塌陷采空区的数值模拟及属性解释
试论老窑采空区的数值模拟
034地质勘探DI ZHI KAN TAN煤矿老窑采空区是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔。
本文认为老窑采空区的上覆岩层没有发生明显的位移变化，老窑采空区只是以含水或不含水的空洞形式存在。
1 老窑采空区的探测方法探测老窑采空区的地球物理方法有很多种，重力勘探法、电磁法（包括高密度电阻率法、瞬变电磁法、甚低频法、探地雷达等）、地震勘探法以及放射性测量法等，本文主要研究的是利用地震勘探法探测地下老窑采空区。
煤层反射波突然中断，但不具有断层特征，分析认为该区域可能为煤层的老窑采空区，在正常水平切片特别是相干水平切片上老窑采空区的反映较为明显。
2 老窑采空区的地震响应特征由于煤层的顶底界面是明显的波阻抗界面，能够产生很强的反射波，但是，当煤层中存在老窑采空区时，原来的波阻抗差异会发生变化，这样接收到的反射波连续性和能量都会发生变化，引起不同的地震响应，这样就可以通过识别地震响应来圈定老窑采空区的边界和分布范围。
老窑采空区内存在不同程度的塌陷，而且有的老窑采空区含有水、瓦斯等，都会造成速度和密度降低，使得老窑采空区内部的地震反射波同相轴连续性降低、能量变弱，甚至发生扭曲，并且与围岩的反射波之间存在明显的时差，所以从理论上来讲在地震剖面上识别老窑采空区是可行的。
3 老窑采空区数值模拟本文从2个方面分析老窑采空区的地震响应特征：一方面对老窑采空区含水和不含水情况下的地震响应进行对比分析，另一方面主要考虑的是不同规模老窑采空区的响应，通过对比不同宽度和不同厚度老窑采空区在地震时间剖面上的响应特征，分析得出在理论上地震勘探可以识别的老窑采空区的最小规模。
1）不同充填物老窑采空区地震响应这一部分按照老窑采空区含水和不含水分为2类，主要考虑了不同老窑采空区的埋深及厚度的地震响应，共建立了4个不同的模型。
模型1：老窑采空区埋深400m，厚度10m，宽度200m，含水；模型2：老窑采空区埋深400m ，厚度10m ，宽度200m ，不含水；模型3：老窑采空区埋深600m ，厚度10m，宽度200m，含水；模型4：老窑采空区埋深600m，厚度10m，宽度200m，不含水。
煤矿地表沉陷观测总结汇报
煤矿地表沉陷观测总结汇报煤矿地表沉陷观测总结汇报一、引言地表沉陷是指由于地下采矿活动引起的矿井采空区塌陷及地下水排减引起的地下空洞塌陷等地表塌陷现象。
煤矿地表沉陷观测对于评估矿井开采对周围地表的影响、保证矿区安全运营具有重要意义。
本文旨在总结煤矿地表沉陷观测方法、观测数据分析以及应对措施等方面的内容，为相关单位提供参考。
二、地表沉陷观测方法1. 平面控制网的布设：根据煤矿地质构造特征和地表沉陷的预测范围，设置适宜数量的控制点。
采用全站仪或者GNSS测量设备，进行高程、平面坐标的观测。
2. 光电测距法观测：通过设置基准点，利用光电测距仪对地表沉陷区域进行定位和测量，实时监测地表沉陷的形变。
3. 区域性监测：通过遥感影像监测、航空摄影和卫星测量等手段，对煤矿开采区域进行整体观测，以获取更全面、更准确的地表沉陷信息。
三、地表沉陷观测数据分析1. 形变分析：通过连续观测，获得地表沉陷带的形变信息。
对观测数据进行分析和处理，得到地表沉陷带的变形、速度和趋势等信息。
2. 数值模拟：将观测数据输入地表沉陷模拟模型，通过数值计算方法模拟地表沉陷的过程和变化规律，为地表沉陷预测提供依据。
3. 数据可视化：利用地理信息系统（GIS）等软件，将观测数据和模拟结果进行整合和可视化展示，直观地反映煤矿地表沉陷的分布和变化情况，为决策提供参考。
四、煤矿地表沉陷预警及应对措施1. 预警系统建设：基于地表沉陷观测数据和预测模型，建立煤矿地表沉陷预警系统，通过监测数据的实时更新和分析，提前预警煤矿地表沉陷风险，为矿区运营提供保障。
2. 灾害应急措施：针对地表沉陷带和重要建筑物等敏感区域，制定灾害应急预案，明确应对措施和责任分工，保障人员和财产的安全。
3. 煤矸石填埋治理：对于已形成的地表沉陷区域，采用煤矸石填埋等治理措施，填平凹陷区域，从而恢复地表的平整。
4. 重点区域监控：针对地表沉陷区域的重点区域，持续进行监控和观测，及时发现地表沉陷带的变化，采取相应措施防止灾害发生。
采空区问题的数值模拟方法
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( 第 43 卷第 12 期)
分析·探讨
力学参数，为确保建立的模型符合实际要求，需要对 参数进行多次调整。建模方法上可以运用软件自带 的编程语言，也可以用建模功能较强的软件( 如 Auto cad、Ansys、Surfer 等) 做前期处理，最后通过接口 导入到所用软件之中。
建立模型之后，根据工程需要对模型进行开挖、 加载、注浆充填等模拟，一般采空区问题主要涉及到 地基稳定性评判、注浆充填、施加建筑荷载、水岩流 固耦合、残余沉降等问题。
项 目 基 金: “ 十 一 五 ”国 家 科 技 支 撑 计 划 重 点 资 助 项 目 ( 2006BAC09B01)
方便、有效地辅助工程的设计与实施。 1． 1 采空区活化机理及影响因素
当前采空区主要是长壁开采形成的采空区和房 柱式开采形成的采空区，二者在变形机理上略有不 同，前者主要因为砌体梁结构的失稳和覆岩空隙、裂 缝、离层以及破碎岩块的再压密，后者主要因为煤柱 的失稳变形［3］。
软件名称 ABAQUS
RFPA
ANSYS COMSOL MULTIPHYSICS UDEC2D /3D PFC2D /3D FLAC2D /3D
对模型计算时，可以根据软件自带的精度运算， 也可以根据需要人为的设定计算时步，计算结束后， 可以结合 Tecplot、Surfer、Auto CAD 等软件对结果进 行后处理以得到更为形象直观的图形。
2 采空区问题模拟软件简介
数值模拟软件已广泛应用于矿业工程的各个方 面，现阶段应用于采空区问题模拟的软件主要有以 下几种，见表 1。
