采空区勘察设计详细方案
石膏矿采空区勘察与处治设计方案
维普资讯
２０ ０ ７年 第 ６期
窦随兵 ， ： 膏矿采 空 区勘 察 与处 治设计 方案 等 石
・３ １・
左右 小震 ３０次 以上 。 区内所受 周 围地 震危 害程 度 ０
隧道 横穿 石膏矿 采空 区 ， 空 区对 隧道 影响较 重 。 采 隧 道洞 体采 空 区空洞较 大 ， 砌造 成一 定的 困难 ， 给衬 且
土 、 黏土及黏土组成 。沿 山坡 分布 。厚 ０ ２ ． 亚 ０ｎ ｉ
ｄ 第 四系上更新统马兰组 （ 由黄色亚黏 ） Ｑ） 土 及 黏 土组 成 。 山顶 零 星 分 布 ，为 风 积形 成 。厚
０ ０ｉ． —１ ｎ
首先研 究 区域 地质 资料 ， 采用 矿井 调查访 问 、 收 集 矿井 资料 、 钻探 、 下巷 道 和采 空 区测 量 等方 法 ， 井 查 明采 空 区分 布范 围和特征 ，同时参考 上部 盖层 的 物理 力学指标 ， 确定 隧道穿 越采空 区 的处 治方 法 。
窦随兵 王 昌达 ｚ ，
（． １山西省 交通规 划勘 察设计 院 ， 山西 太原 ００１； ３０ ２
２山 西省 交通科 学研 究 院 ， ． 山西 太 原
０ ００ １ ３０６
摘要 ： 通过对石膏矿采空区的勘察， 查明采空区作为隧道地基、 隧道洞身和洞顶围岩 ， 采用 不 同的处治方案 ， 为以后隧道穿越石膏矿采空区处治和隧道设计提供参考。 关键词 ： 空 区； 采 隧道 ； 勘察 ； 设计
根据《 中国地震动峰值加速度 区划 图》勘察区 ， 地震 动 峰值 加速 度 系数 为 ０２ｇ相 当于地 震基 本 烈 ． ，
度 Ⅷ度 。地 震 动反应 特 征周期 为 ０３ ． ．５ｓ 据地震 资料 记载 ，勘察 区从公 元 ２ １ 至今共 发生 ５级 以上地 ３年 震 １ ， 中 ８ 强震 ２次 。 自 １７ ５次 其 级 ９ １年 以来 ， ３级
《采空区的勘察设计与治理技术》规范
然后根据测区地形、地质、地球物理条件，结合高速公路勘察工作三个 阶段的要求，有目的的选用几种物探方法进行探测；再根据调查及物探 结果布设钻孔进行验证；最后综合分析地质、物探和钻探资料，圈定采 空区范围、形态，经济准确地查清沿线的采空区分布及赋存状况。
⑤原始测量记录。
6、地表移动和变形的预测
地表变形分为：两种移动和三种变形。 两种移动为垂直移动（下沉）和水平移动。 三种变形为倾斜变形，弯曲（曲率）和水平变形（伸 张或压缩）。 国内通用的预测计算方法为概率积分法。
（1）地表最大下沉值 ① 首次采动时，充分采动情况下的最大下沉值计算： Wmax=η .mCosα 其中： Wmax—最大下沉值(mm) m—矿层的真厚度(m) α —矿层倾角(º) η —下沉系数(mm/m) (见下表)
采空区两阶段勘察成果报告编制
三、采空区稳定性分析与评价
采空区稳定性评价方法
公路采空区场地定性评价方法： 1）开采条件判别法
2）地表移动变形预计法（概率积分法）
3）地表移动变形观测法
4）极限平衡分析法
5）数值模拟法
采空区稳定性评价方法
1）开采条件判别法 该方法通过资料收集、采空区专项调查、参照地区经验，
观测周期表
开采深度H（m） ≤50 50~100 100~150 150~200 ≥200
观测周期（d）
10~20
20~30
30~60
60~90
90
（3）在观测地表变形的同时，应观测地表裂缝、陷坑、台阶的
发展和建筑物的变形情况。
（4）观测资料的整理： ①绘制下沉曲线图，下沉等值线图，水平变形分布图。
采空区的探测，目前，国内外主要是以资料收集、 采矿情况调查、工程钻探、地球物理勘探为主，辅以 变形观测、水文试验等。
精选采空区的勘察设计与治理技术规范
（2）地表最大倾斜、最大曲率、最大水平移动和变 形的预测
地表最大下沉速度按公式计算
采空区处理一般工程措施建议
（1）建筑选址时，以尽量避开采空区为宜，尤其是矿层急 倾斜的矿区更应如此。
（2）在已有建筑物的地下开采，或建筑物要通过正开采的 矿区时，常采取以下保护措施，防止地表和建筑物变形。 留设保护矿柱 改变开采工艺，减小地表下沉量。如：
