采空区塌陷处理措施方案

......深度解析：采空区地面塌陷勘察与设计！本文从采空区塌陷勘察、采空区塌陷治理设计两方面开放：一采空区塌陷勘察〔空洞勘察设计与施工治理手册；岩土工程勘察规；铁路工程不良地质勘察规程；一〕采空区分类：1、按采煤方法与顶板治理方法分类：长壁陷落法采空区：由长壁大冒顶采煤法形成的采空区短壁陷落法采空区：由短壁自由冒顶采煤法形成的采空区巷柱或房柱式采空区：由巷柱或房柱式采煤法形成的采空区条带法或填充法采空区：由条带或填充采煤法形成的采空区2、按采煤深厚比可分为以下几类：40中深层采空区：开采深、厚比大于40200区；2003、按煤矿采空区形成和停采的时间分类：可以分为采空区和老采空区两种。放顶，地表移动、变形和移动盆地正在发生、进展中。老采空区是指已停采闭矿的矿区或已停采的采空区，其地表移动、变形和移动盆地等已形成并趋于稳定的采空区。采空区地面变形灾难包括地面塌陷、地面沉降、地面开裂〔地裂缝〕等。勘察围应大于地面变形围。1998547(一)主要任务查明老采空区上覆岩层的稳定性,推测现采空区和将来采空区的地表移动和变形特征，对工程场地的适宜性进展评价。在此根底上，提出预防、整治的对策和方案。可行性争论勘察阶段1、该阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿状况调查为主，是：收集矿区地质图、综合地质柱状图、剖面图、采掘工程平面图及井上下比照图、地质勘探报告、沉降观测等有关资料；调查勘察围的气象、水文、地形地貌、地震、地层岩性、地质构造特征；调查勘察区采空区(空洞)的分布及开采时间、围、深度、采厚、开采方法、实行率、顶板岩性和厚度、顶板治理方法及远景开采规划；调查或收集供水井的抽排水状况及其对采空区稳定性的影响；在有条件的地方宜进展井下调查、测量、测绘出采掘工程平面图，查明采空区的顶板塌陷及积水状况；调查采空区覆岩破坏、地表陷落、建筑物破坏特征及其与采空区开采边界的关系，划分出中间区和边缘区；调查由于地表塌陷而引起的其他不良地质现象类型、分布位置和规模；定性或半定量地初步评价采空区的稳定性。2、初步设计勘察阶段本阶段勘察应以现场地质和采矿调查、测绘和物探工作方法为观测。本阶段应进一步收集地质、采矿资料，并通过地质调查、物探、工程地质条件、水文地质条件，采空区的围、埋深、外形、充填、垮落状况，开采层数及剩余沉降量、“三带”界限、地表塌陷等状况，为确定采空区治理方案供给依据。3、施工图设计勘察阶段物探及调查测绘工作。工作容：查明初勘阶段尚未查明的工程地质问题；确定采空区地表变形围、变形量大小及其变化规律，分析采空区沉降变形进展趋势，争论地表变形与采空区、区域地质构造、开采边界、采煤工作面推动方向的关系，确定其危害程度；查明采空区近旁的矿井或供水井的抽排水的时间、水量、水响；修正、完善采空区及其覆岩的三维地质构造模型、覆岩破坏的“三带“界限，核实采空区的剩余空隙体积；查清地表塌陷围、破坏形式、进展趋势；评价采空区的稳定性，确定采空区的治理方案；测绘影响围采空区工程地质平面图(比例尺及工程地质纵、横断面(剖面)图等。(二)勘察围及深度，由于公式计算的宽度是采空区影响的最小宽度。一般外延100—500m。底板以下3m；对于多层采空区，各阶段勘探深度不得小于最下层采3m。〔三〕勘查方法的选择置勘察评价工作。勘察方法实行位测试、高精度形变观。条件许可时应开展井下工程地质调查。1、工程地质测绘工程地质调查与测绘的目的是争论采空区及其四周的区域地质1：1000—1：2023采矿调查容一览表采空区(空洞)现场勘察容一览表采空区(空洞)地表变形调查容一览表2、工程物探〔高密度电法和电测深法〕、电磁勘探、地震勘探、重力勘探和氡气勘探。电法勘探100m150m，采空区埋深与其直径的比h／D≤40。影响探测深度的因素：测距的长短；目标地质阻屏蔽层；干扰水平大小。地震勘探主要用来确定基岩埋深、顶界起伏程度、风化程度及厚度；断层裂开带的宽度及平面位置，岩体工程地质分类、地基改造效果检查，采空区和自然溶洞的埋深和形态等。常承受的方法有折射波法和面波法。折射法探测地下采空区(空10～100m10m10ml／240～50m。在基岩埋深较浅的地方可以更深，100m1／10，便可以探测出来，精度围一般可掌握在±5％之。电磁勘探电磁勘探包括了瞬变电磁勘探、地质雷达和井间无线电透视(井间CT)等。其中以瞬变电磁法和地质雷达较为常用。瞬变电磁法相对性。微重力勘探微重力勘探，用于探测埋藏浅、围小的地质体或小构造。