采空区的活化因素可分为内在影响因素和外在 ห้องสมุดไป่ตู้响因素，内在影响因素主要有采煤方法、顶板管理 方法、采空区尺寸、覆岩岩性、采深、采厚、开采时间 等; 影响采空区活化的外在因素主要有地面建筑物 荷载、地下水和风化作用、邻区开采、地震作用等，在 有的矿区，遗煤自燃问题也是影响采空区稳定性的 重要因素之一。 1． 2 模拟中所涉及到的问题
溶洞塌陷及预测数值分析
4. 岩溶塌陷的机理
岩溶塌陷机理包括： 岩溶塌陷机理包括：
真空吸蚀论、潜蚀论、振动论、液化论、气爆论等。 “水动力机制”观点：强调水动力条件，认为水动力 条件为致塌的外因，包括地下水天然流场的变化、水 位变幅、水力坡度、水流速度等一系列水力特征，这 些特征的改变激化了潜蚀、吸蚀及气爆作用的进行。 大多数研究者都认为地质体结构为内因，是岩溶致塌 的必要条件。 对岩溶塌陷的统一认识是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ它们都由上部覆盖层及下 部岩溶发育的岩溶块体组成。下面对主要的岩溶塌陷 机理进行介绍 ：
从上述这些实例可以看出，岩溶 塌陷分布的普遍性及解决的迫切 性。这类地质灾害大多数为人类 性。这类地质灾害大多数为人类 活动而引起，少数为自然塌陷。 活动而引起，少数为自然塌陷。 岩溶塌陷已成为我国频发 的地质灾害之一，对社会 发展和工程建设具有严重 的危害；但由于这一问题 的复杂性，许多理论及技 术问题尚未得到很好解决， 处治这类灾害属于特殊岩 土施工技术。加强对这类 灾害的研究不仅具有重要 的现实意义，而且对充实 和完善这一领域的科学理 论具有重要的学术价值。
2. 岩溶的危害实例
广西的岩溶分布广泛，是我国岩溶塌陷的主要分布 地区。据资料统计，桂林市西城区是重点开发新区， 截止到1999年 月，该区已发生的塌陷一共有319处， 截止到1999年1月，该区已发生的塌陷一共有319处， 在覆盖岩溶区塌陷密度达7.59个 在覆盖岩溶区塌陷密度达7.59个/km2，其中人为造 成的塌陷有86处，占27%；1996年发生于桂林市中心 成的塌陷有86处，占27%；1996年发生于桂林市中心 体育场的岩溶塌陷，造成直接、间接经济损失近千 万元；1990年广西玉林柴油机股份有限公司金工车 万元；1990年广西玉林柴油机股份有限公司金工车 间的塌陷，造成损失500多万元；1999年临桂县一粮 间的塌陷，造成损失500多万元；1999年临桂县一粮 库发生塌陷，40t粮食陷入地下。同年1 库发生塌陷，40t粮食陷入地下。同年1月该县城大 圆盘南侧又发生塌陷，造成一死一伤，并损坏一辆 运输车。
煤矿开采沉陷预测的数值模拟
本研究确立煤系岩体的本构关系为: 在工作面 开采前, 煤系岩体处于原岩应力状态; 采用近似理 想的弹塑性模型, 破坏准则选用M oh r- Cou lom b 准则。 采空区冒落矸石是一种松散介质, 随着间隔 时间的增加, 采空区冒落矸石逐步被压实, 强度逐 步提高, 可近似地用弹性支撑体表述。 模拟中采用 改变垮落带力学参数的办法。根据文献[ 3 ], 矸石的 密度 Θ、弹性模量 E 和泊松比 Λ 都随时间而增加,
3. 1 模型开采方案设计
走向模型设计应位于本采区走向方向最大下 沉剖面上。 根据矿井实测地表资料, 设计走向模型 剖面位置在 13 煤第一水平倾向中部略偏下山, 模 型长 1 200 m , 模型高度 380 m。由于该剖面的位置
关系, 该模型主要模拟 13 煤开采后地表走向方向 的移动变形情况。 根据走向模型设计目的, 走向模 拟模型方案如表 2 所示。
11
安徽理工大学学报 (自然科学版) 2003 年第 23 卷
应力、变形破坏和地表移动变形等的发展变化过 程, 在开采过程中, 工作面每推进一定距离进行一 次运算, 总计河堤下开采工作面走向模型分解成五 个开采阶段, 分别为工作面距河堤±250 m、±200 m、±150 m、±100 m 和±50 m 五个阶段进行模 拟, 以体现岩层及地表移动的演化过程。
11
11# 煤
2 237 1. 3
0. 1
0. 4 0. 25
0. 8
0. 16
0. 8 20 1 420
12 砂泥岩互层 10 247 21
1. 74 1. 32 0. 27 2. 869 565 0. 519 685 2. 1 34 2 560
13 砂泥岩互层 10 260 21. 1 1. 78 1. 42 0. 26 2. 958 333 0. 563 492 2. 1 34 . 4 0. 12 0. 08 0. 3
塌陷采空区的数值模拟及属性解释
参考文献 ［1］ 刘天泉.矿山岩体采动影响与控制工程学及其应用［J］.煤炭学报，1995，20（1）:1-5. ［2］ 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制［M］.北京:煤炭工业出版社，1991：99-100. ［3］ 国家煤炭工业局制定.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程［M］.北京:煤炭工业出版社，2000：157-159. ［4］ 钱鸣高，许家林.覆岩采动裂隙分布的“O-X”形圈特征研究［J］.煤炭学报，1998，2003（5）：466-469. ［5］ 李 智，王汉鹏，李术才，等.煤层开采过程中上覆岩层裂隙演化规律研究［J］.山东大学报，2011，41（3）:142-147. ［6］ 姜永东，鲜学福，李晓红，等.采场上覆岩层塑性断裂区域和移动规律研究［J］.中国矿业，2009，18（3）:67-71. ［7］ 裔传标，朱书阶，孙永亮，等.三维地震勘探技术在老窑采空区探测中的应用［J］.煤炭技术，2008，27（4）:88-91. ［8］ 裴文春，王德民，程增庆，等.三维地震资料解释技术分析煤层冲刷及采空区［J］.煤炭科学技术，2007，35（8）:32-34. ［9］ 王 晶，张建州，范庆荣，等.综合物探技术在整合煤矿复杂采空区勘探中的应用［J］.煤矿开采，2012，17（4）:21-24. ［10］ 刘 岩.采空区上的地震勘探方法［J］.煤炭技术，2008，27（4）:100-101.
