采活动使地下矿床被抽采后，上覆地层出现塌陷或沉降而形成的区域。
为了监测地面采空区的沉降情况，设计一个合理的观测方案至关重要。
本文将从观测方法的选择、观测点布设、观测参数的选择和观测频率的确定等方面，提出一个地面采空区沉降观测设计方案。
一、观测方法选择地面采空区沉降观测可以采用直接测量方法和间接测量方法。
直接测量方法包括水准测量、全站仪测量和GNSS测量等；间接测量方法包括InSAR（合成孔径雷达干涉测量）和SqueeSAR（片带雷达干涉测量）等。
根据地面采空区特点，我们选择直接测量方法，结合水准测量和全站仪测量。
二、观测点布设观测点的布设应遵循以下原则：1.采样点应分布在采空区面积较大的区域，并考虑覆盖采空区的不同地质条件。
2.观测点应分布均匀，以便获取更全面的观测数据。
3.对于大面积采空区，观测点应按照网格状布设，网格间距根据采空区面积和地质条件确定。
三、观测参数选择观测参数的选择应参考规范和采空区地质条件，包括水准高差、全站仪测量的坐标变化、位移量等。
同时，应根据不同的地质条件和不同的矿床类型，选择适当的测量参数作为监测指标。
例如，在地下矿床较深或地质条件较差的区域，可以选择地表形变和沉降量作为监测指标。
四、观测频率确定观测频率的确定应根据采空区沉降的速率、矿山开采活动的强度以及地下水位变化等因素进行综合考虑。
一般情况下，观测频率可分为季度观测、半年观测和年度观测。
在矿山开采活动较活跃的地区，观测频率应适当提高。
五、数据处理与分析观测数据的处理与分析是地面采空区沉降观测设计方案的关键一环。
观测数据应进行精确的校正和筛选，然后进行数据处理，包括数据整理、数据拟合和数据分析。
可以采用常用的数据处理软件，如Matlab、Python等进行数据处理和分析。
六、报告与应用通过分析观测数据，我们可以得出地面采空区的沉降情况，并生成专业的报告。
报告中应包括观测方法、观测点布设、观测参数、观测频率以及数据处理和分析结果等内容。
采空区地面沉降
四、地表变形的度量
垂直下沉 水平位移
AB
uB uA lAB
kABC0.T5(BlCABTAlBBC)
u 倾斜 A
w 水平变形 A
A
森林公园
杨柳青农场
牙 河
子
酒精厂
发电厂
杨柳青镇
中北镇
中北斜
拘役所
煤气厂
前桑圆
辛口镇
南赵庄
小沙沃
炒米店
城建学院 华庄
小甸子
张家窝镇
独
高村 大 南 河小 南 河
南河镇
西胡村
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大寺镇 卫南洼
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1-18
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1-19
2-328
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b508
b257
b27b1天27 津 站
b140
b473 b472
在充分采动条件下，位于地表移动盆地边缘区的建筑物要比中间 区更易发生破坏。
2002年01月16日 山东临沂市临沂市平邑县卞桥镇 石膏矿1993年6月建成，采用矿柱法开采，形成总面积约7万 平方米的采空区。随着采空区不断扩大，矿柱承受不住越来 越集中的地面压力，2000年2月份，井下采空区开始出现异 常现象，地面居民房屋出现裂缝。2001年8月26日，井下一 矿房周围采空区发生大塌陷，塌落面积达3325平方米。但由 于提前防范，无人伤亡。目前，矿区附近的116户居民已全 部迁离了危险地带。
采空区地层处理对建筑沉降的影响
采空区地层处理对建筑沉降的影响提纲：一、采空区地层特点及对建筑沉降的影响二、采空区地层处理方法及效果三、采空区地层处理前后建筑沉降测试及分析四、采空区地层处理的经济效益分析五、采空区地层处理的环境影响评价一、采空区地层特点及对建筑沉降的影响采空区指地下矿井开采过程中遗留下来的空洞或区域。
采空区的地层特点一般为疏松、压缩性大、透水性强且不稳定，所以在采空区下方的地基会出现大面积的沉降现象。
建筑物所承受的载荷一旦超过地基的承载能力，就会导致建筑物发生倾斜、裂缝或坍塌等严重后果。
二、采空区地层处理方法及效果处理采空区地层的主要方法有填充、加固和封闭三种。
填充和加固方法是将采空区填充物或强化材料（如水泥、碎石等）直接注入采空区，以提高地基承载能力和稳定性。
