《采空區(qū)的勘察設(shè)計(jì)與治理技術(shù)》規(guī)范

1、中煤科工集團(tuán)西安研究院中煤科工集團(tuán)西安研究院劉劉 天天 林林呼和浩特呼和浩特20122012年年7 7月月采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T D 31-03-2011JTG/T D 31-03-2011）目錄概念煤層采空區(qū)塌陷垂直“三帶”示意采空區(qū)采空程度分類及其特征根據(jù)采空程度分為小型采空區(qū)A.大面積采空區(qū)小型采空分類表小型采空的地表變形類型及特征地表變形類型為地表塌陷和開(kāi)裂。小型采空范圍狹窄，多呈巷道式，地表不會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)盆地，但由于開(kāi)采深度淺，又任其自由坍落，地面變化劇烈。地表裂縫的分布常與開(kāi)采工作面方向平行，且隨開(kāi)采工作面的推進(jìn)而不斷向前發(fā)展。除極淺的采

2、空外，裂縫一般上寬下窄，無(wú)顯著位移。大型采空變形和特征大型采空區(qū)的變形主要是在地表形成移動(dòng)盆地。即位于采空區(qū)上方，當(dāng)?shù)叵虏煽蘸?，隨之產(chǎn)生地表變形，開(kāi)始形成凹地 ，隨著采空區(qū)不斷擴(kuò)大，凹地不斷發(fā)展，形成凹陷盆地，此盆地稱為移動(dòng)盆地。根據(jù)地表變形值的大小和變形特征，自移動(dòng)盆地中心向邊緣在水平上可分為三個(gè)區(qū)：均勻下沉區(qū)：（中間區(qū)）即移動(dòng)盆地的中心平底部分。移動(dòng)區(qū)：又稱內(nèi)邊緣區(qū)或危險(xiǎn)變形區(qū)，區(qū)內(nèi)變形不均勻，對(duì)建筑物破壞作用較大。1.輕微變形區(qū)：外邊緣區(qū)，地表變形值較小，一般對(duì)建筑物不起損壞作用，以地表下沉值10mm 為標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)劃分其外圍邊界。從垂直方向上講，地下礦層大面積采空后，礦層上部失去支撐，平衡

3、條件被破壞，采空區(qū)上方巖體隨之變形。采空區(qū)上方巖體的變形，總的過(guò)程是 自下而上逐漸發(fā)展的漏斗狀沉落，其變形情況可分為三個(gè)帶：冒落帶（崩落帶），采空區(qū)頂板破碎坍落形成，其厚度一般為采礦厚度的34 倍。 裂隙帶（破裂彎曲帶）處于冒落帶之上，并產(chǎn)生較大的彎曲和變形，其厚度一般取采礦厚度的1218 倍（從礦層頂板向上的厚度）。彎曲帶（不破裂彎曲帶）裂隙帶頂面至地面的厚度。上述三個(gè)分帶適于水平狀巖層，根據(jù)采空區(qū)大小、采礦厚度和開(kāi)采深度的不同，上述三個(gè)帶不一定同時(shí)存在。采空區(qū)的勘察方法 采空區(qū)的探測(cè)，目前，國(guó)內(nèi)外主要是以資料收集、資料收集、采礦情況調(diào)查、工程鉆探、地球物理勘探采礦情況調(diào)查、工程鉆探、地球物

4、理勘探為主，輔以變形觀測(cè)變形觀測(cè)、水文試驗(yàn)水文試驗(yàn)等。采空區(qū)勘察技術(shù)方法選擇總結(jié)以往工作經(jīng)驗(yàn)，在多種多樣的勘察技術(shù)中，采礦資料的收集、工程地質(zhì)調(diào)查、采礦調(diào)查是采空區(qū)勘察工作的基礎(chǔ)，已往的采空區(qū)勘察忽視這方面工作或?qū)Υ酥匾暡粔?，往往使物探和鉆探工作陷入盲目狀態(tài)。應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)調(diào)查、采礦調(diào)查，大概確定采空區(qū)部位及范圍，然后根據(jù)測(cè)區(qū)地形、地質(zhì)、地球物理?xiàng)l件，結(jié)合高速公路勘察工作三個(gè)階段的要求，有目的的選用幾種物探方法進(jìn)行探測(cè)；再根據(jù)調(diào)查及物探結(jié)果布設(shè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證；最后綜合分析地質(zhì)、物探和鉆探資料，圈定采空區(qū)范圍、形態(tài)，經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確地查清沿線的采空區(qū)分布及賦存狀況。采空區(qū)勘察范圍及深度采空區(qū)勘察范圍

