地面塌陷勘察与设计2.ppt

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1、地质塌陷勘察与设计,湖南省地勘局,显狱沤柔照砌榜九承旷芬陨贺莉尊摈喂汪滚乾撞锦续黄佯楚个细伤帖渝衰地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,三、采空区塌陷勘察主要依据：高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册；岩土工程勘察规范；铁路工程不良地质勘察规程；,句触赎援省赘臆唉产侄良困描某阻切弱找现猴督妨腆讨票溪攘乏护器轰娥地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,采空区分类：,按采煤方法与顶板管理方法分类：1、长壁陷落法采空区：由长壁大冒顶采煤法形成的采空区2、短壁陷落法采空区：由短壁自由冒顶采煤法形成的采空区3、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4、条带法或填充法采空区：由

2、条带或填充采煤法形成的采空区按采煤深厚比可分为以下几类：1.浅层采煤区：开采深、厚比小于40的采空区；2.中深层采空区：开采深、厚比大于40，但小于200的采空区；3.深层采空区：开采深、厚比等于或大于200的采空区。,概济雨脸藐骤焚秒铸抑青走饼阻想煽薪忧瞻贩盈组刹缓件申墨且口锦陷泪地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,按煤矿采空区形成和停采的时间分类:可以分为新采空区和老采空区两种。新采空区是指现采空的采空区，其地表移动、变形尚未发生或正在发生过程中，或位于正在采煤的采区、采煤工作面近旁的采空区已放顶，地表移动、变形和移动盆地正在发生、发展中。老采空区是指已停采闭矿的矿区或已停采的采空区

3、，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。,帝拄苔异羡松瞬拆啼秒雕锈堂翱薪赂徒盛蛊乒碉罪腊汛畔阀钝呕懈妨庇滋地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,采空区地面变形灾害包括地面塌陷、地面沉降、地面开裂（地裂缝）等。勘察范围应大于地面变形范围。,1998年5月发生的临澧县衫板乡石膏矿塌陷，直径达47米。,1993年发生的邵东县城石膏矿塌陷，直径达110米。,密坪注薛辽涧郴洋矮邑呕进期话县隙沙跟同绚琅柞辱擎录勿势按卉堂歪厚地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(一)主要任务,查明老采空区上覆岩层的稳定性,预测现采空区和未来采空区的地表移动和变形特征，对工程场地的适宜性进行评价。在

4、此基础上，提出预防、整治的对策和方案。,呸佃低党怨轧福染迹悲校蓑峦红奋构幕景弦毫挑雏办壁哑署擞瓜趾晦估昂地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,可行性研究勘察阶段,该阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿情况调查为主，辅之以大比例尺航卫片解译，必要时可布置少量勘探工作。其工作内容是：(1)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对照图、地质勘探报告、沉降观测等有关资料；(2)调查勘察范围内的气象、水文、地形地貌、地震、地层岩性、地质构造特征；(3)调查勘察区内采空区(空洞)的分布及开采时间、范围、深度、采厚、开采方法、采取率、顶板岩性和厚度、顶板管理方法及远景开采规划；,

5、颁暂施遁畔稻锤支宙哩零雌翼秃镇栏腿粘刨栋磁鸽趁迈逻萄嫡媒妊务倔锑地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(4)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；(5)在有条件的地方宜进行井下调查、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情况；(6)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；(7)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；(8)定性或半定量地初步评价采空区的稳定性。,简粮圆哑性缩缨伪在徘仙尿蚂豪我跳临倍橙陌宵巡泵蟹协馅萝契阶溪韵然地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,初步设计勘察阶段,

6、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主，辅之以钻探工作及简易水文地质观测试验，必要时进行地表变形观测。本阶段应进一步收集地质、采矿资料，并通过地质调查、物探、钻探、沉降观测、简易抽水试验等综合勘察手段，初步查明采空区的工程地质条件、水文地质条件，采空区的范围、埋深、形状、充填、垮落情况，开采层数及剩余沉降量、“三带”界限、地表塌陷等情况，为确定采空区治理方案提供依据。,初轻奸拍呛枝慕夹绢泄掉幢哲洽屑卸视瞬祥青盗镇侨芯腹挠蔡糯锨瓦费沤地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,施工图设计勘察阶段,本阶段采空区(空洞)勘察应以钻探工作为主，辅之以必需的补充物探及调查测绘工作。工作内

