建筑场地老采空区勘察及处理方法
简析采空区勘察要点
简析采空区勘察要点多年来，在隧道、公路、铁路等各类工程建设与发展的过程中，采空区问题逐渐暴露在设计、选线及施工等多环节中。
对采空区影响范围及边界的确定、地基稳定性能的评估以及采空区处理方案的确定等都会对整个施工方案的优化及工程投资估算产生很大的影响。
采空区勘察工作较为复杂，其主要是由于长期的无规则开采及不科学的处理，从而导致上覆岩层破坏，并且规律性不强，加上受到其他方面因素的影响，往往会导致地表突然塌陷、沉降异常等问题。
[1]对于采空区勘察方面的处理，国内外的研究人员都进行了深入的研究与分析，并且通过软件反复演练及数据的处理，取得了很大的成绩。
当前我国有相关学者借鉴前人的研究理论，采用综合方法对地表地形的相关因素及基础条件进行分析，并在综合物探及钻探分析之后，对数据结果进行进一步的合理优化。
1 某高速公路环境及地质条件分析1.1 地理位置及交通情况勘察区域位于内蒙古自治区鄂尔多斯东胜区，在行政方面隶属于准格尔旗管辖，勘查区域位于东经111°10′～111°12′，北纬39°48′～39°40′之间，人口大约为60万人，勘查区域位置在准格尔旗东部所在的海子塔乡一直到鄂尔多斯市东胜区的一个村庄。
有国道线在其北方位置大约相距10cm与之平行，其间交叉有沙市公路及运煤水泥路，交通条件较为便利。
1.2 水文、气象情况水文方面：勘查区域主要的地表水系为乌兰木伦河与其相关的直流河流，乌兰木伦河境内的总会长度大约为27km，直流表现主要为冲沟及大川，该段区域的地质构造位置处在华北地台鄂尔多斯台向斜的东北部位置，没有不良的深部地质构造。
除此之外，岩层较为平缓，通常坡度都<5°。
气象方面：路线经过的区域大多数为大陆半干旱气候，夏季干热，冬季严寒。
7月、8月为一年之中温度最高的季节，最高可达35℃，2月份温度最低，可达零下30℃。
年平均降水量在292mm左右，主要集中在夏季，降雨形式多为暴雨。
采空区勘查方案
采空区勘查项目勘查方案二〇一七年三月目录一、工程概况 (3)（一）自然地理 (3)（二）区域地质概况 (3)（三）矿产地质 (4)（四）目的任务 (4)二、勘查工作设计依据 (5)三、整体工作思路 (5)四、工作方法 (5)（一）瞬变电磁 (6)（二）地震勘探 (8)（三）高密度电法 (12)（四）钻探 (14)五、勘查工作设计 (14)（一）工作量设计 (14)（二）勘查工作进度计划 (14)六、近三年勘查工程一览表 (16)七、单位资质证书 (16)八、企业法人营业执照 (17)一、工程概况2017年棚改旧改工程共有3个地块。
项目场区为村民安置工程拟建场区，此类建设项目通常为20层以下的住宅楼。
（一）自然地理项目场区地处山前冲积平原，地形较平坦。
区域内水系主要为巴漏河，区域内众多冲沟汇于巴漏河，巴漏河发源于市南部山区，向北流入小清河。
流经矿区段基本常年有水，雨季流量较大。
该区气候属温带季风大陆性气候，日照充足，四季分明，夏季多西南风，雨季在7、8月份，年平均降水量610.4mm，年平均气温为12.9℃，全年无霜期197天。
该地区地震动峰值加速度0.05g,地震烈度6度。
（二）区域地质概况1）地层、地质（1）奥陶纪马家沟组:为煤系地层的基底，分中、下统，缺失上统，为浅海相及泻湖相碳酸盐沉积。
下部为白云质厚层结晶石灰岩，其中部含条带状燧石结核，中、上部为灰色或灰黑色致密厚层石灰岩，含珠角石、头足类化石。
该层厚度在800m左右。
