淄博市淄川区罗村镇罗村社区（南区）村居改造工程
工程物探成果报告
山东省地矿工程勘察院
二○一二年六月
淄博市淄川区罗村镇罗村社区（南区）
村居改造工程
工程物探成果报告
编写单位：山东省地矿工程勘察院
项目负责人：李树荣
报告编写人：苗德刚
主任工程师：宋希利
审查人：盛根来
总工：彭玉明
院长：侯新文
提交单位：山东省地矿工程勘察院
提交时间：二0一二年五月
目录
第1章前言 (3)
1.1 目的任务 (3)
1.2 工作概况 (3)
第2章工区地质及地球物理特征 (3)
第3章工作方法和技术 (4)
3.1工作布置 (4)
3.2瞬变电磁法工作（TDEM） (4)
3.3高密度电法工作方法 (6)
第4章资料解释与推断 (9)
4.1 采空区解释推断原则 (9)
4.2 7号楼资料的解释推断 (9)
4.3 8号楼资料的解释推断 (11)
第5章结论与建议 (14)
5.1结论 (14)
5.2建议 (15)
附图：
1、实际材料图
2、物探成果图
第1章前言
1.1 目的任务
受淄博市淄川区罗村镇罗村村民委员会委托，山东省地矿工程勘察院承担了淄川区罗村镇罗村社区7、8号楼的采空区物探工作。本次工作的目的是利用高密度电法和瞬变电磁法（TDEM）得到的物探资料和收集的地质资料了解采空区的分布情况，为建设规划提供依据。
1.2 工作概况
野外工作始于2012年5月29日，结束于2012年5月30日。本次工作根据场地情况，在工作区共布设了4条高密度电法测线和6条瞬变电磁法测线，高密度电法测线共完成1160米（三极装置），瞬变电磁法（TDEM）共完成物理点47个（其中质检点5个）。
第2章工区地质及地球物理特征
该区地层结构比较简单，基岩地层为中石炭系本溪统，上石炭系太远统，石炭二叠系山西统和石盒子统以及奥陶系石灰岩。上覆为第四系粘性土，厚度约30米左右。
在地球物理特征和试验成果的基础上进行资料的解释,表现在成果图上有如下特征:矿体采空后,上覆地层中裂隙广为发育,地层变得松散失水,甚至坍塌,使得地层的导电性明显变化，采空区内若无积水电阻率剖面图上表现为局部的高阻异常,采空区内若积水电阻率剖
面图上表现为局部的低阻异常。
第3章工作方法和技术
3.1工作布置
本次物探工作布置是在甲方技术人员指认拟建场地，介绍地质情况后，依据现场工作条件，通过、接近拟建场区的地质异常体现场布设。测线起始点采用GPS定点，测线量距。本次工作共布设4条高密度电法测线和6条瞬变电磁法（TDEM）测线。具体位置详见附图的实际材料与成果图。
3.2瞬变电磁法工作（TDEM）
3.2.1瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TDEM）工作原理
是一种人工源的时间域电磁法。它的基本原理是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，即在导电率为σ、导磁率为μ的均匀各向同性大地表面敷设面积为零的矩形发射回线在回线中供以阶跃脉冲电流，将产生一个向地下传播的一次瞬变磁场，在该磁场的激励下，在地质体内产生涡流，在一次场消失后，涡流不能立即消失，它将有一个衰减过程，在此过程又产生一个衰减的二次场向地下传播。在地表用接收线圈或接地电极观测该二次电磁场的空间和时间分布。在瞬变过程的早期阶段，频谱中高频成分占优势，因此涡旋电流主要分布在地表附近，由于趋肤深度的高频效应，阻碍电磁场向地
下深部传播，因此早期阶段的瞬变场主要反映地层的浅部地质信息。在晚期阶段，高频成分被导电介质吸收，低频成分占主导地位，在这一阶段，局部地质体中的涡流，实际上全部消失，而各层产生的涡流磁场之间的连续相互作用使场平均化，这时瞬变场的大小主要依赖于地电断面总的纵向电导。由于瞬变电磁测深法是在一次场断电后测量纯二次场，不存在一次场的干扰与普通电法相比，瞬变电磁法具有探测深度大、位置分辨率和测深分辨率高、不受静态位移影响、操作简便迅速、穿透高阻层能力强、不受接地电阻影响、地形影响小、对低阻地质体反应灵敏、生产效率高、可作大面积长距离堤防普查等优点。
3.2.2工作方法
瞬变电磁法的激励场源主要有两种，一种是载流线圈或回线形式的磁源，另一种是接地电极形式的电流源。发射的电流脉冲波形主要有矩形波、梯形波和半正弦波，不同波形有不同的频谱，激发的二次场频谱也不相同。瞬变电磁自其发展以来，工作方式多种多样．例如：重叠回线装置、中心回线装置、同一回线装置、偶极装置等。本次工程采用5m×5m中心回线装置：
中心回线装置优点是重叠回线的变形，具有重叠回线的优点；可观测水平分量，分辨率较高；接收回线可以避开如管道等人为导体，在人为导体较多的测区，其数据质量优于重叠回线体积效应，受地形影响小，不受静态效应。其缺点是地质体的不均匀性影响较重叠回线的大。
3.2.3瞬变电磁法（TDEM）工作质量评价
本区共完成观测点47个，质检点5个，质检点大于总物理点的10%，满足不少于10% 的要求。通过计算各点均方相对误差后，得出工作区质量检查总均方相对误差为±3.65%，观测质量符合规范CJJ7—2007《城市地球物理工程规范》不大于5 %的精度要求。
室内工作中各种资料均由主要技术人员进行了检查，认为资料准确、可靠，可以提交使用。
3.3高密度电法工作方法
3.3.1工作原理
采空区由于应力作用，使原岩的连续性遭受破坏，岩石破碎裂隙发育，多被水或泥质物质充填，从而引起了电阻率的降低，破坏了电场的连续稳定性，使电位场发生畸变，通常反应为明显的低阻异常。
3.3.2使用仪器
本次工作测深工作使用的是重庆地质仪器厂生产的DZD—6多功能直流电法（激电）仪，该仪器为新一代智能电阻率仪器，可自动测量并存储电压、电流、视电阻率及自然电位参数，利用视电阻率法和激发极化法的有关参数，广泛用于寻找地下水，解决人、畜饮用水及工农业用水问题；用于水文、工程、环境的地质勘探，找断裂带及陷落柱、山体滑坡、煤矿采空区等；用于金属与非金属矿产资源勘探、能源勘探、城市物探、铁道及桥梁工程勘探、并能用于地热勘探、高密度电法勘探及地质构造填图等方面。
⑴特点及功能：
体积小、重量轻——该仪器将发射机与接收机集成同一箱体内；可同时进行视电阻率法和激发极化法测量。
测量参数多——该仪器可直接测量、显示一次电位Vp、自然电位Vsp、供电电流I、视电阻率Ro、视极化率Ms、半衰时Th、衰减度D、综合激电参数Zp和偏离度R。可配接60道或120道的高密度开关进行相应的高密度电阻率方法测量。
操作方式更加灵活、方便——采用全数字化自动测量，可对自然电位、漂移及电极极化进行自动补偿。
采用大屏幕液晶汉字显示，可直接显示九种电极排列方式；键盘直接输入布极参数；当某测点测完后可直接显示电阻率曲线、视极化率曲线、半衰时曲线等。
资料解释更方便——该仪器可对4800个测点的测量数据进行存储。每个测点为22个数据，设有RS-232串行接口，通过相应的软件可直接将存储的数据传入计算机内，进行各种方法的数字化解释。
仪器美观、坚固——采用大屏幕显示；采用薄膜全密封触摸多层面板；内部供电部份设有多重过压，过流自动保护，以使仪器适于各类野外环境使用。