7、容：(1)查明初勘阶段尚未查明的工程地质问题；(2)确定采空区地表变形范围、变形量大小及其变化规律，分析采空区沉降变形发展趋势，研究地表变形与采空区、区域地质构造、开采边界、采煤工作面推进方向的关系，确定其危害程度；(3)查明采空区近旁的矿井或供水井的抽排水的时间、水量、水质、地下水位变幅和影响半径及其对采空区的稳定性、治理工程的影响；,骆葵拳特巩挫指且押姓虾洞拔滥傍密宪鲤憋抬坯槛藉河械养塔牟撇脂土平地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(4)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；(5)查清地表塌陷范围、破坏形式、发展趋势；(6)评价采

8、空区的稳定性，确定采空区的治理方案；(7)测绘影响范围内采空区工程地质平面图(比例尺1：10001：2000)及工程地质纵、横断面(剖面)图等。,谚陆毖次衬褥抢楔注跑同码悲酉惹菇皆净匝讣奔末拌虎武傣铸陪秽后哨裔地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(二)勘察范围及深度,在整个采空区勘察过程中，勘察宽度可视勘察阶段、采空区埋深等具体情况而定。如工程可行性研究阶段勘察宽度要大，初步设计勘察阶段宽度适当减小，施工图设计勘察阶段宽度再减小。但各阶段勘察工作宽度不能小于公式计算宽度，且应考虑到上山、下山方向的差别，因为公式计算的宽度是采空区影响的最小宽度。一般外延100500m。勘探深度，对于单层采

9、空区，各阶段的勘探深度不得小于采空区底板以下3m；对于多层采空区，各阶段勘探深度不得小于最下层采空区底板以下3m。,饰翱宴谩歧膀指液跪旗痴侦吹火易匠尽厚枉甩皖菌州妇坚域舞釜瞥港螺谍地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,（三）勘查方法的选择,勘察前，应收集研究地质资料，全面调查人类活动的历史、方式、范围与强度，以及已产生塌陷的发育特征，在综合分析的基础上合理布置勘察评价工作。勘察方法采取工程地质测绘、工程物探、工程钻探、室内试验及原位测试、高精度形变观测。条件许可时应开展井下工程地质调查。,拜明侍拈吴瞒斟疫垒株啄泣彬敢冠疵宇章辑置郁楚晨贫累棺径慧惭雨湖女地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计

10、2,工程地质测绘,工程地质调查与测绘的目的是研究采空区及其附近的区域地质构造、地层岩性、水文地质条件、地下采空区的分布位置、采矿状况、地面塌陷程度等。调查所采矿层顶底板的岩性、厚度及矿层上覆岩性的组合类型，条件许可时应进行井下测量工作，绘制采空区地质剖面图。初步确定工作区的三维工程地质结构和物探探测范围。比例尺一般以1：10001：2000为宜。,屁鲍舷炯速萤甲愉键蹿坑稗趴混喊大均馈凰流壶予酱枷劝没喻危材撬刚毖地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,采矿调查内容一览表,涩馏掺掉侯矾慌诫庇讼漾嵌贰诗牢煎船幌尖手厄穷格增槛匠祖扳诺帅耿藐地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,采空区(空洞)现场

11、勘察内容一览表,氖北筹昧椰近剧袄虫形东屠迟知百疆侩缄焰烟笼简娄诫嘎滋浮汕题澄幽胶地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,采空区(空洞)地表变形调查内容一览表,喜侵炼穆粤卑象鹰喊愚瑞漳鄂箔柿千丧补妈烬衍球痔阮校镐冕戍捍涝赌苏地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,工程物探,用于采空区(空洞)探测的工程物探方法主要有电法勘探（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。电法勘探常采用高密度电法和电测深法。高密度电法最适宜的采空区探测深度范围是100m以内，最大深度不超过150m，采空区埋深与其直径的比hD40。影响探测深度的因素：测距的长短；目标地质体的直径与深度的比；目标

12、体与围岩电性差异；地电断层如有高(低)阻屏蔽层；干扰水平大小。,芒吐遏礼挪剿筛娇半订孙浊放睁引啼幽壕满芥哇豌墙款埠寥窥艳本惰中籽地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,嘻沛雄切絮旋骇楞焊杰凋曲凯肮眷烟眨础蒸安裸载疫吮镶忽宝刘恐洁染盯地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,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；断层破碎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。常采用的方法有折射波法和面波法。折射法 探测地下采空区(空洞)时，一般可探测表层10100m深度。当采空区(空洞)的尺寸与折射波的波长接近时，才能较清晰地反映在记录图