（2）石炭纪本溪组:厚50m左右本区揭露此段地层钻孔少，参照邻区地层资料，本组地层分上、下两段。
上段：由深灰色泥岩和厚层状石灰岩组成，有时夹薄煤层，所夹徐家庄灰岩，厚度较大，岩溶发育,和奥陶系石灰岩共同构成本区煤层的充水、含水层。
下段：由杂色粘土岩，铁质岩，及浅灰色砂岩组成。
（3）石炭—二叠纪太原组:厚162m左右本组地层为典型的海陆交互相沉积,主要由浅灰色砂岩、粘土岩和深灰色粉砂岩、泥岩及薄层石灰岩组成,含薄煤8-10层, 7、9、10-3煤层较稳定。
采空区专项勘察方案
采空区专项勘察方案采空区是指矿山开采完毕后形成的已采空的区域。
为了保护环境、确保矿山生态恢复，需要对采空区进行专项勘察。
下面是一份针对采空区的专项勘察方案，详细描述了勘察目标、工作内容、方法流程、数据处理和结果分析等内容。
一、勘察目标本次采空区专项勘察的目标是全面了解采空区的地质、地质灾害和生态环境状况，为后续采空区治理与生态修复提供科学依据。
二、工作内容1.采空区地质调查：对采空区的地质构造、岩性、断裂、脉络、地貌等进行详细的调查和描述，了解采空区地质特征和地质演化过程。
2.采空区地下水调查：通过地下水埋深、地下水位、水质等参数的调查，了解采空区域的地下水资源状况及动态变化，分析可能存在的水资源补给方式。
3.采空区地下空洞调查：通过现场勘察和测量，绘制全面的采空区地下空洞图，包括空洞的位置、大小、形态等信息。
4.采空区地质灾害调查：对采空区内可能发生的地质灾害进行调查，包括滑坡、崩塌、地震等灾害类型，评估灾害隐患程度。
5.采空区生态环境调查：对采空区内的植被、土壤、水文、气象等环境要素进行调查，分析采空区的生态系统状况。
三、方法流程1.搜集资料：收集采空区相关的地质、水文、地貌等资料。
2.现场调查：组织人员进行野外实地勘察，对采空区进行细致的现场调查、测量和采样。
3.实验分析：对采集到的样品进行实验室分析，包括物理性质、化学性质、生物性质等。
4.数据处理和分析：对实验结果进行统计、整理和分析，制作相关图表和报告。
四、数据处理1.地质数据处理：采用GIS技术对地质数据进行处理，制作采空区地质图、剖面图等。
2.水文数据处理：对采集到的地下水位、地下水化学成分等数据进行处理，得出水资源变化规律与可能的补给方式。
3.地质灾害数据处理：结合地质、地貌、构造等资料，评估采空区形成的地质灾害风险。
4.生态环境数据处理：通过统计分析，得出采空区的生态环境质量现状和潜在的生态修复方向。
五、结果分析对采空区专项勘察的结果进行分析，结合采空区的地质、地质灾害和生态环境条件，提出相应的治理和修复措施，包括填充、加固、绿化等。
采空区处理方法2篇
采空区处理方法2篇第一篇：采空区处理方法采空区是指已经采走煤炭的地下区域，在采煤过程中，如果建设不规范或处理不当，会对其周边环境造成严重影响，包括地面塌陷、地下水位降低、地表沉降等。
为了保护生态环境和减少资源浪费，必须对采空区进行处理。
一、采空区闭合法采空区闭合法是一种较为常见的采空区处理方法，其主要原理是用一定材料填充采空区，形成堆积而封闭采空区，使其不再接触外界，从而达到稳定采空区的目的。
采空区闭合法的具体步骤：首先，根据采空区的形态、大小和地质条件等因素，选择适当的填充材料，一般可选择钢渣、矿渣等具有一定硬度和稳定性的物质。
然后，将填充材料运输到采空区现场，推平堆积，再进行半干燥压实，最后用同类物料盖住填充材料表层。
该方法具有以下优点：一是可以解决采空区带来的环境问题，如地面塌陷、地下水位降低和地表沉降等；二是可以避免采空区对地表建筑物的不利影响。