5、目前，國(guó)內(nèi)采空區(qū)勘察工作中確定勘察范圍主要以采空區(qū)地表移動(dòng)盆地分布范圍為準(zhǔn)。采空區(qū)勘察深度一般要求至少深入采空區(qū)底板若干米，根據(jù)工程實(shí)踐，一般深入采空區(qū)底板2米以上。采空區(qū)勘察一般流程1 、搜集資料大面積采空區(qū)以資料為主。（1）搜集各種地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)資料，借以了解地層構(gòu)成，產(chǎn)狀和構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等。（2）搜集礦床分布圖，以了解礦床分布范圍、層次、開(kāi)采深度、厚度及埋藏特征和上覆巖層的巖性、構(gòu)造等。采空區(qū)勘察技術(shù)（3）搜集采掘工程平面圖、井上下對(duì)照?qǐng)D、采區(qū)平面布置圖、開(kāi)采規(guī)劃圖，以了解采空區(qū)的位置、開(kāi)采歷史、計(jì)劃、開(kāi)采方法、開(kāi)采邊界、頂板處置管理方法、工作推進(jìn)方向和速度、巷道平面展布方向、斷

6、面尺寸及相應(yīng)的地表位置、頂板的穩(wěn)定情況、塌落、支撐回填、積水清況、洞壁完整性和穩(wěn)定程度以及遠(yuǎn)景開(kāi)采規(guī)劃等。（4）搜集地表變形與有關(guān)變形的觀測(cè)，計(jì)算資料，包括地表最大下沉值、最大傾斜值、最小曲率半徑，陷坑、臺(tái)階、裂縫的位置，形狀、大小、深度、延伸方向及其與地質(zhì)構(gòu)造、開(kāi)采邊界、工作面推進(jìn)方向等的關(guān)系。2 、調(diào)查訪問(wèn)利用區(qū)域地質(zhì)資料分析、實(shí)地調(diào)查、訪問(wèn)知情人或群訪為主要手段，調(diào)查內(nèi)容如下：（1）礦區(qū)的分布范圍，礦層的開(kāi)采范圍、深度、層數(shù)。（2）開(kāi)采方法和頂板管理，巷道寬度、高度、延伸方向，采空區(qū)的塌落情況。（3）采空區(qū)開(kāi)采歷史及規(guī)劃發(fā)展情況。（4）采空區(qū)地下水發(fā)育情況，排水、抽水情況及對(duì)采空區(qū)穩(wěn)定的

7、影響。（5）建筑物變形情況和防治措施。（6）有條件時(shí)，可進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。采空區(qū)調(diào)查表3 、地質(zhì)調(diào)繪（1）地形地貌，地質(zhì)構(gòu)造，地層時(shí)代、成因、巖性、產(chǎn)狀，礦層的分布范圍、開(kāi)采深度、厚度等。（2）不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型，分布位置與規(guī)模。（3）地下水水位變化幅度，了解采空區(qū)附近工農(nóng)業(yè)抽水和水利工程建設(shè)情況及其對(duì)采空區(qū)穩(wěn)定的影響及地表水、地下水水質(zhì)及其腐蝕性。（4）地表變形情況，塌陷、裂縫、臺(tái)階的分布位置，形狀、大小，深度，延伸方向，發(fā)生時(shí)間，發(fā)展速度以及它們與采空區(qū)、巖層產(chǎn)狀主要節(jié)理、斷層、開(kāi)采邊界、工作面推進(jìn)方向等的相互關(guān)系，移動(dòng)盆地的特征、邊界。（5）建筑物變形情況，變形的類型（傾斜、下沉、開(kāi)裂），發(fā)

8、生的時(shí)間，發(fā)展速度，裂縫分布規(guī)律、延伸方向、形狀大小，建筑物結(jié)構(gòu)類型，所處位置及長(zhǎng)軸方向與采空區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、開(kāi)采邊界、工作面推進(jìn)方向的相互關(guān)系及地基加固處理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。（6）有害氣體的類型，分布特征，壓力及危害程度。4、 勘察與測(cè)試（1）綜合物探。 采用電法、地震、地質(zhì)雷達(dá)，必要時(shí)進(jìn)行綜合測(cè)井等綜合物探手段，其方法可參考下表。 采空區(qū)物探測(cè)線布置應(yīng)根據(jù)：線路縱、橫斷面方向，并結(jié)合工程性質(zhì)，采空區(qū)的埋深、延伸方向進(jìn)行布置，以查明采空區(qū)的范圍、埋深、采空區(qū)的空間大小、上覆巖、土層厚度。常用物探方法常用物探方法采用物探組合方法地形情況 地形平坦、較平坦 地形起伏較大 采空區(qū)埋深（m） 1010-3030