对地下100m以地窖的探测，可以较准确地确定其平面位置，而埋深可以用深度的制约，重力特别的量值一般在几十微伽以，因此，只能用高精5m×5m氡气勘探氡射气探测可指示断裂构造、地裂缝、巷道的展现方向，以及地下隐伏采空区(空洞)分布围。优点：不受电、磁、声干扰；受地形构造、地貌障碍影响小；施工简便，灵敏度高，本钱低；仪器轻松，工作敏捷，工效高。缺乏：氡运移受断裂、裂隙掌握，随断裂及裂隙的变化而变化，在进展物探工作时要留意以下几点：工程物探成果判释时应考虑其多解性，区分有用信号与干扰信号。应承受多种物探方法探测，进展综合判释。在物探工作前，该地区的物探方法及其最正确组合。要有的物探参数或肯定数量的钻孔工程地质、岩土工程和工程物探技术人员要亲热协作，共同选择物探方法，制定探测方案，分析解释物探成果。3、工程钻探进展验证和掌握。以查明工作区地层构造；地下采空区的埋深、厚度、顶、底板岩性；查明采空区引起的垮落带、裂隙带和弯曲带的埋深、具体高度和发育状况；查明地下水的埋深及其对混凝土的侵蚀性；采集岩、土样品，测试岩土物理力学性质，特别是采空区化分析；进展必要的原位测试及压水注浆试验，测试基岩物理力学性质、裂隙发育及风化程度；利用钻孔进展井中物探，如弹性波CT等探测工作。钻探位置确实定方法：依据工程地质测绘资料、物探特别、形变观测资料确定。如形变置时，必需对地质、物探等各种资料进展综合分析，以提高验证钻孔的命中率，削减钻孔数量。各勘察阶段钻孔布置1～2采空区(空洞)掌握性地层单元及岩土性质，钻孔原则上布置在地貌、地质构造、地层变化大且有代表性的地段。初勘阶段钻孔间距表设计及防护工程施工图设计供给地质依据。详勘阶段钻孔间距表留意采空区及其三带的描述。将钻孔资料与物探资料进展比照分析，以确定采空区的围、埋藏深度，划分“三带”界面。采空区钻探现场描述要点与三带识别标志4、室试验室试验，无论埋深多少，都必需对采空区的顶板取样，确定其物50m质相接近的岩层，如砂岩、灰岩、砂质页岩、泥岩等均应实行试样。取样位置原则上以深度相接近、岩性全都或接近的岩层作为一组。岩石样品的试验工程通常有：相对密度、重力密度、孔隙率、吸水率、饱和吸水率、抗压强度粘聚力)、弹性波速等。土样的室试验工程通常有：强度(摩擦角、粘聚力)等。其中，抗剪强度依据工程实际需要，可分图设计外，还应供给土的工程性能指标，以便作为治理工程的填料。5、原位测试选择与地下采空空洞的治理有关的试验工程开展。如旁压仪试及风化状况。采空区地表变形观测度水平形变观测网，以定量评价下伏采空区(空洞)的稳定性。观测点的布置及观测周期：缝、陷坑、台阶的进展和建筑物的变样子况。观测线上观测点布置间距参考值观测周期可依据地表变形速度按下式计算：式中：t——观测周期〔月〕；n——水准测量平均误差(mm)；s——地表变形的月下沉量(mm／月)；2～3)。确定线路位置，可在可行性争论阶段后期或初步设计阶段前布设。掌握性观测点应选择在采空区以外的稳定区，观测点标志要醒目，便于识别和保护，观测点不得少于3变化量。地面变形观测的精度要求：垂直位移测量中变形点的高程误差为±1.0mm，相邻变形点的高差误差为±0.5mm，水平位移测量中变形点的点位误差为±6.0mm。观测资料整理：绘制下沉曲线、下沉等值线图、水平变形分布图等。程具有不同危害程度的区域。计算地表变形特征值，包括最大沉降值、最大倾斜值、最大竖曲率值、最大水平移动值、最大水平变形值等。计算方法按“建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程”执行。(四)工程岩体根本质量分级根本质量的定性特征和岩体根本质量指标(BQ程岩体分级标准》划分。岩体根本质量分级(五)采空区场地适宜性评价征和地表移动，变形的大小划分为不宜建筑场地，相对稳定场地，可以建筑场地，并应符合以下条件：以下地段不宜作为建筑场地：在开采过程中可能消灭非连续变形的地段;地表移动活泼的地段;〔矿层〕55°的厚煤层〔矿层〕露天地段;由于地表移动和变形引起边坡失稳和山崖倒塌的地段;地下水位埋深小于10mm／m6mm／m30采深小，上覆岩层极坚硬并承受非正规开采方法的地段。2～6mm/m矿山采空区地面塌陷、沉陷的推测,要考虑地表移动持续时间，判定是否稳定。T=7+2H/CT—地表移动持续时间，H—矿层埋深，C—工作面推动速度〔m/月〕或T=2.5H100—200mT=1—2200—400m,T=2—3101、地表变形特征由于采空区围较窄，地表不消灭移动盆地，但由于开采深度浅，顶板又任其自由塌落，故地表变形猛烈，多产生较大裂缝，陷坑。