1. 均匀下沉区：（中间区）即移动盆地的中心平底部 分。
2. 移动区：又称内边缘区或危险变形区，区内变形不 均匀，对建筑物破坏作用较大。
3. 轻微变形区：外边缘区，地表变形值较小，一般对 建筑物不起损坏作用，以地表下沉值10mm 为标 准，来划分其外围边界。
从垂直方向上讲，地下矿层大面积采空后，矿层上部失去支撑，平衡条 件被破坏，采空区上方岩体随之变形。采空区上方岩体的变形，总的过 程是 自下而上逐渐发展的漏斗状沉落，其变形情况可分为三个带： ①冒落带（崩落带），采空区顶板破碎坍落形成，其厚度一般为采矿厚 度的3～4 倍。
6、地表移动和变形的预测 地表变形分为：两种移动和三种变形。 两种移动为垂直移动（下沉）和水平移动。
三种变形为倾斜变形，弯曲（曲率）和水平变形（伸 张或压缩）。 国内通用的预测计算方法为概率积分法。
（1）地表最大下沉值 ① 首次采动时，充分采动情况下的最大下沉值计算： Wmax=η.mCosα 其中： Wmax—最大下沉值(mm) m—矿层的真厚度(m) α—矿层倾角(º) η—下沉系数(mm/m) (见下表)
（4）搜集地表变形与有关变形的观测，计算资料，包括地 表最大下沉值、最大倾斜值、最小曲率半径，陷坑、台阶、 裂缝的位置，形状、大小、深度、延伸方向及其与地质构 造、开采边界、工作面推进方向等的关系。
《采空区的勘察设计与治理技术》规范
《采空区的勘察设计与治理技术》规范一、引言采煤是我国能源资源开发的重要方式之一，但同时也会产生大量的采空区。
采空区是指在煤炭开采过程中，当一个或多个煤层被全部开采后，形成的地下空洞区域。
采空区的存在会给地质环境和生态环境带来严重影响，因此，对采空区的勘察、设计和治理技术进行规范十分必要。
二、勘察设计1.采空区的勘察应根据地质条件、矿坑布置和采煤方法等因素进行综合分析，确定采空区的范围、形态和特征。
2.采空区的勘察应采取多种手段，包括地面测量、地下射孔、地质钻探、地下水位监测等，以充分了解采空区的地质情况、地下水位变化及对周边环境的影响。
3.勘察应详细记录采空区的范围、形态、深度、倾斜度、地下水位等参数，并编制采空区地质分布图和勘察报告。
报告中应包括对勘察结果的分析和评价，并提出针对性的治理措施建议。
三、治理技术1.采空区治理应根据采空区的特征和周边环境要求，制定科学、可行的治理方案。
2.采空区治理可以采用地质填充、水封、导流和加固等多种技术手段。
地质填充是最常用的方法，可以利用矿尾砂、矿石尾砂等填充材料对采空区进行填充，增加地下密实度。
水封是在采空区上部开挖一段水封段，使采空区底部处于水下，从而减少大气氧气的进入，起到安全防爆和温度降低的作用。
导流可以通过开挖导流隧道引导地下水流入采空区，以降低采空区周边地下水位，减少地面沉降和塌陷的风险。
加固则是对采空区周围的支护和加固，以防止地面塌陷和建筑物沉降。
3.采空区治理的技术选择和实施应严格按照相关规范和标准进行，确保治理效果符合要求。
四、验收与评价1.采空区治理完成后，应进行验收和评价，以验证治理效果是否达到预期。
2.验收应包括对采空区治理后的地质情况、地下水位变化、地面沉降和建筑物偏移等进行测量和监测，确保治理达到设计要求。
3.采空区治理的评价应包括工程效果评价和环境效果评价。
工程效果评价主要考虑治理工程的稳定性、经济性和可操作性等方面；环境效果评价主要考虑采空区治理对水环境、地表覆盖和生态环境等方面的影响。
煤层采空区隧道的勘察设计
煤 层 采 空 区 隧 道 的 勘 察 设 计
朱 勇
摘 要： 分析 了煤层采 空区的变形机 理及 特征 ， 支护结构变形 、 从 失稳、 开裂 、 涌水 、 方等方面 阐述 了煤层采 空 区对隧道 坍
工程 的危 害， 并对其危害作 了评 价 ， 对采 空 区隧道勘 察设计 的设计原则 、 施工工法等进行 了探讨 ， 而提 高隧道 工程在采 从
２ 导水 裂缝 带 ： ） 跨落带 上方一 定范 围 内的岩层发 生断 裂 ， 且
