采空區(qū)塌陷處理措施方案

......深度解析：采空區(qū)地面塌陷勘察與設(shè)計！本文從采空區(qū)塌陷勘察、采空區(qū)塌陷治理設(shè)計兩方面開放：一采空區(qū)塌陷勘察〔空洞勘察設(shè)計與施工治理手冊；巖土工程勘察規(guī)；鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程；一〕采空區(qū)分類：1、按采煤方法與頂板治理方法分類：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)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)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)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)2、按采煤深厚比可分為以下幾類：40中深層采空區(qū)：開采深、厚比大于40200區(qū)；2003、按煤礦采空區(qū)形成和停采的時間分類：可以分為采空區(qū)和老采空區(qū)兩種。放頂，地表移動、變形和移動盆地正在發(fā)生、進(jìn)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)難包括地面塌陷、地面沉降、地面開裂〔地裂縫〕等。勘察圍應(yīng)大于地面變形圍。1998547(一)主要任務(wù)查明老采空區(qū)上覆巖層的穩(wěn)定性,推測現(xiàn)采空區(qū)和將來采空區(qū)的地表移動和變形特征，對工程場地的適宜性進(jìn)展評價。在此根底上，提出預(yù)防、整治的對策和方案。可行性爭論勘察階段1、該階段應(yīng)以收集資料、工程地質(zhì)調(diào)查、采礦狀況調(diào)查為主，是：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比照圖、地質(zhì)勘探報告、沉降觀測等有關(guān)資料；調(diào)查勘察圍的氣象、水文、地形地貌、地震、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征；調(diào)查勘察區(qū)采空區(qū)(空洞)的分布及開采時間、圍、深度、采厚、開采方法、實(shí)行率、頂板巖性和厚度、頂板治理方法及遠(yuǎn)景開采規(guī)劃；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；在有條件的地方宜進(jìn)展井下調(diào)查、測量、測繪出采掘工程平面圖，查明采空區(qū)的頂板塌陷及積水狀況；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)；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；定性或半定量地初步評價采空區(qū)的穩(wěn)定性。2、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、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，采空區(qū)的圍、埋深、外形、充填、垮落狀況，開采層數(shù)及剩余沉降量、“三帶”界限、地表塌陷等狀況，為確定采空區(qū)治理方案供給依據(jù)。3、施工圖設(shè)計勘察階段物探及調(diào)查測繪工作。工作容：查明初勘階段尚未查明的工程地質(zhì)問題；確定采空區(qū)地表變形圍、變形量大小及其變化規(guī)律，分析采空區(qū)沉降變形進(jìn)展趨勢，爭論地表變形與采空區(qū)、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、開采邊界、采煤工作面推動方向的關(guān)系，確定其危害程度；查明采空區(qū)近旁的礦井或供水井的抽排水的時間、水量、水響；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；查清地表塌陷圍、破壞形式、進(jìn)展趨勢；評價采空區(qū)的穩(wěn)定性，確定采空區(qū)的治理方案；測繪影響圍采空區(qū)工程地質(zhì)平面圖(比例尺及工程地質(zhì)縱、橫斷面(剖面)圖等。(二)勘察圍及深度，由于公式計算的寬度是采空區(qū)影響的最小寬度。一般外延100—500m。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3m?！踩晨辈榉椒ǖ倪x擇置勘察評價工作?？辈旆椒▽?shí)行位測試、高精度形變觀。條件許可時應(yīng)開展井下工程地質(zhì)調(diào)查。1、工程地質(zhì)測繪工程地質(zhì)調(diào)查與測繪的目的是爭論采空區(qū)及其四周的區(qū)域地質(zhì)1：1000—1：2023采礦調(diào)查容一覽表采空區(qū)(空洞)現(xiàn)場勘察容一覽表采空區(qū)(空洞)地表變形調(diào)查容一覽表2、工程物探〔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100m150m，采空區(qū)埋深與其直徑的比h／D≤40。影響探測深度的因素：測距的長短；目標(biāo)地質(zhì)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；斷層裂開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。