二、采空区地下水充沛法采空区地下水充沛法是一种利用地下水填充采空区，达到处理的目的的方法。
一些采煤矿山站在环保和资源利用的角度，将其深部开采下沉区造成的地表塌陷形成的采空区钻孔或挖槽后，引用地下水进行充填处理，使其针对自然资源达到有效利用和环境保护的效果。
采空区地下水充沛法的具体步骤：首先，选定适合采空区地下水充沛的区域，并对该区域进行封闭处理，形成一定的地下空间。
然后，在某些地方采用工程井或自然井的方式与地下水源建立联系，形成一定的地下水循环，从而实现采空区的水充沛和地下水的再生利用。
该方法具有以下优点：一是可以解决采空区带来的环境问题，如地面塌陷、地下水位降低和地表沉降等；二是可以有效地利用地下水资源，提高矿山资源利用效率和减少浪费。
三、采空区贮存法采空区贮存法是一种通过将工业废渣、生活垃圾、城市尘埃等杂质填充到采空区中，使其达到矿物贮存的目的的方法。
该方法不仅可以解决采空区环境问题，还可以协助城市环境治理，为废弃物的处理和再利用提供新的途径。
采空区的勘察设计与治理技术
按采空区残余沉降量大小将采空区划分为三个区：
（1）稳定区 （2）基本稳定区 （3）不稳定区
根据工程性质的不同，分区参数亦不同，取值时应按具体工程性 质的要求而定。
稳定性评价（以铁路工程为例）
（1）.下列地段不宜做为建筑场地 ①在开采过程中可能出现非连续变形地段（地表产生台阶、裂缝、塌陷 坑等）。 H /m＜25～30 （H /m为采深采厚比，以下同）或H /m＞25～30，但地表覆
⑥地表倾斜大于10mm/m、地表水平变形大于6mm/m，或地表曲率大于 0.6mm/m2 的地段。
（2）下列地段作为建筑场地时，其适应性应专门研究。 ①采空区采深采厚比H/m<30 的地段。
②采深小（H 小于50m 地段），上覆岩层极坚硬，并采用非正规
开采方法的采空地段。
③地表倾斜为3～10mm/m，地表曲率为0.2～0.6mm/m2 或地 表水平变形为2～6mm 的地段。
剩余空洞体积估算方法为：
截止目前剩余采空区的体积（V）： V=Va－ΔV
式中：Va为采空区总体积，其值为：Va=S×M×K 式中：S为采空塌陷区面积，M为煤层厚度，K为煤层采取率。ΔV为
截止目前已经沉降变形的冒落岩石碎胀所充填体积。
采空区处理一般工程措施建议
（6）有害气体的类型，分布特征，压力及危害程度。
4、 勘察与测试 （1）综合物探。
采用电法、地震、地质雷达，必要时进行综合测井等综合 物探手段，其方法可参考下表。
采空区物探测线布置应根据：线路纵、横断面方向，并结合 工程性质，采空区的埋深、延伸方向进行布置，以查明采空区的 范围、埋深、采空区的空间大小、上覆岩、土层厚度。
采空区稳定性分析评价方法
稳定性分析评价主要是通过计算地基承载力、剩余地表变形量及残留空 洞的稳定性、地表破坏范围等来进行。 矿山开采沉陷的预计理论及方法较多，主要有： (1)基于实测资料的经验公式法，在我国广为使用的有负指数函数法、 典型曲线法等。
采空区专题工程地质勘察方案
1.前言1.1.工程概况1.1.1.上海至成都高速公路宜昌至巴东段位于湖北省中西部，路线大致呈北西～近东西向延伸，跨及宜昌市宜陵区、兴山县、秭归县、巴东县，止于火烧庵（鄂渝界），全长约178km。
1.1.2.我公司承担的工程地质勘察隶属第3标段。
K路线起于宜昌市兴山县高岚镇（K95+000），接第二合同段终点，经柏树园、卧佛山，跨高岚河后穿越林家山（1833.8m）于平邑口跨香溪河，至大石包村（K119+015）止，共24.015km。
