采空区地面塌陷勘察与设计71页PPT
合集下载
地面塌陷ppt
和砂土液化等现象，降低了岩土体的机械强度， 从而发生岩溶塌陷。 • 荷载致塌模式
溶洞或土洞的覆盖层和人为荷载超过了洞 顶盖层的强度，压塌洞顶盖层而发生的塌陷过 程和现象。
二、地面塌陷的形成条件
1. 地质基础
（１）可溶岩 ✓ 可溶岩的存在:古生界、中生界碳酸岩，晚中生界、新
生界膏盐芒硝及钙质砂泥岩、灰质砾岩及盐岩地区。
❖ 岩溶的发育程度：多产生在岩溶强烈发育区（青年 期、壮年期）
中石国灰岩岩分溶布面地积面占国塌土陷 面积的13.5%
(３)覆盖层厚度、结构和性质
➢ 在其他条件相同的情况下，第四系盖层的厚度愈大， 成岩程度愈高，塌陷愈不易产生。相反，盖层薄且 结构松散的地区，则易形成地面塌陷。
➢ 统计结果显示，覆盖层厚度小于10m发生塌陷的机 会最多。
广西宜山密集岩溶塌陷坑
２、新构造运动
❖ 一般主要沿构造断裂破碎带、褶皱轴部张裂隙发育 带、地震 ❖ 新构造运动上升区：如云贵高原、黄土高原塌陷
甘肃中川黄土陷穴
缺乏盖层，岩溶发育强烈，地壳上升，潜水面下降
广西河池塌陷洼地、穿山洞
３、气候条件
1.地质构造与岩溶塌陷的关系 2.可溶岩性质与岩溶塌陷的关系 3.覆盖层岩土性质、厚度与岩溶塌陷的关系 4.岩溶水开采强度与塌陷的关系 （二）岩溶塌陷形成机理 （三）岩溶塌陷分布规律 第三节 岩溶塌陷灾害危险性评价 一、岩溶塌陷危险性评价的基本方法 二、岩溶塌陷危险性分区
第四节 岩溶塌陷灾害防治方案与防治效益分析 一、现有岩溶塌陷灾害防治方案分析 （一）控制潜水与岩溶水开采量 （二）抽干浅层潜水，使地下水位处于基岩之中 （三）本课题组提出的方案 二、岩溶塌陷的防治工程价值及效益分析
第七章 地面塌陷调查评价
溶洞或土洞的覆盖层和人为荷载超过了洞 顶盖层的强度，压塌洞顶盖层而发生的塌陷过 程和现象。
二、地面塌陷的形成条件
1. 地质基础
（１）可溶岩 ✓ 可溶岩的存在:古生界、中生界碳酸岩，晚中生界、新
生界膏盐芒硝及钙质砂泥岩、灰质砾岩及盐岩地区。
❖ 岩溶的发育程度：多产生在岩溶强烈发育区（青年 期、壮年期）
中石国灰岩岩分溶布面地积面占国塌土陷 面积的13.5%
(３)覆盖层厚度、结构和性质
➢ 在其他条件相同的情况下，第四系盖层的厚度愈大， 成岩程度愈高，塌陷愈不易产生。相反，盖层薄且 结构松散的地区，则易形成地面塌陷。
➢ 统计结果显示，覆盖层厚度小于10m发生塌陷的机 会最多。
广西宜山密集岩溶塌陷坑
２、新构造运动
❖ 一般主要沿构造断裂破碎带、褶皱轴部张裂隙发育 带、地震 ❖ 新构造运动上升区：如云贵高原、黄土高原塌陷
甘肃中川黄土陷穴
缺乏盖层，岩溶发育强烈，地壳上升，潜水面下降
广西河池塌陷洼地、穿山洞
３、气候条件
1.地质构造与岩溶塌陷的关系 2.可溶岩性质与岩溶塌陷的关系 3.覆盖层岩土性质、厚度与岩溶塌陷的关系 4.岩溶水开采强度与塌陷的关系 （二）岩溶塌陷形成机理 （三）岩溶塌陷分布规律 第三节 岩溶塌陷灾害危险性评价 一、岩溶塌陷危险性评价的基本方法 二、岩溶塌陷危险性分区
第四节 岩溶塌陷灾害防治方案与防治效益分析 一、现有岩溶塌陷灾害防治方案分析 （一）控制潜水与岩溶水开采量 （二）抽干浅层潜水，使地下水位处于基岩之中 （三）本课题组提出的方案 二、岩溶塌陷的防治工程价值及效益分析
第七章 地面塌陷调查评价
采空区塌陷规律资料
采空区塌陷规律资料第一章绪论研究背景随着国民经济的快速发展，对矿产资源需求口益增加，伴随着矿石的开采人们获得了巨大的经济效益，然而采空区安全问题口益突出。
部分矿山采用空场采矿法开采，矿体开采后，形成了大面积采空区，随着采空区规模的扩大，采空区地压不断增加，局部出现应力集中现象，采空区局部冒落，矿柱变形并破坏，最终有可能导致采空区塌陷，严重威胁到矿山的安全生产。
