采空區(qū)勘查方案

-17-采空區(qū)勘查項目勘查方案二〇一七年三月

目錄TOC\o"1-2"\h\u16719一、工程概況 -3-16003（一）自然地理 -3-7133（二）區(qū)域地質概況 -3-12384（三）礦產地質 -4-10956（四）目的任務 -4-6810二、勘查工作設計依據 -5-22828三、整體工作思路 -5-12784四、工作方法 -5-28394（一）瞬變電磁 -6-5152（二）地震勘探 -8-18443（三）高密度電法 -12-6615（四）鉆探 -14-32729五、勘查工作設計 -14-5334（一）工作量設計 -14-13639（二）勘查工作進度計劃 -14-22631六、近三年勘查工程一覽表 -16-14744七、單位資質證書 -17-28294八、企業(yè)法人營業(yè)執(zhí)照 -19-PAGE19-一、工程概況2017年棚改舊改工程共有3個地塊。項目場區(qū)為村民安置工程擬建場區(qū)，此類建設項目通常為20層以下的住宅樓。（一）自然地理項目場區(qū)地處山前沖積平原，地形較平坦。區(qū)域內水系主要為巴漏河，區(qū)域內眾多沖溝匯于巴漏河，巴漏河發(fā)源于市南部山區(qū)，向北流入小清河。流經礦區(qū)段基本常年有水，雨季流量較大。該區(qū)氣候屬溫帶季風大陸性氣候，日照充足，四季分明，夏季多西南風，雨季在7、8月份，年平均降水量610.4mm，年平均氣溫為12.9℃，全年無霜期197天。該地區(qū)地震動峰值加速度0.05g,地震烈度6度。（二）區(qū)域地質概況1）地層、地質（1）奧陶紀馬家溝組:為煤系地層的基底，分中、下統，缺失上統，為淺海相及瀉湖相碳酸鹽沉積。下部為白云質厚層結晶石灰?guī)r，其中部含條帶狀燧石結核，中、上部為灰色或灰黑色致密厚層石灰?guī)r，含珠角石、頭足類化石。該層厚度在800m左右。（2）石炭紀本溪組:厚50m左右本區(qū)揭露此段地層鉆孔少，參照鄰區(qū)地層資料，本組地層分上、下兩段。 上段：由深灰色泥巖和厚層狀石灰?guī)r組成，有時夾薄煤層，所夾徐家莊灰?guī)r，厚度較大，巖溶發(fā)育,和奧陶系石灰?guī)r共同構成本區(qū)煤層的充水、含水層。下段：由雜色粘土巖，鐵質巖，及淺灰色砂巖組成。（3）石炭—二疊紀太原組:厚162m左右本組地層為典型的海陸交互相沉積,主要由淺灰色砂巖、粘土巖和深灰色粉砂巖、泥巖及薄層石灰?guī)r組成,含薄煤8-10層,7、9、10-3煤層較穩(wěn)定。（4）二疊紀山西組：厚90m左右按其巖性可分為上下兩段上段：主要由深灰色泥巖和淺灰色中細粒砂巖組成，其中有一層8～16m的灰綠色火成巖。下段：由淺灰色砂巖、粘土巖、深灰色粉砂巖,泥巖及煤層組成,含薄煤層(組)4層(1、2、3、4),煤層多具分叉現象,厚度薄且穩(wěn)定性差,其中3、4煤層較穩(wěn)定可采。（5）二疊紀石盒子組：厚175m左右在礦區(qū)西北部垓莊一帶賦存厚度大。主要巖性為灰綠色厚層狀砂巖和紫色泥巖、粉砂層組成。本組地層底部局部發(fā)育一層石英粗砂巖，以此與下伏山西組地層為界。（6）第四系：厚0～18.0m隨地勢呈北厚南薄，西厚東薄趨勢變化，主要巖性為黃色砂質粘土和礫石層組成，屬坡積、洪積相沉積。2）構造 該區(qū)域內總體呈單斜構造，走向大致為270°～300°之間，傾向北東，斷層較發(fā)育，褶曲構造不發(fā)育。場區(qū)附近的主要斷層為斷裂。3）巖漿巖該區(qū)域內內燕山晚期巖漿活動強烈，輝長巖多呈巖株狀侵入體，閃長巖類出露于煤系基底的奧陶紀灰?guī)r內，以小型巖床狀產出。