由于工程地质条件十分复杂，第3标段设有多条比较线。
1.1.3.K线林家山隧道处的李家沟煤矿采空区。
矿界东西长1000m，南北宽850m，矿区面积0.85km2，批准采矿水平为标高240m～450m，年产规模3万吨/年。
1.1.4.掘进主平硐终点位于YK109+632右72.0m处, 标高246.0m。
按煤矿设计资料，隧道线ZK110+240、YK110+050前后在主平硐上方20m通过。
ZK109+570、YK109+560以东均为采空区段，其中ZK109+530～ZK109+570、YK109+512～YK109+560段线位附近开采标高为296.0～335.0m；隧道底板标为260m，按实际挖标高270m计算，该段采空区底板标高距离隧道标高为26.0～65.0m。
H线HYK109+360左148、右702～HYK110+368左17.5、右832.5通过李家沟煤矿南部，隧道底板设计标高260～270m间，即煤矿底采标高低于隧道底板20～30m。
1.1.5.李家山煤矿若继续开采将形成自隧道底板以下至洞身以上的倾斜状大面积采空－回填－积水区，采至隧道位置时，对隧道底板及洞身稳定有较大影响，甚至可能发生老窿突水。
1.1.6.在已有勘察认识的基础上，使用常规勘察手段无法查清采空区地段的工程地质及水文地质条件，故决定就该隧道进行采空区工程地质及水文地质专题勘察研究工作，为最终选定隧道工程场地和编制初步设计文件提供工程地质及水文地质依据。
采空区的勘测及工程处理
11.2.1 小型采空区
一．小型采空区的勘测。
小型采空区的巷道很不规则，且一般历史较久遗迹模糊，勘察难 度很大。
（一）搜集资料 小型采空区一般均未进行过专门的地质勘查，无规则开采，搜集 资料极为困难，需详细向当事者或者当地居民和有关方面的调查。其 主要内容是：矿层的分布范围，开采的深度、厚度和方法，开采和停 采的年限，主要巷道的位置、大小、断面尺寸、衬砌情况和采空区的 分布、塌落、支撑、回填情况，以及开采时地下水变化情况和开采计 划，今后规划等。 （二）测绘内容 1．坑洞的分布、位置、断面大小、延伸方向及其相应于铁路的 地表位置。 2．因采空影响而产生的陷坑、裂缝的位置、形状、大小、深度、 延伸方向及其采空区和地质构造的关系。 3．了解采空区附近工农业抽水和水利工程建设情况及其对采空 区的影响。 （三）勘探 若通过搜集资料、调查访问和地质测绘不能查明前述坑洞的有关
F——巷道单位长度侧壁的摩阻力（kN/m3/m），其值为：
F=Ptanφ
其中 P——楔形体 ABM 和 CDN 作用在 AB 或 CD 面上的主应力，
当取其最大值时
3
P
1 2
H
2
tan（2 45 -
） 2
则式 14-3 为：
Q
H[2a
H
tan
tan 2
(45
2
)]
（14-4）
14-4 H 一
板
拱
均布荷载
： ：
h＇
β
必须处理范围
β
（）
图 14-6 小型采空处理范围
45
p 2
（14-8）
p
arctan(tan
c) P
（14-9）
采空区治理工程施工及检测
采空区治理工程施工及检测随着中部崛起及基础建设的加速发展，煤炭被以不同方式开采,留下了大规模、大范围的采空区及塌陷区，造成采空区及塌陷区上方地基不稳，承载力下降。
为了提高矿区土地的利用率，在正确勘察和评价的基础上，对不同类型采空区地基进行针对性处理。
本文对采空区治理的手段、施工工艺、施工方法及工程质量检测等作了详细的阐述。