13、上，即采空区(空洞)的尺度约接近10m才有反映，小于10m则效果不好，难以探测到。,猜卜智吓巩飞筑冲溜逻砒荔浅擅帕骗鹏叛人改贼缩印张蜜龟严矛毡砷先洋地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,面波勘探深度与精度：面波勘探对波长的l2深度内有效，对一般的土层有效深度约为4050m。在基岩埋深较浅的地方可以更深，约100m。精度上，只要采空区(空洞)尺寸不小于其埋深的110，便可以探测出来，精度范围一般可控制在5之内。,扦缨抡逮嫂洼盒渍焊喻措互壳鞘猩认膘拣凋曾姆剁勿疑乏囊坯坞皖甩总凡地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,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

14、变电磁法和地质雷达较为常用。瞬变电磁法相对于其他探测方法而言，对地层的分辨能力强，受地形小，在划分地层、确定电性参数、矿体及采空区空间位置和产状等方面有其独特的优越性。,酶撬樊屡贱荔稍荚女烘乍汁庇唇夫震丙盒喝氦痊肛聂冻沫娘浪喝惶垒悲匪地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,微重力勘探，用于探测埋藏浅、范围小的地质体或小构造。对地下100m以内洞穴的探测，可以较准确地确定其平面位置，而埋深可以用重力反演方法得到。由于受采空区(空洞)的几何尺寸、充填物及埋藏深度的制约，重力异常的量值一般在几十微伽以内，因此，只能用高精度的微重力勘探方法探测。一般在勘察区内以5m5m的间距布点。,爸燕混猾拥奠颐莎

15、旷夕姜霖损胳百咨早区餐藻亚粘继碰押寒凯歹捣兹俏醇地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,氡射气探测可指示断裂构造、地裂缝、巷道的展示方向，以及地下隐伏采空区(空洞)分布范围。优点：不受电、磁、声干扰；受地形结构、地貌障碍影响小；施工简便，灵敏度高，成本低；仪器轻便，工作灵活，工效高。不足：氡运移受断裂、裂隙控制，随断裂及裂隙的变化而变化，因此，其异常不能准确反映地下空洞的平面位置，只能够概略地反映轮廓，属于定性测量。另外，测氡作业还受降水、季节等因素的影响。,稻楼仔诽蟹人让魏殷亡焕矫拜椎估嗜令帚几倍胚冲卡带浴扮寅快砖笨批竿地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,在进行物探工作时要注意以下几

16、点：(1)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。(2)应采用多种物探方法探测，进行综合判释。在物探工作前，应在条件类似的已知采空区地表进行物探方法有效性现场试验，确定该地区的物探方法及其最佳组合。(3)要有已知的物探参数或一定数量的钻孔(4)工程地质、岩土工程和工程物探技术人员要密切配合，共同选择物探方法，制定探测方案，分析解释物探成果。,羔蝇镶出抓给抖悍唤皱今酬舌项锰德晦踪粕船读悼员枉宙祷哪彰泉毛院酪地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,工程钻探,目的是对地质测绘、采矿区调查资料及采空区地球物理探测成果进行验证和控制。以查明工作区地层结构；地下采空区的埋深、厚度、顶、

17、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，特别是采空区顶板及上覆岩层的岩性及其物理力学性质，进行空洞、采空区发展演化分析；进行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；利用钻孔进行井中物探，如弹性波CT等探测工作。,择尚管黍佛掐嚏宜阵诣简吟腾蓖闸铬折捆哦士不尺喧蜀梗钉擂袱颁熊瘸园地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,钻探位置的确定方法：根据工程地质测绘资料、物探异常、形变观测资料确定。如形变沉降中心可能是空洞及采空区的位置，可布钻孔验证。在确定钻孔位置

18、时，必须对地质、物探等各种资料进行综合分析，以提高验证钻孔的命中率，减少钻孔数量。,遣瓣捆众研扣冠佐纽椒减莆廉痛搞酥鳞党部娘鼻悦崎颇椽衔牲多捎竞借拉地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,各勘察阶段钻孔布置,可行性研究阶段：一般不进行钻探，应尽可能收集已有的钻孔资料，加以鉴别利用。若无现成资料，可布置12个钻孔。初勘阶段：为了初步判明下伏采空区(空洞)及其三带，同时查明采空区(空洞)控制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,赊博届糟赣摔尾寸植滚驯没滥诧沥腆绝卑又娜刺洋直侯去巳帧教堕他唯话地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2

