浅谈探地雷达在探测墩下隐伏岩溶中的应用 摘要:岩溶的空间分布和物性特征为探地雷达进行岩溶地球物理探测提供了基本前提条件。在已有的探测实例中应用探地雷达方法基本查明了岩溶的分布范围和充填性质，本文介绍了探地雷达工作原理、工程物探仪器设备及工作方法。从而为岩溶区的岩土工程勘察和评价提供了有效手段及依据。 关键词: 探地雷达；岩溶；灰岩 abstract: provide the basic premise condition characteristics of spatial distribution and physical properties of karst for ground penetrating radar karst geophysical exploration. application of gpr to identify the distribution and filling characteristic of karst in the case of detecting existing is introduced in this paper, the principle of radar work of engineering geophysical equipment and methods of work. this provides an effective means and basis for geotechnical engineering prospecting and evaluation in karst area. keywords: ground penetrating radar; karst; limestone 中图分类号：tn95 文献标识码：a文章编号： 一、引言 岩溶(又称喀斯特)是可溶性岩层在水的化学和物理溶(浸)蚀作 用下，产生沟槽、裂隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生
当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。 地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。 我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。 采空区处理 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露
编号: SBL-TS-03 XXX第XXX设有限公司XXX煤矿 采空区隐患排查治理方案 XXXXXX煤矿 2013年12月20日
会审意见
XXXXXX煤矿 采空区隐患排查治理方案 为加强XXX煤矿采空区探测及管理，防止采空区各类事故的发生，保障职工生命安全，根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》、《中国XXX能源集团有限公司煤矿生产技术管理规定（试行）》、《中国XXX能源集团有限公司矿井采空区探测及管理办法（试行）》等有关规定，特制订本方案。 一、指导思想 1、保障职工生命安全，矿山财产安全。杜绝重大水害事故的发生。 2、合理布置安排采掘作业，保障安全、高效生产。 3、提高煤炭回收率。 二、管理机构 （一）领导小组 组长：矿长 副组长：工程师、生产矿长、安全矿长、机电矿长、副总工程师 成员单位：生产技术部、安全监察部、调度室、设备管理中心、调度室、党政办、各采掘区队。 （二）职责 1、矿长是采空区管理工作的第一责任人，总工程师是采空区探测及技术管理的主要负责人，主抓采空区探测工作。矿领导必须把采空区探测工作列入重要议事日程。调度、安监、技术、通风、机运等
职能科室各负其责。要定期专门研究解决探放水工作中的问题，检查各项探放水工程进展情况，在人力，物力、资金等方面给予保证。 2、生产技术部负责调查收集采空区资料，建立相应台账、填绘图纸，组织采空区探测，并根据采空区探测情况制定采掘方案，留设防隔水煤柱。引进先进的探测采空技术，采用先进设备。 3、调度室负责采空区探测工作的协调安排，时刻了解井下探测情况，及时汇报矿领导，通知相关部门进行治理，如接到险情，立即启动《XXXXXX煤矿年度灾防预案》。 4、通风区队负责采空区治理中得通风和防灭火管理，及时观察采空区积气情况，采取密闭、注浆等相应措施。 5、机运区负责采空区探测工作中排水设施的管理，定期维护水泵及排水管路，在探测点附近设临时水仓，保障水仓容量及排水设备排水能力。 6、机电设备管理部负责采空区探测工作中相关的电气设备管理，必须符合煤矿安全规定中的防爆要求。 7、安全监察部负责采空区探测工作中的安全及培训管理，监督探测现场施工安全。 8、各采掘区队负责短探的施工，编写短探记录，按要求割钻窝，没有超前距严禁施工。 9、其他部门负责各自内的采空区探测相关业务。 三、管理制度 1、坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，优先在地面进行采空区探查与治理，注重井下探测与治理工程，通过井上下物探、钻探等立体综合探查，根治采空区安全隐患，确保安全生产。 2、调查井田范围内及周边区域采空区情况，在未查明前，严禁进
