采空區(qū)地面塌陷勘察與設(shè)計

1、 地質(zhì)塌陷勘察與設(shè)計地質(zhì)塌陷勘察與設(shè)計 湖南省地勘局湖南省地勘局三、采空區(qū)塌陷勘察三、采空區(qū)塌陷勘察主要依據(jù)： 高速公路采空區(qū)（空洞）勘察設(shè)計與施工治理手冊； 巖土工程勘察規(guī)范； 鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程；采空區(qū)分類：采空區(qū)分類：按采煤方法與頂板管理方法分類：1、長壁陷落法采空區(qū)：由長壁大冒頂采煤法形成的采空區(qū)2、短壁陷落法采空區(qū)：由短壁自由冒頂采煤法形成的采空區(qū)3、巷柱或房柱式采空區(qū)：由巷柱或房柱式采煤法形成的采空區(qū)4、條帶法或填充法采空區(qū)：由條帶或填充采煤法形成的采空區(qū)按采煤深厚比可分為以下幾類：1.淺層采煤區(qū)：開采深、厚比小于40的采空區(qū)；2.中深層采空區(qū)：開采深、厚比大于40，但小于2

2、00的采空區(qū)；3.深層采空區(qū)：開采深、厚比等于或大于200的采空區(qū)。按煤礦采空區(qū)形成和停采的時間分類: 可以分為新采空區(qū)和老采空區(qū)兩種。 新采空區(qū)是指現(xiàn)采空的采空區(qū)，其地表移動、變形尚未發(fā)生或正在發(fā)生過程中，或位于正在采煤的采區(qū)、采煤工作面近旁的采空區(qū)已放頂，地表移動、變形和移動盆地正在發(fā)生、發(fā)展中。 老采空區(qū)是指已停采閉礦的礦區(qū)或已停采的采空區(qū)，其地表移動、變形和移動盆地等已形成并趨于穩(wěn)定的采空區(qū)。采空區(qū)地面變形災(zāi)害包括地面塌陷、地面沉降、地面開裂（地裂縫）等?？辈旆秶鷳?yīng)大于地面變形范圍。1998年5月發(fā)生的臨澧縣衫板鄉(xiāng)石膏礦塌陷，直徑達(dá)47米。1993年發(fā)生的邵東縣城石膏礦塌陷，直徑達(dá)11

3、0米。(一)主要任務(wù) 查明老采空區(qū)上覆巖層的穩(wěn)定性,預(yù)測現(xiàn)采空區(qū)和未來采空區(qū)的地表移動和變形特征，對工程場地的適宜性進(jìn)行評價。在此基礎(chǔ)上，提出預(yù)防、整治的對策和方案?？尚行匝芯靠辈祀A段 該階段應(yīng)以收集資料、工程地質(zhì)調(diào)查、采礦情況調(diào)查為主，輔之以大比例尺航衛(wèi)片解譯，必要時可布置少量勘探工作。其工作內(nèi)容是： (1)收集礦區(qū)地質(zhì)圖、綜合地質(zhì)柱狀圖、剖面圖、采掘工程平面圖及井上下對照圖、地質(zhì)勘探報告、沉降觀測等有關(guān)資料； (2)調(diào)查勘察范圍內(nèi)的氣象、水文、地形地貌、地震、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征； (3)調(diào)查勘察區(qū)內(nèi)采空區(qū)(空洞)的分布及開采時間、范圍、深度、采厚、開采方法、采取率、頂板巖性和厚度、頂板

4、管理方法及遠(yuǎn)景開采規(guī)劃； (4)調(diào)查或收集供水井的抽排水狀況及其對采空區(qū)穩(wěn)定性的影響； (5)在有條件的地方宜進(jìn)行井下調(diào)查、測量、測繪出采掘工程平面圖，查明采空區(qū)的頂板塌陷及積水情況； (6)調(diào)查采空區(qū)覆巖破壞、地表陷落、建筑物破壞特征及其與采空區(qū)開采邊界的關(guān)系，劃分出中間區(qū)和邊緣區(qū)； (7)調(diào)查由于地表塌陷而引起的其他不良地質(zhì)現(xiàn)象類型、分布位置和規(guī)模； (8)定性或半定量地初步評價采空區(qū)的穩(wěn)定性。 初步設(shè)計勘察階段 本階段勘察應(yīng)以現(xiàn)場地質(zhì)和采礦調(diào)查、測繪和物探工作方法為主，輔之以鉆探工作及簡易水文地質(zhì)觀測試驗(yàn)，必要時進(jìn)行地表變形觀測。 本階段應(yīng)進(jìn)一步收集地質(zhì)、采礦資料，并通過地質(zhì)調(diào)查、物探、

