复杂地貌多煤层采空区的稳定性评价

INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究对公路采空区进行勘察及稳定性评价，查明采空区分布及特征，并对采空区进行稳定性计算评价，为下一步是否进行治理设计提供依据。

采空区勘察主要是通过收集资料、采空区调查与测绘、移动变形观测、物探、工程钻探等手段进行，稳定性评价方法有开采条件判别法、地表移动变形预计法（概率积分法）、地表移动变形观测法、极限平衡分析法以及数值模拟分析法等。

本文基于S233至S315连接线（荥巩界至口头段）项目，介绍该线路采空区勘察和稳定性评价方法。

一、工程概况S233至S315（荥巩界至口头段）连接线起点桩号K3+421.5，终点桩号K7+865.325，整体呈东西走向，路线全长4.444km，采用设计速度为80km/h、双向四车道一级公路标准，路基宽24.5m。

线路征地范围内有3个煤矿，分别为宏基煤矿、双楼煤矿和富堡煤矿。

二、煤矿开采情况（一）富堡煤矿开采情况富堡煤矿矿山目前已建成主、副井和风井，开采煤层为一1煤层和二1煤层。

属稳定性煤层，煤层结构简单，在2014年巷道基建完成后发生突水，现一直处于停产状态。

（二）双楼煤矿开采情况巩义市米河镇双楼煤矿，开采方式为地下开采，始建于1997年。

该矿主要开采一1煤层，矿井开拓方式采用立井单水平（±0）上下山开拓，主、副井和风井均为立井，主井位于矿区南部，副井位于矿区西部，风井位于矿区东南部，井筒落底到一1煤层顶板，开采水平最深为-200m。

采煤方法为走向长壁式放炮落煤，全部垮落法管理顶板。

该矿于2011年正式关闭。

（三）宏基煤矿开采情况宏基煤矿现有生产矿井两对，其中十号井开采一1煤层，谷山井开采二1煤层。

十号井位于井田中部，煤层结构简单。

立井单水平开拓布置，分区分水平开采，为采区工作面走向后退式长壁式采煤法，炮采落煤，一次采全高。

该煤层基本采完。

谷山井采用综采分层开采采煤方法，全部垮落法管理顶板。

该矿井为煤与瓦斯突出矿井，为了保证工作面的正常接替，采区还配备一个瓦斯抽采工作面。

井下采空区安全状态评估
井下采空区安全状态评估是指对井下采空区进行综合评估，确定其安全状态的过程。

井下采空区是指经过矿层开采后形成的空间，可能存在塌陷、涌水、瓦斯等安全隐患。

井下采空区安全状态评估通常包括以下内容：
1. 采空区地质特征评估：对采空区的地质特征进行评估，包括采空区的形状、大小、倾角、煤层赋存情况等。

2. 采空区稳定性评估：评估采空区的稳定状态，包括岩层顶板、底板的稳定性，采空区周围的围岩稳定性等。

3. 采空区涌水评估：评估采空区的涌水情况，包括涌水量、涌水压力、涌水来源等。

4. 采空区瓦斯评估：评估采空区的瓦斯情况，包括瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯抽放等。

5. 采空区人员安全评估：对采空区内工作人员的安全情况进行评估，包括通风情况、瓦斯浓度、涌水风险等。

以上评估内容可通过地质勘探、地质预测、测量监测等手段进行。

评估结果将为采取相应的安全措施和管理提供依据，确保井下采空区的安全和稳定。

徐州城市规划区煤矿采空区稳定性评价张丽;黄敬军;许书刚;贺怀振;闫士民【摘要】徐州城市规划区内由于大规模的煤炭开采,采空区分布面积较广,随着城市建设的发展,土地资源日益紧张,煤矿采空区土地成为煤矿区可持续发展的重要自然资源.开展采空区稳定性评价,是煤矿采空区土地利用的前提.本文针对徐州城市规划区内大面积的煤矿采空区,建立了采空区稳定性评价指标体系,采用敏感因子—一般因子评价模型对采空区稳定性进行综合评定,最终划分出不稳定区、基本稳定区和稳定区.%Because of coal resources exploiting on a large scale,coal mining goaf is widely distributed in Xuzhou urban planning area.With the development of the urban construction,the land resources are increasingly lack.Coal mining goaf land is becoming the important natural resource for sustainable development of coal mining area.It is the prerequisite for the coal mining goaf land use to carry out the evaluation of stability.In this paper,the evaluation index system of goaf stability and the sensitive factor-general factor evaluation model is established according to the characteristics of large-scale coal mining goaf in Xuzhou urban planning area.Finally,the unstable region,the basic stable region and the stable region were identified.The result of coal mining goal land stability evaluation is scientific basis for coal mining goal land developing-utilization.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2017(044)002【总页数】5页(P124-128)【关键词】煤矿采空区;稳定性评价;徐州【作者】张丽;黄敬军;许书刚;贺怀振;闫士民【作者单位】国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;江苏省地质矿产局第五地质大队,江苏徐州 221004【正文语种】中文【中图分类】TU457徐州市作为江苏乃至华东地区最大煤炭能源基地，经过百余年的开采，地表已形成了规模巨大的地面塌陷区[1]。