常承受的方法有折射波法和面波法。折射法探測地下采空區(qū)(空10～100m10m10ml／240～50m。在基巖埋深較淺的地方可以更深，100m1／10，便可以探測出來，精度圍一般可掌握在±5％之。電磁勘探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。瞬變電磁法相對性。微重力勘探微重力勘探，用于探測埋藏淺、圍小的地質(zhì)體或小構(gòu)造。對地下100m以地窖的探測，可以較準(zhǔn)確地確定其平面位置，而埋深可以用深度的制約，重力特別的量值一般在幾十微伽以，因此，只能用高精5m×5m氡氣勘探氡射氣探測可指示斷裂構(gòu)造、地裂縫、巷道的展現(xiàn)方向，以及地下隱伏采空區(qū)(空洞)分布圍。優(yōu)點(diǎn)：不受電、磁、聲干擾；受地形構(gòu)造、地貌障礙影響??；施工簡便，靈敏度高，本錢低；儀器輕松，工作敏捷，工效高。缺乏：氡運(yùn)移受斷裂、裂隙掌握，隨斷裂及裂隙的變化而變化，在進(jìn)展物探工作時要留意以下幾點(diǎn)：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。應(yīng)承受多種物探方法探測，進(jìn)展綜合判釋。在物探工作前，該地區(qū)的物探方法及其最正確組合。要有的物探參數(shù)或肯定數(shù)量的鉆孔工程地質(zhì)、巖土工程和工程物探技術(shù)人員要親熱協(xié)作，共同選擇物探方法，制定探測方案，分析解釋物探成果。3、工程鉆探進(jìn)展驗證和掌握。以查明工作區(qū)地層構(gòu)造；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)化分析；進(jìn)展必要的原位測試及壓水注漿試驗，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)展井中物探，如彈性波CT等探測工作。鉆探位置確實(shí)定方法：依據(jù)工程地質(zhì)測繪資料、物探特別、形變觀測資料確定。如形變置時，必需對地質(zhì)、物探等各種資料進(jìn)展綜合分析，以提高驗證鉆孔的命中率，削減鉆孔數(shù)量。各勘察階段鉆孔布置1～2采空區(qū)(空洞)掌握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設(shè)計及防護(hù)工程施工圖設(shè)計供給地質(zhì)依據(jù)。詳勘階段鉆孔間距表留意采空區(qū)及其三帶的描述。將鉆孔資料與物探資料進(jìn)展比照分析，以確定采空區(qū)的圍、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4、室試驗室試驗，無論埋深多少，都必需對采空區(qū)的頂板取樣，確定其物50m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)實(shí)行試樣。取樣位置原則上以深度相接近、巖性全都或接近的巖層作為一組。巖石樣品的試驗工程通常有：相對密度、重力密度、孔隙率、吸水率、飽和吸水率、抗壓強(qiáng)度粘聚力)、彈性波速等。土樣的室試驗工程通常有：強(qiáng)度(摩擦角、粘聚力)等。其中，抗剪強(qiáng)度依據(jù)工程實(shí)際需要，可分圖設(shè)計外，還應(yīng)供給土的工程性能指標(biāo)，以便作為治理工程的填料。5、原位測試選擇與地下采空空洞的治理有關(guān)的試驗工程開展。如旁壓儀試及風(fēng)化狀況。采空區(qū)地表變形觀測度水平形變觀測網(wǎng)，以定量評價下伏采空區(qū)(空洞)的穩(wěn)定性。觀測點(diǎn)的布置及觀測周期：縫、陷坑、臺階的進(jìn)展和建筑物的變樣子況。觀測線上觀測點(diǎn)布置間距參考值觀測周期可依據(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)；2～3)。確定線路位置，可在可行性爭論階段后期或初步設(shè)計階段前布設(shè)。掌握性觀測點(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：繪制下沉曲線、下沉等值線圖、水平變形分布圖等。程具有不同危害程度的區(qū)域。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)工程巖體根本質(zhì)量分級根本質(zhì)量的定性特征和巖體根本質(zhì)量指標(biāo)(BQ程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》劃分。巖體根本質(zhì)量分級(五)采空區(qū)場地適宜性評價征和地表移動，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)符合以下條件：以下地段不宜作為建筑場地：在開采過程中可能消滅非連續(xù)變形的地段;地表移動活潑的地段;〔礦層〕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)和山崖倒塌的地段;地下水位埋深小于10mm／m6mm／m30采深小，上覆巖層極堅硬并承受非正規(guī)開采方法的地段。2～6mm/m礦山采空區(qū)地面塌陷、沉陷的推測,要考慮地表移動持續(xù)時間，判定是否穩(wěn)定。