5、鉆探、沉降觀測、簡易抽水試驗(yàn)等綜合勘察手段，初步查明采空區(qū)的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，采空區(qū)的范圍、埋深、形狀、充填、垮落情況，開采層數(shù)及剩余沉降量、“三帶”界限、地表塌陷等情況，為確定采空區(qū)治理方案提供依據(jù)。施工圖設(shè)計勘察階段 本階段采空區(qū)(空洞)勘察應(yīng)以鉆探工作為主，輔之以必需的補(bǔ)充物探及調(diào)查測繪工作。工作內(nèi)容： (1)查明初勘階段尚未查明的工程地質(zhì)問題； (2)確定采空區(qū)地表變形范圍、變形量大小及其變化規(guī)律，分析采空區(qū)沉降變形發(fā)展趨勢，研究地表變形與采空區(qū)、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、開采邊界、采煤工作面推進(jìn)方向的關(guān)系，確定其危害程度； (3)查明采空區(qū)近旁的礦井或供水井的抽排水的時間、水量、水質(zhì)、

6、地下水位變幅和影響半徑及其對采空區(qū)的穩(wěn)定性、治理工程的影響； (4)修正、完善采空區(qū)及其覆巖的三維地質(zhì)構(gòu)造模型、覆巖破壞的“三帶界限，核實(shí)采空區(qū)的剩余空隙體積； (5)查清地表塌陷范圍、破壞形式、發(fā)展趨勢； (6)評價采空區(qū)的穩(wěn)定性，確定采空區(qū)的治理方案； (7)測繪影響范圍內(nèi)采空區(qū)工程地質(zhì)平面圖(比例尺1：10001：2000)及工程地質(zhì)縱、橫斷面(剖面)圖等。 (二)勘察范圍及深度 在整個采空區(qū)勘察過程中，勘察寬度可視勘察階段、采空區(qū)埋深等具體情況而定。如工程可行性研究階段勘察寬度要大，初步設(shè)計勘察階段寬度適當(dāng)減小，施工圖設(shè)計勘察階段寬度再減小。但各階段勘察工作寬度不能小于公式計算寬度，且

7、應(yīng)考慮到上山、下山方向的差別，因?yàn)楣接嬎愕膶挾仁遣煽諈^(qū)影響的最小寬度。一般外延100500m。 勘探深度， 對于單層采空區(qū)，各階段的勘探深度不得小于采空區(qū)底板以下3m；對于多層采空區(qū)，各階段勘探深度不得小于最下層采空區(qū)底板以下3m。 （三）勘查方法的選擇 勘察前，應(yīng)收集研究地質(zhì)資料，全面調(diào)查人類活動的歷史、方式、范圍與強(qiáng)度，以及已產(chǎn)生塌陷的發(fā)育特征，在綜合分析的基礎(chǔ)上合理布置勘察評價工作。 勘察方法采取工程地質(zhì)測繪、工程物探、工程鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)及原位測試、高精度形變觀測。條件許可時應(yīng)開展井下工程地質(zhì)調(diào)查。工程地質(zhì)測繪 工程地質(zhì)調(diào)查與測繪的目的是研究采空區(qū)及其附近的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文

8、地質(zhì)條件、地下采空區(qū)的分布位置、采礦狀況、地面塌陷程度等。調(diào)查所采礦層頂?shù)装宓膸r性、厚度及礦層上覆巖性的組合類型，條件許可時應(yīng)進(jìn)行井下測量工作，繪制采空區(qū)地質(zhì)剖面圖。初步確定工作區(qū)的三維工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)和物探探測范圍。比例尺一般以1：10001：2000為宜。采礦調(diào)查內(nèi)容一覽表 開采方法頂板管理方式開采時間及其他a巷道式：巷道分布、主巷道位置、走向巷道切面形狀、尺寸、有無支護(hù)b長壁式：平面分布、采高、工作面長度、開采掘進(jìn)方向c房柱式：開采順序、平面分布、采高a垮落法：垮落后頂板破壞情況b礦柱支撐法：礦柱截面尺寸、分布垮落區(qū)分布c填充法：充填區(qū)分布充填效果a開采起始時間b開采結(jié)束時間c各時間區(qū)段采取

9、率d開采規(guī)模e采空區(qū)(空洞)面積f采空區(qū)(空洞)位置g地表變形特征h未來開采計劃i開采中發(fā)現(xiàn)的斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造情況j有無采掘工程圖調(diào)查方法：收集資料和走訪踏勘采空區(qū)(空洞)現(xiàn)場勘察內(nèi)容一覽表 采空區(qū)(空洞)成因采空區(qū)(空洞)分布采空區(qū)(空洞)穩(wěn)定性 a地質(zhì)作用成因： 碳酸鹽巖溶洞 b人類活動成因：采礦地下防空設(shè)施 隧道c其他原因：有人類采掘的地下空洞a采空區(qū)(空洞)埋深、高度、 寬度、空間形態(tài) b采空區(qū)(空洞)的平面分布a對采空區(qū)(空洞)，注意頂板支護(hù)情況、頂板垮落情況、規(guī)模、平面分布、采空區(qū)(空洞)內(nèi)垮落物質(zhì)充填情況、有無近期垮落痕跡、采空區(qū)(空洞)內(nèi)可見斷層等構(gòu)造形跡、采空區(qū)內(nèi)(空洞)