區(qū)內的侵入巖基本屬于輝長巖類的淺成巖體，多呈枝狀和似層狀，少量呈巖墻狀。（三）礦產地質地區(qū)礦產資源豐富，主要有煤和粘土礦，項目場區(qū)內的礦產資源主要為煤礦，以往場區(qū)內礦權分布混亂，現在城區(qū)附近的煤礦均已關停。區(qū)內煤礦開采歷史久遠，采空區(qū)分布廣且無規(guī)律，工程地質條件復雜。（四）目的任務通過對區(qū)域地質及礦產資源利用情況的調查，區(qū)內大部分采空區(qū)埋深100米以淺，其它地塊采空區(qū)分布廣，地質條件復雜，對擬建項目危害大。因此需在區(qū)內開展采空區(qū)專項勘查工作，掌握區(qū)內采空區(qū)的分布情況，為工程規(guī)劃建設提供科學依據。二、勘查工作設計依據本次采空區(qū)勘查技術方案設計工作，我院依據以下規(guī)范、技術規(guī)程及標準編制：1）本次招標文件2）《煤礦采空區(qū)巖土工程勘察規(guī)范》（GB51044-2014）3）《地面瞬變電磁法技術規(guī)程》DZ/T0187-19974）《地震反射波法技術規(guī)程》（DZ/T0168-93）5）《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年版）6）《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》7）《地質巖心鉆探技術規(guī)程》（DZT0227-2010）8）《山東省巖土工程勘察文件編制標準》DBK14-S3-20029）《工程測量規(guī)范》（GB50026）10）《房屋建設和市政基礎設施工程勘察文件編制深度規(guī)定》(2010版)11）《巖土工程勘察安全規(guī)范》GB50585-2010。三、整體工作思路根據該項目特征及勘查工作的目的任務，我院制定以下整體工作思路：地球物理勘查：利用地球物理勘探手段，在區(qū)內開展地面物探工作，以查明采空區(qū)的分布情況。地質鉆探：利用鉆探取芯手段，抽取地層巖樣，從而驗證物探異常、查證區(qū)內采空區(qū)的剩余空隙率，揭露區(qū)內采空區(qū)的埋藏深度。資料搜集：搜集區(qū)內礦山的儲量核實、水文地質、工程地質及環(huán)境地質等相關地質資料，為本次勘查工作提供充分的依據。根據物探、鉆探工作成果和搜集的地質資料，進行勘探成果綜合分析，在工作區(qū)內劃分出采空區(qū)分布范圍、產狀及其影響范圍等，并對區(qū)內采空區(qū)穩(wěn)定性和場地的建設適宜性進行分析評價。以上工作為該場地的采空區(qū)場地穩(wěn)定性評價以及采空區(qū)注漿治理技術方案的編制提供了充分的依據。四、工作方法本次勘查工作采用的勘探方法主要有瞬變電磁勘探、地震勘探、地質鉆探以及資料搜集等，月宮莊地塊的物探工作手段增加高密度電法。（一）瞬變電磁工作原理瞬變電磁法（transientelectromagneticmethod，簡稱TEM），其工作原理是在地表敷設不接地線框，輸入階躍電流，當回線中電流突然斷開時，在地下半空圖3-3-1瞬變電磁原理示意圖間就要激勵起感應渦流以維持斷開電流前已存在的磁場，并且此渦流場隨時間以等效渦流環(huán)的形式向下傳播、向外擴展，形成煙圈效應，利用不接地線圈觀測此二次渦流磁場或電場的變化情況，用以研究淺層至中深層的地電結構，由于是在沒有一次場背景的情形下觀測純二次場異常，因而異常更直接、探測效果更明顯、原始數據的保真度更高。其工作原理見圖3-3-1。