石膏矿采空区稳定性研究进展

公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析◎王勇（作者单位：湖南省高速公路集团有限公司）引言：目前，我国对于资源的需要在不断的增加，开采量也越来也大，长期发展下去，我们所面临的采空区面积也在不断增加，但我国随着交通建设的不断发展和土地资源的日益稀缺，公路压覆和穿越采空区地表的现象就普遍存在，这样极有可能会存在很大的安全隐患，因此我们需要对公路压覆石膏芒硝矿采空区稳定性及影响评价分析，找到真正的影响因素，以减少地面塌陷、地压灾害等地质灾害情况发生。

一、案例基本情况概述湖南省衡山石膏矿开采区，西高东低，主巷道为南北向，开采厚度约2.5m 左右，少数矿坑采用废渣回填，主道宽2m 多，铁轨60cm，有砼支护。

路线K1+260-K3+500段，为含厚度2-4m 的泥质石膏（青石膏）层，上下为白垩系紫红色泥质粉砂岩，岩石倾向北东向70°，倾角3-5°，青石膏矿层沿岩层走向分布，倾向北东向，倾角约2-5°，石膏矿层走向与岩体走向基本一致，埋深西高东低。

桥位里程K1+900-K2+710为乡镇企业曙光石膏矿和棠兴石膏矿矿区范围，矿层及采空区埋深西高东低，倾斜开采，采空区洞高一般按2.5m 设计，实际开采洞高范围在2.5-3.5m 之间。

其中在K2+040左侧20m 出地表有塌陷（约10年前塌陷）。

其中K1+900-K2+160为尚不确定的路段，因地表存在塌陷，钻孔揭露矿层，但未揭露采空区，需进一步物探和钻探验证。

二、石膏矿采空区稳定性影响因素由于石膏矿的开采主要是以地下为主，开采的深度往往较浅，所以石膏矿山的采空区往往是地质灾害的易发地区，其地质灾害的形式表现为多方面，相关人士对各种已发的地质灾害形式进行分析研究，发现影响石膏矿采工区稳定性的因素较多，但主要是受矿柱和顶板的影响。

因为矿柱失稳会使采空区发生坍塌，顶板失稳，护顶层掉落坍塌。

对于已经得到的结论，矿柱和顶板的稳定性决定了石膏矿采空区的稳定性，所以研究石膏矿采空区稳定性就不得不对矿柱和顶板的稳定性进行研究，其实影响两者的因素较多，采空区的面积大小、矿柱的面积比率大小、矿柱的宽高比大小、采空区岩体结构、采空区开采的深度、采空区采空的时间、地下水形式等等多种因素都会对矿柱和顶板的承压产生一定的影响。

某石膏矿采空区治理方案及安全技术措施何承尧;武飞;刘允秋;霍洪岩【摘要】某石膏矿采用房柱法开采多年,导致井下遗留较多采空区,随着下部矿体继续开采,未及时处理采空区,为井下生产增加了安全隐患.通过现场勘查和资料收集的方式进行采空区调查,根据统计好的采空区数量和位置,结合矿山现有开拓工程,进行采空区治理方案比选,最终确定密闭隔离-顶板自然崩落法治理采空区,采用巷道挑顶密闭法,并提出了相应安全技术及管理措施,基本消除井下采空区隐患,保证矿山安全高效生产.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】6页(P156-161)【关键词】房柱法;采空区;密闭墙;自然崩落法;安全措施【作者】何承尧;武飞;刘允秋;霍洪岩【作者单位】浙江漓铁集团有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;天津矿山工程有限公司【正文语种】中文某石膏矿采用斜井和竖井联合开拓，目前正在使用有3条斜井，1条竖井。

矿山采用房柱法采矿，单翼对角式通风系统。

目前主要回采Ⅱ、Ⅲ矿层矿石，井下按设计划分盘区，盘区长250 m，宽60 m，高应为矿体垂直厚度，在盘区内划分矿房进行回采。

设计矿房宽8 m，留连续矿柱，矿柱宽4 m，矿房顶板护顶层厚度大于1 m。

为减小顶板暴露面积，提高围岩稳定性，矿山开采时适当减小了采场参数，实际矿房宽度为7.5 m，矿柱宽度4.5 m，矿房高度为3.5～4.0 m。

回采采用手持式煤电钻打浅孔炮眼，岩石粉状乳化炸药、导爆管雷管起爆。

矿房内采用装载机出矿。

目前主要开采-90 m以上的矿体，从2008—2016年末，共消耗矿石量561.08万t，2016年度共计消耗矿石量为110.95万t，其中，回采量为35.50万t(矿房回采量31.88万t，巷道回采量3.62万t)，回采损失量(矿柱)为75.45万t，回采率为32%，损失率为68%。