一、工程概况xx集团拟在xx煤矿工业广场区域新建一座50万吨/年的甲醇厂，拟建厂址利用xx煤矿的工业广场留设煤柱没有开采的有利条件，尽可能把新建甲醇厂的重要建（构）筑物布置在工业广场留设的煤柱之上（xx煤矿工业广场建筑物平面图见图1-1所示），其他建（构）筑物布置在工业广场周围的采空区之上。

拟建厂址东西长约1200m，南北宽约760m，占地面积900余亩；西为邹唐公路，北与西侧为xx煤矿铁路专用线。

交通十分便利，基础设施齐全，地形较为平坦开阔。

拟建工程建（构）筑物总平面布置见图1-2所示。

主要建、构筑物名称及要素见表1-1所示。

大型重要设备尺寸见表1-2。

荷重最大的设备为甲醇合成塔、甲醇洗涤塔、气化炉、澄清槽等。

建构筑物最高的为煤筒仓（高度43.5m）和气化框架（高度39m）。

大部分设备基础采用桩基础，钢筋混凝土结构。

精密设备、超长轴设备如大型压缩机、泵，基本都是联合平台，联合基础，不允许局部沉降。

大部分设备对下沉都比较敏感，特别是大型压缩机有轴位移和轴震动非常精密的检测报警设备，位移和振幅一般要求小于0.5mm。

表1-2 大型重要设备尺寸234二、地质采矿条件xx煤矿是xx矿区开发最早的矿井，位于xx市南xx镇和xx镇境内，井口北距xx市约11km。

xx煤矿于1960年开始建设，设计生产能力为30万t/年，1978年改扩建至45万t/年，1990年后矿井进入衰老期，1991年底注销矿井设计生产能力，之后回收部分煤柱，至2002年回收完毕，然后闭坑。

1、地层x州煤田位于鲁西隆起区西南缘的x州向斜内，属石炭二迭系含煤地层。

井田内地层自上而下分述如下：第四系，厚15.92～58.50m，由棕黄色砂质粘土及粘土质砂砾组成，含3层含水砂或砂砾层。

上侏罗系，厚0～266.59m，以紫红色厚层状中、细砂岩为主，泥质胶结，夹薄层砾岩、砂砾岩和泥岩。

下部含绿灰岩、粉砂岩互层。

底部为一层不稳定的砾岩。

石炭系太原群，井田内沉积厚度一般为151.48m，由薄层深灰色粉砂岩、泥岩和灰～绿灰色砂岩组成，中夹灰岩8层、薄煤层15层，是本区主要含煤层段，可采煤层为第16上、17、18上层煤。

城市煤矿采空区稳定性评价——以荆门园博园场区为例
朱文彩;陈江军;杨伟;李业
【期刊名称】《资源环境与工程》
【年(卷),期】2022(36)3
【摘要】荆门园博园场区存在大量煤矿采空区,对城市规划建设构成制约。

在查明采空区分布特征基础上,开展覆岩稳定性、地表移动期、地面变形区域、地表残余变形速率等分析,进行稳定性分区与评价。

结果表明,采空区煤矿开采引起的地表移动期已结束;绝大部分采空区已被塌陷或垮落带的崩落物充填,趋于基本稳定或稳定,仅有少量巷道、斜井因处于未充填或半充填状态而具有较大残余变形量;采空区残余变形以地面裂缝和小规模地面沉降为主。