封闭方法是将采空区上方的岩石层全部封闭，使用封闭板或其他材料将采空区密封，以达到隔绝和减小采空区沉降的效果。
经过实践验证，采空区地层处理的效果与处理方法、处理深度、填充物类型等都有关系。
一般建议采用填充法和加固法进行处理，在填充物或强化材料与原岩石间形成一定的摩擦力，来增加地基承载能力和稳定性，同时建议采用多层填充或多次加固，以达到更好的处理效果。
三、采空区地层处理前后建筑沉降测试及分析在采空区地层处理前后进行建筑沉降测试和分析具有重要意义。
通过沉降测试可以获取建筑物沉降量的数据，将其与处理前的数据进行对比，以评估采空区地层处理的效果和建筑物所承受的沉降量。
在采空区地层处理后，建筑物的沉降量会减小，且沉降速度会逐渐减缓。
不过需要注意的是，建筑物的沉降量不仅与采空区地层处理效果有关，还与地基承载能力、建筑物自重、建筑结构等因素有很大关系。
四、采空区地层处理的经济效益分析采空区地层处理涉及到较大的工程量和人力物力投入。
因此经济效益分析对于大型工程非常重要。
经济效益主要涉及到工程成本、投资回报率和维护费用等方面。
从工程成本角度来看，采空区地层处理的成本包含了填充物或强化材料、工程设备、人工工资等各种方面的支出。
地面采空区沉降观测设计方案
地面采空区沉降观测设计方案一、设计情况说明根据煤矿有关规定，煤矿采煤工作面对应的地面区域必须进行沉降观测，根据沉降观测数据确定地表的沉降程度。
我矿对地面采空区进行了沉降观测点位的布置,在地面北部、中部、南部各设置了一个控制点，作为沉降观测点使用。
二、沉降观测的相关知识在沉降观测之前，由于采空区距离矿区控制点较远,为方便进行观测以及布点，特在矿区控制点的基础上，在采空区布设沉降观测点.三、观测时间、方法和仪器由于地表可能受到影响，因此在进行沉降观测前必须对沉降基准点进行监测，在无影响的情况下,方可进行沉降点观测。
每二个月观测一次。
为保证沉降观测数据的精度,进行测量时仪器和测量方法必须一致，施测时必须做到“三固定”，即：固定仪器、固定观测人员、固定的基点和转点,以此减少观测误差，提高精度。
日出或日落30分钟前后影响最大，避开此时间段进行测量，雨天严禁作业。
由于地面的起伏变化较大，故决定采用经纬全站仪代替水准仪进行地面沉降观测。
四、测区特点由于我矿区地面高低起伏变化较大，作业时会遇见大风、降雨等天气，因此测量工作较为困难。
五、测量标准在采空区地表中间布设一条控制基线，同时作为沉降观测点使用，共计3个点。
其中2个点向采空区两侧布设1个点，1个点在采空区中部，在进行沉降观测时，对其3个点进行观测.由于采空区地表高低起伏变化较大，基本上为大型山坡,不利于水准测量,因此采用全站仪代替水准仪进行沉降观测。
利用全站仪进行三角高程测量。
采空区地表沉降基准点和沉降观测点使用全站仪进行测放，保证沉降基准点的牢固性，同时对所有点进行坐标测量，找出相对位置，在以后的观测中，若发现点位位移，必须立即进行重新布设和测量。
六、数据对比分析根据每次测得的沉降观测点的高程，分析采空区地面的沉降规律和沉降速度,根据这些规律采取措施，降低地面的沉降速度。
尤其是对沉降量大的区域，对工作面顶板惊进行加强支护,防止发生事故。
采空区地面沉降
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
图5-5 煤层顶板上覆岩层变形分带 Ⅰ—冒落带；Ⅱ—裂隙带；Ⅲ—弯曲带
三、采空区地表移动变形特征 连续的地表移动：在采深采厚比较大（一般大于25-30），无地 质构造破坏和采用正规采矿方法开采的条件下，地表不会出现大的 裂缝或塌陷坑，地表移动和变形在空间和时间上是连续的，开始地 表形成凹地，随着采空区不断扩大，凹地不断扩展而形成较规则的 移动盆地。 非连续的地表移动：当采深采厚比较小（一般小于25-30），或 采深采厚比虽大于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，地表不出现较规则的 移动盆地，而常出现不规则状大的塌陷坑和裂缝等，地表的移动和 变形在空间和时间上都不连续。
采空区分类 采空区根据开采现状分为老采空区、现采空区和未 来采空区三类。 老采空区是指已经停止开采或岩层移动和地表变形已经 稳定的采空区。 现采空区是指地下正在采掘、岩层移动和地表变形仍然 继续发展的采空区。 未来采空区是指地下赋存有开采价值矿层，计划开采而 目前尚未开采的区域。