中国中煤能源集团有限公司 矿井采空区探测及管理办法 （试行） 第一章总则 第一条为加强集团公司所属煤炭生产及建设企业（以下简称煤矿企业）矿井采空区探测及管理，防止采空区各类事故的发生，保障职工生命安全，根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号）、《中国中煤能源集团有限公司煤矿生产技术管理规定（试行）》等有关规定，特制定本办法。 第二条本办法适用于中国中煤能源集团有限公司所属煤矿企业。 第三条矿井采空区，包括各类采矿活动在井田范围内形成的采空区域、采空巷道及周边煤矿老空等。 第四条煤矿企业及矿井必须建立相应采空区探测及管理机构，建立健全采空区探测、治理的措施和制度，充实专业人员和队伍。 第五条煤矿企业及矿井主要负责人是本单位采空区管理工作的第一责任人；总工程师（技术负责人）是采空区探测及技术管理的主要责任人；其他负责人对本职范围内的相应工作负责。 第六条矿井必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、
先治后采”的原则，优先在地面进行采空区探查与治理，注重井下探测与治理工程，通过井上下物探、化探与钻探等立体综合探查，根治采空区安全隐患，确保安全生产。 第七条矿井井田范围内及周边区域采空区情况不明的，在未查明前，严禁进行采掘活动。 第八条矿井必须对职工进行突水征兆、老空水害防治、“一通三防”等知识的安全培训和预案演练，不断提高职工灾害应急处理能力。 第九条矿井编制的灾害防治预案必须包括误透采空区的应急预案及现场处置方案。 第十条临近采空区采掘过程中遇透水、有害气体浓度增加、井下温度增高等异常征兆时，应当立即停止受威胁区域内采掘作业，撤出人员，查明原因并采取有效措施后方可恢复作业。 第十一条矿井应加强采空区探测治理技术研究和科技攻关，推广使用新技术、新工艺、新材料和新装备，提高采空区管理水平。水文地质条件复杂、极复杂的矿井，必须建立水情水害监测系统，装备必要的防治水救灾设备。 第十二条矿井应逐步建立和完善地测数据库和高精度三维地质模型，实现信息化、精细化和模型化管理。 第二章采空区探测 第十三条矿井必须对井田内及周边的生产矿井和废弃老
隧道隐伏岩溶探查方案 一、实施依据 1．《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设〔2008〕105号； 2．《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008； 3．《铁路工程地质勘察规范》 TB10012—2007； 4．《铁路工程不良地质勘察规程》 TB10027—2001； 5．《铁路工程特殊岩土勘察规程》 TB10038—2001； 6．《铁路工程地质钻探规程》 TB10014—1998； 7．《铁路工程物理勘探规程》 TB10013—2004； 8．《铁路工程水文地质勘察规程》 TB10049—2004； 9．其他现行的有关标准、规范、规程、规定等。 二、工作内容及原则 1.隧道施工空间狭窄，围岩存在不稳定性，各类施工机具设备活动频繁，隧道隐伏岩溶探查实施难度较大。因此，隧道开挖后的隧底及洞周隐伏岩溶探查应当根据具体情况采用适宜的方法。 2.对隧底及洞周开挖过程中揭露的大型岩溶工点，原则上有进出溶洞条件的须采用仪器进行跟踪探测，查明其空间形态与洞身的关系，测量精度应满足相关规范要求。 3.采用风枪对隧底及周边岩溶进行探查，是隐伏岩溶探查的最基本手段。 对风枪探查出的洞周异常及无法进入实测的洞周岩溶，原则上采用地质雷达法进一步探查，因地制宜布置测线，探查岩溶异常范围。 4.对隧底埋深较浅（埋深＜3m）的岩溶，需要增加钎探、风镐等手段进行探查。 5.对隧底隐伏较深（埋深≥3m）的岩溶，应采用钻探并结合物探查明岩溶空间形态。
探测隧底岩溶的物探方法主要有地质雷达法、直流电测深法（高密度电法）等。测线原则上沿隧道轴线、左右线中心及边墙脚等布置，开挖过程中分段探查。 6.各种探查方法须提交相应的探查说明（或报告）及相关图件。 7.大型岩溶工点需绘制相应的平面、地质纵横断面图并编写岩溶勘察报告（或说明）。 三、主要技术要求 1．隧底及洞周岩溶测量及素描 （1）工作要求 a.对隧底及洞周发现的溶蚀沟槽、溶洞（腔）、裂隙发育带、地下水发育段等进行测量，绘制洞壁、拱顶、隧底岩溶平、剖面图，比例尺原则上应采用1:50～1:500。 b.素描工作应在测量图件的基础上进行，并完成数码摄像。 c.岩溶暗河（泉）、涌突水点、涌突泥点的位置等应准确测量，水量、洪水期水位等应调查测量。 （2）资料整理要求 a.隧道洞底、拱顶岩溶发育平剖面图（比例尺1:50～1:500）； b.隧道洞壁岩溶发育平剖面图（比例尺1:50～1:500）； c.隧道岩溶洞穴（溶蚀沟槽）实测平、剖面及横断面图（比例尺1:50～1:500）； d.地下水流量等水文测量成果； e.岩溶涌、突水量等测量成果； f.数码影像成果等。 2．工程地质测绘 （1）工作要求 a.岩溶洞穴顶板节理、裂隙分布及充填、胶结程度，岩层产状，