近几十年来，采空区冒顶塌陷事故不断，造成了重大人员伤亡和经济损失，部分采空区现状己成为矿山安全生产的重大隐患，采空区塌陷己成为矿山生产的重要地质灾害之一「1-3] 以大冶桃花山矿采空区塌陷事故为例，该矿山采用空场采矿法，经过多年开采，己形成多水平大面积采空区。
由于回采结束后采空区缺乏有效支护手段，1998年至2003年矿山共发生过六次采空区塌陷事故，上下采空区连通且塌陷至地表，形成了一个长约70- 80 米，宽约30-}-50米，50米深，面积约3000平方米的近似圆形塌陷坑，给矿山生产带来了巨大经济损失[[4-6]采空区塌陷是一个复杂的力学时空过程，矿山岩体复杂，影响因素极多，解决这类问题需要进行全面系统的研究。
研究采空区塌陷规律，可以找出矿山采空区塌陷的主要影响因素，判断塌陷区的发展趋势以及现有采空区的稳定性，为采空区塌陷预警、采矿工程设计、采空区治理工作、采空区安全评价等提供理论依据。
准确的采空区塌陷规律研究对矿山安全和生产具有重大作用，准确的研究结果可保证最大限度的回收国家矿产资源，避免资源的浪费，为矿山带来巨大经济效益，同时可指导矿山生产的安全进行，预防塌陷事故的发生和降低塌陷事故带来的危害。
因此，在地下采矿形成大规模采空区时，掌握采空区塌陷规律，对矿山安全生产的顺利进行具有重要意义[7]。
2国内外研究现状采空区塌陷规律的研究，是矿山重要课题之一。
采空区塌陷问题研究的重点是采空区顶底板的管理、采空区围岩的控制、采空区上覆岩层移动规律和采空区地压活动所导致灾害的控制及地表沉陷的控制。
煤矿开采的采空区对地面沉陷
详细描述
监测预警系统是预防和减轻地面沉陷灾害的 重要手段之一。通过建立和完善这一系统， 可以实时监测采空区的形态变化和地面沉陷 情况，及时发现和预警潜在的危险，为采取 有效的应急处置措施提供支持，最大程度地 减少灾害损失。同时，监测预警系统的建立 和完善也有助于提高煤矿开采的安全性和可
靠性。
THANKS
采用各种监测手段，如地压监测、矿压监 测等，对采空区进行实时监测，及时发现 和预警可能出现的地面沉陷。
应急处理措施
制定应急预案
针对可能出现的地面沉陷，制 定应急预案，明确应急组织、
应急流程和救援措施。
建立应急救援队伍
建立专业的应急救援队伍，配 备必要的救援设备和器材，确 保在发生紧急情况时能够迅速 响应。
详细描述
采空区的形成和发展是一个复杂的地质工程过程，涉及到多种因素，如煤层厚度、采煤方法、顶板管理方式、地 质构造等。深入研究这些因素之间的相互作用和影响，有助于揭示采空区发展的内在规律，为地面沉陷的预测和 防治提供理论支持。
采空区对地面沉陷的数值模拟研究
总结词
利用数值模拟方法，模拟采空区的形成和发展过程，预测地面沉陷的规律和趋 势，为制定防治措施提供依据。
地下水状况
地下水压力和流动对土 层稳定性产生影响，进
而影响沉陷程度。
采空区对地面沉陷的预测方法
01
02
03
04
数值模拟
利用数值计算方法模拟地层应 力分布和沉陷过程。
经验公式法
根据开采参数和地质条件，利 用经验公式预测沉陷程度。
现场监测
通过在采空区周围设置监测点 ，实时监测地层变形和沉陷情
况。
综合分析法
监测与控制实例
山西某煤矿
采空区地面沉降
上方，盆地形状基本是对称的，盆地中间区中心与采空区的中心位 置基本一致，地表最大下沉值位于采空区的中央部位，下沉均匀， 不出现裂缝。
当矿层倾角较陡时，地表移动盆地是非对称的，矿层倾角越大，
非对称性越明显。上山（逆矿层倾斜方向）边界上方地表移动盆地 较陡，开采影响范围小；下山（矿层倾斜方向）边界上方地表移动 盆地较平缓，开采影响范围较大。
b379
b44 2-335
b467 b465ab6 b216来自b406b210
b35
b57 b25
b1066
天塔 b816