1采空区治理设计工作目标通过地表地质调查，布置变形监测及物探和钻探等地质勘察工作，利用相关资料对采空区稳定性作出定量评价，对需要处理的采空区提出具体的处理方法、工艺流程和质量控制措施。
2采空区治理工程施工准备2.1人员准备1）按规定的设计要求组织建设施工项目部；2）根据施工需要，配备工程地质、水文地质、钻探、试验测试、工程计量、安全、机械、计划等相关专业技术人员；3）特殊工种人员必须持证上岗（电工、焊工、铲车驾驶员等）；4）参与工程的施工人员须进行岗前培训，掌握必要的施工技术技能，合格后方能上岗。
2.2技术准备1.现场踏勘，了解本项目区域地形、地质地貌、施工条件、材料供给、水、电路等概况;2）阅读设计文件，熟悉施工工艺，掌握施工要点；核对设计施工工程量，检查有无工程中遗漏的项目；3）组织技术人员对施工工艺的可行性进行讨论，对疑点、难点应向设计单位提出书面性的会审意见；4）考查当地施工材料并取样送检；5）用送检合格的材料，按设计要求进行浆液配合比试验，确定注浆浆液的各项性能指标标准。
2.3设备及其他准备1）对施工场地进行合理规划，认真安排现场的施工用地，确定注浆站位置，原材料的堆放位置及临时设施用地范围应尽量避开钻孔施工位置；2）修筑施工便道，保证施工车辆正常通行；3）确定施工地的水源，铺设管道引水至注浆站；4）架设施工用电线路，配备临时用电设备；5）按设计文件要求，结合施工现场实际，组织调遣施工机械设备；6）根据施工周期、工程量建立相应规模的注浆站，配套站内注浆设备。
3采空区治理工程施工3.1钻孔施工3. 1.1原则及顺序1）首先安排技术先导孔钻探施工，全孔取芯，明确查明地层结构及采空区空间特征，确定钻探的施工工艺，指导全面钻探施工；2）钻探顺序由采空区底板标高最低处开始，向标高较高处推进;3）先施工场地四周帷幕孔，再施工中间注浆孔间隔法进行钻孔施工；4）钻探孔可超前注浆孔1孔~2孔;5）施工中，如遇钻孔注浆串浆、冒浆时，应终止钻孔施工，并将钻孔套管口堵塞，待注浆孔注浆结束后再进行该钻孔施工。
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建筑场地老采空区勘察及处理方法引言
在过去的几十年中，由于煤炭资源的开采，在中西部地区的一些老能源基地造成了大规模、大范围的采空塌陷区，导致上覆岩体冒落、断裂和弯曲，使岩体力学强度降低，造成老采空区上方建筑地基的承载能力下降。
随着西部大开发战略和基础建设的加速实施，随着小城镇建设的不断发展，由于可供建筑的地面严重不足，一些地区工业厂房和住宅楼不得不建在老采空区上方。
在建筑物荷载作用下，有可能使原本处于相对平衡状态的冒裂带岩体重新活化，使冒裂带岩体再压密。
地下残留空洞再冒落，导致地表产生附加移动和变形，进而使新建建筑物沉降，局部开裂、倾斜、直至倒塌。
因此，开展对老采空区建筑地基稳定性评价及其变形破坏规律的研究工作，对老采空区建筑地基的处理，采空区建筑物的布置及其抗变形结构设计等都具有极其重要的理论和实际运用价值。
目前，采空区建筑地基的处理一般采用灌浆技术，针对该项技术的研究和工程实践已有十多年的时间，取得了一定的成效，但是，由于对老采空区建筑物移动变形规律研究不够，一方面在采空区建筑地基处理设计中忽视了采空区的影响，留下了安全隐患;另一方面，使得采空区建筑地基处理设计的安全性偏高，增大了建设费用。
根据大量资料表明，矿区停止开采以后，采动破碎岩体会进行长期的蠕动，地表会继续进行缓慢的移动变形。