浅谈岩溶及超前探测技术在岩溶隧道中的应用摘要：当隧道穿越可溶性岩层时，常遇到大小不等，部位不同、充填物及充填程度不同和含水量不等的溶洞。它们都给施工带来一定困难，有的甚至是灾难性的。如隧道底部充填深而充填很松软，隧道基底难于处理；有的溶洞岩质破碎，易坍；有时遇到大水囊或暗河，岩溶水或泥沙水大量涌入隧道，形成突水突泥，造成重大伤亡事故；有时遇到填满饱含水分的充填物的溶槽，掘进至边缘时，含水充填物不断涌入隧道，难以遏止，以至地表下沉，山体压力聚增，如大瑶山隧道竖井涌水；有的溶洞、暗河迂回交错，分支错综复杂，范围宽广，处理十分困难，甚至被迫改线等。 关键词：岩溶；超前探测；施工技术 abstract: when the tunnel through the soluble rock, often encountered in varying sizes, different parts of the filling and the filling degree and water content ranging from the cave. they gave the construction of certain difficulties, and some may even be disastrous. filling, such as the tunnel at the bottom of a deep and filled with very soft tunnel substrate is difficult to handle; some cave rock crushing, easy to collapse; sometimes encounter large bladders or underground river, karst water or sediment water influx of the tunnel, the formation of water inrush sudden mud, resulting in heavy casualties; sometimes encountered fill the melting of the
充水溶洞对隧洞施工的影响及岩溶的治理技术研究 岩溶探测技术的研究现状 岩溶的探那是解决岩洛隧道危害的前提条件，隧道拖工开挖工作面前方岩溶地震情况的探测是国内外工程地质和隧道工程界关注丽又没有得到很好解决的问题。 国外早在上世纪70 年代就开始进行地质超前预报工作了， 80 年代美国学者Benson 等就利用地质雷达对岩溶危害展开了预报。我国隧道地震超前颈报发震较晚，始于20 世纪90 年代，但髓着交通建设的飞速发震，地质超预报技术得到了快速的发展。 目前，国内外得到快速发展的岩珞隧道地震超前颈报技术有：地震雷达技术、TSP 技术、红外线技术、陆地声纳法、TRT 反射地震层析成像、HSP 技术、断 层参数预痴法预报搓道隧洞断层技术、电磁导弹技术、地震反射负视速度法、超 前钻探、掌子面编录颈据法、数码成像和声援CT、不良地震剪兆预测法等[15] 。 邓居智、莫撼[16](2001)等利属探地雷达对芜湖一宣域高速公路的路基塌陆地 段进行了勘察，通过对雷达图像的邦释，充分了解该路段范围内岩溶以及岩体中 袭嚣的发言情况。对其中南处进行了钻探验证，其雷达判释结果与钻探验证的结 果非常吻合。 叶英(l巧。006)通过对大量岩溶隧道超前地震预报资料以及实测地质资料进 行总结分斩，并综合利用数值模报、室内实验以及现场试验等多种研究手段，深 入研究了E 普岩溶地区各类越道地震超前颈摄的方法，指出了各类方法的现状、 局跟性和发展趋势并给出了改进方法，提出了岩溶越道在施工过程中的地质灾害 预案机制，发黑了整套的岩溶颈报理论方法体系。 王mL[18] (2008) 以渝湘高速公路霆嘴岩隧道为对象，阐述了培震波反射法的 基本原理，并结合工程实例利用该方法对岩洛地区隧道超前琵报进仔验证。 徐贵辉[19) (2010) 系统离述了地震波法CTSP) 和探地雷达法CGPR) 的理 论基础、基本原理、观测方式和资料解泽方法，并分析比较这两种方法的住缺点， 提出岩溶环境下基于该两种方法的综合地盾超苗预报方法，在工程中经过实际应 用后证明综合地震超前预报方法能够很好的提高岩搭地区超前地质预报的准确 率 岩溶区隧道〈涓〉匾岩稳定性的研究现状 以前在岩洛区域修建隧道〈洞)时主要采用工程类比法和结鉴己有的成功经 验，并结合理场监控量蜒的反馍信息来评赞图岩的稳定性和指导施工，而针对于 岩洛这种不良工程地质(岩溶揭穴、岩溶东及松散堆积物〉对路道〈洞〉的稳定 性影嘀的研究梧对较少。随着公路、铁路以及水利工程的大力发展，岩溶区隧道 〈洞〉工程的建设越来越多，而现有的一些理论和经验己不能满足岩溶区隧道 〈濡〉的设计及施工的需要。因此，溶润对隧道(洞〉影响特盔的研究越来越得 到人有]关注。近年来己有一些学者对岩洛区隧道(渭〉展开了研究，大多数是针 对公路铁路隧道，主要集中在对隧道漏水量的预测、突泥涌水等岩溶灾害等方面 以及不同分布的洛润对隧道洞用匿岩稳定性的影响，对岩溶区的东工搓祠研究还 不够成熟。 任美得、刘振中附(1983)认为，岩窑对隧道工程的危害主要表现为隧道突然 濡水:隧道遇地下羁穴时的悬空:越道硕部溶洞充填物的塌陆以及隧道基底溺穴 ]莫扳塌陷等问题。 汪从锦[21J (1 990 以鲁布革水电站为依托工程，认为水利水电工程建设中，