隧道可 采取正 常 的工程 措施 下穿采 空 区 ， ｈ值 可参 照深 具有导水性 ， 能使 上覆 岩层 中的地 下水 流 向采空 区 ， 这部 分导 水 无影 响 ， 见 ） 断裂岩层范 围称之 为导水 裂缝 带。倾 角小 于 ５ 。 ５的煤 层 ， 高度 埋 隧道 的垂直松弛压力高度值来确 定（ 图 ｌ ）。 其
带 。其 高度 为导水裂缝带 至地 面的距离。
１２ 变 形 特 征 ．
１ 由于开采 范围窄 小 ， ） 地表不 产生移 动盆地 ， 其开采 深度 但
浅 、 板又任 其跨 落 ， 地表变 形剧 烈 ， 顶 故 大多产 生较 大的裂缝 、 台 阶和陷坑 。２ 地表裂缝带 常与 开采工作 面的前进 方 向平行 ， ） 随工 作 面的推进 ， 缝不断 向前发展成平 行 的裂 缝 。裂缝一 般上宽下 裂
２０ ： ０ １ ５．
准。控制标 准数值一般 分为 ３个 控制 水平 ： Ｉ级 为安全 值 （ 应 相
安全 系数 在 １ ５ ． ． ～２ ０以上 ） Ⅱ级 为警 戒值 （ ， 安全 系数 为 １５～ ． ［ ］ 周石喜 ． 市浅 埋暗挖 地铁 隧道 沉 降控 制 与分析 ［ ］ 山西 ２ 城 Ｊ、 ２ ０ ，Ｉ ． ） Ｉ级为危 害值 （ Ｉ 安全系数为 １ １ ． 左右 ） 。施 工中量测 数值处 建筑 ，０ ７ ３ （ ）２ ６２ ７ ２ ０ ，３ ２ ：９ —９ ．
采空区勘探施工方案
采空区勘探施工方案1. 项目背景采空区是指由于采矿活动导致的地下矿脉空间，这些空间在矿井开采完毕后可能会引发地质灾害。
为了确保采空区的安全和有效利用，对采空区进行勘探是必要的。
2. 勘探目标和方法2.1 勘探目标本项目的勘探目标是了解采空区的空间分布、形状和稳定性，以及潜在的地质灾害风险。
2.2 勘探方法本文档将采用以下勘探方法进行采空区的勘探： - 地面测量：利用全站仪和测量仪器对采空区的地面形状进行测量，包括平面和高程数据的获取。
- 地下勘探：通过钻孔、地质雷达等设备对采空区下方的地质结构进行探测，获取地下采空区的详细信息。
- 遥感影像分析：利用航空或卫星遥感数据，对采空区周边的地表变化进行监测，以获取采空区的边界和空间分布信息。
3. 施工方案3.1 前期准备工作在实施勘探施工之前，需要进行一些前期准备工作，以确保施工的顺利进行：1. 编制勘探方案：根据勘探目标和方法，编制详细的勘探方案，包括测区范围、测区划分、测区内的测量点位等信息。
2. 采购设备和材料：根据勘探方案，采购所需的设备和材料，包括全站仪、测量仪器、钻孔设备等。
3. 勘探人员培训：对施工人员进行培训，确保他们能够正确操作设备和进行勘探测量工作。
4. 安全措施：在勘探区域设置安全警示标识，确保勘探过程中的安全。
3.2 施工流程采空区勘探的施工流程如下所示： 1. 地面测量：在勘探区域安装全站仪，利用测量仪器对地面进行测量，获取平面和高程数据。
2. 钻孔：根据勘探方案，在预定的位置进行钻孔，获取地下的岩石样本和地下空间结构信息。
3. 地质雷达勘探：利用地质雷达等设备对地下采空区进行勘探，获取地下空间的详细信息。
4. 遥感影像分析：收集航空或卫星遥感数据，进行图像处理和分析，获取采空区周边地表变化的信息。
3.3 数据处理与分析采集到的勘探数据需要进行处理和分析，以达到勘探目标。
数据处理和分析的步骤如下： 1. 数据清洗：对采集到的测量数据进行筛选和清理，去除异常数据和误差。
采空区勘察设计详细方案
采空区详细勘察设计方案一、勘察目的与任务1、进行采空区勘察，查明采空区的范围、埋置深度、充填情况等。
2、查明场区内岩土体物理力学性质。
3、对采空区地基稳定性进行分析评价。
4、针对采空区进行采空区治理施工方案设计。
二、勘察范围确定根据场地局限性条件，确定勘察范围为：东至规划边界，南至规划边界，西至路内边界，北至路内界，勘察面积为39467m2。
见钻孔布置图。
三、勘察工作方法（一）钻探按照行间距50m，孔间距50m网络布孔，共布孔26个。
第四系开孔孔径为108mm，岩层孔径为75mm，设计孔深160m，工程量总计4160m。