儀器設備本工程采用加拿大產PROTEM47瞬變電磁儀、接收機（圖3-3-2）是具有23位分辨率，270KHz帶寬，微秒級采樣門，并且三分量同時觀測的時間域電磁接收系統。該系統可以在時間軸二個量級上觀測20個門或在時間軸三個量級上觀測30個門，解決了淺部具有較高分辨率和具有較大勘探深度的矛盾，適合本區(qū)探測深度及地形條件。其主要技術指標如下：觀測值：三分量感應磁場的衰減比，nv/m2；電磁傳感器：空心線圈；道數：單道接收線圈順序測量，三分量接收線圈同時測量；時間門：二個量級時間軸上20個門測量，或在三個量級時間軸上30個門測量；動態(tài)范圍：23位（132dB）；基本頻率：0.25，0.625，2.5，6.25，25，62.5，237.5；積分時間：0.5，2，4，8，15，30，60，120；顯示器：240*64點液晶顯示器；PROTEM47接收機PROTEM47接收線圈圖3-3-2儀器外觀圖數據管理：固態(tài)管理3300套數據，RS232輸出；同頻：參考電纜同步或高穩(wěn)定性石英鐘同步；電源：12V可充電電源，可連續(xù)工作8小時；PROTEM47發(fā)射機PROTEM47發(fā)射機關斷時間短，采用參考電纜同步，測量采用64匝2m×2m發(fā)射線圈，常用于淺部幾米到200m深的探測，并且可獲得很高的淺表分辨率。主要技術指標如下：電流波形：偶極方波，正負方波占空系數為50%；基本頻率：25Hz；關斷時間：220～250μs；發(fā)射線圈尺寸：2m×2m（64匝）；輸出電壓：0到9伏連續(xù)變化；發(fā)射電流：2.7～3.4A電源：12V（二）地震勘探方法選擇圖4.3.2圖4.3.2共反射點時距曲線圖在淺層地震勘探中，作為采空區(qū)，比較適合的為縱波反射波法，反射波法目前廣泛采用“多次覆蓋”、“最佳窗口”和“最佳偏移距”的勘探方法。一般來講，縱波反射法主要用于較深目標體的探測。根據本測區(qū)的地震地質條件和任務要求，在本次淺層地震勘探中采用建立在CDP疊加方法基礎上的淺層縱波反射技術方法。反射波法原理如圖4.3.2所示，在測線上不同位置O1、O2、O3……等處進行激發(fā)，可以在一系列對應的觀測點S1、S2、S3……等處接收到來自地下反射界面R上同一點A的反射波，其相應的到時分別為t1、t2、t3……,其中A點稱為共反射點,M稱為共中心點。我們把共反射點各疊加道的數據在資料處理時從原始共炮點記錄道集中抽出集合在一起，就形成了共反射點道集的右半支。然后交換激發(fā)點O和接收點S，則可得到共反射點道集的左半支，這樣便可形成一條完整的共反射點時距曲線。我們可以通過正常時差校正，把雙曲線型的共反射點時距曲線校正成一條直線，然后進行同相疊加，便可得到M點處相當于自激自收的反射信息。另外，對于測線上其它各點采用相同的方式進行處理，則可得到一組反映各點自激自收反射信息的疊加時間剖面。然后通過時深轉換，則可得到地下地層介質的速度—深度模型和地質結構?，F場試驗為保證本次淺層地震勘探能夠獲得高質量的探測資料，我們對可控震源、地震儀器進行了面的系統檢查及性能調試，同時對儀器系統進行了道一致性試驗。另外，在開始施工前還進行擴展排列試驗，以便了解場地的施工環(huán)境和干擾情況，選取最佳采集參數。1）干擾波調查通過現場采集記錄，了解各種干擾波的特性以及在各種干擾存在的情況下的地震記錄的信噪比情況，以便采取相應的抗干擾措施，選取最佳參數。淺層地震探測測線常見的干擾波，主要有以下幾種類型：①聲波：來自于可控震源工作狀態(tài)下的干擾波。②隨機振動干擾：來自地震波激發(fā)和接收時探測環(huán)境中的汽車、行人等的影響。③高壓線和變壓器干擾：測線附近的變壓器、高壓輸電線產生的電磁場對鄰近地震道的干擾。