物探方法简介 一、瞬变电磁法简介 1、瞬变电磁法技术原理 瞬变电磁法（Transient ElectromagneticsMethod, TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，并研究该场的空间与时间分布规律, 来寻找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域电磁法。下图即为瞬变电磁法原理的图解。 2、瞬变电磁法应用领域 瞬变电磁法施工简便、低阻探测能力强、精度高、探测深度大（地面1000m、井下150m），井下、井上均可施工。具有许多传统直流电法不可比拟的优点，可应用于： ◆地下水探测。瞬变电磁法可用于找水、咸淡水区分、地下电性
分层、圈定地下充水溶洞； ◆寻找金属矿床； ◆煤层顶底板富水性探测、巷道迎头超前探、圈定煤层采空（塌陷）区； ◆陡倾角、断层、岩脉等地质构造探测。 二、高密度电法简介 其原理与普通电阻率法相同，不同的是在观测中设置了高密度的观测点，工作装置组合实现了密点距陈列布设电极，是一种阵列勘探方法，现场测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集，增加了空间供电和采样的密度，提高了纵、横向分辨能力和工作效率。 在众多直流电阻率方法中，高密度电阻率法以其工作效率高、反映的地电信息量大、工作成本低、测量简便等突出优势，在物探领域中发挥着越来越重要的作用。主要应用于： ◆寻找地下水、管线探测、岩土工程勘察； ◆煤矿采空区调查，煤矿井下富水性探测； ◆水库大坝的坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测、建筑地基勘探； ◆涵洞和溶洞位置勘查、岩溶塌陷和地裂缝探测 三、矿井直流电法简介 主要应用于井下，其原理与地面直流电法相似，不同之处为：矿井直流电法属全空间电法勘探、采用本安防爆设备，它以岩石的电性
采空区及积水范围探测方法的研究现状及趋势 一、采空区及积水范围探测方法的研究现状 采空区及其积水情况的探测，目前国内外主要是以采矿情况调查、工程钻探、地球物理勘探为主，辅以变形观测、水文试验等。其中，美国等西方发达国家以物探方法为主，而我国目前以钻探为主，物探为辅。在美国，采空区等地下空洞探测技术全面，电法、电磁法、微重力法、地震法等都有很高的水平。其中，高密度电阻率法、高分辨率地震勘探技术尤为突出，且近年来在地震CT技术方面也发展迅速。日本的工程物探技术在国外同行业中处于领先地位，应用最广泛的是地震波法，此外，电法、电磁法及地球物理测井等方法也应用得比较多，特别是日本VIC公司80年代开发研制的“GR-810”型佐藤式全自动地下勘察机，在采空区、岩溶等空洞探测中效果良好，且后续推出的一系列产品都处于国际领先水平。欧洲等国家工程物探技术也较全面，在采空区的探测上，俄罗斯多采用电法、瞬变电磁法、地震反射波法、井间电磁波透射、射气测量技术等，英、法等国家以地质雷达方法应用较好，微重力法、浅层地震法也有使用。 国内近年来在利用地球物理勘探技术查明地下采空区及其积水情况方面作了大量的工作，采空区及其积水情况的探测成了工程地球物理的热点和难点问题，引起了地球物理学者的广泛关注，投入了各种各样的方法和技术，在各种物探方法中,根据其所研究地球物理场的不同,通常可分为以下几大类: ①以地下介质密度差异为基础,研究重力场变化的方法称为重力勘探；②以介质磁性差异为基础,研究地磁场变化规律的方法称为磁法勘探；③以介质电性差异为基础,研究天然或人工电场(或电磁场)的变化规律的方法称为电法勘探(或电磁法勘探)；④以介质弹性差异为基础,研究波场变化规律的方法称为地震勘探；⑤以介质放射性差异为基础,研究辐射场变化特征的方法称为放射性勘探； ⑥以地下热能分布和介质导热性为基础,研究地温场变化的方法称为地热测量等。 1、重力勘探方法 重力勘探方法是利用地下地质体质量亏损或盈余,在地表观测他们引起的重力异常，从而确定地下地质体的分布、大小、边界等。采空区因开采形成质量亏
露天矿采空区处理中的安全防治措施 发表时间：2019-06-04T10:21:05.450Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：郭炯 [导读] 我国金属非金属矿山大多地质条件复杂，相当一部分露天矿山存在采空区问题。 中煤平朔集团东露天矿山西朔州 036006 摘要：我国金属非金属矿山大多地质条件复杂，相当一部分露天矿山存在采空区问题。根据国务院安委会办公室下发的《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》显示，到2015年底，全国金属非金属地下矿山共有采空区12.8亿m3，分布于全国28个省(市、区)。采空区易引发透水、坍塌、冒顶、片帮等多种形式的灾害，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。据估计，全国地下开采矿山采空区的规模以2000～3000万m3/a的速度递增。