本被压实，而在采空区四周存在连通的离层裂隙发育 区，其形状与老顶岩板破断的“O-X”型相似，称之为 采动裂隙“O”形圈［4－6］。由于“竖三带”中弯曲带只产生 弯曲沉降，并不产生破裂，带内的岩层仍为层状结构， 因此，引起的物性差异普遍比冒落带以及裂隙带微弱 的多，此带可忽略不计。为此建立如下地质模型，见图 1，共建立了5层地层，分别为砂岩、冒落带、裂缝带、煤 层以及灰岩。 １．２ 地层物理参数
某铁路百米路基突然塌陷三维数值模拟分析
离 该铁路侧 ｌＯ 的某砖 瓦厂的大规模基坑开挖 、 Ｏｍ 大规模 降水和 此次铁路 塌陷有直接 关系， 由于大规模 降水使得 地 下承
压水出现采 空而 引发 大规模 的土体位 移 ， 表 出现 大规 模 的土体 沉 陷、 向位 移 ， 地 侧 由于土体位 移使 得铁 路 路基 受到损
坏 ， 致铁 路 无 法通 行 。 导
ｌ 数字模型
１１ 三维模型 ．
对应 的主应变增量△ｅ 、 ｅ ｌ△ ２和△ｅ ３分解如下 ：
△ ｅ＝ △ ｅ＋ △ ｉ ｆ ｉ １３ ＝ ， （） ２
公式 （ ） ， ２ 中 上标 ｅ Ｐ分别 指代弹性部分 和塑性部分 ， 在 和 且 弹性 变形 阶段 ， 塑性应变不为 零。根据 主应 力 和主应变 ， 胡克 定
中 图分类 号 ： ３ 文 献标 识码 ： ＴＰ ４ Ｂ
某铁 路 百 米 路 基 突然 塌 陷三 维 数值 模 拟 分 析
孙俊利 焦 苍 王泽波。孙 巍 ， ， ，
（． １ 中铁 隧道勘 测设 计院有限公 司， 河南 洛阳 ４ １０ ； ． ７ ０ ９ ２ 中铁隧道集 团科研所 ， 河南 洛 阳 ４ １ ０ ） ７ ０ ９ ３ 中铁 电气化设计研 究院， ． 天津 ３０ ５ ） ０ ２ ０ 摘 要： 通过 Ｆ Ａ ３ 大变形算 法， Ｌ ＣＤ 模拟沪 甬铁路 百米路基 突然塌 陷产 生的机理 ， 对研 究结 果进行 分析 。分析表 明 ， 距
畦
＋
（ ６ ）
注意到在剪切屈服 函数 中只有最大 主应力 和最小 主应力起
作用； 中间主应力不起作用。对于内摩擦角 ≠ｏ的材料 ， 。 它的
ｔＣｇ ａ ｎｏ —
—
ｕｘ
一
（） ７
采空区问题的数值模拟方法
分析·探讨
( 2012 － 12)
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的渗流发生变化。特别在采动影响下这 2 种力叠加 作用的结果可能使岩体引起劈裂扩展、剪切变形和 位移，增加岩体中结构面的空隙度和连通性，从而增 强了岩体的渗透性能。
在对采空区进行模拟时首先要了解采空区的结 构特征，一般 情 况 下 采 空 区 覆 岩 呈“三 带 ”分 布，自 上而下为弯曲带、裂隙带、垮落带，弯曲带较为完整， 裂隙带存在一定的横向、纵向裂缝以及少量离层，结 构不稳定，垮落带由冒落顶板岩石、残余支护物、遗 煤构成，空隙较大，最不稳定。在初期建立模型时应 根据经验结合工程实测、室内试验确定各层的地质
采空区的活化因素可分为内在影响因素和外在 影响因素，内在影响因素主要有采煤方法、顶板管理 方法、采空区尺寸、覆岩岩性、采深、采厚、开采时间 等; 影响采空区活化的外在因素主要有地面建筑物 荷载、地下水和风化作用、邻区开采、地震作用等，在 有的矿区，遗煤自燃问题也是影响采空区稳定性的 重要因素之一。 1． 2 模拟中所涉及到的问题
Numerical Simulation Method Analysis for Goaf Problem
LI Xue － liang ( Tangshan Research Institute，China Coal Technology and Engineering Group Corp，Tangshan 063012，China) Abstract: The problem of further use for goaf involves in more factors，It is a very difficult subject． Proved by theoretical analysis and practice research，it is obtained that numerical simulation has advantages such as accurate and visual for the solve of goaf problem． The article concludes and analyzes the commonly used numerical simulation method and makes further analysis on their respective principles and applicability． Combined with FLAC3D software，mining foundation water － rock coupled problem is anlyzed as an example． Key words: goaf; simulation method; applicability; example of water stress coupling
采空区地表沉陷及移动规律的数值模拟(1)
ＩＳＳＮ１６７ｌ一２９００ＣＮ４３—１３４７／ＴＤ采矿技术第８卷第４期ＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ０１．８，Ｎｏ．４２００８年７月Ｊｕｌ．２００８采空区地表沉陷及移动规律的数值模拟金爱兵，明世祥，孙金海（北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３）摘要：在室内物理力学试验、ＥＨ一４综合探测采空区的基础上，利用ＭＩＤＡＳ／Ｇ髑建立三维数值模型，通过动态模拟某河床下民采开采过程，研究了沉降区覆岩移动规律，得到了与实际监测结果相吻合的结论，并在此基础上对沉降区范围和变化规律进行了预测，为采空区治理方案的确定提供了依据关键词：ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ；采空区；地表沉陷；地表移动；数值模拟某铁矿北区与中区之间的人工渠槽下所留保安矿柱遭到民窑采矿的严重破坏，留下了约４６．７万ｍ３的采空区，与该人工渠槽沉陷区对应的１。