b1019
南大桥 2-311
n1020 b4
2-120 b114
n547
b184 b32
2-314 1-5
1-4 2-74
2-362 1-3 2-361
n1001
B
l BC
-78.74
Ⅲ
Ⅱ Ⅰ
图5-5 煤层顶板上覆岩层变形分带 Ⅰ—冒落带；Ⅱ—裂隙带；Ⅲ—弯曲带
三、采空区地表移动变形特征 连续的地表移动：在采深采厚比较大（一般大于25-30），无地 质构造破坏和采用正规采矿方法开采的条件下，地表不会出现大的 裂缝或塌陷坑，地表移动和变形在空间和时间上是连续的，开始地 表形成凹地，随着采空区不断扩大，凹地不断扩展而形成较规则的 移动盆地。 非连续的地表移动：当采深采厚比较小（一般小于25-30），或 采深采厚比虽大于25-30，但地表覆盖层很薄，且采用高落式等非 正规开采方法或上覆岩层受地质构造破坏时，地表不出现较规则的 移动盆地，而常出现不规则状大的塌陷坑和裂缝等，地表的移动和 变形在空间和时间上都不连续。
外缘区：位于采空区外侧煤层上方，地表下沉不均匀，地面向
盆地中心倾斜，呈凸形，产生拉伸变形，当拉伸变形值超过一定数
当矿层倾角较陡时，地表移动盆地是非对称的，矿层倾角越大，
非对称性越明显。上山（逆矿层倾斜方向）边界上方地表移动盆地 较陡，开采影响范围小；下山（矿层倾斜方向）边界上方地表移动 盆地较平缓，开采影响范围较大。
b379
b44 2-335
b467 b465ab6 b216来自b406b210
b35
b57 b25
b1066
天塔 b816
b1019
南大桥 2-311
n1020 b4
2-120 b114
n547
b184 b32
2-314 1-5
1-4 2-74
2-362 1-3 2-361
n1001
B
l BC
-78.74
Ⅲ
Ⅱ Ⅰ
图5-5 煤层顶板上覆岩层变形分带 Ⅰ—冒落带；Ⅱ—裂隙带；Ⅲ—弯曲带
三、采空区地表移动变形特征 连续的地表移动：在采深采厚比较大（一般大于25-30），无地 质构造破坏和采用正规采矿方法开采的条件下，地表不会出现大的 裂缝或塌陷坑，地表移动和变形在空间和时间上是连续的，开始地 表形成凹地，随着采空区不断扩大，凹地不断扩展而形成较规则的 移动盆地。 非连续的地表移动：当采深采厚比较小（一般小于25-30），或 采深采厚比虽大于25-30，但地表覆盖层很薄，且采用高落式等非 正规开采方法或上覆岩层受地质构造破坏时，地表不出现较规则的 移动盆地，而常出现不规则状大的塌陷坑和裂缝等，地表的移动和 变形在空间和时间上都不连续。
外缘区：位于采空区外侧煤层上方，地表下沉不均匀，地面向
盆地中心倾斜，呈凸形，产生拉伸变形，当拉伸变形值超过一定数
采空区地面塌陷勘察与设计
(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；
(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)评价采空区的稳定性，确定采空区的治 理方案；
采空区(空洞)地表变形调查内容一览表 地表变形特征值 (观测或收集观测 资料) a．最大下沉值 b．最大倾斜值 c．最大曲率值 d．最大水平移动 值 e．最大水平变形 值 地表变形特征及分布规 律 地表移动盆地特征 (仅对大面积采空区)
a．地表陷坑、台阶和裂 a．均匀下沉区 缝的形状、宽度、深度、 b．移动区 分布规律 c．轻微变形区 b．地表变形分布与地 质结构(岩层产状、主要 节理、断层、软弱层)的 关系 c．地表变形分布与采 矿方式(开采边界、工作 面推进方向、巷道分布) 的关系
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。