据不完全统计，因采矿引发的塌陷面积达1150km2，发生采矿塌陷灾害的矿业城市有30多个，每年因采矿地面塌陷造成的损失在4亿元以上，采空区安全问题已经成为影响经济发展和社会和谐的重要因素。 关键词：露天开采；地下采空区 引言 文章以某地区为例，该地区矿区经过多年的地下开采，形成了大量采空区，空区纵横交错、相互贯通，成为矿山安全生产的重大隐患。经过多年实践，在空区治理中形成了集三维扫描、充填治理、空区监测、安全预警、无人化采矿等多种安全防治措施，确保了矿山开采安全，未发生人员伤亡事故，对类似矿山具有良好的借鉴作用。 1. 矿区概况 该矿区已开采30多a，特别是80—90年代后期无序开采形成了多重采空区，从1160～1460m水平均有空区分布，所谓“有矿即有空区”。这些大规模采空区群存在于当前生产的露天境界内，空区长时间受到地压、岩石风化及爆破震动的影响，原来预留的大量矿柱发生了破坏，空区面积大小、高度以及顶板稳定性均发生了改变，给矿山的开采和安全带来隐患。有资料记载的采空区面积为100多万m2，体积为1000多万m3，有记录的塌陷11次，塌陷面积约180000m2。1998—2007年，共处理空区149次，空区面积412998m2，空区体积4219059m3。随着矿山生产规模的进一步扩大，台阶下降速度加快，露天台阶下深部大量不规则、多层重叠的复杂采空区严重影响了矿山的正常生产，给矿山施工的人员和设备带来了极大的安全威胁。 2. 采空区安全影响 第一，穿孔作业困难，容易造成穿孔设备卡钻或钻头掉入空区;采空区顶板岩石冒落可能引发大面积地压活动;采空区沉陷造成台阶作业人员与设备伤亡或损失。第二，由于大量复杂的地下采空区的存在，需要优先考虑空区处理，使正常的台阶铲装、穿孔、爆破等工序被打乱，台阶无法均衡推进，造成生产不协调，制约正常的采剥生产。第三，采空区部位皆为高品位富矿段，空区处理时作业缓慢，需要前期进行探测及场地推进，部分高危空区需要蚕食推进，影响整个企业供矿品位。 3. 安全技术措施 3.1顶板安全厚度确定 顶板厚度对空区处理施工安全非常重要。多层重叠空区结构力学体系复杂，且外在因素(爆破震动、雨水弱化、设备动静载荷)对空区稳定性的影响增大，为此，多层重叠空区顶板最小安全厚度应在单层空区顶板最小安全厚度的基础上，增加1.5的安全系数，确保中深孔切割崩落法处理施工安全。 3.2空区探测 目前，国内外对于采空区探测主要采用高密度电阻率法、地震波法、探地雷达法、三维激光法等，经过测试比对，三维激光法效果良好，能实现对空区的精确测量。空区激光扫描系统工作原理是依靠激光定位，光线从光源发射到前面的某个目标反射回来，利用高速电子电路测定其经历的时间，并以此来测定光源至目标的距离。空区激光自动扫描系统(CALS)依靠遥控装置控制探头测定数据，通过电缆等传输设备输入到控制软件中进行数据转换，生成空区三维模型。该露天矿地下转露天时对井下工程资料进行统一收集、现场实测，但是由于单位较多，地下采空区复杂，不能精确地反映地下采空区特性，而且受岩石风化及破坏作用，其形态随着时间推移有所变化，为了对采空区进行精确评价，需要准确掌握影响计划推进的台阶下采空区形态，利用常规钻机对资料显示存在空区的计划设备作业区域进行钻探复核，确定精确的三维形态及赋存状态，制定可靠的空区穿爆方案；提前利用潜孔锤反循环钻机技术对深部高危空区进行深孔复核，逐层测清空区形态及相互关系，便于综合考虑治理方案;在台阶面按照一定网度对疑似存在空区的区域进行探测，以便确定无资料的盲空区。 3.3钻孔碎石充填 地表钻孔碎石充填法适用于空区相互重叠且空区之间的隔层厚度小于最小安全厚度，同时被上部空区覆盖的下层空区规模大、采高高、跨度大、体积大的多层空区的处理。钻孔碎石充填法是在空区顶板上方的地表台阶面采用 140mm潜孔钻机穿凿至空区，用 350mm 套管利用地质钻对小孔进行扩孔，然后将次品矿进行破碎，由汽车运至碎石仓，通过圆盘给料机将仓内碎石下放到皮带输送机，运至钻孔上部的下料仓，碎石通过钻孔充填空区。空区充填后，再进行台阶推进，同时采用崩落法对未充填密实的空区进行小规模爆破处理。碎石充填空区后，对空区顶板和侧帮岩体形成支撑，有效控制空区顶板和矿柱受压变形破坏，避免空区塌陷；同时碎石充填空区，虽未能完成充填密实，但能大大减少空区体积和空区顶板连续暴露面积，使其危险程度降低，能保证台阶推进时人员和设备的安全。 3.4空区监测与安全预警 空区稳定性监测预警常用的监测方式包括应力监测、变形(位移)监测、光弹监测、声发射监测、微震监测和弹性波测试等。声发射技术(AE)是利用岩石破裂过程中往往伴随声波信号的特点，根据信号强度判断岩石破坏程度及破裂地点，当探明空区后，根据空区的危险程度埋设声发射监测装置，普遍适用于国内外露天和地下金属矿山，该方法简便、实用，适应性好，采用整体监控，重点关注计划作业区空区情况。微震监测是利用岩石破裂过程中由于弹性应变能的释放，采用多点监测，可对微震事件进行定位，进而确定岩石破裂部位，根据微震事件的强度，可对大规模地压活动提供预警，对于高危空区区域管控效果明显，能对微震事件全数字化数据采集、存储及处理，进行物理多参数分析，实现信息的远传输送和多用户计算机远程可视化监控与分析，减轻监测人员的工作危险性与劳动强度，已经在D区及E区