科技论坛由于我国从人均的角度来看，都会比其他国家拥有矿产资源的数量要低很多，这样石膏在开采的过程中也会存在不高的回收率，不满足我国下达的有关方针要求；在最近几年里，出现安全事故的概率不断增加，这样也在某种程度上对矿山的安全生产带来不利影响，也和建立以人为本的理念不符；以往的开采手段无法紧跟时代的要求，这些因素都会对开采工作的进行带来一定的阻碍。

基于此，本文主要从以下几个方面对石膏矿床开采存在的不足之处进行分析，并提出合理化建议，供以借鉴。

１危险危害因素分析危险危害因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素．当前我国石膏矿床地下开采过程中伤亡事故的不断发生，事故的次数和事故的严重度呈现出上升趋势，说明在地下开采过程中存在着较多的危险危害因素，为了把事故降低到最低程度，需要对地下开采过程中存在的众多危险危害因素进行具体分析，从而进一步提出安全对策。

１．１矿点设置不合理石膏是一种廉价矿石，多年来在“有水快流”的思想指导下，一方面，准入门槛低，缺少矿山规划设计，常是一个矿区划归几个甚至十几个矿山开采，不仅占用大量保安矿柱，占压与报废大量储量，而且矿山开采互相干扰，有效监管的难度大；另一方面，矿石多为集体企业与民营企业开采，普遍存在资金投入不足、技术装备水平低、安全生产条件差；第三方面，由于没有长久的开采规划，许多石膏矿山建矿之初就布局不合理，资源浪费与破坏现象严重，且相互争抢矿源，引发事故隐患。

１．２从业人员素质较差由于矿山的开采规模普遍较小，从业人员中大部为农民工，未经过正规培训，且流动性大，在矿山的建设、开采中作业中，留下的隐患较多。

１．３采空区未经处理石膏矿山普遍采用房柱采矿法开采，大型矿山遗留未作处理的采空区面积已接近大，集体、民办企业的矿山更甚，且呈迅速增长之势。

这些未作处理的采空区才是石膏矿山特大事故频发的根本原因。

事实上，房柱式采矿法有其适用的条件，并不是所有的石膏矿山都适宜用此法开采。

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。

煤矿现采空区和未来采空区稳定性评价的几个问题作者：张国堂刘桂才来源：《城市建设理论研究》2012年第32期摘要:煤矿采空区的稳定性问题是岩土工程中研究的重要课题，特别是现采空区的研究和分析研究相对较少，尚无成熟的研究成果和经验。

本文根据相关规范、标准，并结合国内研究成果和个人的工作经验，分析现采空区对场地稳定性的影响是“动态的和累积的”，从建筑物的特征、建筑经验及项目实施的可行性等多个方面进行分析和探讨。

关键词:现采空区;未来采空区;动态变形;地基稳定性Abstract: The mine goaf stability problem is an important research topic in geotechnical engineering, especially now mined-out area of research and analysis was relatively small, yet mature research and experience. According to the relevant specifications, standards, and combined with the domestic research and personal experience, analysis of the now mined-out area effect on the site stability is "dynamic and cumulative”, analyzes and discusses from the characteristics of the building, construction experience and project implementation feasibility and other aspects.Key words: foundation stability now goaf; future goaf; dynamic deformation;中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：0.简述某地面光伏发电项目位于徐州市某矿区采空区上方，场地内的采空区多为近几年(开采时间2006～2012年)停采且在将来仍有复采和进一步更大水平的开采。