民采空区冒落裂隙带已发展到地表。
为防止雨季河床水沿裂缝流入井下，与采空区贯通造成重大事故，２００５年６月对河床表面进行了应急加固处理。
加固后的河床在雨季过后（２００５年ｌＯ月）再次发生沉陷，河床、河堤、沿河公路均出现了不同程度的沉陷和沉陷裂缝破坏，沉陷裂缝宽度达３～５ｌｌＵｎ。
沉陷情况见图１～图２。
图１河堤沉降裂缝图２河床混凝土防冲刷层沉降裂缝通过对２００５年８月２５日与２００４年７月２４日沉降观测记录的比较，河堤沉陷深度最大达一０．７９５ｍ。
河床内沉陷面积达１２５６８ｍ２，已形成以０。
观测点东北３０Ｉｎ处为中心，河床内外沉陷面积达３３１７５ｍ２的近似环形的锅底状沉降盆地。
２００５年１０月马河渠槽再次发生的剧烈沉陷，可以明显看出本次沉陷发生在原沉陷范围内，这说明该人工渠槽沉陷并没有得到根治，还需要进一步查明河床下民采空区的岩移规律及影响因素。
本文正是在此基础上，结合变形监测成果，采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ数值模拟软件，对民采空区地表沉陷、覆岩移动及渗流规律进行数值模拟研究ｎ－２１，并对沉降区塌陷范围及时空变化规律进行预测，为采空区治理方案的确定提供依据。
采空区塌陷的离散元模拟
要： 采矿 区的稳 定 以及 因塌 陷而产 生的 地质 灾 害是 人 们 目前 急 需 解 决的 问题 。采 用
离散 元 法对含 不连 续 面岩 体 的采矿 区进行 了模 拟计 算 ， 以此 来评价 采 空 区的稳 定 ， 并 以及 可能 因塌 陷而导致 的地 面影 响 范围 ， 模拟 计算 结果 与 实际情 况 吻合 较好 ， 差 １ ． ％ ， 误 １ ７ 这
全新 统 （ ： Ｑ ） 主要含 砾粘 土或砂 砾层 ， 厚度小 。
适合 处理此 类 问题 ， 离散 元 技 术对 处 理 岩 体 等介 而
质 的不连续 问题是 一种有 效 的方法 。离 散元 法把节 理 岩体看成是 由离 散 的岩块 和岩块 间 的节 理 面所组
成， 岩块 能 移 动 、 动 和 变 形 ，而节 理 面 可被 压 缩 、 转
维普资讯
Ｉ Ｎ ６ ＳＳ １ ７１ —２ ０ ９ ０ ＣＮ — １ ４７ ４３ ３ ／ＴＤ
采矿技术
第 ８卷
第１ 期
２０ ０ ８年 １月
Ｊｎ２ ０ ａ， ０ ８
Ｍｉ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｖ ｌ ８， ， ｏ ， Ｎｏ １
为以后进 行 类似的 分析和 评价提 供 了一种 新 的方 法。
关键 词 ： 空 区； 陷 ； 采 塌 离散 元
采 矿后 的采空 区稳定 除 了围 岩本 身 的原 因 ， 外 界 因素 （ 如地 下 水 、 炸 波 、 震 波 ） 作 用 有 不 可 爆 地 的
大深度 ２ ２ｍ。几乎 在采 空 区塌 陷发 生 的同 时 ， 南 湖
用 。显然 ， 以连续 介 质 为对 象 的 数值 模 拟 技 术 不再
二叠 系下统 栖霞组 （ 。） 岩 性为青 灰 色厚层 含 Ｐ ： 硅质 生 物 泥 晶灰 岩 ， 见厚 度 １ 可 ０～２ 第 三 系古 ０ｍ； 新统（ ．： Ｅ ） 主要 为长石 石英 砂 岩 ， 质粉 砂 岩 、 砂 泥 粉 岩 ， 膏岩 系分 布 于此 层 ， 含 由含 石膏 的泥 岩 、 泥质 粉 砂岩、 钙质粉砂 岩组成 。厚度 ２ ６ｍ（ ７ 平均 ） 第 四系 ；
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
02
03
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
塌陷采空区的数值模拟及属性解释
Ｑ ， 品质因子依次为２ ３ ５ 、 １ ５ ６ 、 １ ３ ４ 、 ７ ９ 以及３ ８ ０ ， 其余参
数见 表 １ 。 １ ． ３ 地球 物理 特征 三 维地 震 探 测 采 空 区 主要 依 据 的是 不 同介质 间
面推进方向覆岩将分别经历煤壁支承影响区 、离层
区 以及 重新 压 实 区 ； 由下往 上 岩 层移 动分 为 垮 落 带 、
面上 的形 态 特征 以及 地震 属性 特征 均 比较 明显 ， 可 为
煤矿 生产 与 安全 提供 指导 意义 。
１ 地 震地 质模 型 １ ． １ 模 型建 立
ｒ ｒ ｄ ｓ 、 ４ ５ ０ ０ ｒ ｎ ／ ｓ 。其 中 ， 裂 隙带 与 冒落 带 的地 层速 度 采
当煤 层 被开 采或 被采 空 时 ， 上覆地 层 的原 有地 应 力 平衡 遭 到 破 坏 。刘 天 泉 院士 等 对 我 国煤 矿 开 采 覆
因此 ， 引起 的物性 差异 普遍 比冒落带 以及 裂 隙带 微弱 的多 ， 此带 可 忽 略不计 。 为 此建 立如 下地 质模 型 ， 见 图 １ ， 共 建立 了５ 层地 层 ， 分别 为砂 岩 、 冒落 带 、 裂 缝带 、 煤
层 以及灰 岩 。 １ ． ２ 地 层物 理参 数 通 过沉 积岩 的地 球物 理特 征 可知 ：设 定砂 岩 、 裂 隙带 、 冒落 带 、 煤层 以及灰 岩 的纵 波速 度 分别 为 ３ ６ ０ ０