10、地下水滴漏情況b對于溶洞，注意洞體有無近期崩塌痕跡，洞底有無近期崩塌物、洞壁是否膠結(jié)完整調(diào)查方法：現(xiàn)場踏勘；走訪；工程測繪；繪制采空區(qū)(空洞)平面圖采空區(qū)(空洞)地表變形調(diào)查內(nèi)容一覽表 地表變形特征值(觀測或收集觀測資料)地表變形特征及分布規(guī)律地表移動盆地特征(僅對大面積采空區(qū))a最大下沉值b最大傾斜值c最大曲率值d最大水平移動值e最大水平變形值a地表陷坑、臺階和裂縫的形狀、寬度、深度、分布規(guī)律 b地表變形分布與地質(zhì)結(jié)構(gòu)(巖層產(chǎn)狀、主要節(jié)理、斷層、軟弱層)的關(guān)系 c地表變形分布與采礦方式(開采邊界、工作面推進(jìn)方向、巷道分布)的關(guān)系a均勻下沉區(qū)b移動區(qū)c輕微變形區(qū)調(diào)查方法：收集資料；現(xiàn)場踏勘、走

11、訪；測繪；變形觀測；工程物探 用于采空區(qū)(空洞)探測的工程物探方法主要有電法勘探（高密度電法和電測深法 ）、電磁勘探、地震勘探、重力勘探和氡氣勘探。 電法勘探常采用高密度電法和電測深法。高密度電法最適宜的采空區(qū)探測深度范圍是100m以內(nèi)，最大深度不超過150m，采空區(qū)埋深與其直徑的比hD40。 影響探測深度的因素：測距的長短；目標(biāo)地質(zhì)體的直徑與深度的比；目標(biāo)體與圍巖電性差異；地電斷層如有高(低)阻屏蔽層；干擾水平大小。 地震勘探 主要用來確定基巖埋深、頂界起伏程度、風(fēng)化程度及厚度；斷層破碎帶的寬度及平面位置，巖體工程地質(zhì)分類、地基改造效果檢查，采空區(qū)和自然溶洞的埋深和形態(tài)等。 常采用的方法有折

12、射波法和面波法。折射法 探測地下采空區(qū)(空洞)時，一般可探測表層10100m深度。當(dāng)采空區(qū)(空洞)的尺寸與折射波的波長接近時，才能較清晰地反映在記錄圖上，即采空區(qū)(空洞)的尺度約接近10m才有反映，小于10m則效果不好，難以探測到。 面波勘探深度與精度：面波勘探對波長的l2深度內(nèi)有效，對一般的土層有效深度約為4050m。在基巖埋深較淺的地方可以更深，約100m。精度上，只要采空區(qū)(空洞)尺寸不小于其埋深的110，便可以探測出來，精度范圍一般可控制在5之內(nèi)。 電磁勘探包括了瞬變電磁勘探、地質(zhì)雷達(dá)和井間無線電透視(井間CT)等。其中以瞬變電磁法和地質(zhì)雷達(dá)較為常用。 瞬變電磁法相對于其他探測方法而言

13、，對地層的分辨能力強(qiáng)，受地形小，在劃分地層、確定電性參數(shù)、礦體及采空區(qū)空間位置和產(chǎn)狀等方面有其獨(dú)特的優(yōu)越性。 微重力勘探，用于探測埋藏淺、范圍小的地質(zhì)體或小構(gòu)造。對地下100m以內(nèi)洞穴的探測，可以較準(zhǔn)確地確定其平面位置，而埋深可以用重力反演方法得到。由于受采空區(qū)(空洞)的幾何尺寸、充填物及埋藏深度的制約，重力異常的量值一般在幾十微伽以內(nèi)，因此，只能用高精度的微重力勘探方法探測。一般在勘察區(qū)內(nèi)以5m5m的間距布點(diǎn)。 氡射氣探測可指示斷裂構(gòu)造、地裂縫、巷道的展示方向，以及地下隱伏采空區(qū)(空洞)分布范圍。 優(yōu)點(diǎn)：不受電、磁、聲干擾；受地形結(jié)構(gòu)、地貌障礙影響?。皇┕ず啽?，靈敏度高，成本低；儀器輕便，工