⑵仪器的主要技术指标
接受机部分：
测量电压通道范围：-6000mV～+6000mV
测量电压分辨率：0.01mV
测量电压精度：±1% ±1个字
极化值测量：≤3%±0.2；≥3%±0.1
测量电流范围：0～5000mA
测量电流分辨率：0.01mA
测量电流精度：±1% ±个字
输入阻抗：≥50MΩ
有预置、记忆工作周期和9种野外常用工作方法选择及其装置系数输入与计算功能
发射机部分：
最大供电电压900V ；最大供电电流5A
最大输出功率：4500W
供电脉冲宽度：1～59秒,占空比为1:1
仪器具有过压过流保护装置；
整机：
整机工作温度：-10℃～+50℃
配套：不极化电极一对，钢电极10根
根据用户要求：仪器可配备任意型号计算机及打印机进行计算机自动解释及绘图。
湿度95%
重量 8Kg, 体积 305×200×202mm 3.2.4数据处理
野外采集数据经过基站场值处理，检查无误后利用Sufer8.0专用绘图软件，绘制出视电阻率等值线平面图。
3.3.4 高密度电法工作质量评价
本区采用三极法每条测线均自两端分别进行AMN和MNB测试，使每条测线进行两次测试，既每条测线均进行重复检测，对于工作产生的坏点，进行检查后均进行重复测试。
第4章资料解释与推断
4.1采空区解释推断原则
在地球物理特征和试验成果的基础上进行资料的解释,表现在成果图上有如下特征:矿体采空后,上覆地层中裂隙广为发育,地层变得松散失水,甚至坍塌,使得地层的导电性明显变化，使其视电阻率低于周围围岩的视电阻率，采空区一般表现为低阻。
4.2 7号楼资料的解释推断
从等值线断面图来看，瞬变电磁1线、2线、3线西侧水平位置1～15米左右，深度35～70米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映。高密度电法2线在自西向东85～100米，深度在20～50米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映。如图：
图4.2-1 瞬变电磁法视电阻率等值线断面图
图
4.2-2 1线高密度电法视电阻率等值线断面图
推断
采空
区或
破碎
岩石 推断采空区或破碎岩石 推断采空区或破碎岩石
推断采空
区或破碎
岩石
推断采空区或破碎岩石
图4.2-3高密度电法2线视电阻率等值线断面图
4.3 8号楼资料的解释推断
从等值线断面图来看，瞬变电磁1线自西向东水平位置1～15米左右，深度25～70米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映，自西向东水平位置22～30米左右，深度55～70米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体
的反映；瞬变电磁2线自西向东水平位置1～15米左右，深度30～70米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映；瞬变电磁3线自西向东水平位置1～12米左右，深度35～70米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映，自西向东水平位置22～30米左右，深度45～60米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映。高密度电法1线在自西向东85～120米，深度在30～55米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映。高密度电法2线在自西向东80～90米，深度在30～50米范围内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区或者破碎岩体的反映。如图：
图4.3-1 瞬变电磁法视电阻率等值线断面图
推断
采空
区或
破碎
岩石 推断采空区或破碎岩石 推断采空区或破碎岩石
推断采空区
或破碎岩石
推断采空
区或破碎
岩石
图4.3-2高密度电法1线视电阻率等值线断面图
推断采
空区或
破碎岩
石
推断采空
区或破碎
岩石
图4.3-3高密度电法2线视电阻率等值线断面图
第5章结论与建议
5.1结论
1、本次物探圈定了场区内推断采空区或破碎岩石的低阻异常范围，异常区埋深大约在30-70米之间。
2、场区7号楼西侧和8号楼西侧及东侧内存在明显的低阻区域，推断为煤矿采空区充水或者破碎岩石的反映。
5.2建议
1、在探测范围内推断局部有采空区塌落后形成的地层扰动现象或煤系地层引起的低阻反应，深度在30～70m，物探是一种间接探测方法，具有多解性，由于该工作区周围环境较复杂，工作区内有钢筋等各种干扰因素，对物探数据干扰很大，建议将上述采空区中心进行钻孔验证。拟布设4个钻孔，设计深度为：K1号钻孔80米；K2号钻孔80米；K3号钻孔80米；K4号钻孔80米。各钻孔位置见实际材料图
2、根据《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008抗震设防类别应不低于标准设防类，淄川区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，建议结合勘察报告，如钻孔揭露采空区，建议进行压力注浆等对基础进行处理。
3、由于拟建区地下以前进行过较多开采，虽然目前大部分区域采空区已经完全塌落，但必然存在没有完全密实现象，以及根据探测存在局部空洞的结果，建议在工作区域内的建筑设计采取加强基础的措施的设计或设计沉降缝，并对建筑进行沉降观测。
附图
1、实际材料图
76543211122334455
6
6
7
7
1234
567
7
6543217
6543218#楼7#楼7
号
楼
T
D
E
M
1
线7号楼T D E M 2线
7号楼T D E
M 3
线8号楼T D E M 1线8号楼T D E M 2线8号楼T D E M 3线7
号楼高密度1
线7号楼高
密
度2
线
8
号
楼
高
密度2
线
8
号
楼高
密度
1
线
247
1
11
30
4
23
淄川区罗村镇罗村社区（南区）村居改造工
程实际材料图
北K 48
080K 280
K 180K 3
8
K 2图
例孔号孔深验证钻孔推断采空区或岩
体
破碎推断采
空
区
或岩
体破
碎
推断采
空
区或岩体破
碎
推断采空区
或岩体破碎
附图2、成果图
