采空区的勘察设计与治理技术

1.均匀下沉区：（中间区）即移动盆地的中心平底部分 。 2.移动区：又称内边缘区或危险变形区，区内变形不均 匀，对建筑物破坏作用较大。 3.轻微变形区：外边缘区，地表变形值较小，一般对建 筑物不起损坏作用，以地表下沉值10mm 为标准，来划 分其外围边界。
从垂直方向上讲，地下矿层大面积采空后，矿层上部失去支撑，平衡条 件被破坏，采空区上方岩体随之变形。采空区上方岩体的变形，总的过 程是 自下而上逐渐发展的漏斗状沉落，其变形情况可分为三个带： ①冒落带（崩落带），采空区顶板破碎坍落形成，其厚度一般为采矿厚 度的3～4 倍。
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。
采空区勘察技术方法选择
总结以往工作经验，在多种多样的勘察技术中，采矿资料的收集、工程 地质调查、采矿调查是采空区勘察工作的基础，已往的采空区勘察忽视 这方面工作或对此重视不够，往往使物探和钻探工作陷入盲目状态。
4、 勘察与测试 （1）综合物探。
采用电法、地震、地质雷达，必要时进行综合测 井等综合物探手段，其方法可参考下表。
采空区物探测线布置应根据：线路纵、横断面方 向，并结合工程性质，采空区的埋深、延伸方向进行布置 ，以查明采空区的范围、埋深、采空区的空间大小、上覆 岩、土层厚度。
（4）搜集地表变形与有关变形的观测，计算资料，包括地 表最大下沉值、最大倾斜值、最小曲率半径，陷坑、台阶 、裂缝的位置，形状、大小、深度、延伸方向及其与地质 构造、开采边界、工作面推进方向等的关系。
2 、调查访问 利用区域地质资料分析、实地调查、访问知情人或群 访为主要手段，调查内容如下： （1）矿区的分布范围，矿层的开采范围、深度、层数 。 （2）开采方法和顶板管理，巷道宽度、高度、延伸方 向，采空区的塌落情况。
（4）地表变形情况，塌陷、裂缝、台阶的分布位置，形状、大 小，深度，延伸方向，发生时间，发展速度以及它们与采空区、 岩层产状主要节理、断层、开采边界、工作面推进方向等的相互 关系，移动盆地的特征、边界。 （5）建筑物变形情况，变形的类型（倾斜、下沉、开裂），发 生的时间，发展速度，裂缝分布规律、延伸方向、形状大小，建 筑物结构类型，所处位置及长轴方向与采空区地质构造、开采边 界、工作面推进方向的相互关系及地基加固处理经验教训。 （6）有害气体的类型，分布特征，压力及危害程度。
（3）搜集采掘工程平面图、井上下对照图、采区平面布置 图、开采规划图，以了解采空区的位置、开采历史、计划 、开采方法、开采边界、顶板处置管理方法、工作推进方 向和速度、巷道平面展布方向、断面尺寸及相应的地表位 置、顶板的稳定情况、塌落、支撑回填、积水清况、洞壁 完整性和稳定程度以及远景开采规划等。
（3）采空区开采历史及规划发展情况。 （4）采空区地下水发育情况，排水、抽水情况及对采 空区稳定的影响。 （5）建筑物变形情况和防治措施。 （6）有条件时，可进行实地测量。
பைடு நூலகம்
采空区调查表
3 、地质调绘 （1）地形地貌，地质构造，地层时代、成因、岩性、 产状，矿层的分布范围、开采深度、厚度等。 （2）不良地质现象的类型，分布位置与规模。 （3）地下水水位变化幅度，了解采空区附近工农业抽 水和水利工程建设情况及其对采空区稳定的影响及地 表水、地下水水质及其腐蚀性。
且随开采工作面的推进而不断向前发展。除极浅的采 空外，裂缝一般上宽下窄，无显著位移。
大型采空变形和特征
大型采空区的变形主要是在地表形成移动盆地。即位 于采空区上方，当地下采空后，随之产生地表变形， 开始形成凹地 ，随着采空区不断扩大，凹地不断发展 ，形成凹陷盆地，此盆地称为移动盆地。
根据地表变形值的大小和变形特征，自移动盆地中心 向边缘在水平上可分为三个区：
② 裂隙带（破裂弯曲带）处于冒落带之上，并产生较大的弯曲和变形， 其厚度一般取采矿厚度的12～18 倍（从矿层顶板向上的厚度）。 ③弯曲带（不破裂弯曲带）裂隙带顶面至地面的厚度。
上述三个分带适于水平状岩层，根据采空区大小、采矿厚度和开采深度 的不同，上述三个带不一定同时存在。
二、采空区勘察
采空区的勘察方法
采空区勘察范围及深度
采空区勘察范围 ➢ 目前，国内采空区勘察工作中确定勘察范围主要以采空区
地表移动盆地分布范围为准。 ➢ 采空区勘察深度一般要求至少深入采空区底板若干米，根
据工程实践，一般深入采空区底板2米以上。
采空区勘察一般流程
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。
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。
采空区的勘察设计与治 理技术
2020年4月18日星期六
目录
1、总论 2、采空区勘察 3、采空区稳定性分析与评价 4、采空区治理设计 5、注浆法施工 6、采空区处治监测与检测
一、总论
概念
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，自顶板岩层向上形成三带 ”——垮落带、导水裂隙带和弯曲带。地表沉陷， 产生连续或非连续变形，由此带来一系列环境岩 土工程问题，如平地积水、道路裂缝、房屋倒塌 、耕地减少、农田减产等，给矿区工程建设留下 很大隐患。
煤层采空区塌陷垂直“三带”示意
采空区采空程度分类及其特征
根据采空程度分为 A. 小型采空区 B. 大面积采空区
小型采空分类表
小型采空的地表变形类型及特征
地表变形类型为地表塌陷和开裂。小型采空范围狭窄 ，多呈巷道式，地表不会产生移动盆地，但由于开采 深度浅，又任其自由坍落，地面变化剧烈。地表裂缝 的分布常与开采工作面方向平行，