14、作靈活，工效高。 不足：氡運(yùn)移受斷裂、裂隙控制，隨斷裂及裂隙的變化而變化，因此，其異常不能準(zhǔn)確反映地下空洞的平面位置，只能夠概略地反映輪廓，屬于定性測量。另外，測氡作業(yè)還受降水、季節(jié)等因素的影響。 在進(jìn)行物探工作時要注意以下幾點(diǎn)： (1)工程物探成果判釋時應(yīng)考慮其多解性，區(qū)分有用信號與干擾信號。 (2)應(yīng)采用多種物探方法探測，進(jìn)行綜合判釋。在物探工作前，應(yīng)在條件類似的已知采空區(qū)地表進(jìn)行物探方法有效性現(xiàn)場試驗(yàn)，確定該地區(qū)的物探方法及其最佳組合。 (3)要有已知的物探參數(shù)或一定數(shù)量的鉆孔 (4)工程地質(zhì)、巖土工程和工程物探技術(shù)人員要密切配合，共同選擇物探方法，制定探測方案，分析解釋物探成果。工程鉆

15、探 目的是對地質(zhì)測繪、采礦區(qū)調(diào)查資料及采空區(qū)地球物理探測成果進(jìn)行驗(yàn)證和控制。以查明工作區(qū)地層結(jié)構(gòu)；地下采空區(qū)的埋深、厚度、頂、底板巖性；查明采空區(qū)引起的垮落帶、裂隙帶和彎曲帶的埋深、具體高度和發(fā)育狀況；查明地下水的埋深及其對混凝土的侵蝕性；采集巖、土樣品，測試巖土物理力學(xué)性質(zhì)，特別是采空區(qū)頂板及上覆巖層的巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行空洞、采空區(qū)發(fā)展演化分析；進(jìn)行必要的原位測試及壓水注漿試驗(yàn)，測試基巖物理力學(xué)性質(zhì)、裂隙發(fā)育及風(fēng)化程度；利用鉆孔進(jìn)行井中物探，如彈性波CT等探測工作。 鉆探位置的確定方法：根據(jù)工程地質(zhì)測繪資料、物探異常、形變觀測資料確定 。如形變沉降中心可能是空洞及采空區(qū)的位置，可布鉆

16、孔驗(yàn)證。在確定鉆孔位置時，必須對地質(zhì)、物探等各種資料進(jìn)行綜合分析，以提高驗(yàn)證鉆孔的命中率，減少鉆孔數(shù)量。各勘察階段鉆孔布置 可行性研究階段： 一般不進(jìn)行鉆探，應(yīng)盡可能收集已有的鉆孔資料，加以鑒別利用。若無現(xiàn)成資料，可布置12個鉆孔。 初勘階段： 為了初步判明下伏采空區(qū)(空洞)及其三帶，同時查明采空區(qū)(空洞)控制性地層單元及巖土性質(zhì)，鉆孔原則上布置在地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層變化大且有代表性的地段。初勘階段鉆孔間距表 場地復(fù)雜程度簡單一般復(fù)雜鉆孔間距(m)120-200801205080詳勘階段鉆孔間距表 場地復(fù)雜程度簡單一般復(fù)雜鉆孔間距（m）40-7030-5020-40 詳勘階段：詳細(xì)查明采空區(qū)(

17、空洞)及其三帶分布情況，以及由于采空區(qū)的影響，造成的地層結(jié)構(gòu)破壞及巖土工程性質(zhì)變化，為施工圖設(shè)計及防護(hù)工程施工圖設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。 鉆探地質(zhì)描述除滿足一般工程地質(zhì)地層描述的要求外，還應(yīng)重點(diǎn)注意采空區(qū)及其三帶的描述。 將鉆孔資料與物探資料進(jìn)行對比分析，以確定采空區(qū)的范圍、埋藏深度，劃分“三帶”界面。采空區(qū)鉆探現(xiàn)場描述要點(diǎn)與三帶識別標(biāo)志采空區(qū)垮落帶判據(jù)裂隙帶判據(jù)無采空區(qū)判據(jù)a突然掉鉆b埋鉆、卡鉆c孔口水位突然消失d孔口吸風(fēng)e進(jìn)尺特別快f巖芯破碎混雜，有巖粉、煤灰g打鉆時有響聲h可見淤泥、粉末狀煤渣i見坑木、磚瓦片j有瓦斯氣上涌a突然嚴(yán)重漏水或漏水量顯著增加b鉆孔水位明顯下降c巖芯有縱向裂紋或陡傾角