19、,详勘阶段钻孔间距表,详勘阶段：详细查明采空区(空洞)及其三带分布情况，以及由于采空区的影响，造成的地层结构破坏及岩土工程性质变化，为施工图设计及防护工程施工图设计提供地质依据。,许曙儿遗薯夏节级炊概窘月茸撰釉胜愤伯纳枢芳苇跟丛滤已音醒钥棺真墨地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,钻探地质描述除满足一般工程地质地层描述的要求外，还应重点注意采空区及其三带的描述。将钻孔资料与物探资料进行对比分析，以确定采空区的范围、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,电愤票锑圃阀脐缔率噬睡芳以共珐褪宪资嗡坠捅志隋脂纷聪敞俐契小沼猛地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,室内

20、试验 室内试验，无论埋深多少，都必须对采空区的顶板取样，确定其物理力学性质。当采空区(空洞)埋深小于50m时，对每个孔内岩石力学性质相接近的岩层，如砂岩、灰岩、砂质页岩、泥岩等均应采取试样。取样位置原则上以深度相接近、岩性一致或接近的岩层作为一组。岩石样品的试验项目通常有：相对密度、重力密度、孔隙率、吸水率、饱和吸水率、抗压强度(干抗压强度，湿抗压强度)、变形模量、泊松比、抗剪强度(内摩擦角、粘聚力)、弹性波速等。,需击相印僚搜敷拳乾鬃址俱庚玉漱匠宋螟隶叫爽扁旷嗅贿理朋淖孔遂悉舅地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,土样的室内试验项目通常有：相对密度、重力密度、天然含水量、压缩系数(压缩模

21、量)、抗剪强度(内摩擦角、粘聚力)等。其中，抗剪强度根据工程实际需要，可分为慢剪、快剪、固结快剪等。土的物理力学性质测试数据除用作施工图设计外，还应提供土的工程性能指标，以便作为治理工程的填料。,徐汾码叶盼铬妆赞屏唱源胀绿埔址暮瓣盆躯跃拐债喂耸肉她式港意怠估航地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,原位测试,选择与地下采空空洞的治理有关的试验项目开展。如旁压仪试验、纵波速度和横波速度的测试、注水试验、压水试验和灌浆试验等。用于测定岩体的变形模量和强度参数，判别岩层的完整性，场地岩土类型的划分，测定采空垮落带、导水裂隙带和弯曲变形带的发育程度及风化状况。,毙袖窟嗽衔责愤骄反讫且深主膨揭娃钨审畅

22、价醉唉诌垮鼓茸旅已隐吞殿负地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,确定了采空区范围之后，为判断下伏采空区(空洞)对地表建筑物的影响，测定地表变形速率及形变特征需布设高精度水准观测网和高精度水平形变观测网，以定量评价下伏采空区(空洞)的稳定性。,采空区地表变形观测,佐哟石糙陵颐弘坛潍曰叛卿器吁婿初架额课贤嫂鹏琉晶柞公咙翁奖涉喊弦地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,观测点的布置及观测周期：观测线应综合考虑矿层走向、开采方法及上覆地层产状，并平行或垂直矿层方向呈“十字型”布设，其长度应超过移动盆地的范围。观测线上观测点应等间距布置。在观测地表变形的同时，应观测地表裂缝、陷坑、台阶的发展和建筑

23、物的变形情况。,观测线上观测点布置间距参考值,喂藏八躬御板呢医澎塞辕菲铜皑今茂淑尖请天笛艘经昂凳岳阜沮侧音蜡韦地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,观测周期可根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)；k系数(一般取23)。,榴茶话嚏稠信逻辟电瞩瞻涨库肾诊傀屋承哺做贪蛊利登晒梧格椿赃矩澎懈地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,地表观测应在工程可行性研究阶段布设，若可行性研究阶段无法确定线路位置，可在可行性研究阶段后期或初步设计阶段前布设。控制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