的推动，裂缝不断向前进展。2、任务矿层的分布围，开采和停采时间，开采深度、厚度和开采方法，主巷道的位置、大小和塌落、支撑、回填、充水状况，以及开采打算和规划等。地表陷坑、裂缝的位置、外形大小、深度、延长方向及其与采空区和地质构造的关系。采空区四周的工农业抽水等人类工程活动对采空区的影响。3、勘察方法适量的钻探工作。4、场地稳定性评价及处理措施地表产生裂缝和塌陷地段，属于不稳定地段，不适于建筑。在四5～15m。〔七〕治理方案选择方案。工程对变形的要求来选择。采空区治理，重在充填，至于对充填体强度则要求不高，无论你充填砂子、粉煤灰、粘土、还是水泥浆，效果差异不大。这样处理的全充填，加上开采时已经产生了局部变形，这样，治理后仍旧会消灭少量沉降。工程、大桥等则不能满足对变形的要求，要尽量避绕采空区。〔八〕采空区勘察报告编写要求报告文字局部应包括以下容：方法、过程及工作量；论述场地的自然地理概况，包括地理位置、地形地貌、水文、交通、气候；介绍区域地质概况，包括地层岩性、地质构造、水文地质、工程地质、地震烈度；介绍各采空区综合勘察成果，包括工程地质调查成果、物探、钻厚、顶板岩性、开采时间、采出率、开采方法、顶板治理方法、塌陷状况等根本特征；采空区剩余空隙体积估算及评价采空区的危害性；势，评价工程场地的稳定性；提出采空区治理方案的建议；勘察工作的结论、建议及存在的问题。图表局部包括以下容：1：1000～1：2023)；采空区地段线状工程地质纵断面图、横断面图；采空塌陷区分布图(含地面塌陷坑、塌陷槽、裂缝)；1：1000～1：2023；采空区剩余空隙体积估算表；钻孔柱状图；简易水文地质观测成果；岩石试验成果报告；水质分析报告。二、采空区塌陷治理设计(一)概述有干砌方法、浆砌法、开挖回填方法和桥跨方法。的垮落带注入浆液材料，以便硬化后增加其强度或降低渗透性。的采空区，且应具备采空区通风良好、易于人工作业、材料运输等施工条件。同之处在于要求堆砌物具有较高的整体强度。方式回填。至几十米的采空区。选择治理方法的主要条件征、工程的重要性、施工条件。以充填为主的水泥粉煤灰注浆法治理，其水泥用量不行大于20％；量大于50％的水泥粉煤灰浆的注浆法治理。当注浆可引起地下水位考虑，尽可能减小对四周环境的危害。1、治理设计的原则设计前应具体争论勘察报告。依据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采矿方法、顶板或覆法。5％一lO％的孔进展现场注浆试验，其容包括浆液的配比、成孔工艺、注浆施工工艺、注浆设备等。在分析与总结试验阶段成果的根底上优化设计。2、不同设计阶段的要求：好。初步设计阶段，着重解决注浆材料、浆液类型、成孔工艺、注浆工艺等问题，并相应地进展技术经济论证，提出最正确的设计方案。置、构造、孔深及相应的注浆量，设计注浆方法、成孔工艺及注浆施工工艺，并相应地提出采空区治理的经济指标和工程预算。3、采空区注浆治理围注浆围与采空区的分布、埋藏深度、上覆岩性及工程的类型(挖方、填方)因素有关。采空区治理的长度、宽度应考虑覆岩移动角影响围的治理围。采空区治理的深度原则上为钻至矿层底板以下3．Om处。4、注浆材料水：应符合拌制混凝土用水要求，其pH4。水泥：水泥标号不应低于325有强至中等腐蛀性，应承受抗硫酸水泥。粉煤灰：应符合国家二、三级的质量标准。253％。3％。石屑或矿渣最大粒径与溶洞、空洞和裂隙外加剂技术指标要求：水玻璃模数宜为2．4～3．O，浓度宜为30～455、注浆钻孔钻孔布设，注浆孔的排距、孔距一般经现场试验确定。当无法进展试验时，宜依据采矿方法、覆岩地层构造及岩性、采出率、顶板治理方法、垮落带和断裂带的空隙、裂隙之间的连通性，依据阅历值设计。注浆孔和帷幕孔排距和孔距阅历值一览表钻孔构造及技术要求3m130～150mm91mm。8～l0m取芯孔：取芯孔的数量应为注浆孔和帷幕孔总数的3％～5％，采空区部位岩芯实行率不应小于30％，其他部位岩心实行率不应小60％。50m2°。50mm127mm89mm。6、止浆要求浆法或止浆塞、套管等方法止浆。水泥浆灌注高度不应小于8m。法注浆宜选用套管止浆，上行式(法)注浆宜用止浆塞止浆。下行式分段注浆宜承受套管止浆。8m0.5：1(1：2)或更浓的加水玻璃的水泥浆。其水泥浆柱高度不小于8m，接着下入止浆24h深度。如此注浆、扫孔的屡次重复