9、-100 100第一種方法 地質(zhì)雷達(dá)法 高密度電法瞬變電磁法 地震反射波法 瞬變電磁法第二種方法 高密度電法 瞬變電磁法地震反射波法瞬變電磁法地震反射波法第三種方法瞬態(tài)面波法 瞬態(tài)面波法可控源音頻大地電磁法 （2）觸探。有條件時(shí)也可以采用，如埋深較淺、覆蓋層為土層等。（3） 鉆探與測(cè)試鉆探。 根據(jù)搜集的圖紙資料、調(diào)查測(cè)繪以及物探的成果資料，綜合分析，確定鉆孔的數(shù)量及深度，以進(jìn)一步驗(yàn)證物探結(jié)果，得以相互補(bǔ)充和驗(yàn)證，鉆孔深度應(yīng)鉆至最低層洞底地層以下不少于2米。布孔應(yīng)結(jié)合工程和坑洞展布情況以及物探異常點(diǎn)，經(jīng)綜合分析研究后進(jìn)行布置。測(cè)試(a)對(duì)上覆不同性質(zhì)的巖、土層，應(yīng)分別取代表性試樣進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)

10、試驗(yàn)，提供穩(wěn)定性檢算及工程設(shè)計(jì)所需參數(shù)。(b)分別取地表水及地下水樣作水質(zhì)分析。(c)對(duì)煤層或可能儲(chǔ)氣部位，必要時(shí)進(jìn)行有害氣體含量及壓力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。5、 地表變形的觀測(cè)線路通過(guò)大面積采空區(qū)，當(dāng)缺乏資料且勘探難以查明采空區(qū)的基本特征時(shí)，應(yīng)進(jìn)行定位觀測(cè)，直接查明地表變化特征，變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)。（1）觀測(cè)線宜平行或垂直礦層走向成直線布置，其長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)移動(dòng)盆地的預(yù)計(jì)變形范圍，走向觀測(cè)線（即觀測(cè)線平行礦層走向），應(yīng)有一條測(cè)線通過(guò)預(yù)計(jì)最大下沉值的位置；傾向觀測(cè)線（即觀測(cè)線垂直礦層走向）不宜少于2 條。 方法是先確定礦層走向，然后根據(jù)礦區(qū)已有的地表移動(dòng)資料，確定走向觀測(cè)線和傾向觀測(cè)線。且觀測(cè)線上的觀測(cè)點(diǎn)間

11、距應(yīng)大致相等。定位觀測(cè)點(diǎn)間距開(kāi)采深度H（m）5050100100200200300300400400觀測(cè)點(diǎn)間距L（m）10102020303040405050（2）觀測(cè)周期t 可根據(jù)地表變形速度和開(kāi)采深度公式計(jì)算，或根據(jù)下表確定。公式中t觀測(cè)周期（月） k系數(shù)（一般為23）n水準(zhǔn)測(cè)量平均誤差（mm） S地表變形的月下沉量（mm/月）觀測(cè)周期表開(kāi)采深度H（m）5050100100150150200200觀測(cè)周期（d）102020303060609090（3）在觀測(cè)地表變形的同時(shí)，應(yīng)觀測(cè)地表裂縫、陷坑、臺(tái)階的發(fā)展和建筑物的變形情況。（4）觀測(cè)資料的整理：繪制下沉曲線圖，下沉等值線圖，水平變形分布圖

12、。根據(jù)有關(guān)變形值，劃分地表變形區(qū)的范圍。如根據(jù)建筑物對(duì)地表變形區(qū)的容許極限值，確定移動(dòng)區(qū)范圍（內(nèi)邊緣區(qū)），根據(jù)地表下沉10mm 的下沉值，確定輕微變形區(qū)，即移動(dòng)盆地的范圍。計(jì)算盆地內(nèi)有關(guān)地點(diǎn)的地表下沉值、傾斜值、曲率、水平移動(dòng)值和水平變形值。對(duì)正在開(kāi)采和將來(lái)開(kāi)采的采空區(qū)，應(yīng)預(yù)算其最大變形，（最大下沉值、最大傾斜值、最大曲率、最大水平移動(dòng)值和最大水平變形值）對(duì)緩傾巖層或地表變形平緩連續(xù)時(shí)，可按2.2.7 條有關(guān)方法計(jì)算最大變形值。原始測(cè)量記錄。6、地表移動(dòng)和變形的預(yù)測(cè)地表變形分為：兩種移動(dòng)和三種變形。兩種移動(dòng)為垂直移動(dòng)（下沉）垂直移動(dòng)（下沉）和水平移動(dòng)水平移動(dòng)。三種變形為傾斜變形，彎曲（曲率）和