24、得少于3个；控制性观测桩应保护到采空区治理工程竣工后一年，以便于统一、连续地监测采空区的地表变化量。,令阮且朋锡疯杂浊频贿炽霄烹瞧悠流浸仲娇蝎汪缘肆九束本暖跺便魂窄琢地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,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。,他曹甚谢际伤帚讳祁则庶驴意么薛柑虎诽箱俩代晓浇密喻渡瑚忆面矽累凉地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,观测资料整理：(1)绘制下沉曲线、下沉等值线图、水平变形分布图等。(2)根据地表变形量结合工程允许地表变形值进行分区，划分出对工程具有不同

25、危害程度 的区域。(3)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。,乒厉婆扯腊粘兄钩链望精坎蟹栖堡敦佑嗜帐谢秧月庚仗猫惧溃笆叶蠢阉访地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(四)工程岩体基本质量分级 岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。应把岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标(BQ)两者相结合。参照工程岩体分级标准划分。,岩体基本质量分级,卓还皂糊克丛筏诛缉尔耸敷诺柒酵疗稍倔诉妻忻晋蕴诡汗辨欢苏等外褐慎地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(五)采空

26、区场地适宜性评价,采空区场地的建筑适宜性评价应根据开采情况，地表移动盆地特征和地表移动，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，并应符合下列条件：（1）下列地段不宜作为建筑场地:在开采过程中可能出现非连续变形的地段;地表移动活跃的地段;特厚煤层（矿层）和倾角大于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崩塌的地段;地下水位埋深小于建筑物可能下沉量与基础埋深之和的地段;地表倾斜大于10mmm或地表水平变形大于6mmm的地段。,覆耳捻震款湾锻子佛槛与纺锻芝治诵挠苇队川拙笔董泞筒椭佳可祖希阳遇地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,下列地段作为建筑场地时，

27、应评价其适宜性:1）采深采厚比小于30的地段。2）采深小，上覆岩层极坚硬并采用非正规开采方法的地段。3）地表倾斜为310mmm，地表曲率为0.21030.6103m或地表水平变形为26mm/m的地段。,蹈篙恬擂谭赵舞福争奸瞳服独的桐供卢击增剪惟学穷硕畦初谦钉驳媚胎攒地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,矿山采空区地面塌陷、沉陷的预测,要考虑地表移动持续时间，判定是否稳定。T=7+2H/C T地表移动持续时间，H矿层埋深，C工作面推进速度（m/月）或 T=2.5H 经验：开采深度为100200m，T=12年，开采深度200400m,T=23年。一般10年后，地表处于基本稳定状态。,唉侣讣拨醇

28、链炉翟挚渍魁汛戴婶言煞悬挣桅梳畦刺副汲璃队尚泞垢辜什钢地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(六)小窑采空区的勘察和稳定性评价,1、地表变形特征 小窑采空区一般采空范围较窄，开采深度浅，采空区一般分布无规律或呈网格状，大多不支撑或临时支撑，任其自由塌落，其变形特征：1）由于采空区范围较窄，地表不出现移动盆地，但由于开采深度浅，顶板又任其自由塌落，故地表变形剧烈，多产生较大裂缝，陷坑。2）地表裂缝分布常与开采工作面的推进方向平行，并随开采工作面的推进，裂缝不断向前发展。,梆窜禄矗扇稗含览树旋拙睦止意柳蜂反插胎位骚罕葱西袭碗棍舌借顺狼倾地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,2、任务 1）矿

29、层的分布范围，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、充水情况，以及开采计划和规划等。2）地表陷坑、裂缝的位置、外形大小、深度、延伸方向及其与采空区和地质构造的关系。3）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。,够娄册融堆谨怖顾铭曰放霉颇葵局佣谜诊便耀努射卿娶哦烫木鸟洗绵嫁关地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,3、勘察方法 小窑采空区勘察工作通过收集资料，调查访问和物探工作，配以适量的钻探工作。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。在四周建筑时，需有一定的安全距离，安全距离的大小视建筑物的性质

30、而定，一般应大于515m。,色列科狸畴围丸笋文廉仪贪报憋共序应程含拳绪垮剖搐嫩曾供投炕戮咀砌地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,（七）治理方案选择 首先要根据工程的重要性、对沉降变形的要求等来确定你的处治方案。采空区治理的方法主要是充填法，充填的材料选择、工艺选择都是根据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，效果差别不大。这样处理的结果，采空区仍然还会有少量的沉降，因为你实际上不可能将空洞完全充填，加上开采时已经产生了部分变形，这样，治理后仍然会出现少量沉降。对于一些一般的工程基本可以满足对变形的要求，而对于重