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1～2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
面波勘探深度与精 度：面波勘探对波长
的l／2深度内有效， 对一般的土层有效深 度约为40～50m。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1／10，便可以探测 出来，精度范围一般 可控制在±5％之内。
《采空区地面沉降》课件
采空区地面沉降对人民生命财产安全构成威胁，研究其规律和防治措施有助于提高灾害防范能力，保障人民生命财产安全。
保障人民生命财产安全
采空区地面沉降会导致土地资源丧失和生态环境破坏，研究其治理和修复技术有助于推动土地复垦和生态修复工作。
推动土地复垦和生态修复
矿山是我国重要的能源和资源基地，பைடு நூலகம்究采空区地面沉降有助于保障国家能源安全和战略资源储备。
服务国家能源战略
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的形成机理
采空区的形成是由于地下资源的开采，如煤炭、金属矿石等，随着开采进度，地下形成空洞区域。
采空区的规模和形态取决于开采方式、资源分布和地质条件等因素。
随着采空区的形成，原有的地应力平衡被打破，易引发一系列的地质灾害和环境问题。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的治理措施
总结词
通过向采空区充填废石、尾矿或其它材料，以支撑采空区的顶板，防止其塌落。
详细描述
该方法适用于采空区规模较小、深度较浅的情况。常用的充填材料有废石、尾矿等。充填法可以有效减少地面沉降，但成本较高，且对环境有一定影响。
通过向采空区及其周围的岩土体注入浆液，以加固岩土体、提高其承载能力，防止地面沉降。
注浆法适用于处理较深层的采空区。常用的浆液有单液浆和双液浆。注浆法具有施工方便、效果显著等优点，但成本较高，且对环境有一定影响。
详细描述
总结词
通过控制采空区的地下水水位，以减小采空区的压力，防止地面沉降。
总结词
地下水控制方法主要包括排水和注水。排水可以降低地下水水位，减小采空区的压力；注水可以增加地下水的水头，提高采空区的承载能力。地下水控制方法成本较低，但对环境有一定影响。
保障人民生命财产安全
采空区地面沉降会导致土地资源丧失和生态环境破坏，研究其治理和修复技术有助于推动土地复垦和生态修复工作。
推动土地复垦和生态修复
矿山是我国重要的能源和资源基地，பைடு நூலகம்究采空区地面沉降有助于保障国家能源安全和战略资源储备。
服务国家能源战略
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的形成机理
采空区的形成是由于地下资源的开采，如煤炭、金属矿石等，随着开采进度，地下形成空洞区域。
采空区的规模和形态取决于开采方式、资源分布和地质条件等因素。
随着采空区的形成，原有的地应力平衡被打破，易引发一系列的地质灾害和环境问题。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的治理措施
总结词
通过向采空区充填废石、尾矿或其它材料，以支撑采空区的顶板，防止其塌落。
详细描述
该方法适用于采空区规模较小、深度较浅的情况。常用的充填材料有废石、尾矿等。充填法可以有效减少地面沉降，但成本较高，且对环境有一定影响。
通过向采空区及其周围的岩土体注入浆液，以加固岩土体、提高其承载能力，防止地面沉降。
注浆法适用于处理较深层的采空区。常用的浆液有单液浆和双液浆。注浆法具有施工方便、效果显著等优点，但成本较高，且对环境有一定影响。
详细描述
总结词