13、水平變形（伸傾斜變形，彎曲（曲率）和水平變形（伸張或壓縮）張或壓縮）。國(guó)內(nèi)通用的預(yù)測(cè)計(jì)算方法為概率積分法概率積分法。（1）地表最大下沉值 首次采動(dòng)時(shí)，充分采動(dòng)情況下的最大下沉值計(jì)算：Wmax=.mCos其中： Wmax最大下沉值(mm) m礦層的真厚度(m)礦層傾角() 下沉系數(shù)(mm/m) (見(jiàn)下表)下沉系數(shù)參數(shù)值表（2）地表最大傾斜、最大曲率、最大水平移動(dòng)和變形的預(yù)測(cè)地表最大下沉速度按公式計(jì)算采空區(qū)處理一般工程措施建議（1）建筑選址時(shí)，以盡量避開(kāi)采空區(qū)為宜，尤其是礦層急傾斜的礦區(qū)更應(yīng)如此。（2）在已有建筑物的地下開(kāi)采，或建筑物要通過(guò)正開(kāi)采的礦區(qū)時(shí)，常采取以下保護(hù)措施，防止地表和建筑物變形。

14、u留設(shè)保護(hù)礦柱u改變開(kāi)采工藝，減小地表下沉量。如：（a）采取充填法處理頂板，及時(shí)全部充填或兩次充填，以減少地表下沉量。（b）減少開(kāi)采厚度或采用條帶法（房柱式）開(kāi)采，使地表變形值不超過(guò)建筑物的容許極限值。（c）增大采空區(qū)寬度，使地表移動(dòng)充分和建筑物很快處于盆地中部的均勻下沉區(qū)。（d）控制開(kāi)采的推進(jìn)速度均勻，合理進(jìn)行協(xié)調(diào)開(kāi)采。（3）加強(qiáng)建筑物基礎(chǔ)剛度和上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。（4）加強(qiáng)維修養(yǎng)護(hù)，在地表變形期，特別是變形活躍期，應(yīng)加強(qiáng)巡道，對(duì)建筑物加強(qiáng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)變形及時(shí)維修。（5） 松土坑洞已坍塌成陷坑，空洞小時(shí)，僅做地表夯實(shí)，可不做其它處理。（6.）坑洞埋深較深，可用試坑和分段拉槽的方法，用普通土或卵石土灌

15、注回填夯實(shí)。（7）對(duì)建筑有影響且埋深較淺的采空，可用開(kāi)挖回填方法處理。（8）埋深較深,面積較大的采空區(qū)可用鉆孔壓力注漿處理。（9）根據(jù)洞穴變形的預(yù)測(cè)值，選擇相應(yīng)的和允許變形的建筑結(jié)構(gòu)形式。采空區(qū)兩階段勘察成果報(bào)告編制采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法公路采空區(qū)場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法：1）開(kāi)采條件判別法2）地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)法（概率積分法）3）地表移動(dòng)變形觀測(cè)法4）極限平衡分析法5）數(shù)值模擬法采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法1）開(kāi)采條件判別法該方法通過(guò)資料收集、采空區(qū)專項(xiàng)調(diào)查、參照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，掌握影響采空區(qū)穩(wěn)定性的相關(guān)資料，綜合考慮采深采厚比、回采率、停采時(shí)間、開(kāi)采方式及上覆巖層性質(zhì)等因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法2）地表移

16、動(dòng)變形預(yù)計(jì)法（概率積分法）地表變形預(yù)計(jì)采用概率積分法，根據(jù)地質(zhì)、采礦條件、合理選擇計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)進(jìn)行地表變形預(yù)計(jì)。相關(guān)公式可參照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法3）地表移動(dòng)變形觀測(cè)法通過(guò)地表變形觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行及時(shí)整理分析，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)下沉、位移計(jì)相鄰點(diǎn)間的傾斜、曲率值和水平變形值；繪制地表下沉、傾斜、曲率、水平變形曲線和最大沉降過(guò)程曲線；計(jì)算地表下沉速率，分析地表變形發(fā)展趨勢(shì)和剩余移動(dòng)變形量，以作出穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法4）極限平衡分析法該方法適用于開(kāi)采分為較小，上覆巖層可形成冒落拱的近水平單一巷道采空區(qū)。計(jì)算在路堤自重荷載及行車(chē)荷載作

17、用下，維持巷道頂板穩(wěn)定的臨界埋藏深度Hcr，判斷采空區(qū)穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法5）數(shù)值模擬法該方法適用于多層采空區(qū)，以及橋梁基礎(chǔ)、隧道等重要工程穿越或壓覆采空區(qū)等復(fù)雜工況下。采用的方法有：有限元法、離散元法、邊界元法或兩種以上方法耦合使用。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)公路采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)可分為場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和公路工程地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)兩部分。（1）場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：采空區(qū)地表剩余下沉量為依據(jù)。（2）公路工程地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：各類工程地基容許變形值作為評(píng)價(jià)依據(jù)。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場(chǎng)地穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)標(biāo)