第３３卷增刊２０１９年１２月资源环境与工程ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ ３３ꎬＳｕｐ Ｄｅｃ.ꎬ２０１９收稿日期:２０１９－０７－２９ꎻ改回日期:２０１９－０８－２８ꎻ网络出版时间:２０１９－０９－１６㊀０９:０６作者简介:卢雨岚(１９９２－)ꎬ女ꎬ助理工程师ꎬ地理信息系统专业ꎬ从事地质灾害监测预警研究工作ꎮＥ－ｍａｉｌ:１１７２４９８５４＠ｑｑ ｃｏｍ荆门城区石膏矿采空区地面塌陷监测预警现状与展望卢雨岚ꎬ李㊀业ꎬ梁㊀巍(湖北省地质局水文地质工程地质大队ꎬ湖北荆州㊀４３４０２０)摘㊀要:根据监测工作累积的丰富资料ꎬ从监测网点建设㊁监测技术应用㊁监测数据分析等角度归纳总结荆门城区近几年监测预警工作的现状ꎬ对地面塌陷监测预警的技术手段和发展趋势进行展望ꎬ并提出采用 地表宏观巡视(新增遥感监测)＋地面裂缝自动监测＋ＧＮＳＳ自动监测＋微震自动监测地下水自动监测＋采空区气压自动监测 的综合监测方法ꎬ及建设地面塌陷灾害综合监测网的建议ꎮ关键词:荆门城区石膏矿采空区ꎻ地面塌陷ꎻ监测预警中图分类号:Ｐ６４２.２６ꎻＴＤ８５３.３９１＋.２㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７１－１２１１(２０１９)Ｓ１－００７８－０５ＤＯＩ:１０.１６５３６/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１６７１－１２１１.２０１９.Ｓ１.０１６㊀㊀荆门市矿产资源开发利用历史悠久㊁强度高㊁规模大ꎮ特别是改革开放以来ꎬ随着国民经济的发展和地质勘探工作的逐步深入ꎬ矿业开发日益壮大ꎬ各种经济类型矿业企业蓬勃兴起ꎬ得到了迅猛发展ꎬ２０世纪９０年代末期形成了以石膏矿为主的矿业开发体系(图１)ꎮ图１㊀荆门城区石膏矿区分布图Ｆｉｇ １㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆＪｉｎｇｍｅｎｕｒｂａｎａｒｅａｇｙｐｓｕｍｏｒｅｓｅｃｔｉｏｎ１.石膏矿区ꎻ２.中心城区ꎮ荆门市城区石膏矿矿产资源丰富ꎬ开采历史悠久ꎬ形成了大范围的采空区ꎮ中心城区内矿区总面积约４２.８９ｋｍ２ꎬ采空区面积约１１.９５ｋｍ２ꎬ各矿区累计发生地面塌陷近百次ꎬ塌陷总面积约３.８５４ｋｍ２ꎮ塌陷集中分布在东宝区的子陵铺镇和掇刀区的白庙街办 麻城镇一带ꎮ地面变形产生的垂直位移变形量大ꎬ对原始地形地貌破坏严重ꎬ对地表工民性建筑㊁交通㊁农业㊁水电及通讯等基础性设施危害较大ꎮ石膏开采形成的采空区改变了矿区地层应力结构ꎬ破坏了地下含水层ꎬ使地下水位下降㊁地表干旱㊁地表营养物流失ꎬ土地质量下降甚至丧失使用价值ꎮ近年来ꎬ荆门市石膏矿采空区地面塌陷频繁发生ꎬ严重影响了资源开发利用㊁生态环境和城市建设ꎬ甚至危及人民的生命财产安全㊁影响社会的稳定ꎮ截至２０１８年ꎬ荆门城区范围内的所有石膏矿已全部关闭ꎬ关闭后的石膏矿采空区前１ ３年为变形活跃期ꎬ为切实保障石膏矿采空区及影响区居民生命财产安全ꎬ地方政府采取了关闭辖区内因地面变形影响居民安全的石膏矿并全部实施搬迁避让的措施ꎮ同时为确保避让期居民安全及区内主要道路㊁重要基础设施的安全运行ꎬ对荆门市东宝区子陵铺石膏矿段和掇刀区白庙街办宝龙石膏矿等石膏矿区地面变形进行应急监测预警工作ꎮ１㊀研究区监测预警现状１.１㊀监测网点建设现状荆门城区石膏矿主要分布于东宝区的子陵铺镇和掇刀区的白庙街办 麻城镇一带ꎮ荆门市子陵铺石膏矿段总面积３.５４ｋｍ２ꎬ采空区面积１.２０２ｋｍ２ꎬ累计发生地面塌陷２３起ꎬ塌陷总面积０.