T=7+2H/CT—地表移動持續(xù)時間，H—礦層埋深，C—工作面推動速度〔m/月〕或T=2.5H100—200mT=1—2200—400m,T=2—3101、地表變形特征由于采空區(qū)圍較窄，地表不消滅移動盆地，但由于開采深度淺，頂板又任其自由塌落，故地表變形猛烈，多產(chǎn)生較大裂縫，陷坑。的推動，裂縫不斷向前進(jìn)展。2、任務(wù)礦層的分布圍，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、充水狀況，以及開采打算和規(guī)劃等。地表陷坑、裂縫的位置、外形大小、深度、延長方向及其與采空區(qū)和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。采空區(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。在四5～15m?！财摺持卫矸桨高x擇方案。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，效果差異不大。這樣處理的全充填，加上開采時已經(jīng)產(chǎn)生了局部變形，這樣，治理后仍舊會消滅少量沉降。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局部應(yīng)包括以下容：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、鉆厚、頂板巖性、開采時間、采出率、開采方法、頂板治理方法、塌陷狀況等根本特征；采空區(qū)剩余空隙體積估算及評價采空區(qū)的危害性；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。圖表局部包括以下容：1：1000～1：2023)；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)；1：1000～1：2023；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)觀測成果；巖石試驗成果報告；水質(zhì)分析報告。二、采空區(qū)塌陷治理設(shè)計(一)概述有干砌方法、漿砌法、開挖回填方法和橋跨方法。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。的采空區(qū)，且應(yīng)具備采空區(qū)通風(fēng)良好、易于人工作業(yè)、材料運(yùn)輸?shù)仁┕l件。同之處在于要求堆砌物具有較高的整體強(qiáng)度。方式回填。至幾十米的采空區(qū)。選擇治理方法的主要條件征、工程的重要性、施工條件。以充填為主的水泥粉煤灰注漿法治理，其水泥用量不行大于20％；量大于50％的水泥粉煤灰漿的注漿法治理。當(dāng)注漿可引起地下水位考慮，盡可能減小對四周環(huán)境的危害。1、治理設(shè)計的原則設(shè)計前應(yīng)具體爭論勘察報告。依據(jù)采空區(qū)的形成時間、埋深、采空厚度、采礦方法、頂板或覆法。5％一lO％的孔進(jìn)展現(xiàn)場注漿試驗，其容包括漿液的配比、成孔工藝、注漿施工工藝、注漿設(shè)備等。在分析與總結(jié)試驗階段成果的根底上優(yōu)化設(shè)計。2、不同設(shè)計階段的要求：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)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，提出最正確的設(shè)計方案。置、構(gòu)造、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)注漿治理圍注漿圍與采空區(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圍的治理圍。采空區(qū)治理的深度原則上為鉆至礦層底板以下3．Om處。4、注漿材料水：應(yīng)符合拌制混凝土用水要求，其pH4。水泥：水泥標(biāo)號不應(yīng)低于325有強(qiáng)至中等腐蛀性，應(yīng)承受抗硫酸水泥。粉煤灰：應(yīng)符合國家二、三級的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。253％。3％。石屑或礦渣最大粒徑與溶洞、空洞和裂隙外加劑技術(shù)指標(biāo)要求：水玻璃模數(shù)宜為2．4～3．O，濃度宜為30～455、注漿鉆孔鉆孔布設(shè)，注漿孔的排距、孔距一般經(jīng)現(xiàn)場試驗確定。當(dāng)無法進(jìn)展試驗時，宜依據(jù)采礦方法、覆巖地層構(gòu)造及巖性、采出率、頂板治理方法、垮落帶和斷裂帶的空隙、裂隙之間的連通性，依據(jù)閱歷值設(shè)計。注漿孔和帷幕孔排距和孔距閱歷值一覽表鉆孔構(gòu)造及技術(shù)要求3m130～150mm91mm。8～l0m取芯孔：取芯孔的數(shù)量應(yīng)為注漿孔和帷幕孔總數(shù)的3％～5％，采空區(qū)部位巖芯實(shí)行率不應(yīng)小于30％，其他部位巖心實(shí)行率不應(yīng)小60％。50m2°。50mm127mm89mm。6、止?jié){要求漿法或止?jié){塞、套管等方法止?jié){。水泥漿灌注高度不應(yīng)小于8m。法注漿宜選用套管止?jié){，上行式(法)注漿宜用止?jié){塞止?jié){。下行式分段注漿宜承受套管止?jié){。8m0.5：1(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){24h深度。如此注漿、掃孔的屢次重復(fù)