将场区划分为稳定性差区、稳定性一般区、稳定性好区3个分区,并提出场区布局设计、施工建设和运营阶段的地质安全管理建议。

【总页数】6页(P372-377)
【作者】朱文彩;陈江军;杨伟;李业
【作者单位】湖北省地质局水文地质工程地质大队
【正文语种】中文
【中图分类】TD167;TD853.391
【相关文献】
1.基于模糊综合法的采空区稳定性评价——以荆门市子陵石膏矿采空区为例
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老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法老采空区是一个非常特殊的地形类型，其地下有许多空洞和凹陷，这些空洞可能影响地基的稳定性。

为了防止在新建筑的建设过程中出现地基稳定性问题，科学的评估地基稳定性是十分必要的。

因此，开展老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法的研究是十分重要的。

首先，要准确地研究老采空区建筑地基的稳定性问题，应该从岩性、地下水位、空洞大小、空洞周围地层、建筑结构等方面进行详细分析。

尤其要重视空洞底部地层，即老采空区通常是泥质或淤泥质，其强度有可能受到地下水的影响，从而影响地基的稳定性。

此外，还要考虑空洞的大小，小空洞可能会引起地基的变形，从而影响地基的安全性；大空洞可能会对建筑物地基造成直接压力，从而影响建筑物地基抗压能力。

其次，需要通过实验、理论分析及试验研究，确定老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法。

老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法主要分为宏观稳定性评价、微观稳定性评价和模型评价三种。

宏观稳定性评价主要考虑到岩性、地下水位、建筑结构等，通过现场调查、地面测量来得出结论；微观稳定性评价主要考虑老采空区的空洞大小、空洞周围地层，将需要评估的部分抽取出来，进行深入的评估；模型评价主要考虑到建筑物的抗压能力，建立抗压模型，结合现场调查所获得的数据，得出建筑物地基稳定性的结论。

最后，老采空区建筑地基稳定性评价方法也应充分考虑诸如地下水等潜在风险因素，结合地质调查、计算机模拟、物理模拟等，进一步完善老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法。

通过详细的分析，可以准确地判断地基稳定性问题，从而防止建筑施工中出现地基稳定性问题，确保建筑物的安全性。

综上所述，老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法的研究十分有必要，要求从岩性、地下水位、空洞大小、空洞周围地层、建筑结构等多方面准确分析老采空区建筑的稳定性问题。

通过实验、理论分析及试验研究，确定老采空区建筑地基稳定性评价理论与方法，潜在风险因素也应充分考虑。

煤矿采空区建筑地基稳定性评价作者：肖凤成来源：《城市建设理论研究》2013年第23期【摘要】在煤矿开采过程中，煤开采出来以后，在地下就形成了空洞，在煤矿上面的建筑由于受到煤矿开采的影响，其稳定性受到一定影响，尤其是高层建筑和比较重的建筑稳定性更差。

本文就煤矿采空区建筑地基的稳定性进行分析。

【关键词】煤矿、采空区、建筑地基、稳定性中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：【前言】随着人们对煤炭资源需求量的不断增加，煤矿的开采速度也在不断的增加，致使煤矿采空区的面积在不断的增加，煤矿采空区对建筑地基的稳定性有着重要的影响。

严重的采空区会使建筑地基产生开裂，轻的也对建筑地基存在一定的安全隐患，我们通过相应的措施对采空区进行填充，减少其对建筑地基稳定性的影响。

1、采空区的活化的判断地下矿产资源被采出后，采空区周围及上覆岩体内部结构遭到破坏，在经过长时间的自然压实后基本趋于稳定形成老采空区，但在老采空区上方新建建筑物后可能打破上覆岩体中原来的相对应力平衡状态，造成老采空区活化，形成采空区及上覆岩体的二次移动和变形，对工程安全造成威胁。

目前，关于老采空区是否活化的判断方法较多。

以建筑物影响深度与采空区垮落带、断裂带发育高度是否重叠来判断是否引起老采空区活化。

在工程地质手册中提供了临界深度的计算公式，用以评价采空区场地建筑的适宜性。

李兵磊等运用离散元数值分析法对采空区上方新建建筑工程进行稳定性分析。

这些方法主要注重老采空区是否活化而对上方建筑物造成影响。

然而，老采空区虽然经过长时间的移动稳定，但实际上地表还有少量残余下沉量，这个残余下沉量将持续相当长一段时间，残余沉降与开采深度、覆岩性质、顶板管理方法等有关。

在老采空区上方新建建筑物时，应根据开采结束时间，估计残余下沉的影响。

对于地表沉陷变形预计的研究，国内外专家提出了多种方法，目前，我国比较常用的地表移动变形计算方法有概率积分法、负指数函数法、威布尔函数法和典型曲线法等，其中概率积分法具有参数容易确定、实用性强、经验积累较多等优点，在我国使用比较广泛，是最常用的方法。