１５７４ｋｍ２ꎬ未造成人员伤亡ꎮ据数据统计分析可见ꎬ石膏矿生产期间ꎬ塌陷８次ꎬ占塌陷面积的１５％ꎻ停产后２￣３年为地面塌陷高发期ꎬ塌陷１４次ꎬ占塌陷面积的８２％ꎻ后期地面塌陷逐步变缓[１]ꎮ荆门市高新区 掇刀区先后有石膏矿山企业２５家ꎬ矿区总面积４５.８９ｋｍ２ꎮ据资料统计ꎬ１９９２年 ２０１８年６月发生地面变形１１３次ꎬ地面塌陷总面积约３.７４９ｋｍ２ꎬ占矿山采空区面积的３３.７７％[２]ꎮ近年来辖区内的石膏矿采空区频繁发生地面变形ꎬ随着石膏矿山的全面关闭ꎬ采空区地面变形进入高发多发期ꎮ地面塌陷不仅严重威胁区内居民生命财产安全ꎬ同时也对荆门市城市规划建设影响巨大ꎬ阻碍了全市经济可持续发展ꎮ２０１５年以来ꎬ应地方政府要求ꎬ湖北省水文地质大队荆门地质环境监测保护站主要使用 宏观巡视＋简易裂缝监测＋ＧＰＳ自动化监测 对荆门市宝龙石膏有限公司宝龙石膏矿㊁荆门市鑫斗石膏矿㊁荆门市麻城镇宇联石膏矿采空区塌陷开展应急监测ꎬ在荆门市子陵铺镇石膏矿㊁宝龙石膏有限公司宝龙石膏矿㊁荆门市荆花石膏矿㊁荆门市明珠石膏矿等多个矿区开展采空区地面变形ＧＰＳ专业监测ꎮ１.１.１㊀子陵铺石膏矿段地面塌陷监测网２０１２年子陵铺石膏矿段地面塌陷被纳入全省地质灾害重点隐患点管理ꎬ采用宏观监测与ＧＰＳ位移监测方法开展监测预警工作ꎮ宏观巡查根据矿山采空区及塌陷区分布特点ꎬ巡查整个矿山采空区ꎬ巡查主路线设定为３条ꎬ沿矿区３条主干道进入监测区ꎬ线路以 Ｓ 形路线布置ꎬ将渠道和道路作为重点ꎬ兼顾周边民房进行徒步巡查ꎬ设计巡查主线路长约１５ｋｍꎮ重点区域建立简易观测点ꎬ主要将近３年来未经回填处理的塌陷区边缘可视拉裂缝作为主要设点监测对象ꎬ其次对巡查过程中发现的新的地表拉裂缝进行监测ꎬ民房以墙体裂缝为重点监测对象ꎮ宏观监测设计塌陷区简易监测点４０个(塌陷区监测点１５个㊁地表建筑物裂缝监测点１５个㊁新的裂缝监测点１０个)ꎬ专业监测由监测基准网及采空区地面变形监测网组成ꎬ采用ＧＮＳＳ实时动态监测方案ꎬ整个监测区布置１个基准点和１０个形变监测点ꎬ通过检测获取各测点的水平以及垂直变形量ꎮ１.１.２㊀白庙街办石膏矿区地面塌陷监测网２０１８年１０月湖北省水文地质工程地质勘察院完成«荆门市高新区 掇刀区白庙街办石膏矿区地面变形应急监测预警工程设计»ꎬ采用地表宏观巡视＋地面裂缝自动监测＋ＧＮＳＳ自动监测＋综合监测ꎮ２０１９年２月ꎬ白庙街办的荆花石膏矿㊁宝龙石膏矿㊁荣兴石膏矿和明珠石膏矿４个石膏矿区采空区地面塌陷监测网建设完成ꎮ地表宏观巡视主要是对全矿区范围内建(构)筑物裂缝㊁井泉塘㊁道路进行巡视等ꎬ同时对监测仪器进行检查ꎬ查看设备运行条件ꎮ地表简易监测点１５个ꎬ其中宝龙矿区８个㊁荣兴矿区３个㊁明珠矿区４个ꎬ位于三个矿区范围堰塘㊁村民房屋地坪ꎬ主要用于观察房屋裂缝变形情况ꎮ巡查路线一条ꎬ设计巡查主线路长约３０ｋｍꎮ地表裂缝自动监测点２个ꎬ位于宝龙矿区荣星村旧村委会附近房屋ꎬ主要用于地面变形主裂缝监测ꎬ监测裂缝变形情况ꎮ专业监测采用ＧＮＳＳ实时动态监测方案ꎬ监测地表变形的三向控制及整体面状监控ꎬ在前期布置４个形变点㊁１个基准点的基础上增加布置１０个形变监测点ꎬ主要布设于高压铁塔及居民集中区ꎬ其中荆花石膏矿３个㊁宝龙矿区６个㊁荣兴矿区４个㊁明珠石膏矿区１个ꎮ１.１.３㊀移动式应急监测网２０１５年以来ꎬ辖区内共计开展了６次应急监测工作ꎬ分别建立了宝龙石膏有限公司宝龙石膏矿冯庙村应急监测网㊁鑫斗石膏矿地面变形应急监测网㊁荆花石膏矿采空区应急监测网㊁宝龙石膏矿高压电塔应急监测网㊁东宝区石膏矿地面变形应急监测网和龙背产石膏矿地面变形应急监测网ꎮ以上６个应急监测网均采用宏观巡查＋移动式ＧＮＳＳ实时动态监测方案ꎬ监测点均为１个基准点和３个形变监测点ꎬ监测对象主要为地面变形主裂缝和周边重要设施ꎮ１.