第38卷第8期 煤炭科学技术 Vol 138 No 18 2010年 8月 Coal Science and Technol ogy Aug . 2010 地质与测量 采空区矿井瞬变电磁法探测技术 占文锋,王 强,牛学超 (北京工业职业技术学院建筑工程系,北京100042) 摘 要:为了查明木城涧煤矿采空区范围及其富水性特征,运用矿井瞬变电磁法对采空区进行探测,探测过程中采集了2组感应磁场强度数据。通过对采集到的数据进行分析和处理,基本上查明了采空区的范围和富水情况。结果表明:采空区内富水性较强,局部地区由于顶板垮落作用,富水性减弱,因而视电阻率呈现不均匀变化。建议在采空区周围留设合适的防水煤柱,以保障周围工作面的安全回采。 关键词:木城涧煤矿;瞬变电磁法;采空区;富水性探测中图分类号:T D745121 文献标志码:A 文章编号:0253-2336(2010)08-0115-03 Tran si en t Electromagneti c Explora ti on Technology to M i n i n g Goaf ZHAN W en 2feng,WANG Q iang,N I U Xue 2chao (D epart m ent of A rchitectural Engineering,B eijing Polytechnic College,B eijing 100042,China ) Abstract:Due t o the water accu mulated in the goaf ofM uchengjian M ine,W est Beijing,a potential danger would be br ought t o the m ine safety .I n order t o detect the goaf scope and watery features,the m ine transient electr omagnetic method was app lied t o the detecti on of the goaf and the t w o gr oup induced magnetic field strength data were collected during the detecti on p r ocess .W ith the analysis and p r ocessing the data collected,the goaf scope and watery conditi ons were basically verified .The results showed that there was high watery in the goaf and in s ome l ocal area of the goaf due t o the r oof collap se,the watery would be reduced .Thus the visual resistivity was inho mogeneously varied .The paper p r oposed that rati onal coal p illars f or water p r oof should be left ar ound the goaf in order t o p r otect the safety m ining of the adjacent coal m ining faces . Key words:Muchengjian M ine;transient electr omagnetic method;goaf;watery detecti on 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目 (2006CB202208) 1 区域地质背景 北京西山地区位于华北地台燕山台褶带,中生代地壳运动活跃,构造形迹复杂,给该地区煤矿生产增加了难度 [1] 。同时,由于小窑和采空区积水, 给煤矿生产带来安全隐患。矿井瞬变电磁法是近几年来发展起来的在井下巷道内探查其周围空间不同位置、不同形态含水构造的矿井物探方法,有许多其他方法不能比拟的优点,凭借其井下探测的诸多优点,可以有效地探测巷道周围100m 范围内的含富水性情况,已成为煤矿水害探测的最佳选择 [2-3] 。因此,运用矿井瞬变电磁法对采空区进行 富水性探测,可以查明采空区富水带位置。 北京西山地处燕山褶皱带西南段与太行山构造 带东北端阜平隆起交汇处,中生代以来不同地球动力学系统的先后叠加作用,造就了区内多期构造的运动图像,煤系构造变形较为复杂。中生代岩浆活动强烈,晚古生代和中生代煤系除斋堂地区有少量贫煤、瘦煤外,全区均为无烟煤,使其具有较为独特的煤层变形-变质面貌。京西煤田主体构造为北东向至近东西向的复式向斜,以及与褶皱轴向平行的走向断层。由于北北东向和近东西向区域构造线叠加,褶皱多呈短轴状,向斜开阔而背斜紧闭,多伴生逆冲断层。木城涧煤矿位于京西庙安岭—髫髻山向斜南西段东南翼,该向斜总体呈北东向展布,轴迹呈反“S ”形。木城涧煤矿构造形态与向斜南翼基本特征相吻合,构造线大致与地层走向一致,沿NEE 方向平行展布,呈弧形凸出。区内褶皱、断层均发育,以褶皱为主、断层为辅 [4-5] 。 5 11