18、裂縫d鉆孔有輕微吸風(fēng)現(xiàn)象e鉆孔有瓦斯氣f巖芯采取率小于75a全孔返水b無耗水量或耗水量小c取芯率大于75d進(jìn)尺平穩(wěn)e開采礦層巖芯完整，無漏水現(xiàn)象 室內(nèi)試驗(yàn) 室內(nèi)試驗(yàn)，無論埋深多少，都必須對采空區(qū)的頂板取樣，確定其物理力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)采空區(qū)(空洞)埋深小于50m時，對每個孔內(nèi)巖石力學(xué)性質(zhì)相接近的巖層，如砂巖、灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖、泥巖等均應(yīng)采取試樣。取樣位置原則上以深度相接近、巖性一致或接近的巖層作為一組。 巖石樣品的試驗(yàn)項(xiàng)目通常有：相對密度、重力密度、孔隙率、吸水率、飽和吸水率、抗壓強(qiáng)度(干抗壓強(qiáng)度，濕抗壓強(qiáng)度)、變形模量、泊松比、抗剪強(qiáng)度(內(nèi)摩擦角、粘聚力)、彈性波速等。 土樣的室內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目通常有：相

19、對密度、重力密度、天然含水量、壓縮系數(shù)(壓縮模量)、抗剪強(qiáng)度(內(nèi)摩擦角、粘聚力)等。其中，抗剪強(qiáng)度根據(jù)工程實(shí)際需要，可分為慢剪、快剪、固結(jié)快剪等。土的物理力學(xué)性質(zhì)測試數(shù)據(jù)除用作施工圖設(shè)計外，還應(yīng)提供土的工程性能指標(biāo)，以便作為治理工程的填料。原位測試 選擇與地下采空空洞的治理有關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目開展。如旁壓儀試驗(yàn)、縱波速度和橫波速度的測試、注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)和灌漿試驗(yàn)等。用于測定巖體的變形模量和強(qiáng)度參數(shù)，判別巖層的完整性，場地巖土類型的劃分，測定采空垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶和彎曲變形帶的發(fā)育程度及風(fēng)化狀況。 確定了采空區(qū)范圍之后，為判斷下伏采空區(qū)(空洞)對地表建筑物的影響，測定地表變形速率及形變特征需布設(shè)高

20、精度水準(zhǔn)觀測網(wǎng)和高精度水平形變觀測網(wǎng)，以定量評價下伏采空區(qū)(空洞)的穩(wěn)定性。采空區(qū)地表變形觀測 觀測點(diǎn)的布置及觀測周期：觀測線應(yīng)綜合考慮礦層走向、開采方法及上覆地層產(chǎn)狀，并平行或垂直礦層方向呈“十字型”布設(shè)，其長度應(yīng)超過移動盆地的范圍。觀測線上觀測點(diǎn)應(yīng)等間距布置。在觀測地表變形的同時，應(yīng)觀測地表裂縫、陷坑、臺階的發(fā)展和建筑物的變形情況。 觀測線上觀測點(diǎn)布置間距參考值 開采深度(m)400觀測點(diǎn)間距(m)51015202530觀測周期可根據(jù)地表變形速度按下式計算：式中：t觀測周期（月）； n水準(zhǔn)測量平均誤差(mm)； s地表變形的月下沉量(mm月)； k系數(shù)(一般取23)。sknt2 地表觀測應(yīng)

21、在工程可行性研究階段布設(shè)，若可行性研究階段無法確定線路位置，可在可行性研究階段后期或初步設(shè)計階段前布設(shè)。 控制性觀測點(diǎn)應(yīng)選擇在采空區(qū)以外的穩(wěn)定區(qū)，觀測點(diǎn)標(biāo)志要醒目，便于識別和保護(hù)，觀測點(diǎn)不得少于3個；控制性觀測樁應(yīng)保護(hù)到采空區(qū)治理工程竣工后一年，以便于統(tǒng)一、連續(xù)地監(jiān)測采空區(qū)的地表變化量。 地面變形觀測的精度要求：垂直位移測量中變形點(diǎn)的高程誤差為1.0mm，相鄰變形點(diǎn)的高差誤差為0.5mm，水平位移測量中變形點(diǎn)的點(diǎn)位誤差為6.0mm。觀測資料整理： (1)繪制下沉曲線、下沉等值線圖、水平變形分布圖等。 (2)根據(jù)地表變形量結(jié)合工程允許地表變形值進(jìn)行分區(qū)，劃分出對工程具有不同危害程度 的區(qū)域。 (

22、3)計算地表變形特征值，包括最大沉降值、最大傾斜值、最大豎曲率值、最大水平移動值、最大水平變形值等。計算方法按“建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程”執(zhí)行。(四)工程巖體基本質(zhì)量分級 巖體基本質(zhì)量由巖石堅硬程度和巖體完整程度所決定。應(yīng)把巖體基本質(zhì)量的定性特征和巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)兩者相結(jié)合。參照工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)劃分。巖體基本質(zhì)量分級 基本質(zhì)量級別巖體基本質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)I堅硬巖，巖體完整 550堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整550451堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整 450351IV堅硬巖，巖體破碎；較堅硬