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。

煤层稳定性定量评价
依据《煤矿地质工作规定》进行煤层稳定性定量评定，薄煤层以煤层可采性指数K m 为主，煤厚变异系数γ为辅；中厚及厚煤层以煤厚变异系数为主，可采性指数为辅。

评价煤层稳定性的主、辅指标见表1。

煤层可采性指数K m 计算方法：n
n'm =K 式中：K m -煤层可采性指数；
n-参与煤层厚度评价的见煤点总数； n ’-煤层厚度大于或等于可采厚度的见煤点数。

煤层变异参数γ计算方法：
100%×γM
S
=
S =
式中：γ-煤厚变异系数；
M 1-每个见煤点的实测煤层厚度，m ； M -煤矿（或分区）的平均煤层厚度，m ；
n-参与评价的见煤点数； S-均方差值，m 。

采空区地压稳定性综合评价及安全治理研究江天生;蒋跃飞;余乐兴【摘要】Ground pressure is a common mine geological disasters, ground pressure activities is a serious threat to the safety of underground workers and equipment, it affects the normal production of the mine, and it is unstable due to mining gob formed by pressure. The ground surface and underground pressure in Ruiyuan Hotaru mine area are investigated to find out its' present situation. According to the mechanism of ground pressure, the stability of mined out area is proved by the comprehensive evaluation method of relation matrix and fuzzy theory to provide reference for the mine better controlling the ground pressure and eliminating the disasters threat.%地压是一种常见的矿山地质灾害，地压的活动严重威胁井下作业人员及设备的安全，影响矿山的正常生产，而往往由于采矿形成的采空区地压极不稳定。

本文通过对瑞源萤矿矿区地表及井下地压调查，摸清瑞源萤矿矿区地表及井下地压现状，根据地压产生的机理，并进一步利用关系矩阵和模糊理论的综合评价法对采空区稳定性进行客观论证，从而为矿山更好地进行地压控制、消除地压灾害威胁提供依据。