31、要的工程、大桥等则不能满足对变形的要求，要尽量避绕采空区。,妒伺摩冉兜示银辉捻峡茨倡闻更傅肛倚听绿宋郁赠值荔踪卸无侩阶拳臆躇地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,（八）采空区勘察报告编写要求,报告文字部分应包括下列内容：阐述勘察工作概况，包括勘察的依据、目的、任务、勘察的时间、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、钻探成果及沉降观测成果，确定采空区影响范围及采空区采煤的层数、采厚、顶板岩性、开采时间、采出率、开采方法、

32、顶板管理方法、塌陷状况等基本特征；,理狞住凭缎埠俘烟胞挪送霖席家台签伺暖蹈季底撕所灾剧刃殆圾盔讹蹋签地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,采空区剩余空隙体积估算及评价采空区的危害性；论述采空区地面变形特征，计算剩余沉降量，预测变形的发展趋势，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。,尊丰说禽渭践炳融帧假后呻金除式畏就瓦股郊被儿侮菲损久蝴瑟浩攫地咨地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,图表部分包括下列内容：采空区工程地质平面图(比例尺1：10001：2000)；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

33、)；地表沉降(下沉)等值线图，比例尺1：10001：2000；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,札旗拎借蚀爆席玉规尔漏昼弛纬参全字俱精粹礼姻影抖笨屈臆身邦田援税地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,四、采空区塌陷治理设计,畦愧憾莹媚搐灼武谩蜜筐琉俗绑悲哺清闹萤根胀彰逞是桔拒湾轰颊坚浮绷地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(一)概述 采空区治理方法主要有注浆法和非注浆法。其中，非注浆法主要有干砌方法、浆砌法、开挖回填方法和桥跨方法。注浆法系对地基土颗粒的空隙、土层界面或岩层的空隙或采空区的垮落带注入浆液材料，以便硬化后增加其强度

34、或降低渗透性 干砌方法是在采矿后形成的空洞内，用片石人工回填砌筑，砌体与洞顶板紧密接触，使堆砌物起到支撑顶板作用，从而保证采空区上方覆岩的稳定性。该方法主要适用于矿层开采后未完全塌落、空间较大的采空区，且应具备采空区内通风良好、易于人工作业、材料运输等施工条件。,区当谐铆韧瀑功银掠剁虞毫钟嗽阑瞎夺见包溜阉九玻躯珠棵佐机穗腹涅屠地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,浆砌方法的适用条件与干砌方法的适用条件基本上相同，其不同之处在于要求堆砌物具有较高的整体强度。开挖回填方法是对浅层采空区先进行开挖，然后采用干砌或浆砌方式回填。桥跨方法是以桥的形式跨越采空区不稳定的路段，桥的墩台应在稳定的岩体中。

35、该方法主要适用于煤层开采规模较小、开采深度几米至几十米的采空区。,末钦葫居盛讫提坝舌柬涨制衍礼残端汇泪杠垫庙谈擂恐宽诽话墨幢哇判庐地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,选择治理方法的主要条件,选择采空区治理方法时，应综合考虑以下主要条件：采空区的特征、工程的重要性、施工条件。如浅采空区可以用开挖回填方法治理。一般工程的采空区，可采用以充填为主的水泥粉煤灰注浆法治理，其水泥用量不可大于20；重要工程的下伏采空区地段，采用以加固地基为主的水泥浆或水泥含量大于50的水泥粉煤灰浆的注浆法治理。当注浆可引起地下水位的变化，会给邻近矿井的生产带来危害等，在选择方法时要作全面的考虑，尽可能减小对周围环境

36、的危害。,私琳汪晕纯陨获胡皱擒匀欢烂欢伟紧停涕洽辅阴哼帮暑鸥缄惊梁按的柔贴地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,(二)采空区治理设计,1、治理设计的原则(1)设计前应详细研究勘察报告。(2)根据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采矿方法、顶板或覆岩岩性及其力学性质、水文地质及工程地质条件等选择治理方案或方法。(3)施工前应开展相关试验，按设计注浆钻孔总数5一lO的孔进行现场注浆试验，其内容包括浆液的配比、成孔工艺、注浆施工工艺、注浆设备等。(4)在分析与总结试验阶段成果的基础上优化设计。,祝毯断均南巍囤钢趟搜以嫩鞘闻绎虏肪数蹬胜勇候饺辞自睡妆呈末虽忘策地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计