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 采空区引起的岩层移动及其对主要开拓巷道的影响 当矿石被采出后，形成采空区，这时原岩体的应力平衡状态受破坏，随后便有采空区部分及周围地压活动的出现（有时在采空区形成后一个相当长的时间，才出现地压活动），岩石逐渐变形、移动直到陷落。根据采空区的大小以及离地面的深度不同，有的在采空区形成后不长时差，地压活动会出现，迅速波及地表。有的在相隔很长一段时间后，才能影响地表。也有的因采空区容积小，与地表距离较大，将一直不会影响地表。但不管上述的哪咱情况，都应引起人们的注意。如一些老矿山，在矿山生产过程中并未出现陷落现象，但在矿山末期，就出现了问题。辽宁省几个中型矿山的末期，地表都曾出现了移动和陷落。有的使矿山地表建筑受到了破坏。如华铜矿坑口原卷扬机就受到了破坏。有的影响了公路和民用住房，甚至影响到井筒，使其受到破坏。因此，在矿山设计中，采空区岩层行动移动对主要开拓巷道位置的影响，必须予以足够的重视。 采空区上部地表发生崩落和移动的范围，分别叫做崩落带和移动带（图7- 22）。采空区边界与地表崩落带和移动带边线的边线和水平面之间的夹角，分别叫做崩落角和移动角。 崩落角与移动角的大小，与采空区上部岩层的物理机械性质、层理和节理的发育程度、水文地质构造、开采深度以及所采用的采矿方法等因素有直接关系，通常在30º～80º之间。每种岩层和地质条件有其自己的崩落角和移动角。一般说来，矿体上盘岩石移动角上于下盘岩石移动角，矿体走向两端的移动角最大。表7-6 为常见的岩石移动角。 地表移动带内区域为危险区，在移动地带内布置的开拓工程或地表永久性建（构）筑物将受到破坏。为确保安全，避免因地表移动而带来的损失，应将主
关于岩石移动 一．岩石移动的测量 第一节基本要求 各生产矿山，应根据本矿山地质采矿条件，开展岩石移动和边坡滑动的观测研究工作，其目的是： 1、通过岩石移动和边坡滑动的各种测试手段（仪器观测和现场调查），及时掌握井下、地表岩层移动及露天采场、尾矿坝边坡滑动征兆，为矿山安全生产提供技术资料。 2、对矿山不同开采技术条件的地表岩层移动、变形和破坏的基本特征与规律进行观测和研究。并验证、修改和确定岩石移动角值等参数; 3、研究露天采场、尾矿坝边坡的稳定性和边坡角的经济合理性； 4、观测采空区各种不同处理方法和边坡治理工程的效果； 5、总结岩石移动观测研究工作的经验，不断改进观测方法； 岩石移滑动观测的主要手段：（如：井下、岩层内部、地表及各种专门观测站等），定期观测平面和搞成位置的变化，掌握岩石移滑动饿基本特征与规律。 岩石移动观测站饿设计，应从矿区的整体规划出发，根据矿床地质开采条件，采取由简到繁，由浅到深，由局部到整体的原则，分别轻重缓急，分期设置观测站。 除对观测站定期观测外，还必须经常深入现场，借助简易方法（如：滑尺、垂球投点等），测量采区顶板岩石移量，倾听岩体音响，观察
裂隙、错动及坍塌等现象，并作文字描述，必须时测绘成图或拍摄照片。 第二节地下开采的岩移观测 开采缓倾斜层状矿体时，地表岩移观测线，一般沿矿体走向和倾向各设一条，应分别设在移动盆地的主断面和采空区正上方。如果回踩工作面的走向长度大于1.4H0+50米（H0为平均开采深度），可设置两条倾斜方向的观测线，一条在采空区正上方，另一条在其相距50米以上的任一侧，但至起始开采或停采线的距离必须大于0.7 H0。 开采急倾斜矿体时，沿矿体走向的观测线以不知两条为宜，一条在主断面位置上，另一条在采空区正上方，两观测线艰巨应不小于30米。沿倾斜方向的观测线布置两条，即在采空区工作面走向长度大于1.6 H0+100米，应布置三条或三条以上垂直走向的观测线，一条在采空区中央，其余的在两侧相距约50米，且距左右开采边界0.8 H0以上。 当矿床地质构造复杂，走向不明显，矿体厚度变化大时，可沿回采工作面主要方向不舍观测线。 当采区形状不规则，开采深度小，地表又分布重要工业设施和目的物（河流、湖泊、塘坝等）或民用建筑密布，应增加观测点密度，采用剖面线与方格网相结合的建站方案。 确定观测线长度所用的移动角值，应尽可能采用本矿山通过岩移观测所得的各种岩石移动角值，如尚未求得时，可选用与本矿地质、采矿条件相似的矿山所求的角值，按类比法确定。
第三章上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系 采场矿山压力研究的基本任务，一是为回采工作面顶板控制服务，解决顶板控制方案及支护选型计算等方面的问题，二是为回采工作面周围巷道矿山压力控制服务，解决巷道布置和维护方面的问题。 除直接顶外，其它岩层的运动很难在井下直接看到，但是可以通过回采工作面和采场周围巷道中比较容易观测到的顶底板位移和支架承载等压力显现，根据矿压显现，可以推断矿山压力的分布、上覆岩层运动，为采场矿山压力控制设计提供基础。因此，“上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系”是“反演”和“正演”岩层运动及其运动结果的理论基础。 第一节矿山压力与矿山压力显现[2] 正确地建立“矿山压力”及“矿山压力显现”的基本概念，弄清它们之间的联系及区别，是正确进行矿山压力控制研究和实践的基础。 一、矿山压力 在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤（或岩）层的“采动”。采动后在煤（或岩）层中形成的空间称为“采动空间”。采动空间周围岩体（包括顶板、底板及两帮的岩层），统称为“围岩”。 煤及岩层采动前，一般都在覆盖重力、构造运动作用力等作用下，处于三向受力的原始平衡状态。煤及岩层采动后，由于支承条件的改变，其原始平衡即遭破坏，各岩层边界上的作用力及分布在各点的应力（包括大小及方向）随之改变。采动后重新分布于围岩各个层面边界上的力及岩层中各点的应力将促使该部分岩体产生变形或遭到破坏，从而向已采空间运动。采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中的这种促使围岩向已采空间运动的力（采动后促使围岩运动的力），称为矿山压力。 二、矿山压力显现 （一）矿山压力显现的概念 采动后，在矿山压力的作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，称为“矿山压力显现”。 （二）矿山压力与矿山压力显现间的关系[2] 研究与实践充分证明，矿山压力的存在是客观的、绝对的，它存在于采动空间的周围岩体中。但矿山压力显现则是相对的、有条件的，它是矿山压力作用的结果。然而围岩中有
收稿日期: 2010-08-21 基金项目:国家重点基础研究发展计划973项目(2005CB221503) 作者简介:郑竹林(1963-),男,四川广安人,高级工程师,现在煤炭科学研究总院重庆研究院从事煤矿安全装备研 究工作。 示踪气体的CF D 模拟分析采空区 瓦斯流动规律 郑竹林 (煤炭科学研究总院重庆研究院,重庆 400037) 摘 要:为了加强采空区瓦斯的治理,需要对工作面后方采空区瓦斯流动和分布规律进行研究,文章介绍了利用CFD 采空区气体流场模拟软件模拟分析瓦斯在采空区中的流动规律,通过示踪气体的CFD 模拟分析,掌握了13118工作面采空区瓦斯流动规律,为工作面建立合理的通风方式以及进行采空区瓦斯抽采提供了依据。 关键词:CFD 模拟;采空区瓦斯;瓦斯流动规律 中图分类号:TD712+ 5 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2011)01 0058 02 工作面采空区瓦斯流动和分布规律的研究,能为建立合理通风方式、采空区瓦斯抽采以及防治自然发火提供可靠的技术基础。