二、采空区上覆岩层变形与破坏 煤层采空后，上覆岩层失去了支撑，发生变形、弯曲、断裂，进 而呈不规则的冒落下来，充填采空区。随着采空区面积的不断扩大， 岩层的移动变形从煤层顶板向地表发展，最后在上覆岩层中形成三 个破坏程度不同的区域。 1、冒落带：位于采空区矿层直接顶板岩层，在自重和上覆岩层 的重力作用下，发生断裂破碎并塌落，堆积于采空区内，发生塌落 的部分称冒落带。 2、裂隙带：位于冒落带上部的岩层在重力作用下，产生移动变 形，所受应力超过本身强度，岩层产生裂隙或小断裂，但尚未塌落， 形成裂隙带。 3、弯曲带：裂隙带上部岩层在重力作用下，变形较小，所受应 力尚未超过其本身强度，岩层仅发生连续平缓的弯曲变形，其整体 性未遭受破坏，称为弯曲带。
第14章 地面沉降及采空区
地下采空区场地勘察要点
(6) 对现采空区和未来采空区，应分析预测地表移动盆地的特征，划 分出中间区、内边缘区 和外边缘区。计算地表下沉、倾斜、曲率、水 平位移和变形等值的大小。根据建筑物的允许变 形判断对建筑物的危 害程度，提出加固保护方案和措施。
地面沉降勘察要点
目的和任务
对已发生地面沉降的地区，应查明地面沉降的原因和现状， 并预测其发展趋势，提出控 制和治理方案。
对可能发生地面沉降的地区，应结合水资源评价预测发牛地 面沉降的可能性，并对可能的沉降层位做出估计，对沉降量 进行估算，提出预防和控制地面沉降的建议。
主要内容
对地面沉降原因调查
现采空区 是指建筑物兴建时，地下正在开采的场地
未来采空区
未来采空区是指建筑物兴建时，地下赋存有工业价 值的矿层， 目前尚未开采，而规划中要开采的场地。
采空区的地表变形特征
地表变形的分区与分类
当地下开采影响到达地表以后，在采空区上方地表将 形成一个凹陷盆地，也称地表移动盆地。
勘探。
通过钻探、槽探、井探，观察、鉴别地层情况，采取水样、 原状土样。
包括：水文地质孔和工程地质孔
土工试验
室内 原位：抽水试验、孔隙水压力等
地下采空区场地岩土工程勘察
人类为采掘地下资源而留下的地下空间称为地下 采空区
分类：
老采空区
老采空区是指建筑物兴建时，历史上已经采空的场地
现采空区
倾斜矿层采空区场地的建筑适宜性评价较稳定的场地地下采空区场地勘察要点地下采空区勘察的主要目的是査明老采空区的分布范围埋深充填程度及上覆岩层的稳定性预测现采空区和未来采空区的地表变形特征和规律为建筑工程选址设计和施工提供可靠的地质和岩土工程资料
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当矿层倾角较陡时，地表移动盆地是非对称的，矿层倾角越大，
非对称性越明显。上山（逆矿层倾斜方向）边界上方地表移动盆地 较陡，开采影响范围小；下山（矿层倾斜方向）边界上方地表移动 盆地较平缓，开采影响范围较大。
b379
b44 2-335
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Ⅱ Ⅰ
图5-5 煤层顶板上覆岩层变形分带 Ⅰ—冒落带；Ⅱ—裂隙带；Ⅲ—弯曲带
三、采空区地表移动变形特征 连续的地表移动：在采深采厚比较大（一般大于25-30），无地 质构造破坏和采用正规采矿方法开采的条件下，地表不会出现大的 裂缝或塌陷坑，地表移动和变形在空间和时间上是连续的，开始地 表形成凹地，随着采空区不断扩大，凹地不断扩展而形成较规则的 移动盆地。 非连续的地表移动：当采深采厚比较小（一般小于25-30），或 采深采厚比虽大于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，地表不出现较规则的 移动盆地，而常出现不规则状大的塌陷坑和裂缝等，地表的移动和 变形在空间和时间上都不连续。
外缘区：位于采空区外侧煤层上方，地表下沉不均匀，地面向
盆地中心倾斜，呈凸形，产生拉伸变形，当拉伸变形值超过一定数
值后，地表产生张裂缝。
外缘区 内缘区 中间区 内缘区 外缘区
采空区
地表最终移动盆地具有以下特征： （1）地表最终移动盆地的面积，一般大于采空区的面积。采空 区为长方形时，移动盆地大致为椭圆形。 （2）移动盆地和采空区的相对位置，与矿层的倾角大小有关。 当矿层倾角近水平或缓倾斜时，地表移动盆地位于采空区的正
四、地表变形的度量
垂直下沉 水平位移
AB
uB uA lAB
kABC0.T5(BlCABTAlBBC)
u 倾斜 A
w 水平变形 A
A
森林公园
杨柳青农场
牙 河
子