18、準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場(chǎng)地穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場(chǎng)地穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場(chǎng)地穩(wěn)定性。不規(guī)則柱式采空區(qū)，根據(jù)其采深采厚比確定。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場(chǎng)地穩(wěn)定性。單一巷道式采空區(qū)，采用極限平衡分析方法，計(jì)算頂板臨界深度Hcr及穩(wěn)定系數(shù)Fs，

19、評(píng)價(jià)穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)公路采空區(qū)地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用公路工程地基容許變形值確定。采空區(qū)穩(wěn)定性分區(qū)劃分原則劃分原則根據(jù)采空區(qū)地表變形的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮以下因素的影響：（1）采空區(qū)自身頂板、煤柱及底板的穩(wěn)定性；（2）采礦地質(zhì)條件等；（3）特殊構(gòu)筑物的要求，如橋梁等；（4）地表變形計(jì)算分析成果。劃分為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定四個(gè)等級(jí)。穩(wěn)定性評(píng)價(jià)（以鐵路工程為例）（1）下列地段不宜做為建筑場(chǎng)地在開(kāi)采過(guò)程中可能出現(xiàn)非連續(xù)變形地段（地表產(chǎn)生臺(tái)階、裂縫、塌陷坑等）。H /m2530 （H /m為采深采厚比，以下同）或H /m2530，但地表覆蓋層很薄且采用高落式等非正規(guī)開(kāi)采方法或上覆巖層受

20、地質(zhì)構(gòu)造破壞時(shí)，地表將出現(xiàn)大的裂縫或塌陷坑，易出現(xiàn)非連續(xù)的地表移動(dòng)和變形。處于地表移動(dòng)活躍地段。特厚礦層和傾角大于55的厚礦層露頭地段（易造成礦層抽冒）。由于地表移動(dòng)和變形，可能引起邊坡失穩(wěn)和山崖崩塌的地段。地下水位深度小于建筑物可能下沉量與基礎(chǔ)埋深之和的地段。地表傾斜大于10mm/m、地表水平變形大于6mm/m，或地表曲率大于0.6mm/m2 的地段。（2）下列地段作為建筑場(chǎng)地時(shí)，其適應(yīng)性應(yīng)專門(mén)研究。采空區(qū)采深采厚比H/m30 的地段。采深小（H 小于50m 地段），上覆巖層極堅(jiān)硬，并采用非正規(guī)開(kāi)采方法的采空地段。地表傾斜為310mm/m，地表曲率為0.20.6mm/m2 或地表水平變形為2

21、6mm 的地段。老采空區(qū)可能活化或有較大殘余影響的地段（3）下列地段為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，可以做為建筑場(chǎng)地已達(dá)充分采動(dòng)，無(wú)重復(fù)開(kāi)采可能的地表移動(dòng)盆地的中間區(qū)。預(yù)計(jì)的地表變形值小于下列數(shù)值的地段：地表傾斜3mm/m地表曲率0.2mm/m2地表水平變形2mm/m采空區(qū)治理技術(shù)構(gòu)筑物下伏采空區(qū)處治方案主要有3 類：(1) 地面構(gòu)筑物抗變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施，采用柔性設(shè)計(jì)原則、剛性設(shè)計(jì)原則或綜合措施，以吸收和抵抗變形。(2) 采空區(qū)地基處理措施，預(yù)防和控制地表殘余沉陷的發(fā)生。此類方法可細(xì)分為4 種： 全部充填采空區(qū)支撐覆巖，以徹底消除地基沉陷隱患，采用注漿充填、水力充填和風(fēng)力充填等，其中，以注漿法應(yīng)用最廣泛、效果最

22、好； 局部支撐覆巖或地面構(gòu)筑物，減小采空區(qū)空間跨度，防止頂板的垮落，常用的方法有注漿柱、井下砌墩柱和大直徑鉆孔樁柱或直接采用樁基法等； 注漿加固和強(qiáng)化采空區(qū)圍巖結(jié)構(gòu)，充填采動(dòng)覆巖斷裂帶和彎曲帶巖土體離層、裂縫，使之形成一個(gè)剛度大、整體性好的巖板結(jié)構(gòu)，有效抵抗老采空區(qū)塌陷的向上發(fā)展，使地表只產(chǎn)生相對(duì)均衡的沉陷，以保證地表構(gòu)筑物的安全； 采取措施釋放老采空區(qū)的沉降潛力法，在采空區(qū)地表未利用前，采取強(qiáng)制措施加速老采空區(qū)活化和覆巖沉陷過(guò)程，消除對(duì)地表安全有較大威脅的地下空洞，在沉陷基本穩(wěn)定后再開(kāi)發(fā)利用地表土地，常用方法有堆載預(yù)壓法、高能級(jí)強(qiáng)夯法和水誘導(dǎo)沉降法等。(3) 對(duì)公路，也可采取繞避方案或修筑過(guò)