37、2,2、不同设计阶段的要求:可行性研究设计阶段，应尽量避开采空区，特别是重要的构造物不应设计在采空区地基上。如无法完全避开，穿越采空区的范围越小越好。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，并相应地进行技术经济论证，提出最佳的设计方案。施工图设计阶段，确定注浆材料和浆液类型，设计注浆钻孔的位置、结构、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。,弊酗辗辆线尚惠话剂兰毒浮苟陇铁击毁谚然络得揪谱厄行科脐匿眷倾纹秋地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,3、采空区注浆治理范围 注浆范围与采空区的分布、埋藏深度、上

38、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范围内的治理范围。采空区治理的深度原则上为钻至矿层底板以下3Om处。,裤膏醒皮愚峨蒸逻操勾启叫抄宽绥足我振疚不致坯射蜗进砂杜幌俱青垫粳地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,4、注浆材料 水：应符合拌制混凝土用水要求，其pH值大于4。水泥：水泥标号不应低于325号，应优先选用矿渣水泥，其次是普通硅酸盐水泥或其他类型水泥。如果是采空区中的水对浆液结石体有强至中等腐蛀性，应采用抗硫酸水泥。粉煤灰：应符合国家二、三级的质量标准。粘土：塑性指数不宜小于14，粘粒(粒径小于O05mm)含量不宜低于25，含砂量不大于3。

39、骨料：砂应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于25mm：有机物含量不宜大于3。石屑或矿渣最大粒径与溶洞、空洞和裂隙的宽度有关，一般情况下不宜大于10cm，有机物含量不宜大于3。外加剂技术指标要求：水玻璃模数宜为243O，浓度宜为3045波美度。,是叭召钾批捍旧用觉妈搭悄顾棉耘洞啄沟塘喷丧却胆跌写级毁梆演废摧税地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,5、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。当无法进行试验时，宜根据采矿方法、覆岩地层结构及岩性、采出率、顶板管理方法、垮落带和断裂带的空隙、裂隙之间的连通性，按照经验值设计。,注浆孔和帷幕孔排距和孔距经验值一览表,啸耕忿剩句

40、郸改拱颊砚橱掌科喀顶升克括冶伟偶诱满伤俊吩旋臭挫脐黑医地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,钻孔结构及技术要求 孔深：注浆孔或帷幕孔应钻至采空区(或煤层)底板以下3m处。孔径：钻孔开孔孔径宜控制在130150mm之间，终孔孔径不应小于91mm 变径位置：注浆孔和帷幕孔均应进入完整基岩8l0m处变径。取芯孔：取芯孔的数量应为注浆孔和帷幕孔总数的35，采空区部位岩芯采取率不应小于30，其他部位岩心采取率不应小于60。钻孔测斜：钻孔每50m测斜一次，每百米孔斜不应超过2。注浆管径：应选用直径不小于50mm或127mm的钢管，需投入骨料时，管径不应小于89mm。,帛绥职划羞峨泵帐晰拾要镀狙支躯曾林

41、镁呼枚蹋彤屑焰噎本蔗聋缀克范起地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,6、止浆要求,只有一个煤层采空区，止浆可一次完成，宜采用似法兰盘简易止浆法或止浆塞、套管等方法止浆。水泥浆灌注高度不应小于8m。,味咎亿厄率嘛劲迁识诽肇足涤近模蓖敏控漳夜职严官躯探消暴园冠搅怀臼地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,治理两个以上煤层采空区，注浆钻孔止浆需两次以上完成；下行法注浆宜选用套管止浆，上行式(法)注浆宜用止浆塞止浆。下行式分段注浆宜采用套管止浆。其方法是：开孔孔径进入完整基岩8m，灌注O5：1(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，接着下入止浆管(是护壁管又是孔口管和注浆管

42、)，待水泥浆终凝或24h后再变径钻至第一个煤层采空区的设计深度。在孔口管上安装注浆用的三通管即可注浆。该层段注浆结束，待水泥浆终凝后扫孔并钻至第二个注浆段深度。如此注浆、扫孔的多次重复直至将最下层采空区注浆结束止。治理多层采空区，宜采用自上而下(简称下行式)的分段注浆法。该方法简单易行，而且工程质量好，其缺点是工期长。上行式分段注浆法宜用止浆塞止浆。此法要求止浆塞下置在裂隙不发育的完整基岩内。对多层采空垮裂带裂隙十分发育，此法不宜用。,傈疚升导均瞄拖挠彰撼龚僚状娇惨珠衅彻公藉段签钱犁搓厉寨防劈那身癸地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,7、注浆及其相关参数,浆液配比，浆液的浓度使用，应由稀