通过控制采空区的地下水水位，以减小采空区的压力，防止地面沉降。
总结词
地下水控制方法主要包括排水和注水。排水可以降低地下水水位，减小采空区的压力；注水可以增加地下水的水头，提高采空区的承载能力。地下水控制方法成本较低，但对环境有一定影响。
崩塌地质灾害与防治措施PPT课件
崩塌的危害
2.崩塌对房屋等建筑的危害
崩塌对房屋等建筑的危害方式是砸、撞和埋等三种方式 2008年5月12日14点28分汶川大地震，引起崩塌，大块
岩石跳起来砸在房子上，使房屋损毁。
崩塌的危害
3.崩塌对江河的危害
历史上大型、特大型崩塌堵河造 成上游淹没、溃坝和对下游淹没 的危害事件也不少。1933年四川 岷江上游叠溪发生强烈地震引发 叠溪大滑坡，使千年叠溪古镇毁 于一旦，同时在此段上游侧引发2 个大型崩塌，将岷江堵断形成上 下海子，现在还清晰可见。
水平、地形地貌及场地条件、防治工程投资和维护费用等。
崩塌的防治措施 （3）崩塌防治基本方法
支撑、遮挡、拦截、围护、嵌补、锚固及注浆、挂网喷射 混凝土、清除和排水等。
支撑
崩塌的防治措施
支撑技术
支撑是指对悬于上方、 以拉断坠落的悬臂状或 拱桥状等危岩采用墩、 柱、墙或其组合形式 支撑加固，以达到治理 危岩的目的。
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
的隙缝不断增大
3、风力、水力、冻融作用 风力：风荷载、加速风化，分离面强度降低。 水力：斜坡底部侵蚀掏空，软化和崩解岩土体。 冻融：冻胀、融水形成水压力、软化、加速风化、崩解。
二、形成条件及发生机理
斜坡体系统外部环境的作用
4、植物的根劈作用
斜坡体系统外部环境的作用
5、人为活动
人为活动诱发崩塌主要反映在两个方面：
潜在崩塌体的位移 外部环境作用下，顺分离面位移，重心临空。
崩塌发生 崩塌体脱离母岩，沿坡面翻滚、跳跃、互相撞击，
最后堆于坡脚 。伴有崩塌气浪。
二、形成条件及发生机理
崩塌模式
1.倾倒式崩塌
通常坡脚遭受掏蚀，在重力作用下或有较大水平力作用时，岩体因重 心外移倾倒产生突然崩塌。
地质灾害(地面塌陷、地面沉降、地裂缝)课件PPT
2021/3/10
7
4.2 地面塌陷分类 根据地面塌陷成因的主要原因可分为：
①自然地面塌陷；②人为地面塌陷；③复合型（自 然——人为）塌陷。
根据塌陷区是否在喀斯特地区的岩溶发育地段分为：
①岩溶地面塌陷；②非岩溶地面塌陷。
按塌陷坑数量分为：塌陷坑大于100个者为巨型塌陷、 50～100个者为大型塌陷、10～50个者为中型塌陷、小于 10个者为小型塌陷。
地质灾害概述（二）
地面塌陷、地面沉降、地裂缝
主讲人：赵其华
成都理工大学环境与土木工程学院
2021/3/10
1
四. 地面塌陷
地面塌陷指在人为和自然地质因素作用下，地表岩、土 体中洞穴顶部向下断错坍塌，形成塌陷坑、塌陷洞、塌陷槽 的一种地质现象。
4.1 地面塌陷成因
地面塌陷，实质上是岩、土体内洞穴的抗塌力(洞穴顶 部支撑力)小于致塌力的结果。
广西都安县位于红水河岸的一段公路，由于受河水涨 落影响，公路路面上发生了塌陷。
4．振动致地面塌陷
振动可引起砂质土的液化和粘质土由凝结状态发生液 化而成为溶胶或悬液(即触变现象)与失去液化能力(即失去 原有触变性的陈化现象)，土体强度降低、抗塌力减弱， 在振动产生的波动、冲击波的破坏作用下，可导致潜伏洞 穴的塌陷。
1986年．广西忻城大塘乡遭遇春旱，地下水位下降 产生了40多个塌陷，4月底一场大雨后，塌陷增至140多 个，使两幢房屋倾倒，地面多处裂缝。村舍变电所场地 开挖后，雨水蓄积渗入，也导致地面塌陷。
2021/3/10
5
3．河水涨落致地面塌陷
岩溶裂隙、洞穴管道中的地下水与附近河水相通时， 随着河水位的升降，横向发育的岩溶裂隙、管道中的地下 水位也随之升降，这种作用也可导致地面的塌陷。