23、渡路段或營(yíng)運(yùn)后的維修方案。結(jié)合高速公路工程自身特點(diǎn)與要求，如公路工程為線性工程；路堤屬于柔性基礎(chǔ)承受路面結(jié)構(gòu)；不均勻沉降量容易造成路基、路面結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等，其下伏采空區(qū)的治理，理論上可以采取上述各種方法，但基于技術(shù)及經(jīng)濟(jì)原因，某些方法應(yīng)用較少或缺少試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)目前已處理公路下伏采空區(qū)治理情況見(jiàn)下表國(guó)內(nèi)公路下伏采空區(qū)治理情況一覽表由此可見(jiàn)，目前國(guó)內(nèi)公路下伏采空區(qū)的治理，主要以注漿全充填法為主，注漿材料以水泥粉煤灰為主，也有水泥粘土或水泥黃土漿材，因地而異。具體治理措施的選擇方法1、 采空區(qū)埋深較小時(shí)的處理對(duì)于埋深很小的采空區(qū)，可采用從地表開(kāi)挖，一直挖至采空區(qū)，然后分層回填夯實(shí)。該方法工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便

24、，施工質(zhì)量容易檢查和控制。開(kāi)挖后用漿切片（或干切片）分層砌筑、填塞，上面加蓋鋼筋混凝土蓋板。開(kāi)挖后，用碎石充填后灌注水泥砂漿。高能量強(qiáng)夯法處理采空區(qū)上方松散地基。當(dāng)采空區(qū)埋深較淺，而上方為松散地基且厚度較大時(shí)，可采用高能量強(qiáng)夯處理松散破碎巖體，提高松散破碎巖體的地基承載力。2、 采空區(qū)埋深較大時(shí)的處理充填注漿法。 注漿技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的工程技術(shù)。它的實(shí)質(zhì)是在地面鉆孔至老采空區(qū)，采用液壓、氣壓或電化學(xué)方法，將采空區(qū)所有空洞和覆巖裂隙用由水泥、粉煤灰、砂子等混合而成的漿液全部充填和加固，使整個(gè)采空區(qū)恢復(fù)為接近原始巖體狀態(tài)，徹底消除采動(dòng)破碎巖體的移動(dòng)變形空間。為了避免漿液流至地基控制邊界

25、以外，需要在地基以外的控制邊界處鉆孔至采空區(qū)，再灌粗骨料填充，注漿固結(jié)，以封堵住采空區(qū)兩端。覆巖結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)法。 采用注漿加固技術(shù)對(duì)上覆巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)覆巖結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。其具體做法是從地面打鉆孔，然后壓力灌漿，使?jié){液滲入巖層裂隙，并膠結(jié)而使破碎巖體形成一強(qiáng)度高、剛度大，類似于“大板結(jié)構(gòu)”的完整巖體，達(dá)到類似于跨越的目的和避免地表塌陷的發(fā)生。這種方法具有工程量小、工程費(fèi)用低、巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、效果好等顯著特點(diǎn)，實(shí)踐表明效果良好。3）灌注樁法。 在采空區(qū)上方地表布置大直徑鉆孔，注入填料和漿液，用漿液固結(jié)填料和破碎巖體，在巖層中形成灌注柱，承受上方建筑荷載。4）設(shè)計(jì)高架橋跨越采空區(qū)。 當(dāng)采

26、空區(qū)分布面積過(guò)大，充填注漿法造價(jià)過(guò)高時(shí)，可考慮采用高架橋跨越采空區(qū)，或者采用處理與高架橋結(jié)合的方法處理采空區(qū)。5）綜合治理方法。根據(jù)實(shí)際工程情況，結(jié)合以上兩種或兩種以上的方法處理采空區(qū)。1采空區(qū)注漿法采空區(qū)的塌陷變形對(duì)采空區(qū)的塌陷變形對(duì)工程工程的的處治處治范圍范圍的確定的確定處治寬度處治寬度 采空區(qū)對(duì)工程橫向的處治寬度，是以工程兩側(cè)為起點(diǎn)，向兩側(cè)第四系松散沉積層按移動(dòng)角考慮，基巖走向方向移動(dòng)角按考慮。采空區(qū)處治寬度采空區(qū)處治寬度B B由路基或橋隧寬度、維護(hù)帶寬度、覆巖移動(dòng)影響寬度三部分組成。由路基或橋隧寬度、維護(hù)帶寬度、覆巖移動(dòng)影響寬度三部分組成。BD2d2hcot Hcot（）1 1、對(duì)于水

