昌吉市国土资源局地质矿产监测中心 新疆昌吉 831100
摘要：采空区的勘查工作需要多种技术方法相互配合解释，每一项技术方法的成果只是必要条件，并不是推断采空区特征的充分条件。采空区的勘查工作需要将地质调查、地球物理勘探、钻探、岩石力学实验等每一项勘查技术方法协调配合，每项的结果要相互验证，形成完整的技术链条，以此推断的采空区各项特征才更真实可靠，对规划工程建设提供的基础信息才更加准确可信。
关键词：矿产采空区；工程地质；勘查问题
我国在采空区建筑的勘查、设计、施工等方面都积累了一些经验。但是，由于不同采空区场地的类型、规模及开采条件不同，因此有必要明确采空区建筑的勘查、设计、施工、监测等技术标准，认真贯彻国家相关防灾减灾法规，确保采空区建筑的建设质量和运营安全。
1工程物探方法
1.1直流电法
一般在工程地质勘察时经常遇到一种情况，就是关于目的体埋深和规模较小的情况，这就要求进行电法勘察时必须小点距、高密度的进行数据采集，这与常规电法相比开展工作来说，施工效率高而且精度大。高密度电阻率法是探测地下岩土体目前最常用的方法，同时二维电的断面测量用的高密度电阻率法，具备两种功能就是剖面法与探测法。它的特点是信息量大和施工效率高，而且是通过自动采集系统采集数据的，这样可以实时处理软件资料，自动绘制和打印成果图件。电阻率的智能化程度也得到了很大的提高，对地下目的物的探测在一般勘查中很有效果；高密度电阻率法工作装置形式很多，可根据场地和勘查深度的情况选择点距与总电极数。
1.2地质雷达
有轻便、分辨率较高和抗干扰性强性质的地质雷达，在公路质量检测、考古和地质勘探方面发挥了很大的作用。影响地质雷达的探测深度和分辨率的主要因素是天线中心频率、距离、偶极方向，这些设备参数以及与地下介质的电性和电磁波在其中的传播速度有关。
2采空区场地的勘查要点
矿被开采后，地下留下采空区，采空区顶板围岩、稳定性直接影响到近地表是否产生塌陷区，所以这就要求对顶板围岩及矿层稳定程度进行研究，对岩石稳定程度研究目前已由定性描述转变为定量计算，但对矿层稳定性的分析，目前最关键是的依旧是对其定性的准确描述，定量的分析尽管在未来很具备发展的潜力，但还没有严格的形成统一标准，成为矿层稳定性的依据。因此，采空区问题变得更加棘手，难以完成定量分析。近年来，国内的采空区产生问题越来越多，其性质也越来越复杂，许多矿山都会出现很多未经处理的采空区，采空区是工作初期的最大问题，即使利用资料收集和钻探也无法确定采空区的相关位置。最近，许多经验丰富的物探工作者对采空区勘探进行了分析研究，获得了许多实用性的成果。值得一提的是，运用瞬变电磁、浅层地震、高密度电法相结合的全面物探方法，分析研究了采空区勘探。
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2.1采空区勘察的主要内容
采空区勘查的主要任务是查明老采空区的范围、埋深、充填程度以及上覆岩层的稳定性，预测现采空区和未来采空区的地表移动和变形特征，为建筑工程选址、设计、施工提供可靠的地质和岩土工程资料，具体内容如下。
①矿区地层岩性、地质构造情况以及水文地质条件。
②矿层的产状、层数、埋深及上覆岩土层性质等。
③矿产开采方法、深度、厚度、顶板管理方法开采边界等。
④查明查清地表塌陷范围、破坏形式、发展趋势。
⑤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、地下水位变化和影响半径及其对采空区的稳定性、治理工程的影响。
⑥场地地形以及地基岩土的基本物理力学性质。
⑦已有建筑物类型、结构及其对地表变形的适应性，调查当地建筑经验。
2.2常用的勘查方法