合 一 些典 型 的 工程 实例 ， 总结 出塌 陷采 空 区在 地 震 资料 上 的 地 震 响应 特 征 以及 地 震 属 性 特征 ， 对 煤 矿 安全 生产具 有指 导 意义 。 关 键词 塌 陷采 空 区 ； 数值模 拟 ； 频谱 分 析 ； 地震 属性
采空塌陷影响因素分析及颗粒元数值模拟研究
矿 冶 工 程
Ｍ ＩＩ Ｎ ＮＧ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩ Ｍ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ． Ｏ Ｎ １ １３ ｏ Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２ ０ ｂ ｕ ｒ ０１
采 空塌 陷影 响 因素 分 析 及 颗 粒 元 数 值 模 拟 研 究①
于“ 复合应力拱” 的采空 群稳定性 分析模型 ， 并采用颗 粒流数 值模 拟方法对具 体工程案 例进行 了计算验证 ， 结果 与复合应力 拱理论
具 有 良 的符合性 ， 明这一方法适用 于分 析采空塌陷等复杂的 、 连续体 的力学过程 ， 山的安 全生产具有一定的指导意义。 好 表 不 对矿
ＭＡ ｉｔｏ Ｈａ—ａ ，ＨＥ ｎ — ｈ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ ｎ— ａ Ｈｏ ｇ ｓ ｅ ｇ Ｙｕ ｈ ｉ
பைடு நூலகம்
（ ．Ｃ ｉ ｃｄｍ ｆｔ Ｓ ｉ ｃ １ ｈｎ Ａ ａ ｅ ｙｏ Ｓ ｅ ｃ ｎｅ＆ Ｔｃｎ ｌ ｙ Ｂ ｎ ０ ０ ９， ｈｎ ；２ ｈ ｎ ｉ ｒｎｈ，Ｃ ｉ ｌｍ ｎ ｍ Ｃ ａ ｆ ａ ｙ ｅ ｅｈ ｏｏ ， ｅ ｇ １ ０ ２ Ｃ ｉ ｇ ａ ．Ｓ ａ ｘ Ｂ ａ ｃ ｈｎ Ａｕ ｉｕ ｏ ａ
马海涛 贺红生 王云海 ， ，
（ ．中国安全生产科学研究院 ， １ 北京 １０ ２ ２ ００ ９； ．中国铝业股份有 限公 司 山西分公司 ， 山西 河 津 ０ ３ ０ ） ４ ３ ４
摘
要： 分析 了顶板暴露 面积 、 矿柱 留设尺寸 、 开采深度 、 围岩性质 、 地质构造 、 工程扰 动等 因素对 采空 区稳 定性 的影 响。提出 了基
Ｌｄ Ｈｒ ４ ３ ４ Ｓ ａ ｘ，Ｃ ｉａ ｔ ， ｅｎ０ ３ ０ ， ｈ ｎ ｉ ｈｎ ） ｉ
矿井采空区地表塌陷的机理分析
矿井采空区地表塌陷的机理分析作者：吉彪来源：《山西能源学院学报》2018年第05期【摘要】本文根据矿井煤层的实际赋存状况对工作面开采后围岩的运移变形机理进行分析，通过数值模拟研究得到在采动引起的水平应力和剪应力综合作用下，采场上覆各个岩层层面容易被拉断，在采场基本顶所受应力为拉应力区域上方的地表位置容易形成漏斗状的塌陷坑；通过格里菲斯强度判别准则得到第三水平开采后地表岩层不容易形成塌陷区，采场采动对地表沉陷的影响效果减弱。
【关键词】采空区；数值模拟；地表塌陷【中图分类号】 TD325 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2018）05-0001-03本文根据矿井煤层的实际赋存状况，运用有限元方法模拟对工作面开采后围岩的运移变形机理进行研究，从而系统分析矿井采空区地表的塌陷机理。
1数值模拟模型建立本次研究矿区沉降变化特征如图1所示，图中的I-I～IV-IV为划分的4个剖面，其中II-II 剖面的沉降最大量为5m，塌陷范围为170m，本次选择II-II剖面建立数值计算模型。
基于矿井的实际开采情况，划分三个水平对煤层进行开挖，其中，第一水平开挖至高程为960m的位置，第二水平开挖至高程为820m的位置，第三水平开挖至高程为600m的位置。
数值模型尺寸为2400m×800m，两侧施加水平约束条件，下表面施加水平和竖直双向约束条件，上表面为自由表面，本构方程选择为库伦摩尔准则，由此得到的数值模拟模型如图2所示。
2数值模拟结果分析2.1水平应力场图3为不同水平开采后围岩的水平应力分布特征，从图中可以看出，第一水平开采后，在采场上部的局部位置以及下方实体煤区域发生应力集中现象，但两层煤围岩应力集中的程度不同，一层煤围岩和二层煤围岩水平应力最大值分别为7MPa和12.5MPa，整体上一层煤和二层煤顶板所受的水平应力表现为：上半段为负、下半段为正；第二水平开采后，在采场下方实体煤区域形成显著的应力集中现象，围岩水平应力最大值达到了35MPa，与第一水平开采后比较，第二水平开采后顶板所受的水平应力增大，而其水平应力特征依然表现为：上半段为负、下半段为正，同时采场采动对地表受力特征的影响加剧，地表所受的水平应力加大；第三水平开采后，采动引起的应力集中现象更加明显，其值达到了45MPa，采场上方的地表所受水平应力增加，水平应力作用范围扩大，不同岩层水平应力分布特征不同，由此说明岩体岩性对水平应力形成以及扩展的影响较大。
采矿导致地表采空区塌陷机理研究
采矿导致地表采空区塌陷机理研究摘要:矿山地表发生塌陷的主要原因是矿区较大水平构造应力的释放，以及采空区未及时回填而使上盘形成悬臂结构;塌陷废石回填了部分采空区，并在一定程度上限制了围岩的水平变形;地表位移的缓慢变形阶段和加速变形阶段的拐点表示围岩塌陷的开始，可作为预测地表塌陷的指标。
关键词:采矿工程;地表变形;地下采矿;地表塌陷;围岩移动;PFC2D;速度倒数在采矿工程中，地下采矿引起的围岩移动和地表塌陷不仅会损坏矿区地表建筑物和地下采矿设备，给矿山造成巨大的经济损失;同时，地表塌陷还会破坏地表原有生态环境，给当地生态环境和当地居民造成严重的影响［1］。
就金属矿山而言，地下采矿引起的地表塌陷不仅与矿区地层结构、节理断层分布、围岩强度、矿体赋存条件等自然因素有关，还与矿体开采顺序，采矿方法等密切相关［2］。
地下采矿影响因素的多样性导致了地表塌陷机理的复杂性，以及地表变形预测的困难性，地表塌陷成为影响矿山安全生产的重要问题之一。