23、巖，巖體較破碎破碎lll較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整一較破碎；軟巖，巖體完整較完整350251V較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎。破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖250 (五)采空區(qū)場地適宜性評價 采空區(qū)場地的建筑適宜性評價應(yīng)根據(jù)開采情況，地表移動盆地特征和地表移動，變形的大小劃分為不宜建筑場地，相對穩(wěn)定場地，可以建筑場地，并應(yīng)符合下列條件： （1）下列地段不宜作為建筑場地:在開采過程中可能出現(xiàn)非連續(xù)變形的地段;地表移動活躍的地段;特厚煤層（礦層）和傾角大于55的厚煤層（礦層）露天地段;由于地表移動和變形引起邊坡失穩(wěn)和山崖崩塌的地段;地下水位埋深小于建筑物可能下沉量與基礎(chǔ)埋深之

24、和的地段;地表傾斜大于10mmm或地表水平變形大于6mmm的地段。下列地段作為建筑場地時，應(yīng)評價其適宜性: 1）采深采厚比小于30的地段。 2）采深小，上覆巖層極堅硬并采用非正規(guī)開采方法的地段。 3）地表傾斜為310mmm，地表曲率為0.21030.6103m或地表水平變形為26mm/m的地段。 礦山采空區(qū)地面塌陷、沉陷的預(yù)測,要考慮地表移動持續(xù)時間，判定是否穩(wěn)定。 T=7+2H/C T地表移動持續(xù)時間，H礦層埋深，C工作面推進(jìn)速度（m/月） 或 T=2.5H 經(jīng)驗(yàn)：開采深度為100200m，T=12年，開采深度200400m,T=23年。一般10年后，地表處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。 (六)小窯采空區(qū)

25、的勘察和穩(wěn)定性評價1、地表變形特征 小窯采空區(qū)一般采空范圍較窄，開采深度淺，采空區(qū)一般分布無規(guī)律或呈網(wǎng)格狀，大多不支撐或臨時支撐，任其自由塌落，其變形特征： 1）由于采空區(qū)范圍較窄，地表不出現(xiàn)移動盆地，但由于開采深度淺，頂板又任其自由塌落，故地表變形劇烈，多產(chǎn)生較大裂縫，陷坑。 2）地表裂縫分布常與開采工作面的推進(jìn)方向平行，并隨開采工作面的推進(jìn)，裂縫不斷向前發(fā)展。2、任務(wù) 1）礦層的分布范圍，開采和停采時間，開采深度、厚度和開采方法，主巷道的位置、大小和塌落、支撐、回填、充水情況，以及開采計劃和規(guī)劃等。 2）地表陷坑、裂縫的位置、外形大小、深度、延伸方向及其與采空區(qū)和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。 3）采空

26、區(qū)四周的工農(nóng)業(yè)抽水等人類工程活動對采空區(qū)的影響。3、勘察方法 小窯采空區(qū)勘察工作通過收集資料，調(diào)查訪問和物探工作，配以適量的鉆探工作。4、場地穩(wěn)定性評價及處理措施 地表產(chǎn)生裂縫和塌陷地段，屬于不穩(wěn)定地段，不適于建筑。在四周建筑時，需有一定的安全距離，安全距離的大小視建筑物的性質(zhì)而定，一般應(yīng)大于515m。（七）治理方案選擇 首先要根據(jù)工程的重要性、對沉降變形的要求等來確定你的處治方案。 采空區(qū)治理的方法主要是充填法，充填的材料選擇、工藝選擇都是根據(jù)工程對變形的要求來選擇。 采空區(qū)治理，重在充填，至于對充填體強(qiáng)度則要求不高，無論你充填砂子、粉煤灰、粘土、還是水泥漿，效果差別不大。這樣處理的結(jié)果，采

27、空區(qū)仍然還會有少量的沉降，因?yàn)槟銓?shí)際上不可能將空洞完全充填，加上開采時已經(jīng)產(chǎn)生了部分變形，這樣，治理后仍然會出現(xiàn)少量沉降。 對于一些一般的工程基本可以滿足對變形的要求，而對于重要的工程、大橋等則不能滿足對變形的要求，要盡量避繞采空區(qū)。（八）采空區(qū)勘察報告編寫要求 報告文字部分應(yīng)包括下列內(nèi)容： 闡述勘察工作概況，包括勘察的依據(jù)、目的、任務(wù)、勘察的時間、方法、過程及工作量； 論述場地的自然地理概況，包括地理位置、地形地貌、水文、交通、氣候； 介紹區(qū)域地質(zhì)概況，包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地震烈度； 介紹各采空區(qū)綜合勘察成果，包括工程地質(zhì)調(diào)查成果、物探、鉆探成果及沉降觀測成果，確定采