然而采空区气体流动是一个较复杂的过程,不同的采空区其内部气体的运移规律是有差别的,即使是相同的采空区,不同的深度其气体的运移特征也是不同的,这无疑增加了采空区流动气体研究的复杂性[1-2]。另外,由于采空区内部环境的复杂,人和仪器都不可能进入其内部进行测量,而采用普通的采空区埋管的方式成功率非常低,测取的数据可信度也没有保障 [3] 。为了研究采空区瓦斯流动规律, 试验采用商业的CFD 程序FLUENT 来模拟长壁工作面采空区气体的流动规律。根据矿井的实际情况,长壁工作面的CFD 模型是通过FLU ENT 的G a m bit 前处理器进行构建和划分网格的,随之导入解算器进行模拟[4]。鉴于采空区瓦斯气体的多样性,本文主要介绍了谢桥煤矿13118工作面运用CFD 模型模拟示踪气体在采空区中的流动及分布规律,进而分析出采空区中瓦斯的流动及分布规律。 1 试验区概况 谢桥矿位于淮南煤田潘谢矿区西翼,井田处于不对称的谢桥隐伏向斜北翼西段,为一简单单斜构造,地层走向近东西,倾向南,倾角8 ~15 ,平均12 ,东西走向长约为10k m,倾斜宽4 3km ,面积约41k m 2。 试验区选在13118工作面。13118工作面为8#煤层工作面,煤层平均厚度为2 9m,工作面长为1520m,宽为210m 。煤层结构简单,局部含炭质泥岩夹矸一层。顶板以泥岩为主,八线以东多为砂岩及石英砂岩;底板为泥岩及砂质泥岩。该长壁工作面在开切眼处的标高为-420m,而停采线处标高为-510m 。煤层倾角平均12 ,回风巷比机巷高出50m 。采用单巷道进风,双巷道回风。采煤方法为综采,一次采全高。 2 示踪气体的CFD 模拟分析采空区瓦斯流动规律2 1 采空区模拟区域的确定 采空区瓦斯流动规律模拟分析区域如图1所示。其中Q 1,Q 2分别是进风量和回风量, q 1, q 2 是采空区漏风量。 图1 采空区模拟区域示意图(m ) 2 2 示踪气体的选择 为CFD 模拟选择合适的示踪气体需要符合以下标准: 该示踪气体为一种惰性气体;!该示踪气体能够容易测定,并能够将灵敏度精确至10-6,最好能够精确到10-9;?示踪气体使用的前提是浓度均匀稳定,且能够容易建立。 根据以上条件,经过对几种示踪气的比较,并结合示踪气体选择的要求,最后决定选用SF 6作为CFD 模拟用的示踪气体。 2 3 初始模拟条件和参数 58
采空区稳定性分析与评价 【摘要】如今，随着我国的经济及许多方面都在不断的发展，我们在开采不同矿产资源的过程中遇到的问题也随之暴露出来，比如说北方的冬天要大量的消耗煤炭资源，但是随着 我们对煤炭的大量开采，地下就会形成采空区，我们对资源的开发又不能只局限在地表，那 么在矿区地表建筑物的稳定性就会受到影响。 【关键词】采空区的稳定；分析；稳定性评价； 一、前言 目前我国对不同资源的开发在逐渐的增加，尤其是我们日常所必须的煤炭、铁矿等这类 资源，长期发展下去，我们所面临的采空区面积会不断增加，所以在进行地表建筑物的建造 时就有必要避开这些区域，如果在采空上方建造一些高层建筑物的话就极有可能存在很大的 安全隐患。因此我们就有必要采取措施对采空区进行填充来保证地基的牢固性。 二、采空区稳定性的判断 通常我们在对地下资源进行开发时都会提前考虑这片地区所能承受的开采量，但是有时 为了获得更大的资源开发，我们对地下矿产的利用可能会大于它所能承受的范围。在地下资 源被开采出来后，这片地下区域就被称之为采空区，我们对矿产的开发会导致采空区附近和 地表上覆盖的岩石和土壤结构被破坏，随着时间的流逝，这些从前开发遗留下来的采空区会 通过自然的变化逐渐变得稳定，继而发展成为老的采空区。但是在老的采空区的地表如果建 造新的甚至是高层的建筑后就有很大的可能会打破这种平衡状态，会对采空区的稳定性受到 影响，造成采空区的活化状态，使采空区和它上面的地表结构再次发生移动和变形。这样对 我们新建造的工程和周围的居民安全都会产生不利影响。 现如今，我们对老的采空区进行活化判断的方法有很多。我们可以通过检测建筑物对采 空区的深度的影响来判断建筑物的总体质量、采空区的横跨带以及可能在哪种地方发生断裂，断裂发生的可能性，断裂的地区是否会发生重叠等各种问题，对是否造成采空区的活化有很 大的提示性。科学的检测方法是在工程学的地质手册这本书中具体的讲述了可能造成采空区 活化的临界深度的计算标准公式，根据这个我们可以能否在采空区建造建筑物提出了有利的 依据。 在我国有许多著名的建筑学专家对是否适合在采空区上方建造建筑物提出了不同的见解。比如我国著名的地质建筑研究专家李兵磊教授，他通过对采空区上方建筑物的稳定性利用离 散数值计算的方法进行了分析。他所采取的这些方法主要是对我们在采空区上方建建筑物的 稳定性进行了分析，这些老旧的采空区虽然在经过了长时间的沉淀后也有一定的稳定性，但 是它的沉降的范围仍然在不断的增加，同时也正处于沉降的缓慢过程中并且将会持续很长一 段时间。但是沉降的速度与时间的关系并没有很大的影响，我们所计算的沉降速度与当初对 矿区的开采深度，地表岩石的覆盖程度和开采深度等等有直接的关系。 所以我们在采空区的再利用的过程中，应该对根据时间的影响估计土地沉降的距离，并 对采空区开始被利用和结束的时间做出具体的分析。对于采空区地表的变形估计范围，外国 也有许多专家对这个项目作出了具体的分析，所以对于国内国外研究的综合方面我们目前提 出的采空区的地表移动的计算方法有关于概率的积分计算方法，函数计算方法，和通过曲线 作图方式等等不同的计算方案，在这之中应用的最广泛的是通过概率积分的方法，这项方法 的实用性最强，是目前我们国家应用最广泛的方法。 三、采空区及塌陷分布特征 我们对不同地区的采空区进行了对比和分析，发现不同地区的采空区的范围在矿产资源 发达的地区的采空区范围更广，我们对某一地区的采空区地段做了具体的研究这一地区的采
采空区瓦斯抽入方法与展望 近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨及分析，供参考。 2采空区瓦斯运移规律 2.1瓦斯运移数学模型 按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）：
2.2模拟求解 上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出7124工作面采空区瓦斯运移规律和浓度分布三带。 （1）I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼0～20m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在3％～15％之间，在涌出带中，采空区丢煤的缷压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内； （2）II过渡带：20～50m范围内瓦斯浓度变化幅度较快，瓦斯浓度一般在20～30％之间，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降，流动呈现出不均衡性，处于层、紊交错阶段； III滞留带50m以上范围内瓦斯浓度变化较小，瓦斯浓度在35%～50％之间，而进入滞留带时，释放采空区内的瓦斯一般滞留在采空区的深部，流动速度较低。