煤矿采空区综合探测方法研究 摘要:地方小煤窑的越界越层开采,以及古空区、老空区的遍布,一直是影响国家大型煤矿企业井下安全开采的首要问题。成庄矿井田内及周边分布有十几个地方小煤窑,为了彻底查清小煤窑的开采和越界范围,排除其不利影响,做到超前防范,综合防治,自成庄矿投产以来,我们综合利用井下实测、地面物探(瞬变电磁法、高分辨浅层地震反射波法)、井下钻探(水平长距离钻孔和多倾角短距离钻孔)等多种地质测量探测手段,对井田范围内及其周边的采空区进行探查,摸索出了一套小煤窑采空区、古(老)空区探测的方法和经验,对今后的小煤窑综合防治工作有指导意义,也可供其它国家大型煤矿企业借鉴。 关键词:小煤窑采空区物探综合探测 1 前言 在国家大中型煤矿企业井田内及其周边,常分布有一些地方小煤窑,有的越界越层开采,有的超范围开采,也有的采空区为古空区和老空区,属于历史上采煤造成。这些采空区内,常积聚有大量积水和瓦斯等有毒有害气体,当采掘工作面接触和接近这些区域前,为消除安全隐患,必须采取超前探放的措施,探明采空区的范围、积水量和气体赋存状况。即“有颖必探,先探后掘”。 现代地球物理勘探技术发展相当迅速,通过比较勘查目标层和周围围岩的物性、电性差异,根据参数选择合适的物探方法,对地质构造及采空区进行探测,可以达到事半功倍的效果。瞬变电磁法是近年来发展起来的勘查煤田、地下水、采空区等地质构造的有效电测深方法。高分辨浅层地震反射波法是石油、煤田和其它成层矿床勘探的必要手段,也可以作为探测小煤窑破坏区的一种检验和补充技术。 2 井下实地测量 长期以来,由于地方利益趋动和地方保护主义存在,对地方小煤窑的观测资料一直处于表面。随着国家煤矿安全监察系统的健全和人员,煤矿安全生产临察部门的设立,加大了对地方小煤窑生产经营的监察力度,积极有效地保护了国家资源和国家利益。由安全临察部门牵头,经常对国家煤矿企业周边的小煤窑采掘进度和范围进行实测,给国有企业提供了第一手珍贵资料。 井下现场采用经纬仪或其它测量仪器进行实地测量,是最有效的调查办法。但实际工作过程中,常出现地方煤矿不积极配合,采取投机手段或障眼法,阻碍正常测量和调查,加上小煤窑安全设施差,安全系数小,许多巷道质量不高,易引发安
采空区处理方法和安全技术措施 一、采空区处理方法： （一）对工作面采空区顶板采用全部垮落法处理。 （二）对工作面采空区进行灌浆、注氮，防止煤层自然发火。 （三）对工作面采空区瓦斯进行抽放，防止高浓度瓦斯涌入工作面。 二、安全技术措施： （一）防止煤层自然发火措施 11101工作面煤层有自然发火倾向，必须采取以灌浆为主，辅以注氮、喷洒阻化剂、均压通风、构筑拦浆防火墙、设置挡风帘等综合防火措施，加强防火工作，防止煤炭自燃。 1、防火方法 （1）采空区：采空区防火采用黄泥灌浆为主，注氮、均压通风、进、回风隅角构筑全断面拦浆防火墙、进风隅角设全断面挡风帘为辅的综合防火技术，防止采空区煤层自然发火。 （2）断层等地质构造处：断层等地质构造处的煤体破碎，丢煤较多，工作面推进速度减慢，应对破碎带及附近进行重点灌浆、注胶、注三相泡沫或树脂发泡剂,并对破碎遗煤喷洒阻化剂。 （3）停采线防火：工作面停采后，对停采线煤柱及巷道煤体喷洒凝胶阻化剂，对采空区采取注黄泥浆、注胶封堵、注氮、注三相泡沫或树脂发泡剂等措施；工作面封闭后，对采空区进行一次大量注黄泥浆。 2、组织保障措施
（1）成立“防止11101采空区自然发火”领导小组。 组长：黄刚 副组长：王衍生张忠玉王信海 成员：张俊强毕思忠赵德昌杨继和宗立军张建波 王明伟苗圃万传新 办公室设在公司通防部，主任由张俊强担任。 职责：负责召开防采空区自然发火工作会议，负责防火日常情况的调度、数据统计和信息传递，为决策提供依据。 （2）领导小组下设工作组，各工作组人员及职责 ①技术资料组 组长：王信海 副组长：张俊强 成员：张建波吕茂云李福国 职责：制定具体的防灭火方案，并随时修改救灾方案报指挥部，提交防灭火所需的物资目录，特殊情况下提出建议，聘请有关方面的专家参加技术组，确定防灭火的技术方案。随时向指挥部汇报工作的进展情况，并与指挥部及各组联络，保障防灭火技术方案及指挥部意见的传达、反馈到位。 ②现场工作组 组长：王衍生 成员：宗立军苗圃王明卫万传新
采空区施工专项安全技术措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
采空区施工专项安全技术措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 第一节编制说明及依据 一、编制说明 神东矿区活鸡兔井（一期）生态环境综合治理工程 （二区）剥挖工程一标段开采范围内存在有大量采空区。 为了保证采剥安全，并保障员工在生产作业过程中的人身 安全，结合采空区实际情况及近期采空区作业现状，特制 定本标段采空区安全专项治理方案。 二、编制依据 1、项目设计方案及施工设计图纸； 2、《煤矿安全规程》及其它相关依据性文件，现行的 法律法规、规范等； 3、《中华人民共和国矿山生产法》（1992年5月7