27、平礦層采空區(qū)、對(duì)于水平礦層采空區(qū)12BD2d2hcot H cot + H cot2 2、對(duì)于傾斜礦層采空區(qū)、對(duì)于傾斜礦層采空區(qū)路線與礦層走向路線與礦層走向平行平行時(shí)時(shí)1222222222BD2d2hcot H cot+ H cotcot=cotcos+cotsincot=cotcos+cotsin2 2、對(duì)于傾斜礦層采空區(qū)、對(duì)于傾斜礦層采空區(qū)路線與礦層走向路線與礦層走向斜交斜交時(shí)時(shí)2 2、對(duì)于傾斜礦層采空區(qū)、對(duì)于傾斜礦層采空區(qū)采空區(qū)的塌陷變形對(duì)采空區(qū)的塌陷變形對(duì)工程工程的的處治處治范圍范圍的確定的確定處治長(zhǎng)度處治長(zhǎng)度采空區(qū)處治工程的長(zhǎng)度，是以采空區(qū)范圍和煤層上山、下山方向上影響范圍為界。圖中

28、，為第四系松散層移動(dòng)角，為基巖上山方向移動(dòng)角，為基巖下山方向移動(dòng)角。采空區(qū)的塌陷變形對(duì)采空區(qū)的塌陷變形對(duì)工程工程的的處治處治范圍范圍的確定的確定處治深度處治深度當(dāng)處治范圍位于采空區(qū)邊界以內(nèi)，處治深度為地面至采空區(qū)底板以下1m處。當(dāng)處治范圍位于采空區(qū)邊界以外至巖層移動(dòng)影響范圍以內(nèi)，處治深度可按下式計(jì)算：注漿鉆孔布設(shè)注漿鉆孔布設(shè)采空區(qū)注漿鉆孔分為帷幕鉆孔，一般注漿鉆孔以及特殊注漿鉆孔，一般孔距10m5m。帷幕孔：一般布設(shè)在采空區(qū)處理邊緣部位，起防止?jié){液流失的作用。一般注漿鉆孔：一般采用梅花形布設(shè)，其鉆孔間排距經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，無(wú)法試驗(yàn)時(shí)，結(jié)合采礦方法、地層巖性、回采率等按經(jīng)驗(yàn)確定。特殊鉆孔：主要對(duì)于

29、特殊加強(qiáng)處理部位，如重要建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)部位等，根據(jù)需要進(jìn)行布設(shè)，起加強(qiáng)支護(hù)作用。鉆孔孔徑、變徑位置、孔斜、注漿管鉆孔孔徑、變徑位置、孔斜、注漿管注漿材料選擇注漿材料選擇注漿材料大體分為無(wú)機(jī)系和有機(jī)系兩大類，其中：無(wú)機(jī)系包括單液水泥類、水泥水玻璃類、粘土類、水玻璃類、水泥粘土類、水泥粉煤灰類等；有機(jī)系包括丙烯酰胺類、木質(zhì)素類、脲醛樹(shù)脂類等。粒狀漿材主要以硅酸水泥、粘土、粉煤灰等構(gòu)成，來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，操作工藝簡(jiǎn)單，廣泛用于地基加固注漿中。但因其粒徑大，可注性差，不宜用于防滲，堵水注漿工程中?；瘜W(xué)漿材料呈溶液狀態(tài)，可注性好，只要能注水的細(xì)小裂隙或孔隙，化學(xué)漿材一般都可注入，漿材主要用于防滲、堵

30、漏加固工程，其價(jià)格昂貴，施工困難。理想注漿材料理想注漿材料漿液粘度低、流動(dòng)性好、可注性強(qiáng)，能進(jìn)入細(xì)小裂隙。 漿液凝膠時(shí)間在一定范圍內(nèi)可隨意調(diào)節(jié)，并能準(zhǔn)確地控制。漿液的穩(wěn)定性好，在常溫常壓下長(zhǎng)期存放不改變性質(zhì)、不發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)。漿液無(wú)毒、無(wú)嗅，不污染環(huán)境，對(duì)人體無(wú)害，屬非易燃易爆之物品。漿液對(duì)注漿設(shè)備，管路，混凝土結(jié)構(gòu)物及橡膠制品等無(wú)腐蝕性，并且容易清洗。漿液固化時(shí)無(wú)收縮現(xiàn)象，固化后與巖石、砂子等有一定粘結(jié)性。漿液結(jié)石體有一定抗壓抗拉強(qiáng)度，不龜裂，抗?jié)B性能好，防沖刷性能好。結(jié)石體耐老化性能好，能長(zhǎng)期耐酸、堿，鹽、生物細(xì)菌等腐蝕，并且不受溫度，濕度。材料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉。漿液配制方便，容易掌握

