8.6 岩溶塌陷防治工程
8.6.1 岩溶塌陷的防治应执行防治结合,以防为主的原则。
8.6.2 防治工程应依据勘察结果,按其稳定性现状和发展趋势,根据主要诱发因素,采取能控制现状,阻止发展,并不产生新的地质灾害的防治措施。
8.6.3 在岩溶塌陷区进行工程建设活动,必须按岩溶地基进行工程勘察。
9 采空区塌陷
9.1 一般规定
9.1.1 采空区塌陷勘察应在地质调查、遥感和测绘的基础上,采用物探、钻探、室内外测试多手段进行。
9.1.2 勘察应查明采空区塌陷的成因、范围、地质背景,对其危害程度和发展趋势作出判断,为灾害预防和治理提供依据。
9.1.3 勘察范围应超过采空区地表移动变形影响范围不小于50m或超过最大疏干排水降落漏斗边界不小于20 m。
9.1.4 勘察深度不得小于最下层采空区底板以下3m。 9.1.5 根据勘察结果,提出防治原则和建议。
9.2 勘察技术要求
9.2.1 遥感解译
①在勘察工作开始前进行航片解译,对与采空区有关的各种要素进行分析,以达到优化勘察设计,提高工作效率和成果质量的目的。
②航片解译比例尺一般应大于1︰20000。必要时辅以卫片解译。 ③解译成果用以指导测绘和物探工作布置。
④解译内容主要为划分岩性及其组合,判定采空区及其塌陷的形态、分布和规模,分析采空区塌陷的范围及扩展情况;
⑤解译各种水文现象,圈定岩溶水的补给范围。 9.2.2 地质调查与测绘
①查明勘察范围内交通、气象、水文、地质地貌、地质、地层岩性、地质构造特征等。 ②查明勘察内采矿和采空区的分布、开采时间、范围、深度、采厚、开采方法、采出率、顶板岩性、厚度、顶板管理方法及远景开采规划等。
③查明采空区及其附近矿井、供水井的抽水排水情况时间、水量、水质、补给、排泄
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方式,地下水位变幅和影响半径及其对采空区的稳定性和治理工程的影响等。
④查明采空区覆岩破坏、地表陷落、地裂缝、建筑物破坏特征及其与采空区开采边界的关系,划出中间区和边缘区。
⑤查明地表变形范围、变形量大小及其变化规律,分析采空区变形发展趋势,研究地表变形与采空区、区域地质构造、开采边界、采矿工作面的推进方向的关系,确定其危害程度。
⑥地表变形等情况及与采空区相关的其它不良地质现象。 ⑦测绘比例尺一般为1:1000~1:2000。
⑧测绘结束后应定性或半定量评价采空区的稳定性。 9.2.3 工程物探
①物探工作应根据采空区条件选用合适的方法进行,在工作开始前应进行方法的有效性试验。
②物探方法的选择应结合地形、采空区埋深及各方法的地球物理前提条件进行合理选择(见附录E),一般应选择两种以上的方法进行勘探。
③物探测线应结合勘探线平行或垂直采空区主要巷道布置。
④对于埋深大于200m的采空区,工程物探方法及其组合要进行专门研究。
⑤物探测线、点的间距应按采空区的复杂程度和工程需求布置,线间距宜为20~50m,点间距宜取10~20m。
⑥物探工作结束后应进行质量检查,重点检查采空异常区,检查点应均匀分布,检查数量为测点数量的3~5%。
⑦必要时采集岩土样品进行试验,确定勘察区的岩土物理参数。 ⑧进行物探成果解译时应综合考虑方法的多解性,提高解释精度。 9.2.4 钻探
①主要目的与任务:
A 查明地表下采空区以上各种地质体的埋藏条件,形态特征和空间分布,为采空区塌陷防治方案提供地质依据;
B 查明各种地质构造的产状、规模及其与采空区主要巷道的相互关系; C 查明采空区的水文地质条件,为进行地下水试验和监测提供条件; D 采集岩、土、水的测试样品,为现场测试进行准备或提供场所; E 验证物探异常点。 ②钻探布置原则:
A 钻探工作在地质测绘和物探的基础上进行;
B 勘探点、线的布置应有利于查明采空区的位置、规模、埋深等,并能控制采空区的
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边界条件;