采空区勘察初期需要进行工程地质分析、采矿调查，大概确定采空区的范围，在此基础之上，依据测区地形、地质、地表物理条件，有明确目的采用几种物探方法进行探测；再根据调查及物探结果钻孔进行验证；最后全方面分析地质、物探和钻探资料，圈定采空区范围和有关形态，明确地查清采空区面积及赋存状况。采空区勘查主要通过资料收集、调查访问，根据不同的场地物性条件，通常还需要借助相关的技术手段。
2.2.1工程地质测绘
为了分析采空区以及附近其他区域的地质层结构、表面岩性、地质物理条件、地下采空区的分布情况、采矿地理位置等，通常需要进行地质调查与分析。调查所采矿层顶底板的岩性、厚度及覆岩性的结构类型，在条件允许的情况下，还需要进行井下测量工作，分析采空区的剖面图。
2.2.2电法勘探
电法勘探是应用于勘察采空区的一种重要的物探方法，其中，分为高密度电法和电测深法。高密度电法的采空区探测最适宜深度为100m以内，上限为150m，采空区埋深与其直径的比值要小于40。由于不同位置地质层的直径、围岩电性差异性都存在差异，电法勘探资料必须与其他勘查方法所得成果综合对比、分析。
2.2.3地震勘探
地震勘探主要用来确定基岩埋深、最大顶界起伏程度以及风化厚度；断层破碎带的宽度及断层位置，岩体工程地质分类、地基改造效果检查，采空区的变形情况等，地震勘探通常使用方法为折射波法和面波法。
折射法是采用红外波进行地质勘探。考虑到折射波最先到达地面，所以十分容易检测和观察。但必须在盲区以外接收它。用于探测地下采空区时，通常可以探测到表层10——100m的深度。当采空区直径与折射波长相近时，才可以明确地探测并记录，即采空区的尺寸大约为10m时，才会有相应的反应，小于10m时，则效果不明显，不易探测到。
面波分为瑞雷波和勒夫波，由于瑞雷波更容易识别、测量，所以面波勘探一般指瑞雷波勘探。通过人工震源激发会出现各种不同频率的哈雷波，找出波速与频率变化的关系，从而确定地表岩土的哈雷波的波速与中心点坐标的关系，以得到真实的地质信息。面波勘探在l/2深度以内才会探测到结果信息，对普通的土层有效深度约为40——50m。在基岩层比较浅的位置可以深达约100m。精度上，只要采空区尺寸不小于其深度的1/10，理论上是可以探测出来的，其精度一般会控制在±5%之内。
2.2.4工程钻探
工程钻探是对地表检测、调查资料及地球物理条件探测成果进行准确的验证。从而实现地层结构的分析；采空区的深度、厚度、顶板岩性；查明采空区所引起的崩裂带、空隙带和弯曲带的深度、相应高度和发育状况等细节情况。
3 结语
采空区是指人为开采地下资源而留下的地下空间。若开采空间埋深很大或者尺寸较小，则因开采造成的围岩变形会局限在一个很小的范围内，难以波及地表；若开采空间位置很浅或者尺寸很大，这时围岩变形往往波及地表，容易造成矿震、地面塌陷、地表植被破坏等多种形式的灾害。另外，采空区造成的场地形变具有明显的时空变异性，因此，相比一般场地而言，采空区场地勘查内容、研究方法以及建筑物的选址、选型都有其特殊性。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通运输部。采空区公路设计与施工技术细则（JTG/TD31-03-2011），北京：人民交通出版社，2011.
[2]项伟，唐辉明。岩土工程勘察[M].北京：化学工业出版社，2012.
论文作者:陈有宝
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/8
标签：采空区论文; 地质论文; 地表论文; 物探论文; 方法论文; 矿层论文; 围岩论文; 《基层建设》2018年第19期论文;