岩层及地表移动的各种参数（08-12-2修订） 通过地表移动观测确定地表移动参数： 边界角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉值为10mm）至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。 移动角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。考虑松散层时，还要根据松散层移动角确定。 三个临界变形值为：倾斜变形3mm/m；水平变形2mm/m；曲率变形0.2mm/m2。 裂缝角：在充分采动或接近充分采动条件下，地表移动盆地内最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角。 充分采动角：在充分采动条件下，地表移动盆地平地边缘点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角。 以上各角又都分为上山、下山和走向三角。 最大下沉角：非充分采动时，地表移动盆地中心区的最大下沉点至采空区中心点的连线与水平线在下山方向的夹角。充分采动
时，在松散层不厚情况下，可依据上下山充分采动角作两直线，其交点至采空区中点连线与水平线在下山一侧的夹角。 开采影响传播角：充分采动时，倾向主断面上地表最大下沉值与该点水平移动值的比值的反正切值。 关于最大下沉角和开采影响传播角，有些书和文章不加区分，其实从以上《规程》中的定义来看，一个通过作图得到，一个通过计算得到，二者从数值上是很可能不同的。 地表移动计算参数： 下沉系数：充分采动时，地表最大下沉值与煤层法线采厚在铅垂方向投影长度的比值。 水平移动系数：充分采动时，走向主断面上地表最大水平移动值与地表最大下沉值的比值。 主要影响角正切：走向主断面上走向边界采深与其主要影响半径之比。在概率积分法预计时，不用边界角、移动角和裂缝角作为预计参数而一般采用主要影响角正切作为预计参数。 注意：主要影响角与下山移动角是不同的概念。 拐点偏距：下沉曲线的几何拐点与煤壁在水平方向上的偏离距离（偏向采空区）。 对于以上计算参数，《规程》给出了根据地表移动观测站数据计算的方法。对于缺少实际观测资料的矿区，可采用覆岩综合评价系数P及地质、开采技术条件来确定地表移动计算参数（见《规程》）。《规程》还给出了煤层群条件下，如果下层煤开采的影
1.2. 2上覆岩层结构及运动规律研究现状 自采用长壁开采技术以来，回采工作面上覆岩层的结构及运动规律一直是采矿学科研究的核心问题之一。许多学者结合现场实测，通过理论分析、实验室模拟和数值分析等方法研究了上覆岩层的结构及运动规律，提出了许多有价值的理论和围岩控制技术。由于地质条件的差异较大、研究人员切入点的不同，形成了许多的假说和理论体系。这些研究成果都以不同方式回答了上覆岩层结构的形式问题，用以解释采场各种矿山压力现象，因此，这些假说和理论研究成果对岩层控制都具有一定的指导意义。 1916年德国的K. Stock提出悬臂梁假说，假说认为：工作面和采空区上方的顶板可被视为梁，它是一端固定于岩体内，另一端则处于悬升状态，当顶板由几个岩层组成时，形成组合悬臂梁，弯曲下沉后，受已垮落岩石的支撑，当组合悬臂梁的悬臂长度达到某个极限时，发生有规律的周期性折断，从而引起周期来压。此假说可以很好地解释工作面顶板下沉量和支架载荷随煤壁由近及远逐渐增大，同时还可以解释工作面的周期来压现象。该假说不足之处是计算的顶板下沉量和支架载荷与实际相差较大。 1928年，德国人哈克(w. Hack)和吉果策尔(G. Gilicer)提出了压力拱假说，假说认为：长壁工作面自开切眼起形成了压力拱，前拱脚位于煤壁前方，后拱脚位于采空区，在拱脚处形成应力增高区，拱内为应力降低区。压力拱随着工作面的推进而向前移动。压力拱假说能很好的解释围岩的卸载过程和原因，但不能解释上覆岩层的运动、变形
和破坏过程。 原苏联的r. H.库兹涅佐夫于1950--1954年提出了铰接岩块假说。此假说认为：上覆岩层的破坏可分为垮落带和规则移动带。垮落带又可分为整齐排列的上部分和杂乱无章的下部分，并且垮落带无水平方向有规律的挤压力。岩块之间相互铰合形成了一个多环节的铰链，并且有规则地在采空区上方逐渐下沉。该假说认为:工作面支架处于“给定载荷状态”和“给定变形状态”两种工作状态。所谓“给定载荷状态”就是当规则移动带下部岩层变形较小且未折断时，垮落带岩层和规则移动带可能发生离层，支架承受折断的垮落带岩层的全部重量的状态;所谓“给定变形状态”就是当直接顶受基本顶影响折断时，随着岩块的下沉支架所受的载荷和变形逐渐增大，直至岩块受到已垮落岩石的支承达到平衡为止，支架所的处的状态。该假说的不足之处是缺乏岩块间的力学分析。 50年代比利时学者A.拉巴斯提出了预成裂隙假说，该假说认为:回采工作面上覆岩层的连续性遭到破坏而成为非连续体，在工作面周围出现了应力降低区，应力增加区和采动影响区。随着工作面推进，三个区域相应的向前推移。由于上覆岩层内存在着各种裂隙，使岩体的变形类似于塑性体，这些岩石处于相互挤紧的状态形成了类似梁的平衡。在自重和上覆岩层作用下发生假塑性弯曲，当下部岩层下沉量大于上部岩层时便出现了离层。 70-80年代初，钱鸣高院士提出了岩体结构的“砌体梁”力学模型。该模型认为：回采工作面上覆岩层形成了垮落带、规则移动带、
采空区瓦斯抽入方法与展 望参考文本 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
采空区瓦斯抽入方法与展望参考文本使用指引：此安全管理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。 （作者：龚乃勤） 1概述 近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出 量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采 空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力 度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的 掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。 为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨 及分析，供参考。 2采空区瓦斯运移规律 2.1瓦斯运移数学模型 按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在
孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）： 2.2模拟求解 上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出7124工作面采空区瓦斯运移规律和浓度分布三带。 （1）I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼0～20m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在3％～15％之间，在涌出带中，采空区丢煤的缷压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采
第三章采煤工作面上覆岩层移动规律 第一节概述 一、煤层顶底板岩层的构成 煤层处于各种岩层的包围之中。处于煤层之上的岩层称为煤层的顶扳；处于煤层之下的岩层称为煤层的底板。 根据顶、底板岩层离煤层的距离及对开采工作的影响程度不同，煤层的顶、底板岩层可分为： (l)伪顶。紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层称为伪顶。通常由炭质页岩等软弱岩层组成，厚度一般小于0.5m，随采随冒。 (2)直接顶。位于伪顶或煤层之上，具有一定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩层称为直接顶。通常由泥质页岩、页岩、砂质页岩等不稳定岩层组成，具有随回柱放顶而垮落的特征。直接顶的厚度一般相当于冒落带内的岩层的厚度。 (3)老顶。位于直接顶或煤层之上坚硬而难垮落的岩层称为老顶。常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等坚硬岩石组成。 (4)直接底。直接位于煤层下面的岩层。如为较坚硬的岩石时，可作为采煤工作面支柱的良好支座；如为泥质页岩等松软岩层时，则常造成底臌和支柱插入底板等现象。 二、采煤工作面上覆岩层移动及其破坏 在采用长壁采煤法时，随着采工作面的不断向前推进，暴露出来的上覆岩层在矿山压力的作用下，将产生变形、移动和破坏。根据破坏状态不同，上覆岩层可划分为三个带(图3－l)。 冒落带。指采用全部垮落法管理顶板时，采煤工作面放顶后引起的煤层直接顶的破坏范围(图3－l，Ⅰ)。该部分岩层在采空区内已经垮落，而且越靠近煤层的岩石就越紊乱、破碎。在采煤工作面内这部分岩层由支架暂时支撑。 裂隙带。指位于冒落带之上、弯曲带之下的岩层。这部分岩层的特点是岩层产生垂直于层面的裂缝或断开，但仍能整齐排列(图3－l，Ⅱ)。 弯曲下沉带。一般是指位于裂隙带之上的岩层，向上可发展到地表。此带内
采空区抽放瓦斯安全技术措施 1
采空区抽放瓦斯安全技术措施 2307工作面正在生产,随着工作面生产的推进,工作面回风隅角瓦斯浓度较高,且有增大趋势。为杜绝瓦斯超限,保证工作面安全正常生产,经研究,决定在2307工作面进行瓦斯抽放,现抽放设备正在安装。为保证瓦斯抽放期间的安全,特编制本措施,望施工人员认真贯彻执行。 一、瓦斯抽放方式 1、瓦斯抽放方式: 采用在2307工作面沿回风巷在采空区内埋管抽放采空区瓦斯。2、采空区埋管方式: 将抽放管路预埋在采空区皮带顺槽位置,预埋管抽放管口距工作面的距离在30m左右时进行抽放,抽放管口的间距为30m,为减少采 空区漏风和提高抽放效果,预先在皮顺端头支架和煤壁之间构筑密闭,密闭距离抽放管口5m左右,密闭间距15m。为提高抽放效果,预埋管路应做到”四防”(防水、防渣堵塞、防爆、防砸),抽放管口用 钢筋网片进行保护,以使抽放管路处于可靠的工作状态。 抽放管路采用双埋管法(见图1):当第一条埋管达到30m时,预埋第二条管路,在第一条管路的60m处用三通和阀门与第二条管路相连,此时第二条管路处于关闭状态,当工作面推过第二条管路管口30m 时,打开第二条管路的阀门并投入抽放,以此类推。 二、瓦斯抽放泵站及管路 2
1、瓦斯抽放泵站位置及固定:泵站选定在2307工作面联络巷风门以外的进风侧。 2、瓦斯抽放泵站:采用淄博市博山开发区真空设备厂生产的ZWY-30/55型水环真空泵,极限真空度33hPa,最大抽气量为30m3/min,电机功率55KW。 3、管路选型及安装长度:瓦斯抽放管路采用Φ159专用管路。瓦斯抽气管路由2307采空区→2307皮带顺槽→2307联络巷接入瓦斯抽放泵站进气管路;排气管路由瓦斯抽放泵→2307联络巷→2307 皮带顺槽→2307专用回风巷→西部回风大巷,进气管路全长1200m,排气管路全长380m。 4、瓦斯排放口的设置及要求:高浓度瓦斯排放口设置在西部回风 大巷2307专用回风巷门口向东40m处,排放口设置全封闭栅栏,栅栏宽3 m,上风侧栅栏长度距管路出口长度5m,下风侧栅栏长度距 管路出口35m,设置”严禁入内”警戒牌,栅栏要加强管理,非专业人 员不准进入。 5、在抽放管路进、排气侧管路上必须设置放水器。 6、在抽放管路的进、排气侧管路上各加一组防回火装置。 三、监测仪器仪表的设置与安装 1、在抽放泵站处和瓦斯排放口栅栏外各设瓦斯传感器一个,检测 两处的风流瓦斯浓度,如果瓦斯抽放泵站的瓦斯浓度达到0.5％,报警断电;如果瓦斯排放口栅栏外的瓦斯浓度达到1%,报警断电,断电 3
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 采空区瓦斯抽入方法与展望(新 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
采空区瓦斯抽入方法与展望(新版) （作者：龚乃勤） 1概述 近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨及分析，供参考。 2采空区瓦斯运移规律 2.1瓦斯运移数学模型 按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流
动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）： 2.2模拟求解 上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出7124工作面采空区瓦斯运移规律和浓度分布三带。 （1）I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼0～20m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在3％～15％之间，在涌出带中，采空区丢煤的缷压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内； （2）II过渡带：20～50m范围内瓦斯浓度变化幅度较快，瓦斯浓度一般在20～30％之间，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降，