日）； 4、《中华人民共和国矿山生产法实施条例》（1996年10月11日）； 5、《煤炭工业露天矿设计规范》（GB20197-2005）； 6、《中华人民共和国煤炭法》（1996年8月29日）； 7、、《中华人民共和国劳动法》（1994年7月第八界全国人大常委会第八次会议通过）； 8、、《中华人民共和国职业病防治法》(20xx年10月27日第九届全国人大常委会第二十会议通过); 9、神木县政府有关文件及建设单位相关文件； 第二节采空区管理组织机构及职责 为采空区施工、治理安全，确保施工质量、工期，我公司项目部特成立了采空区作业安全管理机构。
桩底溶洞探测技术及波形分析 一、桩底溶洞探测技术介绍 1、原理: 弹性波（声呐）反射探测法是在桩底泥浆中利用弹性波（声呐）探测设备发射弹性波，当声呐遇到桩基底部一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体时，会产生反射回波，探测设备接收反射回波并根据回波特性可以分析桩底的不良地质体的情况，是一种成熟的水下物探方法。 2、用途: 桩底溶洞探测仪是一种探测不良地质体的水中物探方法，可用于岩溶、软弱夹层、裂隙带的探测，评价嵌岩桩桩基持力层完整性可靠，是解决建筑物桩基围岩岩溶探测难、探测成本高两大难题的有效途径。 根据《岩土工程勘察规范》，当在施工勘察阶段采用大直径嵌岩桩时，应对桩位进行专门的桩基勘察，勘察点应逐桩布置，勘探的深度应不小于桩底以下桩径的3倍并不小于5米。目前，工程上一般采用一桩一孔或一桩多孔钻探方式进行桩位勘察，一桩一孔钻探往往会遗漏孔旁的岩溶，一桩多孔钻探勘察成本高、工期长。声呐测法具有明显的技术和经济优势，它具有易解释、精度高、异常明显、分辨能力强、工期短、仪器设备投资少、探测费用低等优点。 3、操作如下步骤： 步骤1：通过电缆利用孔口支架将声纳探测探头放置于桩底，将电缆与现场主机连接；桩孔孔底的沉渣一般要清理越干净越好，当遇到人工挖孔桩桩底没有泥浆液或水时需灌入
10~20cm的水，以便保证声纳探测探头的声纳发射器和声纳传感器能与水接触。对于有泥浆液的机械成孔桩，保证桩孔中的泥浆液的水位大于2米深以上，以防泥浆界面反射造成波形分析影响。 步骤2：现场主机通过电缆读取桩底的声纳探测探头的姿态和每一个声纳接收传感器的方位，确保声纳发射器能几乎垂直桩底底面； 步骤3：当声纳探测探头放置好后，现场主机通过电缆控制声纳探测探头发射声纳应力波，同时接收声纳信号分析处理； 步骤4：探测好当次的探测数据后，可以将声纳发射探头旋转一定的方向，再重复步骤2、3重新进行探测； 步骤5：将所有探测的声纳接收信号按声纳接收传感器的方位顺序排列生成探测声纳应力波剖面图并进行综合处理分析，确定桩底下面3倍桩径不小于5米的范围内是否存在溶洞或软弱岩体，以便确定桩底是否需要进行桩底地基处理。 4、仪器主要参数： 1）大功率高频水声弹性波发射震源； 2）24位A/D采样精度； 3）四通道同步硬件采集； 4）四个高频水声传感器； 5）探测深度：0~10米； 6）探测精度：≥5cm； 7）高精度三维探测姿态传感器； 8）军工级元器件，4G固态电子盘存贮器 9）、彩屏显示，8寸800×640液晶屏、触摸屏控制 10）直流12伏电池供电 11）主机体积：210×180×60mm 重量：2.5kg. 5、桩底地层围岩探测类型有： ①、桩底地层围岩完整； ②、桩底地层围岩裂隙发育； ③、桩底地层围岩破碎； ④、桩底地层围岩存在溶洞（充填、不充填）。
隧道隐伏岩溶探测实施细则
目录 第一章总则 (1) 第二章管理机构及职责 (2) 第三章隧道隐伏岩溶探测方法 (4) 第四章设备及人员组成 (7) 第五章探测成果整理 (9) 第六章质量检验 (9) 第七章质量安全要求 (10) 第八章附则 (11)
隧道隐伏岩溶探测实施细则 第一章总则 第一条本细则依据《关于开展在建铁路隧道、路基基底岩溶探测工作的通知》（工管质安电〔2013〕198号），《关于XX高铁XX段隧道隐伏岩溶探测有关事宜的通知》（XX工调〔2018〕72号)、XXX院隧道隐伏岩溶探测风枪探孔实施方案》、铁路隧道设计规范、施工规范、施工指南和验收标准，隧道设计图纸结合本标段经建设单位审批的《隧道超前地质预报实施细则》和隧道地质等现场实际情况制定。 第二条针对可溶岩隧道，隧道隐伏岩溶探测是超前地质预报的一项重要工作内容，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，也是铁路可溶岩隧道施工作业中关键的重要作业环节，是施工中不可缺少的关键工序，项目经理部各分部、各架子队必须将隧道隐伏岩溶探测纳入施工工序管理。 第三条隧道隐伏岩溶探测的目的在于：保证岩溶隧道基底质量，有效防止岩溶地区勘察漏探或病害整治不到位危及行车安全，需进一步加强对隧道周边及隧底岩溶各类病害进行探测，彻底消除安全隐患，保证铁路运营安全。 第四条隧道隐伏岩溶探测是保证隧道施工安全、优化工程设计、实现施工信息化的重要基础。通过超前地质预报工作，可以进一步查清隐伏的重大地质问题，及时掌握和反馈隧道地质条件信息，调整隧道设计参数、防护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案、控制工程变更设计提供依据。