莱芜市恒吉工程勘察有限公司 山东莱芜 271199
摘要：本文对关于煤矿采空区勘察及处理的问题进行了探讨，文章从阐述小型煤矿采空区特征入手，进一步介绍了几种常见的煤矿采空区勘察方法，并且分析了采空区勘察方法的初选及验证要点，最后研究了煤矿采空区的处理方法。
关键词：煤矿采空区；特征；勘察方法；初选及验证要点；处理方法
前言
煤炭作为我国重要的基础能源，一直以来都受到高度重视，而煤炭的开采、生产、供应环节更是形成了一条庞大的产业链，衍生出了一系列的工业、商业企业单位。煤炭的开采是非常重要的一个环节，在开采过程中，会对周边地区的环境形成巨大的影响，采空区就是煤矿开采之后所预留的空洞，它需要得到相关单位的重视，运用专业方法对其进行适当的勘察和处理。
1 小型煤矿采空区特征
煤矿采空区通常指的是在煤矿施工阶段，对地下煤炭或煤矸石等物质开采结束后所残留的空洞或空腔。一般情况下，对煤矿进行开采后所留下的采空区在布局上会体现明显特点。比如因为采煤作业往往历时长久历史悠久，许多采煤活动往往会延续几十年不停止；采空区的埋藏往往相对较浅，加上其分布地带的连续性不强，伴随着采煤随意性的问题，使得采空区也带有随意性特征。而煤层的深度浅，分布断断续续，采煤规律性不强，就使得大规模的煤矿开采比较困难。此外，如果工作人员对采空区资料的采集不够全面；现在的地表房屋房龄存在巨大差别，老房龄险房集中度高，地表沉降及地面塌陷调查工作也面临诸多挑战。
2 煤矿采空区勘察方法
2.1高密度电法
这种方法又被称作高密度电阻率法，它将岩、土在导电性上的差别作为前提，对人工施加稳定电流场后的地下传导电流分布状况进行更深入的分析，它采用的是电探方式的理念，矿区典型剖面如下图所示。在目前，对采空区进行勘察的过程中，高密度电法是运用最为广泛的一种方法，能借此获取到相对精确的数据，在分布广的较大型采空区中运用频率最高，但对比较小型的煤矿和因滥采煤矿而留下的采空区而言，特别是高压电线分布密集的采空区，勘探线的布局往往不够连续，因此达不到理想的精度。
2.2瞬变电磁法
瞬变电磁法，其含义是指借助不接地回线或按地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用回线或电极观测二次涡流场的方法。这种勘察手段更多的运用在充水型采空区范围内，工作人员往往会将瞬变电磁法和高密度电法的进行互补利用，得到充水型、非充水型采空区的分布结构图。
2.3浅层地震法
浅层地震法的利用，可以对对疑似探明采空区的部位做相对准确的勘察，这种方法借助地震波的折射原理，对浅层具有波速差异的地层或构造进行有效的探测。
3 采空区勘察方法的初选及验证
3.1收集资料、调查走访、确定物探方法
工作人员需要做好现场调查工作，借助对周围煤矿的地质报告及开采方式的把握，比如部分煤矿选择巷道开采或者常规支护等方式，可能存在着滥采煤层的问题，使得采空区分布的立体空间比较广；在此信息基础上明确此地的地质情况、水文条件、工程概况等现状，明确采空区的实际类型。其次，通过走访当地居民，基本确定地表沉降范围及地面塌陷位置。而在方法选择方面，需要对高密度电法、瞬变电磁法及浅层地震法等不同方法的内涵进行准确的把握，在此基础上进行合理运用。
3.2根据物探结果和地表调查结果进行工程钻探验证
对于部分连续性不强的分散性采空区，往往不能直接下洞进行观察验证，此时工程钻探就是非常有效的辅助工具，它可以对物探结果做科学的检验和证明。在勘察工程钻探验证的位置选择工作中，可以参考以下几种方案，其一是在对多种物探手段进重复利用的不正常地带或者是通过对标准剖面进行比对后能够确认的采空区地点；其二是利用调查走访等方式加以确定的出现了地面沉降、塌陷等等现象的地带，或者群众认为存在放炮振动严重的地带；此外，还可以对各种类别的异常区地带或者是周边的地表建筑发生墙体开裂、田地开裂等现象的地带做全面的了解和科学的选择。
4 煤矿采空区的处理方法
目前，国内外采空区治理方法可分为五大类，即封闭法、充填法、地下峒室崩落矿柱法、小孔径崩落矿柱法、露天采场深孔爆破法、抛掷爆破法等。
4.1封闭法
封闭法往往是被使用在部分面积比较窄、相对独立的、不会对周围建筑或环境造成巨大破坏的、能够实现自由塌陷的采空区。而对于露天开采环境下的采空区，采用封闭法往往是毫无作用的，而它对原煤运输巷道影响区的处理却会表现出巨大的吻合度。
4.2充填法
充填法在我国目前比较成熟，根据充填材料的不同，有多种充填方式主要有：干式、高浓度全尾砂、膏体胶结和高水速凝全水固化胶结等，这些充填法在技术上都是可行的。
4.3地下硐室矿柱崩落法和小孔径矿柱崩落法
这两种方法一般适用于露天开采境界内原先地采所留煤柱以及采空区顶板岩石破碎严重的采空区处理。它比较难实施，工程投资较大，效率低下，所以也不宜采用。
4.4抛掷爆破法
抛掷爆破法分为硐室抛掷爆破和钻孔抛掷爆破，峒室爆破法主要用于巷道还在的采空区。由于露天矿境界内采空区大都没有具体的巷道，不适用。而钻孔抛掷爆破需要配合岩石的抛掷爆破来进行，它具有以下特点：①台阶高度大，上部作业设备离采空区顶板距离较远，大于上覆岩层安全厚度，设备作业安全；②装药量大，顶板垮落充分，充填的较密实。③大块率较大，还得二次处理。露天采场深孔爆破法就是利用露天矿生产所用深孔爆破法来处理采空区同时达到爆破岩石的目的。相比较前面的几种方法，露天采场深孔爆破法把露天矿采空区处理和爆破岩石紧密结合在一起，具有投资少、施工技术简单、安全可靠等优点。因此，把它用于露天采场内采空区处理是比较理想的。
结语
综上所述，加强对煤矿采空区勘察及处理问题的探讨，意义重大。工作人员需要明确小型煤矿采空区特征；同时掌握几种常见的煤矿采空区勘察方法，如高密度电法、瞬变电磁法、浅层地震法等等；并且把握采空区勘察方法的初选及验证要点，包括收集资料、调查走访、确定物探方法，以及根据物探结果和地表调查结果进行工程钻探验证等等；在此基础上，对煤矿采空区的处理方法进行研究，如封闭法、充填法、地下硐室矿柱崩落法和小孔径矿柱崩落法、抛掷爆破法等。
参考文献：
[1]昝雅玲，吴慧琦.矿区水文地质工程地质勘探规范附录F经验公式适用条件的探讨[J].科技情报开发与经济，2010，20（34）：220-221.
[2]孙久怀，任义.关于煤矿采空区勘察及处理[J].城市建设理论研究（电子版），2014（23）.
[3]王人杰，雒义超，张辉.关于煤矿采空区岩土工程勘察及处理[J].城市建设理论研究（电子版），2015（17）.
论文作者:李臣臣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/26
标签：采空区论文; 煤矿论文; 方法论文; 矿柱论文; 崩落论文; 物探论文; 地表论文; 《基层建设》2018年第15期论文;