28、空區(qū)影響范圍及采空區(qū)采煤的層數(shù)、采厚、頂板巖性、開采時間、采出率、開采方法、頂板管理方法、塌陷狀況等基本特征； 采空區(qū)剩余空隙體積估算及評價采空區(qū)的危害性； 論述采空區(qū)地面變形特征，計算剩余沉降量，預(yù)測變形的發(fā)展趨勢，評價工程場地的穩(wěn)定性； 提出采空區(qū)治理方案的建議； 勘察工作的結(jié)論、建議及存在的問題。圖表部分包括下列內(nèi)容： 采空區(qū)工程地質(zhì)平面圖(比例尺1：10001：2000)； 采空區(qū)地段線狀工程地質(zhì)縱斷面圖、橫斷面圖； 采空塌陷區(qū)分布圖(含地面塌陷坑、塌陷槽、裂縫)； 地表沉降(下沉)等值線圖，比例尺1：10001：2000； 采空區(qū)剩余空隙體積估算表； 鉆孔柱狀圖。 簡易水文地質(zhì)觀測成

29、果。 巖石試驗(yàn)成果報告 水質(zhì)分析報告四、采空區(qū)塌陷治理設(shè)計四、采空區(qū)塌陷治理設(shè)計 (一)概述 采空區(qū)治理方法主要有注漿法和非注漿法。其中，非注漿法主要有干砌方法、漿砌法、開挖回填方法和橋跨方法。 注漿法系對地基土顆粒的空隙、土層界面或巖層的空隙或采空區(qū)的垮落帶注入漿液材料，以便硬化后增加其強(qiáng)度或降低滲透性 干砌方法是在采礦后形成的空洞內(nèi)，用片石人工回填砌筑，砌體與洞頂板緊密接觸，使堆砌物起到支撐頂板作用，從而保證采空區(qū)上方覆巖的穩(wěn)定性。該方法主要適用于礦層開采后未完全塌落、空間較大的采空區(qū)，且應(yīng)具備采空區(qū)內(nèi)通風(fēng)良好、易于人工作業(yè)、材料運(yùn)輸?shù)仁┕l件。 漿砌方法的適用條件與干砌方法的適用條件基本

30、上相同，其不同之處在于要求堆砌物具有較高的整體強(qiáng)度。 開挖回填方法是對淺層采空區(qū)先進(jìn)行開挖，然后采用干砌或漿砌方式回填。 橋跨方法是以橋的形式跨越采空區(qū)不穩(wěn)定的路段，橋的墩臺應(yīng)在穩(wěn)定的巖體中。該方法主要適用于煤層開采規(guī)模較小、開采深度幾米至幾十米的采空區(qū)。 選擇治理方法的主要條件 選擇采空區(qū)治理方法時，應(yīng)綜合考慮以下主要條件： 采空區(qū)的特征、工程的重要性、施工條件。 如淺采空區(qū)可以用開挖回填方法治理。一般工程的采空區(qū)，可采用以充填為主的水泥粉煤灰注漿法治理，其水泥用量不可大于20；重要工程的下伏采空區(qū)地段，采用以加固地基為主的水泥漿或水泥含量大于50的水泥粉煤灰漿的注漿法治理。當(dāng)注漿可引起地下

31、水位的變化，會給鄰近礦井的生產(chǎn)帶來危害等，在選擇方法時要作全面的考慮，盡可能減小對周圍環(huán)境的危害。 (二)采空區(qū)治理設(shè)計 1、治理設(shè)計的原則 (1)設(shè)計前應(yīng)詳細(xì)研究勘察報告。 (2)根據(jù)采空區(qū)的形成時間、埋深、采空厚度、采礦方法、頂板或覆巖巖性及其力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件等選擇治理方案或方法。 (3)施工前應(yīng)開展相關(guān)試驗(yàn)，按設(shè)計注漿鉆孔總數(shù)5一lO的孔進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，其內(nèi)容包括漿液的配比、成孔工藝、注漿施工工藝、注漿設(shè)備等。 (4)在分析與總結(jié)試驗(yàn)階段成果的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計。 2、不同設(shè)計階段的要求: 可行性研究設(shè)計階段， 應(yīng)盡量避開采空區(qū)，特別是重要的構(gòu)造物不應(yīng)設(shè)計在采空區(qū)地基上。如