2）地震波激發(fā)試驗采用可控震源工作時，地震波的激發(fā)能量主要由震源出力和垂直疊加次數來保障。但是在硬化的公路上，周邊建（構）筑物較多，為了環(huán)境和震源的安全，震源出力調整就要受到限制，只能通過多次垂直疊加的方式來提高反射波能量，壓制隨機背景干擾。每個測點需要的垂直疊加次數不僅與探測環(huán)境有關，同時受激震點下的地質條件影響很大。因此，每個激震點垂直疊加次數的多少，需要由儀器操作員隨時監(jiān)控地震記錄，根據情況適時調整。工作參數選取 1）觀測系統合理選擇淺層地震勘探的觀測系統參數對獲得好的探測結果至關重要。一般來說，觀測系統參數的選取應遵循以下基本原則：①最大偏移距：最大偏移距一般要求與所探測的目標層深度相當，這樣可以使目的層反射有足夠的正常時差，有利于速度分析和對有效反射波與多次波等其它相干噪聲的區(qū)分。最大偏移距不能太大，如果太大將會增加動校正時的拉伸畸變，影響資料的分辨率；最大偏移距太大的另一個問題是在遠炮點接收到的反射波常發(fā)生相位畸變，對CMP的假設也變得無效。若最大偏移距太小，則不利于速度分析和采用水平疊加方法壓制多次波，另一方面也降低了工作效率。②最小偏移距：最小偏移距的大小直接影響了感興趣的淺層反射波的覆蓋次數。一般來說，為了獲得更淺層的地層反射，最小偏移距應盡可能地小，但太小時，近炮點道將會受到震源干擾波的嚴重干擾。③道間距：道間距的選取通常與探測目的層深度、期望的分辨率、最大偏移距和所采用的儀器道數有關。為了提高地震資料的橫向分辨率，一般應采用較小的道間距。為避免空間假頻，道間距應滿足空間采樣定理。圖4.3.3測線上單炮地震時間記錄剖面④炮間距：炮間距與所設計的覆蓋次數和所采用的儀器道數有關。在儀器道數不變的情況下，為了增加覆蓋次數，需采用小的炮間距。小炮間距、高覆蓋次數可有效提高地震資料的信噪比，提高對多次波的壓制能力，但由于多次覆蓋的低通特性，從提高地震資料分辨率的角度出發(fā)，覆蓋次數不宜過高，特別是在界面起伏變化較大和地下構造較為復雜時，對覆蓋次數的選擇更應慎重。另外，炮間距的大小也直接影響工作效率和探測成本，因此，在滿足資料信噪比的條件下，應盡可能采用大一些的炮間距。2）震源激發(fā)及儀器采集參數①震源激發(fā)：采用連續(xù)變頻掃描方式，一般情況下頻率掃描范圍為20-120hz，掃描長度10s，起始和終了斜坡取0.5s，不同的地質條件應根據試驗確定成熟。②儀器采集參數：采樣間隔0.5ms，記錄長度1000ms。淺層地震勘探采用縱波多次覆蓋反射方法。在每條測線探測工作實施前，均進行觀測系統參數試驗、激發(fā)能量試驗以及環(huán)境噪聲監(jiān)測。根據試驗結果，綜合考慮不同探測目標層的埋深和測區(qū)工作環(huán)境，同時考慮場地長度限制。測線上的單炮記錄見圖4.3.3，從圖中不難看出，面波干擾區(qū)下移，所占三角區(qū)很小，而有效反射波區(qū)域擴大，各地層反射波比較清晰地地震時間剖面上反應出來，由此可見，所選擇的觀測系統和觀測參數是合適的?，F場地震數據采集現場地震數據采集是地震勘探工作的關鍵，它主要包括技術方法的選取，野外觀測系統的布置以及儀器采集參數的選擇等環(huán)節(jié)。⑴觀測系統與參數根據現場情況和任務要求，本次淺層反射波探測采用了單邊激發(fā)多次覆蓋觀測系統。⑵儀器設備與采集參數本次淺層地震探測工作中，我們選用了美國勞雷公司生產的StrataVisorNZXP/Geode數字地震儀。該儀器瞬時動態(tài)范圍≥130dB。