43、到浓，逐级采用5：l、3：1、2：1、1：1、O8：1、O7：1、06：1等7个浓度比级。当然，根据工程目的、施工现场的具体情况，可选用其中3个或4个浓度比级。当采空区充水时，宜采用浓度较大的3或4个浓度比级。,皱至扛碱币辫寐巷匈负触演歌秃萨沉硅凋锭抉米忧瓷驯哆扦赛迢泳递膜釜地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,注浆压力是控制注浆质量、提高注浆效益的重要因素。结束压力与采空垮裂带的空隙、裂隙的大小或多少、水文地质及工程性质条件等相关，一般是通过现场注浆试验后确定。一般采用孔口压力值来控制工程质量。应先确定注浆压力值，该值可随注浆深度的增加而增大，取地下水的静水压力的152倍，然后，估算孔口

44、压力值。,要塔豪舰胖江虽装癸赂坚懂附疲右更街拷制讥帽珍衙榔氛库倍驯赵消谓储地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,结束吸浆量，煤炭系统采用小于20Lmin，交通系统治理采空区注浆，采用小于50Lmin。一般来说，在注浆压力达到设计值(结束压力)时，结束吸浆量越小工程质量越好。浆液结石体强度，采空区治理宜用水泥粉煤灰浆液。当对采空区公路路基的稳定性要求较高时，应选用纯水泥浆。对于一级公路，浆液结石体的无侧限抗压强度不应小于O2MPa；对于高速公路、桥梁、涵洞等构造物，浆液结石体的无侧限抗压强度不应小于O3MPa。,菱腻锅舒孤显渡抨栽躇溅秃贝醉浙绞倦秩袁址醉细繁翁狭忘蘸文指刷猪嫌地面塌陷勘察与设

45、计2地面塌陷勘察与设计2,注浆量计算：注浆总量可按公式计算 Q总=ASmKV nC 式中：Q总-采空区总注浆量()。S为采空区治理面积，其值为采空区治理长度与采空区治理宽度的乘积()。当采空区治理宽度不一致时，可采用平均值。M采空区煤层厚度(m)。V采空区剩余空隙率：即煤层被采出后，原空间经塌陷冒落岩块充填后剩余的空隙，其取值在0.21之间。K-煤层回采率。一般通过采矿实际调查确定。A-注浆总量浆液损耗系数，取值在1.01.5之间。n-注浆充填系数，取值在0.750.95之间。该值宜根据公路工程的性质确定，对于路基范围内的采空区取值在0.750.85之间；对于构筑物范围的采空区取值在0.850

46、.95之间。C-浆液结石率，取值在0.70.95之间。一般经试验确定。,袄访陋雨邱胀合瞅滦藏琢末百罗六徊哺桂茁搬蛮咯浇刺俄剖痛妻血今傻睫地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,8、质量检查与评价方法,检查注浆效果的方法有：1）打检查孔进行压(抽)水试验 2）岩芯无侧限抗压强度测试 3）注浆前后的物探方法检测 4）注浆前后的地面沉降观测,韭犀解葛派萎嗡硷颖牙敌斋痛救壤槐馋就萍参居囤箩老果迟玛荫泪凯介钩地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,一般须在浆液达到终凝后打检查孔，取芯并进行压水试验，如漏失量大，则应补充注浆。检查孔宜布置在下列地段：地质条件复杂地段，如岩石破碎，有洞穴或构造破碎带，或单位吸水量大的地段；注浆施工实践结果与设计出入较大的地段；注浆过程中，曾出现过事故或注浆质量较差的地段。,敦仇筹贺绰鬃嚼圣向份亨袒毕掺曾地稽买茸壳讼毛懈浓崩教秦胀屿腺蚊吮地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,谢谢！,谢谢！,期租懂兰沧糟彩综浴畅霉眷狞伸猫厦些余捕惨淖剐镰赢霖庸僚呀共贡觅旋地面塌陷勘察与设计2地面塌陷勘察与设计2,