为此，国内外学者利用理论研究、数值模拟、物理模型试验、现场监测等多种手段对金属矿山地下采矿引起的地表变形规律和地表塌陷机理进行了许多研究［3,4］。
一直以来，对矿山地表位移规律的研究主要以现场监测手段为主，因为现场监测数据能够真实地反映矿山地表的位移规律，矿山通过现场监测数据能够实时掌握地下采矿引起的地表变形情况。
然而，现场监测方法仅限于地表位移记录，监测数据无法体现围岩移动过程中裂纹的产生和扩展机制，也无法体现地下采矿引起的应力调整和应力集中现象。
近年来，随着计算机仿真技术的快速发展，数值模拟已逐渐成为一种研究矿山岩石力学问题的新手段，而以离散单元法为基础的颗粒流程序PFC，在岩石断裂和散体移动规律研究等方面有明显的优势。
在PFC模型中，不需要预先定义模型的本构关系和破坏准则，只需定义一组能够反映岩石宏观力学行为的微观参数，模型的颗粒之间服从牛顿第二定律;外荷载作用下，颗粒集合体能够断裂破坏为散体，能够同时模拟完整岩体和散体的力学表现，所以PFC很适合模拟矿山围岩塌陷和大型边坡滑坡等工程问题。
数值模拟在复杂采空区治理方案优化中的应用
Ｓ ｎ Ｇ ｏ ｕ ｎ Ｃ ｏ Ａ ｈ ａ Ｈｕ ｎ ｈ ａ ｂ ｏ Ｙａ ｇＪａ ａ Ｈｏ ｄ ｕ ｕｑ ａ ａ ｎ ｕ ａ ｇＣ ｕ ｎ ａ ｎ ｉｍｉｎ ｕ Ｄａ ｅ
（Ｓ ｏｔ ｌ ａｓａ ｎｔｕｅｏ ｎｎ ｅｅｒｈ ＱｙｇｕＧ ｌ ｎ 。 ｅａ ｉ ｕｎＭｉｉｇＣ ． ｉ ｓ ｅ ＭａｎｈｎＩｓｔｔ ｆ ｉ Ｒ ｓａ ； ｉ ｏ ｏ Ｍｉｅ Ｈ ｎｎＪ ｙａ ｎ ｏ ） ｎ ｅ ｉ Ｍｉ ｇ ｃ ｕ ｄ ｎ ｎ
１ 引言
择性 ， 无论是在坚硬的岩体 中还是在松散破碎的岩
目 ， 前 我国矿业开发总规模居世界第 ３ ， 位 年采 掘量超过 ５ Ｏ亿 ｔ ， 因此对生态环境 的破坏十分严重 ， 在地下采矿工程 中， 房柱法、 全面法、 留矿法等空场 类采矿方法均会留下大量的采空区。采矿塌陷毁地 面积已达 ２０万 ｈ 现每年仍 以 ２ ５万 ｈ ０ ｍ， ． ｍ 的速 度发展 ， ２０ 年 １ 月 ２ 河南安阳县都里铁矿 如 ０５ ２ ６日 处 １９ 采空 留下 的采 空 区 突然 发生 大 面积塌 ９２年
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ３ ｏ ｐｏ ｒ ｍ ａ ｓ ｄ ｔ ａ ｒ ｕ ｅａｌ ｄ ｎ ｍｅｉ ａ ｉ ｌｔ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｏ ｓ ｃ ： ｈ Ｄ— ｒｇ ａ ｗ ｓ ｕ ｅ ｏ ｃ ｒｙ ｏ ｔｄ ｔｉ ｕ ｒｃ ｌ ｓｍｕ ａ ｏ ｎ ｌ ｓ ｆ ｒ ｒ ｅ ｉ ｎ ｓ
３０ ７ｍ中段 的空区平面见图 １５勘探线上部分空 区 ，
剖 面图见 图 ２ 。
方法定量解决 ， 因此文 中通过数值模拟方法对围岩
应力应变规律进行研究 ， 以期得到量化模拟结果 ， 对 ３ 空区治理 方案 的选 择 空区治理方案的优化提供重要的理论指导。 采空区处理是空场法采矿的一个重要环节。影 ２ 矿 山开采状 况及空 区概 况 响采空区处理方法的因素有： 采空 区的大小、 形态 ，
地下开采引起地表沉陷的数值模拟
地下开采引起地表沉陷的数值模拟针对地下开采引起的岩层移动和地表沉陷是一种比较常见又很复杂的地矿山工程问题,要深入研究开采中引起岩层和地表沉陷的因素,研究人员一定要熟悉力学变化过程以及其他各领域的理论知识,才能全面深入对沉陷现象进行研究和分析。
目前地下开采引起岩层和地表沉陷的问题在很久以前就引起一些专家的注意,人们也逐步开始对该问题开展调研工作,希望早日找到控制沉陷的手段,进一步提升地下开采工作人员的安全。
1 我国矿山开采沉陷理论研究现状矿山开采沉陷理论的兴起是随着我国矿山开采活动的发展而逐步引起人们关注和深入研究的问题。
在建国初期,我国在滦矿务局建立了国内第一个地表移动观测站,经过工作人员的努力,为后来理论研究局的工作提供丰富的地表移动历史资料。
直到后来我国又成立了矿业学院和峰峰矿务局等理论研究部门,这些部门的工作人员通过对遗留的历史资料进行总结和分析,得出了一些岩层和地表发生移动的参数,为工作的开展提供很多有利的资料。
最后,唐山煤炭研究所根据历史资料,提出了地表下沉盆地的负指数剖面函数,到1965年,我国研究专家引进国外先进理论研究成果,使得国内地下开采引起地表沉陷理论得到进一步的完善和发展。
目前随着科技和经济的不断发展,矿山沉陷现象理论研究和实地观测水设备技术水平都得到相应的提高,为理论研究工作提供更加现代化和科学化的研究工具,极大的改善工作环境,提升了数值的精准度。
近年来,理论研究专家渐渐将其他相关学科理论研究成果渗透到地表开裂理论中,目前,地表开裂理论已经逐步成为一门独立的学科发展起来,取得一定的研究成果,如有限元数值模拟技术等,地表沉陷理论正在不断完善和丰富。
2 开采中影响岩层和地表沉陷的因素分析2.1 影响因素地下开采过程中有p目前国内外对地表沉陷研究一般采用两种手段:其一,在理论基础上,基于随机介质理论,采用弹性、塑性力学分析方法,然后使用计算机编程得出结果。
其二是有限元数值模型,即基于采矿工程设计基础上,借用工程类比法,建立地表实地观测站,根据观测结果类比得出其他板块的地表开裂结果。
采空区地面塌陷 报告
采空区地面塌陷报告概述采空区地面塌陷是指由于矿山开采活动导致地下矿藏空间形成采空区，并在地表形成较大的沉降或塌陷现象。
这种地面塌陷不仅会对矿山周边地区造成严重的环境破坏，还会威胁到附近居民的生命和财产安全。
因此，及时发现和处理采空区地面塌陷现象至关重要。
步骤一：观察和了解要发现采空区地面塌陷现象，我们首先需要进行观察和了解。
在采矿区域附近，我们可以通过以下方式来观察和了解地面塌陷的迹象： - 沉降和裂缝：注意地面是否出现明显的下沉或裂缝，特别是在矿山附近的建筑物、道路和管道上。