C 勘探点一般布置在勘探线上,数量和位置根据调绘与物探成果综合确定,遵循由面到点,由疏到密的原则,并设置一定数量的验证性勘探点;
D 勘探线沿采空区长轴方向布置不少于2条纵剖面,线间距20~50m,每条纵剖面上不应少于3个勘探点,勘探点布置时应尽可能形成横剖面;
E 每个采空区不得少于2个控制性钻孔,每处采空塌陷点不得少于1个控制性钻孔; F 对主要塌陷点或密集塌陷地段,应沿塌陷的扩展方向加密勘探剖面,提高控制精度。 ③孔深要求:
A 钻孔中应有不少于40%的控制性孔,其钻探深度应进入最下一采空区底板不少于10m。
B 一般性钻孔对单层采空区应进入采空底板5m,对于存在多层采空区应进入最下一层采空区底板不少于3m;
C 需进行测试的钻孔,其深度应满足测试要求。其中进行电磁波CT测试的钻孔进入最下一个采空区底板不小于20m。
④钻探技术要求:
A 孔径:土层不小于110mm,基岩不小于75mm。对于进行测试的钻孔,其孔径按测试要求确定;
B 土层采用干钻法,岩层采用清水或泥浆钻进; C 岩芯采取率应满足任务书规定; D 孔深和孔斜误差满足任务书的规定;
E 按要求进行岩、土、水样的采集、封装并及时送实验室; F 进行简易水文观测; G 协助孔内试验和测试工作; H 按要求进行封孔和处理岩芯; I 及时、准确记录钻孔报表。 9.2.5 岩土水测试
①进行工程物探应采集场地岩土体进行试验,以确定岩土体的物性参数,为物探成果解译提供依据。
②根据勘察要求,采集岩土样品进行物理力学指标测试,确定岩体的各类物理力学参数。
③存在地下水或地表水时,应采集水样进行腐蚀性分析测试,以确定水体对建筑材料的腐蚀性影响,从而为治理工程的材料设计提供依据。
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9.3 采空区塌陷预测
9.3.1 矿山开采是否产生地面塌陷,主要取决于开采矿层的埋藏深度,覆岩厚度、采深采厚比、采深采宽比等采矿条件,以及采矿对地质环境和水文地条件的改变程度。
9.3.2 存在下列条件的矿区或地段,均有可能产生地面塌陷 ①矿层埋藏浅,覆岩厚度薄,易形成充分采动的矿区或地段; ②矿层覆岩厚度小于安全开采深度的矿区或地段; ③采空区规模大,采宽大于采深的矿区或地段; ④采深采厚比小于100的矿区或地段;
⑤矿区疏干、排水,地下水位下降波及到地表附近的矿区或地段;
⑥井巷掘进和回采爆破引起的振动波速,超过临界安全地震波速度的矿区或地段。 9.3.3 开采安全深度可根据附录J的方法计算,地下水疏干影响范围可根据“矿坑大井法”计算,爆破振动影响范围可根据国家现行《爆破安全规程》计算。
9.3.4 充分采动矿区地表移动变形影响范围内,可能产生地面塌陷的不稳定地段。 ①正地形与负地形、陡地形与平缓地形不同地形地貌单元的交接地段; ②断层破碎带和褶皱轴部地带,宽大裂隙交汇地带及节理裂隙密集发育地段; ③岩面坡度陡,张开裂隙发育,石芽或外露岩体与土体接触部位; ④第四纪土层较薄,岩性为粉土、砂土及砂砾碎石等非粘性土分布地段; ⑤地形低洼,常年积水地段。
⑥覆岩组构复杂,硬质岩与软质岩或可溶岩与非可溶岩的交界接触地段。 9.3.5 矿山疏排地下水,可能产生地面塌陷的不利地段: ①导水断层及破碎带两侧地段;
②降落漏斗影响范围内地下水位变化强烈的地段;
③靠近抽、排水点和地下水主要径流方向上,地下水对土体潜蚀作用强烈的地段; ④沟谷及河流侧缘地带; ⑤低洼地段与地表水体近旁地段;
⑥地下水强烈活动于软弱岩体与坚硬岩体或土体与岩体交界面的地段; 9.3.6 岩溶矿区可能产生地面塌陷的主要部位 ①浅层岩溶尤其是“开口”型溶洞发育地段; ②可溶岩顶面起伏较大地段; ③断层破碎带及褶皱轴部; ④溶蚀洼地等地形低洼地段;
⑤靠近溶蚀沟谷、河溪、地表水体侧缘及近旁地段;
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