26个勘察孔第四系下108套管防坍塌，对其进行保护预留，待治理时兼做灌浆孔。
套管总计260m。
见钻孔布置图。
（二）地球物理勘探对钻孔拟采用的地球物理勘探工作有电测井、声波测井、放射性测井、井斜测井。
地球物理勘探钻孔不少于总钻孔数的三分之一，为9个孔，共计1440m。
电测井:划分地层，区分岩性，确定裂隙破碎带的位置和厚度，确定含水层位置和厚度，测定地层电阻率。
声波测井：区分岩性，确定裂隙破碎带的位置和厚度，测定地层的孔隙度，研究岩土体的力学性质。
放射性测井：划分地层，区分岩性，鉴别裂隙破碎带，确定岩层密度和孔隙度。
井斜测井：测量钻孔的倾角和方位角。
（三）井内摄像对全部钻孔进行井内摄像，共计26孔。
观测全孔破碎带、裂隙发育情况、采空塌落情况、采空充填情况、采空剩余孔隙率。
（四）室内试验每层取土样一组，取样孔不少于总孔数的六分之一，土样约40组。
岩样每大层一组，采空区顶板取样一组，岩样约64组。
土的物理力学性质：常规试验。
岩石物理力学性质：颗粒密度、风干/饱和抗压强度、风干/饱和抗剪强度、风干/饱和弹模+变模。
四、建立三维模型根据钻孔资料建立采空区三维空间模型。
五、地基稳定性评价对采空区进行地基稳定性评价，建筑适宜性评价。
拟采用附加应力法对地基稳定性进行评价。
附加应力法是以建筑物荷载影响深度与采空区冒落裂隙带发育高度是否重叠来确定建筑物层数、判断采空区地基稳定性的方法。
【精品】采空区物探勘察方案
1工程概况工程名称：金泰源煤矿1#宿舍楼下沉探测采空勘察拟建场地位于灵石县内。
建筑平面尺寸30m×18m。
拟建建筑物的具体位置、地上层数、平面尺寸详见《建筑物与勘探点平面位置图》。
2勘察目的与要求根据国家现行有关规范，本次勘察的主要目的与要求为：2.1调查拟建场地范围内是否存在采空区及其位置，并对其成因、类型、分布范围，危害程度及其发展趋势作出评价,并对场地稳定性、建筑适宜性、场地和地基的地震效应作出评价。
2.2查明拟建场地岩土层的类型、深度、分布，各岩土层的物理力学性质及工程特性，提供各岩土层的承载力特征值.2。
3查明拟建场地勘探深度范围内地下水的埋藏条件、类型、季节性变幅及规律。
2。
4提供经济合理的地基处理方案，对拟采用桩基的建筑物选择合理的桩尖持力层，分层提出各土层的桩周摩阻力与端阻力极限标准值。
3勘察工作量的布置3.1勘察工作量布置的依据和原则本次勘察主要依据以下国家规范及技术文件:《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）(2009年局部修订）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008版)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002）《土工试验方法标准》（GB/T50123—1999）《建筑工程勘察文件编制标准》(DBJ04-248-2006）《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223—2008）设计单位提供的《建筑物总平面图布置图》（1：1000)3。
1.1根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009版）本工程住宅楼重要性等级为二级;地基等级及场地等级为二级，综合确定岩土工程勘察等级为乙级。
3。
1.2勘探点沿建筑物的角点及周边布设，勘探点间距控制在30。
0m以内。
勘探孔深度主要依据建筑物的基础埋深、基底压力、预估压缩层厚度和抗震设计所需深度综合确定。
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建筑
采空区详细勘察设计方案
一、勘察目的与任务
1、进行采空区勘察，查明采空区的范围、埋置深度、充填情况等。
2、查明场区内岩土体物理力学性质。
3、对采空区地基稳定性进行分析评价。
4、针对采空区进行采空区治理施工方案设计。
二、勘察范围确定