- 水体变化：观察周围水体是否发生异常变化，如水位下降或水质变差。
- 植被状况：留意附近植被的生长情况，是否出现异常枯萎或死亡的现象。
- 相关报告：查阅过去的地质和环境监测报告，了解该地区是否存在采空区地面塌陷的历史记录。
步骤二：测量和监测一旦发现地面塌陷的迹象，我们需要进行测量和监测，以准确了解塌陷的程度和范围。
以下是一些常用的测量和监测方法： - GPS测量：使用全球定位系统（GPS）设备来测量地面的水平和垂直位移。
- 高程测量：通过使用高程仪等设备，测量地面相对于基准面的高度变化。
- 翼状测量：通过使用无人机或航空摄影测量，获取地面表面的准确形状和变化情况。
- 监测井和孔：在地面塌陷的可能区域，设置监测井和孔，通过监测地下水位和地下应力变化来评估地面塌陷的风险。
步骤三：风险评估在测量和监测的基础上，我们需要进行风险评估，以确定采空区地面塌陷对周围环境和人类活动的潜在影响。
以下是一些常用的风险评估方法： - 地质勘探：进行地质勘探，了解地下岩层和地质结构情况，评估地面塌陷的潜在危险性。
- 数值模拟：使用数值模拟方法，模拟采空区地面塌陷的发展过程，预测塌陷范围和深度。
- 综合评估：综合考虑地质、水文、地震等因素，评估地面塌陷对周围环境的潜在影响。
步骤四：应对和处理根据风险评估的结果，我们需要采取相应的应对和处理措施，以减轻采空区地面塌陷的影响。
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图６ 平均振幅属性图
图５ 采空区在时间剖面上反映示意图
根据采空区发育地区的地震属性可知，利用沿煤 储层的层间地震统计特征更有利于对煤层采空区等 异常地质体的识别。地震属性可划分为振幅统计类、 频（能）谱统计类、相位统计类、复地震道类、层序统计 类以及相关统计类6大类［14］。振幅类属性反映波阻抗 差异、地层厚度、孔隙度及含流体成分变化；频谱类属 性特征反映储藏岩性变化、裂缝分布范围、油气水分 布变化和储藏上覆地层对地震波的衰减 ［15］。经过对 比分析，分别选用了平均振幅以及优势频率属性。从 地震属性分析：平均振幅强度在采空区内明显减弱， 由175减弱到75；优势频率也明显减小，由20 000减小 到5 000，见图6，7。
通过沉积岩的地球物理特征可知：设定砂岩、裂 隙带、冒落带、煤层以及灰岩的纵波速度分别为3 600 m/s、2 450/3 270～3 600 m/s、2 310/2 640～3 270 m/s、2 200 m/s、4 500 m/s。其中，裂隙带与冒落带的地层速度采 用梯度变化，且符合采动裂隙“O”形圈理论。品质因 子是描述岩石弹性的重要参数，描述了介质对能量的 吸收与散射，并依据经验公式Q=14VP2.2获得品质因子 Q，品质因子依次为235、156、134、79以及380，其余参 数见表1。 １．３ 地球物理特征
工区位于晋西黄土高原的最南端，属强烈侵蚀 的低、中山地貌，勘探区地形复杂，相对高差120 m。区 内坡度较陡，黄土大面积覆盖，浅表层地球物理条件 较差。2#煤位于山西组下部，埋深250～430 m，平均厚 度6 m，其下50 m左右为10#煤层，厚度3.5 m，与其顶 底板岩层形成明显的波阻抗，故会形成两个良好的 反射界面，适合三维地震勘探。
４ ５００
２ ５９８
密度 ／ｋｇ／ｍ３ ２ ４０１
２ ２９４
２ ２５５ ２ １２３ ２ ５３９
品质 因子 ２３５ １５６
１３４ ７９ ３８０
勘探效果越好。煤层未开采时，呈现低密度、低频、低 速度的特征，与周围围岩存在着明显的波阻抗，能形 成能量较强的反射波［7-9］。当煤层被开采形成采空区 时，上覆地层变得疏松，密度降低，传播于其中的地震 波的能量、速度、频率均发生不同程度的变化。在时间 剖面上主要表现为煤层反射波同相轴及辅助相位 不 连 续 、波 形 异 常 、无 规 律 分 布 、频 率 较 低 、延 时 现 象明显 。 ［10-13］ ２ 模型正演
本文根据采空区的实际赋存形态建立了地质模 型，在时间剖面上较系统地分析了塌陷采空区的形态 特征，并分析了时间剖面上反射波的频谱特征。结合 一些典型的工程实例，认为煤矿塌陷采空区在时间剖 面上的形态特征以及地震属性特征均比较明显，可为 煤矿生产与安全提供指导意义。 １ 地震地质模型 １．１ 模型建立
当煤层被开采或被采空时，上覆地层的原有地应 力平衡遭到破坏。刘天泉院士等对我国煤矿开采覆 岩破坏与导水裂隙分布作了大量的实测和理论研 究[1-3]，对采场上覆岩层移动破断与采动裂隙分布规 律提出了“横三区”、“竖三带”的总体认识，即沿工作 面推进方向覆岩将分别经历煤壁支承影响区、离层 区以及重新压实区；由下往上岩层移动分为垮落带、 断裂带、整体弯曲下沉带，采空区中部的离层裂隙基
山西焦煤科技
２０１４ 年第 １２ 期
图１ 塌陷采空区地质模型图
表１ 模型参数表
地层
纵波速度 ／ｍ／ｓ
横波速度 ／ｍ／ｓ
砂岩
３ ６００
２ ０７８
裂隙带压实区 ２ ４５０／３ ２７０～３ ６００
／离层区
１ ７３２
冒落带压实区 ２ ３１０／２ ６４０～３ ２７０
／离层区
１ ６１６
煤层
２ ２００
１ ２７０
灰岩
本被压实，而在采空区四周存在连通的离层裂隙发育 区，其形状与老顶岩板破断的“O-X”型相似，称之为 采动裂隙“O”形圈［4－6］。由于“竖三带”中弯曲带只产生 弯曲沉降，并不产生破裂，带内的岩层仍为层状结构， 因此，引起的物性差异普遍比冒落带以及裂隙带微弱 的多，此带可忽略不计。为此建立如下地质模型，见图 1，共建立了5层地层，分别为砂岩、冒落带、裂缝带、煤 层以及灰岩。 １．２ 地层物理参数
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山西焦煤科技