采空区瓦斯抽放 摘要：我国煤矿采空区瓦斯抽放方法种类较多，称谓也不十分统一；适用条件不同，在各矿区抽放效果也不尽相同。通过系统梳理和总结我国现在比较成熟的采空区瓦斯抽放技术，分析其特点及应用情况扣条件，从中优选出先进的技术，并进行适用性研究。优选出的抽放技术可在全国范围内推广使用。关键词：采空区；瓦斯抽放；优选采空区瓦斯是回采工作面瓦斯涌出主要来源之一，而采空区瓦斯抽放具有抽放流量大、来源稳定等特点，成为回采工作面瓦斯治理的重要手段。尤其是对于本煤层预抽效果不理想、采空区瓦斯涌出量大的工作面，采空区抽放方法是首选的抽放方法。近年来，国内外对高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放进行了大量的研究，随着煤矿安全生产以及对瓦斯利用的重视，采空区抽放比例正在逐步增大。 目前，我国煤矿采空区抽放方法种类较多，称谓也不十分统一；适用条件不同，在各矿井抽放效果也不尽相同。如果系统梳理和总结我国现在比较成熟的采空区瓦斯抽放技术，分析其特点及应用情况和条件，从中优选出先进的技术并进行适用性研究，并在典型矿区推广使用，其意义是深远的。 1 采空区瓦斯抽放方法分类 如图1所示，采空区瓦斯抽放方法根据采空区类别按瓦斯来源可分成3类：回采工作面采空区瓦斯抽放方法、老采空区瓦斯抽放方法、报废矿井瓦斯抽放方法。其中回采工作面采空区瓦斯抽放方法又为冒落带(冒落拱)瓦斯抽放、采空区积聚瓦斯抽放及回采工作面上隅角局
部积聚瓦斯抽放等3种方法。而采空区瓦斯抽放方法又根据实施方式的不同分为钻孔抽放方式、巷道抽放方式、插(埋)管抽放方式。本文主要依据瓦斯来源分类方式展开。 2 采空区瓦斯抽放可行性 向冒落带打钻或用低位集瓦斯巷道方式比邻近层瓦斯抽放率低，抽放瓦斯浓度也要低，但比埋管抽放采空区积聚瓦斯的抽放率及浓度要高，抽冒落带邻近层瓦斯及插埋管抽采空区积聚瓦斯，技术上都是可行的。 图1 采空区抽放瓦斯方法分类 插管抽放(排)上隅角瓦斯，在技术上也是可行的，但一般浓度较低(<20%)，所以需要单设一趟抽放瓦斯管路进行抽放。 此外，当煤层属于容易自燃及自燃煤层时，采空区瓦斯抽放时，必须实施采空区自然发火监测，抽放负压不能过大，以防止采空区煤的
1、充分采动的概念防治煤矿开采引起地表沉陷的主要措施有哪些？ 什么是充分采动？防治煤矿开采引起地表沉陷的主要措施有哪些？ 充分采动：当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，不再随开采范围扩大而增加，此时的采动称为充分采动。 1、留煤柱开采。 1）部分开采。 （1）条带开采。沿煤层走向或倾向，将开采区域划分为若干个宽度相等或不等的条带，开采一条，保留一条，利用留下的煤柱支撑顶板，以达到减小地表沉陷的目的。成功关键在于合理设计采宽与留宽，确保覆岩主关键层和留设煤柱的稳定性。 （2）房柱式开采。在煤层内开掘一些列煤房，留下近似于矩形的煤柱来支承顶板，达到控制顶板和减轻地表沉降的目的。 2）留设保护煤柱。地面存在重要的需要保护建（构）筑物时，在其下部对应煤层的合理位置预留一定尺寸的煤柱，使岩层移动影响边界达不到该建（构）筑物。煤柱留设主要根据具体矿井条件和岩层移动角等参数进行设计。 2、充填开采。 1）采空区充填。即用充填料充填已采空间，相当于减小煤层开采厚度。按运送充填物料动力的不同分水力、风力、机械和自溜充填；按充填材料分为水砂、矸石、膏体充填。 2）覆岩离层区充填。利用岩移过程中覆岩内形成的离层空洞，总钻孔向离层空洞充填外来材料来支撑覆岩，从而减缓覆岩移动往地表的传播。 3、调整开采工艺和参数。 1）协调开采：根据开采引起地表移动与变形的分布规律，通过合理的开采布局、开采顺序、方向、时间等方法减缓和减少开采引起的地表变形。 ①减小开采边界影响的叠加。 ②多工作面协调开采。 ③对称背向开采。 2）控制开采 ①限厚开采。 ②分层间歇开采。 2、简述岩层移动规律 采用全部垮落法管理采空区的情况下，根据采空区覆岩移动破坏特点，可以分为“三带”，即垮落带、裂隙带、弯曲带。其特点如下 垮落带：破断后的岩块呈不规则垮落，排列也极不整齐，松散系数比较大，一般可达1.3之1.5.经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右。 裂隙带：岩层破断后，岩块仍整齐排列的区域即为裂隙带。它位于冒落带之上，由于排列比较整齐，因此碎胀系数比较小。关键层破断块体有可能形成“砌体梁”结构。垮落带与裂隙带合称为“两带”又称“导水裂隙带”，意指上覆岩层含水层位于“两带”范围内，将会导致岩体水通过岩体破断后的裂缝流入采空区和回采工作面。 “两带”高度与岩性和煤层采高有关，覆岩岩性越坚硬，高度越大。 弯曲带：自裂缝带顶界到地表的所有岩层称为弯曲带。弯曲带内岩层移动的显著特点是，岩层移动过程的连续和整体性，即裂缝带顶界以上至地表的岩层移动是成层地、整体性地发生的，在垂直刨面上，其上下各部分的下沉值很小。若存在厚硬的关键层，则可能在弯曲带内出现离层区。
采空区瓦斯浓度分布规律研究 摘要：通过对采空区顶板覆岩活动及空隙介质特征分析，采用现场束管监测的方法来测定采空区瓦斯浓度分布。根据现场观测结果进行了采空区瓦斯浓度分布状态分区，得出采空区后方0-6m范围内的瓦斯稀释的区域；6～10 m范围内的瓦斯聚集区域；10 m以外的范围是瓦斯稳定区域，并根据这个理论，本文主要分析了采空区后方的岩层活动和瓦斯浓度分布的关系，得出造成采空区瓦斯浓度分布不同的根本原因。 关键词：采空区瓦斯浓度状态分区岩层活动 Goaf gas concentration distribution Abstract: Through the roof rock activities in gob and the porosity media features analysis, Using the method of the scene beam pipe monitoring to determine he Distribution of Gas Density in Gob. According to the scene test results divided the gas density in gob into different regions. Reaching conclusion that 0-6m behind gob is gas dilution area and 0-10m behind gob is gas Gathering area and 10m beyond is gas stabilizing area. We analyzed the rough relationship between the distribution of gas density in gob and the strata movement. We get the basic causing that the different on the distribution of gas density in gob.