，采樣率為采樣間隔0.02-—8ms多檔可選，記錄總長度大于120k或65536樣點，頻帶寬度1-16KHz，噪聲水平<0.2μV，道間串音抑制強，共模擬制比≥110dB，最大輸入信號2.8Vpp。使用StrataVisorNZXP/Geode數字地震儀進行地震數據采集，不但解決了數據傳輸過程中降低記錄信噪比的問題，而且，利用該儀器所具有的高采樣率、高寬記錄頻帶、大動態(tài)范圍和能對可控震源資料進行現場實時相關處理等特點，也解決了在城市內開展淺層高分辨率地震勘探工作的抗干擾問題。另外，該儀器靈活多變的排列監(jiān)視、數據監(jiān)控和各種測試功能，使得現場可隨時監(jiān)視記錄質量和設備工作狀態(tài)，也保證了數據采集的可靠性。如何激發(fā)出能量強、頻帶寬的高頻反射信息是獲得高信噪比和高分辨率地震資料的前提。在淺層地震勘探中，目前采用的地震波激發(fā)震源主要有炸藥震源、錘擊震源、槍源、夯源和可控震源等。從適應城市工作環(huán)境和提高地震資料信噪比的角度出發(fā)，我們采用了河北保定北奧特種車輛制造有限公司生產的12噸可控震源車來激發(fā)地震波。該震源激震頻率范圍為6～200Hz，線性掃描和非線性掃描可選，最大出力可達119.6kN。為保證探測資料的可靠性，在現場探測過程中對獲得的單炮點監(jiān)視記錄由技術負責人及時進行了評價，并對發(fā)現的不合格記錄及時進行了補炮。為獲取資料處理時所需要的野外靜校正參數，除結合現場擴展排列試驗和反射資料求取速度參數外，在測線的局部地段上還進行了一定數量的表層低速帶調查工作。本次淺震探測工作嚴格執(zhí)行了《淺層地震勘查技術規(guī)范》，采用合理施工方法，使得本次淺層地震勘探85%以上的原始記錄達到了優(yōu)質，較好地完成了項目任務規(guī)定的技術要求。本次二維地震勘探暫定道距5米，偏移距10米，具體參數視現場試驗情況而定。（三）高密度電法高密度電法是基于常規(guī)電法勘探理論基礎上，利用計算機技術發(fā)展起來的一種新興電法勘探手段。儀器采用程控方式進行數據的采集和電極的控制，采集的數據以圖像或者曲線的形式實時顯示在屏幕上，以便隨時可以監(jiān)控資料的質量。該儀器具有工作效率高、采集數據信息量大、裝置形式多樣等優(yōu)點。目前該方法已普遍應用于工程地質勘察領域。方法技術a、在每個排列施工之前，操作員均對各電極開關和極間接地電阻進行了檢測，確認各電極開關工作正常及相鄰兩電極的極間接地電阻良好后，才進行數據采集。b、進行數據采集時，儀器的接地線確保接地良好，接地線垂直于測線布設，距離大于5倍電極間距。c、進行“A、B三極”測量時，無窮遠極均垂直于測線布設，“OC”垂直距離均在3000米以上，大于5倍最大“BO”距。d、進行數據采集時，操作員適時監(jiān)控儀器屏幕上顯示的“I”、“V”、“R”值的變化情況，確保所采集數據的質量。e、數據采集完成后，及時存盤并做好記錄，以備室內資料整理使用。工作設備本次工作使用儀器為長春科技大學工程技術研究所生產的E60N型高密度電法儀，儀器主要硬件技術指標如下：接收部分：通道數：最大可接65525個電極開關；采樣精度：1uV；最大輸入信號：4V（峰值）；輸入阻抗：20MΩ；A/D轉換位數：22位（含6位浮點）；自電補償：±3V。發(fā)射部分：最大輸出峰值功率：400V/0.5A（內置），1000V/6A（外接）脈沖類型：方波；脈沖長度：1s、2s、4s和8s程控可選。環(huán)境要求：溫度：操作溫度：-20℃～50℃；儲藏溫度：-40℃～70℃。濕度：操作濕度：0~95%；儲藏濕度：防水。操作環(huán)境：野外采用薄膜鍵盤或者鼠標，室內可使用標準鍵盤；