采空区稳定性评估与治理设计采煤工程是矿山开采的重要环节，然而，由于传统的采煤方法通常会导致采空区的形成，采空区的稳定性问题成为矿山安全管理中的重要考虑因素。

本文将围绕采空区的稳定性评估与治理设计展开讨论，旨在帮助矿山管理者和工程师更好地理解和解决采空区带来的安全隐患。

首先，我们将探讨采空区的稳定性评估方法。

稳定性评估是确定采空区是否有坍塌迹象的重要依据，对于及时采取必要的治理措施至关重要。

常见的稳定性评估方法包括野外观测法、物理力学模型试验以及数值模拟分析法。

野外观测法是通过对采空区进行实地观测、测量和数据收集，以获取采空区的变形和运动情况，从而评估其稳定性。

该方法具有直观性和实用性，但受到环境和人力资源的限制。

物理力学模型试验是通过制作具有相似几何尺寸的采空区模型，模拟采空区中的力学行为，进行研究和测试的方法。

该方法可以更好地控制实验条件，获得定量的力学参数，但需要较高的实验设备和专业知识。

数值模拟分析法是利用计算机数值模拟软件，根据采空区的几何形状、工作面推进、岩石力学特性等参数，建立数学模型，模拟采空区的稳定性行为。

该方法能够快速、准确地预测采空区的变形和破裂情况，是目前较为常用的评估方法之一。

接下来，我们将探讨采空区的治理设计。

采空区治理设计是指根据采空区的特点和固定原理，设计和实施合适的治理措施，以保证采空区的稳定和矿山的安全。

常见的治理设计措施包括采空区充填、采空区支护和地表覆盖等。

采空区充填是将废弃物、填埋材料等充填到采空区以填补空洞，提高地面的支撑性和稳定性。

充填材料可以是矿山废石、尾矿、糟朦胶凝土等，具有较好的支撑和保护作用。

采空区支护是通过在采空区上部设置支护体系，以增加采空区的强度和稳定性。

常见的采空区支护措施包括钢支撑、锚杆喷射混凝土支护、岩锚网等，能够有效地提高采空区的承载能力和抗震能力。

地表覆盖是在采空区上方设置适当的土体层或人工结构，以分担上方地表荷载，减少采空区形成的影响。

收稿日期225第一作者简介张永柱(6—),男,年毕业于西南交通大学水文地质与工程地质专业,工程师。

文章编号:167227479(2010)0120068204磁东线大协站采空区稳定性评价与整治张永柱　王清秋(济南鸿运铁路岩土工程有限责任公司,山东济南　250022)Eva lua ti on on Sta b ility and Trea t m en t of M i n i n g Ar ea a tDa xi e St a ti on on C i yao -Dongdu Ra ilwayZhang Yongzhu W ang Q ingqiu 摘　要　采用综合勘察法查明了采空区的分布,并结合小窑采空区的特点和工程地质条件对其稳定性进行评价,经过方案比选,选定压力注浆整治方案。

自2008年1月份整治竣工至今,运营状况良好。

关键词　采空区　稳定性　评价　整治中图分类号:P64 文献标识码:B1　工程概况磁(窑)东(都)线大协站位于山东省新泰市小协镇大协村北部,周围有采空区分布,从2006年起线路两侧多次发生地面塌陷。

采空区整治之前,为确保行车安全,列车限速25km /h 通过,已严重影响了磁东线的正常运营。

2　工程地质条件211　地形地貌磁东线大协站位于新泰市小协镇大协村北侧,南临蒙馆公路(333省道)。

该区位于莲花山与蒙山山脉两大分水岭之间,宏观地貌单元为半缓阶地型丘陵,站场内地形开阔平坦,地势南高北低,附近为村庄和农田。

212　地质构造与地震区域地质构造为新蒙向斜的南翼,构造形态为单斜构造。

本区断层多形成于燕山期,在喜马拉雅山期又有活动,断层的特点具有多期性与继承性,多为正断层,落差由浅部向深部变小或尖灭,主干断层多有伴生次一级断层,地质构造复杂。

主要有大协站东侧的羊流断层,北部及东部的莲花山断层。

勘察范围分布有F 20-1、F 20-2(如图1所示)。

根据《中国地震动参数区划图》(G B18306—2001),该区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0110g ,地震动反应谱特征周期为0140s 。

某煤矿开裂山体稳定性评价及防治措施建议作者：王刚王刘文李海丰建来源：《西部资源》2023年第05期［关键词］煤矿；地质灾害；稳定性评价；防治措施贵州省是西南产煤大省、南方重要的煤炭资源基地[1]，但同时贵州煤矿分布区以山地地貌为主，地形起伏大、地质环境脆弱[2]。

煤矿开采引发地质灾害的问题较突出，在坡度相对平缓地段易引发采空塌陷、地裂缝，在地势较陡地段易引发山体开裂、陡崖崩塌[3-4]。

引发的地质灾害给人民生命财产安全带来隐患，同时威胁着煤矿的安全生产。

目前山体滑坡稳定性方面的研究较多[5-6]，但对于煤矿开采引发的开裂山体的稳定性的相关文献研究不够充分[7]。

由于科学合理地分析地质灾害的稳定性是制定其防治措施的基础，本文从地质环境条件、采空区分布情况、山体变形特征、结构面组合以及地质灾害发育特征等方面对某煤矿开裂山体稳定性进行评价，在此基础上提出防治建议，保障人民生命财产安全，以促进煤矿的安全、可持续开采。

1. 研究区概况1.1 煤矿概况该煤矿为一生产矿井，始建于2003年，原生产能力为6×104 t/a，为扩大生产规模、提高经济效益，于2006年申请技改扩能，并于当年获得批准，拟设计生产规模30×104 t/a。

该煤矿共划分为二个水平，+1125m以上为一水平，其余为二水平，四个采区开拓。

煤矿开拓方式为斜井开拓，采煤开采方式为走向长壁式、全部垮落法管理顶板。

研究区含可采煤层8层，其中全区可采煤层为4、9、16、17号4层，大部可采煤层为11、14号煤2层，局部可采煤层18、19号煤2层。

1.2 地质环境条件研究区以低中山侵蚀溶蚀地貌为主，地形起伏较大，地势东北较高西南较低。

自然地形标高+1292～+1647 m，相对最大高差约345 m，一般低于250 m。

地层从老到新出露有二叠系中统茅口组（P2m）、二叠系上统龙潭组（P3l）煤系地层、二叠系上统长兴组（P3c）灰岩、三叠系下统夜郎组（T1y）砂泥岩、三叠系下统茅草铺组（T1m）灰岩以及第四系残坡积。