根据场地局限性条件，确定勘察范围为：东至规划边界，南至规划边
2
界，西至路内边界，北至路内界，勘察面积为 39467m。
见钻孔布置图。
三、勘察工作方法
（一）钻探
按照行间距 50m，孔间距 50m网络布孔，共布孔 26个。
第四系开孔
孔径为 108mm，岩层孔径为 75mm，设计孔深 160m，工程量总计 4160m。
26个勘察孔第四系下 108套管防坍塌，对其进行保护预留，待治理时兼
做灌浆孔。
套管总计 260m。
见钻孔布置图。
（二）地球物理勘探
对钻孔拟采用的地球物理勘探工作有电测井、声波测井、放射性测井、井斜测井。
地球物理勘探钻孔不少于总钻孔数的三分之一，为 9个孔，共计 1440m。
电测井 :划分地层，区分岩性，确定裂隙破碎带的位置和厚度，确定
含水层位置和厚度，测定地层电阻率。
声波测井：区分岩性，确定裂隙破碎带的位置和厚度，测定地层的孔
隙度，研究岩土体的力学性质。
放射性测井：划分地层，区分岩性，鉴别裂隙破碎带，确定岩层密度
和孔隙度。
井斜测井：测量钻孔的倾角和方位角。
（三）井内摄像
对全部钻孔进行井内摄像，共计 26孔。
观测全孔破碎带、裂隙发育
情况、采空塌落情况、采空充填情况、采空剩余孔隙率。
（四）室内试验
每层取土样一组，取样孔不少于总孔数的六分之一，土样约
40组。
岩样每大层一组，采空区顶板取样一组，岩样约 64组。
土的物理力学性质：常规试验。
岩石物理力学性质：颗粒密度、风干 /饱和抗压强度、风干 /饱和抗剪强度、风干 /饱和弹模 +变模。
四、建立三维模型
根据钻孔资料建立采空区三维空间模型。
五、地基稳定性评价
对采空区进行地基稳定性评价，建筑适宜性评价。
拟采用附加应力法
对地基稳定性进行评价。
附加应力法是以建筑物荷载影响深度与采空区冒落裂隙带发育高
度是否重叠来确定建筑物层数、判断采空区地基稳定性的方法。
冒落裂隙带发育高度与建筑物荷载影响深度之间存在三种情况，其中建筑物荷载影响深度是由地基产生的附加应力决定，即当地基中附加应力
σz=0.1σc(σc为自重应力 )时，把此时的深度 z作为建筑物荷载影响深
度。
1、当建筑物荷载影响深度与冒落裂隙带顶界面之间有一定的距离时，这种情况不会影响冒落裂隙带的稳定性；
2、当建筑物荷载影响深度与冒落裂隙带顶界面正好接触时，在这种
情况下建筑物荷载为临界荷载；
3、当建筑物荷载影响深度进入冒落裂隙带内时，这种情况建筑物荷
载会影响冒落裂隙带的稳定性，建筑物会受到较大不均匀沉降的影响。
六、采空区治理方案设计
进行采空区专项治理方案设计，拟采用充填注浆法。
注浆技术是一项实用性强、应用广泛的工程技术。
它的实质是在地面钻孔至老采空区，采用液压、气压或电化学方法，将采空区所有空洞和覆岩裂隙用由水泥、粉煤灰、砂子等混合而成的浆液全部充填和加固，使整个采空区恢复为接近原始岩体状态，彻底消除采动破碎岩体的移动变形空间。
为了避免浆液流至地基控制边界以外，需要在地基以外的控制边界处钻孔至采空区，再灌粗骨料填充，注浆固结，以封堵住采空区两端。
七、工期计划
勘察设计分三个阶段，第一阶段为勘察外业工作阶段，第二阶段为建模和地基稳定性评价阶段，第三阶段为采空治理施工方案设计阶段。
各阶段的计划工期为：第一阶段为 60天，第二阶段为 25天，第三阶段为 15 天，总工期为 100天。
建筑
八、费用预算
工 程量及报价清单
综合单价 编号
项目名称
工 作内容 工 作量 单位 小计（元）
备注
（元）
钻探 4160 260
m m
套管费 电测井、声波 测井、放射性 测井、井斜测
井
地球物理勘
探 1440 m
1 勘察
井内摄像 岩石试验 土工 试验
三维建模 26 64 40 1 孔 组 组 个
取样、切割制 作样、试验 取样、试验
2 3
三维建模 评价分析
地基稳定性 评价分析 1 治理施工 方 案设计 1 4 方案设计
合计
报告图件装 订印刷
10
套 5
6
综合管理
费 5×3%
7 8 利润 税金 （5+6）× 5% （5+6+7）× 6.8%
9 总计 报价
5+6+7+8 10
优惠报价。