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发电厂
杨柳青镇
中北镇
中北斜
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煤气厂
前桑圆
辛口镇
南赵庄
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炒米店
城建学院 华庄
小甸子
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采空区分类 采空区根据开采现状分为老采空区、现采空区和未
来采空区三类。 老采空区是指已经停止开采或岩层移动和地表变形已经
稳定的采空区。 现采空区是指地下正在采掘、岩层移动和地表变形仍然
继续发展的采空区。 未来采空区是指地下赋存有开采价值矿层，计划开采而
目前尚未开采的区域。
二、采空区上覆岩层变形与破坏 煤层采空后，上覆岩层失去了支撑，发生变形、弯曲、断裂，进 而呈不规则的冒落下来，充填采空区。随着采空区面积的不断扩大， 岩层的移动变形从煤层顶板向地表发展，最后在上覆岩层中形成三 个破坏程度不同的区域。 1、冒落带：位于采空区矿层直接顶板岩层，在自重和上覆岩层 的重力作用下，发生断裂破碎并塌落，堆积于采空区内，发生塌落 的部分称冒落带。 2、裂隙带：位于冒落带上部的岩层在重力作用下，产生移动变 形，所受应力超过本身强度，岩层产生裂隙或小断裂，但尚未塌落， 形成裂隙带。 3、弯曲带：裂隙带上部岩层在重力作用下，变形较小，所受应 力尚未超过其本身强度，岩层仅发生连续平缓的弯曲变形，其整体 性未遭受破坏，称为弯曲带。
地表移动盆地及特征
当地下开采影响到达地表以后，在采空区上方地表形成的凹地
称地表移动盆地。当开采达到充分采动、地表变形已达稳定后的盆
地称最终移动盆地。
中间区：位于采空区正上方，地表下沉均匀，地面平坦，一般
不出现裂缝，地表下沉值最大。
内缘区：位于采空区外侧上方，地表下沉不均匀，地面向盆地
中心倾斜，呈凹形，产生压缩变形，一般不出现明显裂缝。
南河镇
西胡村
河
大寺镇 卫南洼
A'
b925a
1-18
b304
b81
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b211a
b358
2-81
b17b5320a
1-13
b77
b167 b166
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b394 b73北 站
b915
b506
b231
b261
1-19
2-328
t4 b907
b508
b257
b27b1天27 津 站
b140
b473 b472
地表移动发展阶段 地表移动可划分出三阶段，即起始阶段、活跃阶段和衰退阶 段。 起始阶段：地表下沉值达到10mm至下沉速度小于50mm/月 的阶段； 活跃阶段：地表下沉速度大于50mm/月（急倾斜煤层大于 30mm/月）； 衰退阶段：活跃阶段结束至连续六个月下沉值不超过30mm 时为止。
一般采深小于100m，持续时间8-10个月；采深100200m，持续时间12-24个月，采深200-300m，持续时间2436个月。
移动盆地的中心及最大下沉点向下山方向偏离，倾角越陡，偏离 越多。
采 空 区
a
采空区
a
采空区
A
A
（a）
（b）
（c）
地表移动盆地特征 （a）水平岩层；（b）倾斜岩层；（c）急倾斜岩层
开采近水平或缓倾斜矿层时，走向和倾向主剖面均通过采空区 中心，开采倾斜矿层时，倾向主剖面通过采空区中心，走向主剖面 向下山方向偏离，矿层倾角越陡偏离越多
wH0Ht
u lt
l0
采空区
0 了解采空区的危害； 0 了解采空区地表移动规律及特征； 0 了解采空区地表移动和变形的预测； 0 掌握采空区的勘察评价原则和处理措施。
一、采空区 当地下矿层被采空后，便在地下形成了采空区，
采空区上覆及周围岩体失去原有的平衡状态，从而发生 移动、变形以至破坏。这种移动、变形和破坏在空间上 由采空区逐渐向周围扩展，当采空区范围扩大到一定程 度时，岩层移动就波及到地表，使地表产生变形和破坏 （地表移动），地表从而出现地裂缝、塌陷坑和地表移 动盆地等。
森林公园 -87.电26 厂
-农60.3场0
-64.36 --7722.8.822
-9杨3.49柳-10青1西.09--1冯9090..37-庄0907.96 汪 庄-85子.12
东碾庄