高速公路下伏采空区稳定性分析及治理措施 高速公路下伏采空区稳定性分析及治理措施 摘要：采空区塌陷是矿区普遍存在的地质灾害，而如果在采空区上修筑高速公路，采空区的稳定情况对线路的安全就变得更加重要。本文运用结构力学方法对采空区进行了稳定性评价，介绍了采空区治理措施，并结合国内外下伏采空区问题的研究现状，提出进一步研究方向。 关键词：采空区，公路，稳定性评价，治理措施 中图分类号： X734文献标识码：A 文章编号： 1 引言 地下矿体资源采出后，采场上方岩土层乃至地表将会出现较大范围的采空区。由于采空区已经削弱或破坏了上覆岩土层的稳定性，若在其上修筑公路或铁路，覆岩破坏部分还要发生再变形、再破坏过程，这就面临采空区塌陷导致的路基失稳与破坏问题。因此，在了解覆岩破坏规律基础上，通过勘察采空区特征及分布情况，研究采空区稳定性的评价理论并制定合理的治理措施，是实际工作中必须解决的问题。 2 采空区特征 2.1 采空区基本概念 所谓采空区是指地下矿体采出后所留下的空间区域。当矿体（如煤、金属矿石等）从地下被开采出来后，上覆岩体失去支撑而导致平衡破坏，应力重分布，以期达到新的平衡。在此过程中，采空区上部岩体变形和移动会向上波及到地表，并形成地表移动盆地。[1] 2.2 采空区采动覆岩的“三带”划分 （1）垂直分带，自下而上分别称为：冒落带、裂隙带、弯曲带。 （2）水平分带，从左往右分为1区、2区、3区，如图1。 3 采空区勘察
由于年代久远、不规范的老采空区的存在以及矿区地质的复杂性，使我们琢磨不透研究区内采空区的特征及分布情况，这就使采空区的勘察工作变得非常重要。采空区勘察主要包括三个步骤：调查、物探、钻探。 调查是通过现场的调查访问，初步了解开采区域煤层厚度范围和煤层倾角范围，查明研究区域的停采时间，开采方式和顶板管理方式。 物探主要是是根据对探测目标体的分析和现场探测环境限制，参考相应规范要求，采用高密度的电阻率映像法和高分辨率地震声纳法进行综合探测。通过物探可以初步得到探测区采空区深度和分布情况，判断采空区的填充状态，推断采空区的高度。 钻探则是根据物探成果，在可能的采空区范围内布设钻孔，来复核物探结果。[2] 4新建公路下伏采空区的稳定性评价 4.1 采空区顶板稳定性评价 该方法为《岩土工程手册》中采用的方法。[3]认为采空区开采前，岩体内部应力是平衡的，一般情况下，只存在垂直压应力和水平压应力，用式4-1和4-2表示： (4-1) （4-2） 式中： ――上覆岩层的重度（KN/m3）； H――矿层顶板埋藏深度（m）； ――矿层的内摩擦角（）。 如图2所示 （4-3） （4-4） （4-5） (4-6) 式中：Q――单位长度顶板所受压力(KN/m)； G――单位长度项板岩层所受的总重力(KN/m)； F――单位长度侧壁的摩阻力(kN／m)； P――楔体ABM和CDN作用在AB和CD面上的主压力最大值
煤矿采空区场地稳定性评价方法探讨 摘要：由于矿藏的开采，形成大范围的地下空洞区域，这个区域就称为采空区。采空区稳定性问题是一个复杂的系统，受多种因素影响和控制，如地质构造、水文地质与工程地质、开采技术条件等等。采空区稳定性问题在国内外属于一个比较新的课题，目前尚处于起步阶段。但是许多学科的发展为其深入研究提供了新的研究契机。从丰富岩石力学内容，将理论的发展转化为生产力的角度出发，本课题的研究也显得非常迫切，也具有很高工程实用价值。 关键词：煤矿采空区场地稳定性评价 采空区的存在，给工程建设埋下了极大的隐患。在国内，对于采空区，工程建设时，由于在开采时技术管理的不规范和在对采空区稳定性评价的手段上存在一定难度，多数情况下采取绕避措施，造成了投资和土地资源的极大浪费。随着我国经济的迅猛发展，工业和基础设施建设的数量和范围也在不断的扩大，土地资源显得日益紧缺，大多数采空区还处于闲置状态，为了最大化的重新利用采空区地表，加强对采空区稳定性研究和处治显得日益紧迫。 一、影响煤矿采空区场地稳定性的因素分析 1.1 煤矿采空区覆岩的石岩组类型 覆岩力学性质是对采空区下沉影响程度较大的因素，我国的煤矿开采实践也表明：岩体越坚硬，地表下沉系数的值就越小。由于破碎的岩体具有分形的几何特性，因此，可以用小尺寸的破碎岩体(数十毫米级)模拟大尺寸的破碎岩体(数十米级)。为了模拟近似实际的矿山压力，采用伺服机实验设备，可以达到实验要求。而只要满足了几何相似和应力应变相似，即可进行相似模拟实验。软硬岩石高压固结模拟实验结果表明：①覆岩的力学性质和结构特征对沉陷变形的影响很大，软岩比硬岩更易被压缩变形，故在软岩厚度大的采空区，地面沉降量会相对较大；②地下水的浸泡可使软岩产生更大的附加沉降，故煤层顶板中较厚的软岩会导致固结沉陷速度加快，沉降量增大，采空区稳定性变差；③覆岩主要为硬岩的条件下，沉陷稳定的时间较长，若覆岩主要为软岩，则沉陷稳定的时间较短。 1.2 煤矿采空区的面积及开采倾角 采空区范围的大小可以决定地表移动过程中发展的程度以及地表移动盆地的形状和大小。采空区的面积对移动角有一定影响，一般来说岩层移动角随着采
抽采瓦斯的方法分类 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
抽采瓦斯的方法分类 更具从时间上、空间上的不同可以分为 采前抽采、采中抽采、采后抽采 本煤层、临近层、采空区、工作面（回采工作面，掘进工作面）抽采 开采层瓦斯抽采 选择瓦斯抽采方法的原则 开采层、邻近层和采空区瓦斯抽采是目前国内外广泛应用的三种煤矿瓦斯抽采办 法。选择合理有效的瓦斯抽采方法需要综合考虑矿井主要瓦斯来源、煤层赋存特征、采掘布置方式以及煤层开采程序等许多客观因素。经前人不断探索实践,总结出以下五个选择瓦斯抽采方法的原则首先要与矿井地质条件、煤层基本赋存特征、采掘巷道布置方式和煤炭开采技术条件相符。其次要考虑煤矿瓦斯涌出主要来源及构成,尽可能应用综合瓦斯抽采技术来提高抽采效果。然后要做到抽采与采掘巷道相结合,以达到减少井巷工程量的目的。再次要有助于抽采巷道的布置、维护和维修,己达到降低抽采成本的目的。最后,应尽量方便于抽采管路的敷设,确保抽采工程的施工安全和增加抽采时间。、瓦斯抽采方法概述 回采工作面瓦斯来源及构成 工作面瓦斯涌出量构成预测结果表明其一部分来源于开采层煤壁和落煤解析的瓦 斯,另一部分来源于采空区丢煤解析的瓦斯和周围岩层及上下邻近层涌出的瓦斯。工作面瓦斯主要来源于采空区含采空区丢煤、周围岩层及邻近层和开采层涌出的瓦斯。 采前预抽、边采边抽和强化抽采等方式都属于开采层瓦斯抽采方式。 ①采前预抽主要是一项对未卸压的煤层或岩层进行瓦斯抽采的技术手段,它多应 用钻孔技术将被采煤体中的瓦斯在煤层开采之前预先抽采出来。因此说,当煤层透气性