［11］ 程建远，孙红星，赵庆彪，等.老窑采空区的探测技术与实例研究［J］.煤炭学报，2008，33（3）:251-255. ［12］ 陈相府，安西峰，王高伟.浅层高分辨地震勘探在采空区勘测中的应用［J］.地球物理学进展，2005，20（2）:381-386. ［13］ 杨双安，宁书年.老窑采空区的地震探测与研究［J］.中国煤田地质，2004，16（1）:44-47. ［14］ 张延玲，杨长春，贾曙光.地震属性技术的研究和应用［J］.地球物理学进展，2005，20（4）:1129-1133. ［15］ 魏 艳，尹 成，丁 峰，等.地震多属性综合分析的应用研究［J］.石油物探，2007，46（1）:42-47.
本次模型是采用射线追踪理论进行正演模拟。模 型宽度710 m，深度600 m，选用自激自收的放炮方 式，雷克子波主频为60 Hz，道间距10 m。
依此获得模型的响应时间（图2）：煤层反射波同 相轴下凹、中断，以中断为主，且同相轴变粗、频率变 低，在塌陷采空区上部同相轴发生抖动、连续性变差、 “蚯蚓状”排列，波形杂乱。除了分析塌陷采空区的时
２０１４ 年第 １２ 期
Numerical Simulation and Attribute Analysis of Collapse Goaf
Xu Shu-en，Guo Zi-hua Abstract Collapse goaf in old coal mine seriously threatens the production and safety of large scale mine ， detecting the collapse goaf has become an important research topic in current 3D earthquake. Geological model is established according to the actual occurrence of the goaf，using ray tracing theory carries out numerical simulation. Systematically analyzes the morphological characteristics of collapse goaf and analyzes the spectrum characteristics of reflected wave on the time section. Combines with some typical engineering examples，sums up the seismic response characteristics and seismic attributes characteristics of the collapse goaf in the seismic data ，it provides a guiding significance for coal mine safety production. Key words Collapse goaf；Numerical simulation；Spectrum analysis；Seismic attributes
图７ 优势频率属性图
４结论 综上所述，时间剖面上的塌陷采空区内会产生许
多不连续的界面反射波，类似于“蚯蚓状”排列，波形 杂乱，塌陷采空区的煤层底板同相轴也会出现明显的 时间延迟现象，振幅减弱且频率降低；在地震属性解 释上其特征也比较明显，平均振幅以及优势频率也明 显地降低。上述特征为地震勘探方法在塌陷采空区 上的成功运用提供了现实与指导意义。
参考文献 ［1］ 刘天泉.矿山岩体采动影响与控制工程学及其应用［J］.煤炭学报，1995，20（1）:1-5. ［2］ 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制［M］.北京:煤炭工业出版社，1991：99-100. ［3］ 国家煤炭工业局制定.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程［M］.北京:煤炭工业出版社，2000：157-159. ［4］ 钱鸣高，许家林.覆岩采动裂隙分布的“O-X”形圈特征研究［J］.煤炭学报，1998，2003（5）：466-469. ［5］ 李 智，王汉鹏，李术才，等.煤层开采过程中上覆岩层裂隙演化规律研究［J］.山东大学报，2011，41（3）:142-147. ［6］ 姜永东，鲜学福，李晓红，等.采场上覆岩层塑性断裂区域和移动规律研究［J］.中国矿业，2009，18（3）:67-71. ［7］ 裔传标，朱书阶，孙永亮，等.三维地震勘探技术在老窑采空区探测中的应用［J］.煤炭技术，2008，27（4）:88-91. ［8］ 裴文春，王德民，程增庆，等.三维地震资料解释技术分析煤层冲刷及采空区［J］.煤炭科学技术，2007，35（8）:32-34. ［9］ 王 晶，张建州，范庆荣，等.综合物探技术在整合煤矿复杂采空区勘探中的应用［J］.煤矿开采，2012，17（4）:21-24. ［10］ 刘 岩.采空区上的地震勘探方法［J］.煤炭技术，2008，27（4）:100-101.
三维地震探测采空区主要依据的是不同介质间 的波阻抗差异。波阻抗差异越大，反射波的能量越强，
收稿日期：２０１４－１０－２８ 作者简介：徐书恩（１９６９—），男，山西五台人，１９９１年毕业于山东矿业学院，工程师，主要从事地测防治水技术管理工作
（Ｅ－ｍａｉｌ）ｘｕｓｈｕｅｎ１０９＠１６３．ｃｏｍ
· １２ ·
第 １２ 期 ２０１４ 年 １２ 月
·试验研究·
山西焦煤科技 Ｓｈａｎｘｉ Ｃｏｋｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．２０１４