32、無法完全避開，穿越采空區(qū)的范圍越小越好。 初步設(shè)計階段，著重解決注漿材料、漿液類型、成孔工藝、注漿工藝等問題，并相應(yīng)地進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，提出最佳的設(shè)計方案。 施工圖設(shè)計階段，確定注漿材料和漿液類型，設(shè)計注漿鉆孔的位置、結(jié)構(gòu)、孔深及相應(yīng)的注漿量，設(shè)計注漿方法、成孔工藝及注漿施工工藝，并相應(yīng)地提出采空區(qū)治理的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工程預(yù)算。3、采空區(qū)注漿治理范圍 注漿范圍與采空區(qū)的分布、埋藏深度、上覆巖性及工程的類型(挖方、填方)因素有關(guān)。采空區(qū)治理的長度、寬度應(yīng)考慮覆巖移動角影響范圍內(nèi)的治理范圍。采空區(qū)治理的深度原則上為鉆至礦層底板以下3Om處。 4、注漿材料 水：應(yīng)符合拌制混凝土用水要求，其pH值大于4。

33、 水泥：水泥標(biāo)號不應(yīng)低于325號，應(yīng)優(yōu)先選用礦渣水泥，其次是普通硅酸鹽水泥或其他類型水泥。如果是采空區(qū)中的水對漿液結(jié)石體有強(qiáng)至中等腐蛀性，應(yīng)采用抗硫酸水泥。 粉煤灰：應(yīng)符合國家二、三級的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 粘土：塑性指數(shù)不宜小于14，粘粒(粒徑小于O05mm)含量不宜低于25，含砂量不大于3。 骨料：砂應(yīng)為質(zhì)地堅硬的天然砂或人工砂，粒徑不宜大于25mm：有機(jī)物含量不宜大于3。石屑或礦渣最大粒徑與溶洞、空洞和裂隙的寬度有關(guān)，一般情況下不宜大于10cm，有機(jī)物含量不宜大于3。 外加劑技術(shù)指標(biāo)要求：水玻璃模數(shù)宜為243O，濃度宜為3045波美度。5、注漿鉆孔 鉆孔布設(shè)，注漿孔的排距、孔距一般經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

34、當(dāng)無法進(jìn)行試驗(yàn)時，宜根據(jù)采礦方法、覆巖地層結(jié)構(gòu)及巖性、采出率、頂板管理方法、垮落帶和斷裂帶的空隙、裂隙之間的連通性，按照經(jīng)驗(yàn)值設(shè)計。 注漿孔和帷幕孔排距和孔距經(jīng)驗(yàn)值一覽表 序號內(nèi) 容排距(m)每排孔距(m)帷幕孔孔距(m)路基范圍內(nèi)路基范圍外1有堅硬頂板，采出率大于等于60，采空區(qū)垮裂帶的巖石空隙、裂隙之間連通性較好25102052551552無堅硬頂板，采出率大于等于60，采空區(qū)垮裂帶的巖石空隙、裂隙之間連通性較差20士101552051553有堅硬頂板，采出率小于60，采空區(qū)垮裂帶的巖石空隙、裂隙之間連通性較好20士101552051554無堅硬頂板，采出率小于60，采空區(qū)垮裂帶的巖石空隙

35、、裂隙之間連通性較差1510105155105 鉆孔結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求 孔深：注漿孔或帷幕孔應(yīng)鉆至采空區(qū)(或煤層)底板以下3m處。 孔徑：鉆孔開孔孔徑宜控制在130150mm之間，終孔孔徑不應(yīng)小于91mm 變徑位置：注漿孔和帷幕孔均應(yīng)進(jìn)入完整基巖8l0m處變徑。 取芯孔：取芯孔的數(shù)量應(yīng)為注漿孔和帷幕孔總數(shù)的35，采空區(qū)部位巖芯采取率不應(yīng)小于30，其他部位巖心采取率不應(yīng)小于60。 鉆孔測斜：鉆孔每50m測斜一次，每百米孔斜不應(yīng)超過2。 注漿管徑：應(yīng)選用直徑不小于50mm或127mm的鋼管，需投入骨料時，管徑不應(yīng)小于89mm。6、止?jié){要求 只有一個煤層采空區(qū)，止?jié){可一次完成，宜采用似法蘭盤簡易止?jié){法或止?jié){塞、套管等方法止?jié){。水泥漿灌注高度不應(yīng)小于8m 。 治理兩個以上煤層采空區(qū)，注漿鉆孔止?jié){需兩次以上完成；下行法注漿宜選用套管止?jié){，上行式(法)注漿宜用止?jié){塞止?jié){。 下行式分段注漿宜采用套管止?jié){。其方法是：開孔孔徑進(jìn)入完整基巖8m，灌注O5：1(1：2)或更濃的加水玻璃的水泥漿。其水泥漿柱高度不小于8m，接著下入止?jié){管(是護(hù)壁管又是孔口管和注漿管)，待水泥漿終凝或24h后再變徑鉆至第一個煤層采空區(qū)的設(shè)計深度。在孔口管上安裝注漿用的三通管即可注漿。該層段注漿結(jié)束