并且开采沉陷使采空区形成由残留空洞和破裂岩体构成的不良地质条件。
考虑采空区上方建筑荷载有可能使得原本处于相对平衡状态的上覆岩层重新发生“活化”，从而威胁到建筑物的安全和稳定。
因此，前期勘察中对采空区采深、采厚以及采空范围的划定就显得无比重要。
在实际工程勘察中，由于建
筑场地范围大、地质异常区不清楚、钻探成本高等原因，导致直接采用钻探对建筑场地进行勘测经济成本高而结果不理想，文中主要探讨采用物探与钻探相结合的综合勘察方法，先划定物探异常区再进行钻探验证，旨在结合工程实例说明其可行性以及实际效果。
1老采空区现场勘测技术与方法
建筑场地工程地质采矿条件的调查，主要是收集包括地形地貌、地质构造、水文气象条件、采空情况等详细资料，并对矿区分布图、地貌图、地质柱状图等资料进行分析，采空区初步勘探工作步骤如图1所示。
2采空区综合物探与钻探验证
2．1瞬变电磁法勘探技术
瞬变电磁法属于主动性勘测方法，适合目标埋深50～600m，适合于复杂地形，具有自动化数据采集、施工难度小等特点，但容易被常见的导电体等因素干扰。
老采空区中遭到破坏的上覆岩层的电阻率、密度、弹性等物理特征相对于完整覆岩发生的巨大改变，为使用物探勘测采空区提供了物理前提。
瞬变电磁的工作原理:瞬变电磁法(TEM)，是一种时间域电磁法。
其探测原理是在发送回线上加载电流脉冲击波，产生一个向地下传播的一次磁场，在受到地下不均匀介质的影响后将产生涡流，俗称“烟圈”。
由于一次场的频率域较高，屈服深度小，衰减快，因此可以探测浅部地层。
该“烟圈”在衰减过程中会产生二次场向地表传播，该二次场屈服深度大，能够反映深部地质的电性分布。
由于实际地下介质电性不同，在视电阻率图上会产生异常现象，推断矿体、地下水、残留空洞等的位置。
图2为瞬变电磁法在矿区的视电阻率剖面等值线图，可以清楚地反映地下采空区的空间位置特征。
采空区的地质及其地球物理特征:根据
矿区生产地质报告及其他相关资料，矿区内不同深度覆岩岩性电性特征见表1。
一般情况下，岩石的电阻率除了跟其物质组成有关以外，还跟其岩石的含水率有着密切的关系，即岩石的含水率越高，则其电阻率越低，反之亦然。
在采空区上覆岩层发生破坏以后，其整体的电阻率会高于完整岩体的电阻率，而在边缘区域，电阻率相差不大，且呈现层状延伸状态。
如果含有充水裂隙的岩层其整体区域电阻率降低，会在视电阻率图上显示为低阻异常。
由于空气的电阻率较高，空气附近区域的电阻率会明显高于周围未采空区的电阻率。
由于煤层的开采，采空区上覆岩层破坏后形成“三带”，该三带内岩性裂隙发育，此区域岩性的电阻率会高于正常覆岩。
2．2高密度电阻率法
高密度电阻率方法一般在地面布置很多电极，电极的位置在不断的改变，同时把电极先相关的位置测出来，从而达到对不同的深度探测的目的，如图3所示。
矿井高密度电阻率法是一种新型的直流电法技术，是集测深和剖面于一体的一种多装置，多极距的组合方法，具有一次布极即可进行多点，多极距和多参数的数据采集的优点;并通过数据处理求取比值参数，可突出异常信息，减少多解性与其它方法比较，此法具有高效率、信息丰富、解释方便、勘探能力显著。
可减少井下通讯不便可能造成的跑极错误和保证电极接地条件稳定的特点，是用于解决开采地质条件和水文地质等问题的理想矿井物探方法，非常适合井下施工。
2．3工程钻探验证
钻探是以“点”的方式直接获取采动岩体破坏情况，探明地下覆岩结构特征的最直接和最有效的方法。
从钻探过程中获取的资料不仅可以用来查明垮落带、裂隙发育以及覆岩情况详细的资料，而且。