31、。注漿材料注漿材料規(guī)格規(guī)格工程實(shí)例-徐州西繞城采空區(qū)治理工程注漿材料選擇對(duì)于空巷和采空區(qū)為滲透充填注漿；對(duì)于采空區(qū)中的煤柱和裂隙帶為劈裂注漿。注漿可以單獨(dú)類型發(fā)生，也可能兩種、三種類型同時(shí)發(fā)生。一般都是以滲透注漿和劈裂注漿為主，彼此相輔相成，從而構(gòu)滲透劈裂固結(jié)的作用。基于上述采空區(qū)注漿工程的特征，限于施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，所選擇的注漿材料必須是經(jīng)濟(jì)上合理、性能良好的材料。純水泥漿其可灌性較好，初、終凝時(shí)間短，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度高，主要以加固為目的；而水泥粉煤灰漿其可灌性較好，初、終凝時(shí)間較長(zhǎng)，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度低，主要以充填為目的。通常，在構(gòu)筑物下或沉降量較大的路段下采用純水泥漿注漿；在沉降量較小的路段

32、下采用水泥粉煤灰漿注漿。采空區(qū)治理工程位于徐州地區(qū)，該地區(qū)火力發(fā)電場(chǎng)較多，其排放的粉煤灰數(shù)量較大，價(jià)格便宜，且具有一定的活化作用；而徐州地區(qū)粘土較少，無(wú)法大規(guī)模使用。因此，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用粉煤灰作為注漿漿液的主要注漿材料。為保證注漿漿液在地下會(huì)產(chǎn)生一定的流動(dòng)性，且很好地起到充填與固結(jié)作用，在注漿材料中需要考慮一定量的水泥。綜合徐州當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，對(duì)于該煤礦采空區(qū)注漿治理工程選擇。注漿漿液配比在現(xiàn)場(chǎng)注漿施工前，應(yīng)采用不同的注漿漿液配合比，對(duì)注漿漿液的配合比進(jìn)行詳細(xì)的研究。注漿漿液參數(shù)注漿總量注漿總量A S mKVQc cos 總單孔注漿量單孔注漿量2ARmVQc cos單注漿注漿施工順序施工

33、順序先施工邊緣帷幕孔，后施工中間注漿孔，形成有效帷幕，防止?jié){液外流。鉆孔應(yīng)分次序間隔進(jìn)行，宜分兩至三個(gè)次序完成。鉆孔應(yīng)采用“分序次、間隔”的原則進(jìn)行。分二序間隔施工，一序次孔對(duì)采空區(qū)可以起到補(bǔ)勘的作用，根據(jù)實(shí)際地層及采空區(qū)情況對(duì)后序孔的孔位、孔距、孔數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，彌補(bǔ)均勻布孔的不足。注漿應(yīng)采用“間隔式、分次序”的原則進(jìn)行，一次序孔漿液可能擴(kuò)散范圍較大，二序次將使前序次未充填的空洞得到再次充填，從而提高充填率。若同一序孔之間串漿，則可取消相應(yīng)之間的二序孔施工。同一次序鉆孔施工應(yīng)遵循先產(chǎn)狀低后產(chǎn)狀高的原則進(jìn)行施工。不同次序的孔，在前一次序的孔全部注漿完成后，方可進(jìn)行后一次序孔的鉆孔施工。1、注漿

34、工藝流程澆筑孔口管測(cè)量成孔注漿（骨料）觀察注漿情況終止注漿備料制漿計(jì)量注漿泵計(jì)量1、注漿工藝流程2、制漿工藝流程一級(jí)攪拌機(jī)（池）一級(jí)攪拌機(jī)（池）蓄水池蓄水池水表水表水泥粉煤灰水泥粉煤灰二級(jí)攪拌機(jī)（池）（混合攪拌）速凝劑2、制漿工藝流程3、施工技術(shù)要求3、施工技術(shù)要求3、施工技術(shù)要求4、特殊情況處理在鉆孔過(guò)程中，如遇有塌孔、卡鉆或嚴(yán)重漏漿的孔段，無(wú)法進(jìn)行鉆探作業(yè)，難以達(dá)到設(shè)計(jì)深度的注漿孔，為保證注漿質(zhì)量采用自上而下分段注漿處理，即：注漿清孔再注漿再清孔直至設(shè)計(jì)孔深，最后進(jìn)行采空區(qū)注漿。注漿過(guò)程中，如地表發(fā)生冒漿現(xiàn)象時(shí)，一般可采用低壓、限流、限量、間歇灌注等方法處理，必要時(shí)應(yīng)采取嵌縫、地表封堵力法處理。注漿發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備注漿條件時(shí)，應(yīng)一泵一孔同時(shí)注漿。否則，應(yīng)塞住串漿孔，待注漿孔注漿結(jié)束后，再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗至設(shè)計(jì)深度，而后進(jìn)