２㊀监测预警成功案例２０１８年１１月２３日１５:３０左右ꎬ高新区 掇刀区白庙街办荣星村３组发生地面塌陷ꎬ造成公路下陷㊁地面开裂等ꎮ２０１９年１月３日凌晨０４:００左右ꎬ高新区 掇刀区白庙街办荣星村３组发生地面塌陷ꎬ造成农田下陷㊁公路开裂㊁堰塘渗漏等ꎮ２０１８年１０月９日荣星村３组发生地面塌陷导致道路拉裂㊁房屋倒塌ꎬ受当地政府和原市国土资源局掇刀分局委托ꎬ立刻开展宝龙石膏矿荣星村应急监测网的设计和建设ꎮ对荆门市高新区 掇刀区白庙街办辖区四家石膏矿采空区进行了补充调查ꎬ基本掌握了荆门市高新区 掇刀区白庙街道辖区石膏矿采空区分布特征㊁地面变形特征ꎮ在明确监测对象为地面变形主裂缝和周边重要设施后ꎬ结合荣兴石膏矿采空区分布特征确定了监测点的布设位置ꎮ宝龙石膏矿荣星村应急监测网于２０１８年１１月１３９７增刊卢雨岚等:荆门城区石膏矿采空区地面塌陷监测预警现状与展望图２㊀宝龙石膏矿荣星村应急监测网专业监测点分布图Ｆｉｇ ２㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆＢａｏｌｏｎｇｇｙｐｓｕｍｏｒｅｓｅｃｔｉｏｎｉｎＲｎｇｘｉｎｖｉｌｌａｇｅ日完成建设ꎬ次日正式开展监测工作(图２)ꎮＪＣ０３监测点位于２０１８年１１月２３日塌陷坑处ꎬ分别于２０１８年１１月２３日和２０１９年１月３日监测数据出现异常情况ꎬ监测数据变化如图３ꎬＪＣ０３监测点与塌陷坑位置如图４ꎮ图３㊀宝龙石膏矿荣星村应急监测网ＪＣ０３监测点监测数据曲线图Ｆｉｇ ３㊀ＣｕｒｖｅｏｆｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｏｆＪＣ０３图４㊀荣星村３组塌陷坑位置图Ｆｉｇ ４㊀ＬｏｃａｔｉｏｎｍａｐｏｆｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔＪＣ０３ａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａ以上两次地面形变均被宝龙石膏矿荣星村应急监测网的ＪＣ０３监测点捕捉到了监测数据变化ꎬ当工作人员发现监测数据变化后及时上报相关部门ꎬ并同步前往现场进行复核ꎬ发布了预警信息ꎮ因地面塌陷地质灾害预警及时ꎬ采取措施得当ꎬ避免了人员伤亡等重大安全事故的发生ꎮ１.３㊀监测预警现状局限性通过对２０１５年至今荆门城区开展的监测项目的效果分析ꎬ宝龙石膏有限公司宝龙石膏矿㊁鑫斗石膏矿(整体塌陷区)均有较明显的监测效果ꎬ能有效反映出塌陷区地面变形特征ꎮ但对比其他类型的地质灾害监测预警ꎬ石膏矿采空区地面塌陷监测预警成功率还是较低的ꎮ无论是监测网点的布设㊁监测设备和方法ꎬ还是监测数据的综合分析ꎬ均存在过多局限性ꎮ１.３.１㊀监测网点布设大面积采空区的监测预警工程ꎬ地表监测点的数量和位置选定受限较多ꎮ(１)主要受限于监测项目立项较少ꎬ资金来源单一ꎮ该队目前开展的应急监测工作均属于公益性事业ꎬ资金来源为湖北省地质局ꎬ存在配套资金供给跟不上增长的监测需求的问题ꎻ其他非公益性监测项目均为地方政府出资和少量省级财政专项补助ꎮ基于项目资金有限ꎬ监测点位选定也存在保护对象布设限制ꎮ现状下ꎬ以优先居民和重要设施安全为首要原则ꎬ根据采空区的分布特征㊁变形特征和赋存条件ꎬ因地制宜地进行监测网点布设ꎮ因此ꎬ现有监测网络既无法覆盖荆门城区的全部石膏矿ꎬ也无法覆盖各矿区的采空区ꎬ于是难以归纳得到采空区地下整体变化趋势和规律ꎮ(２)采空区部分区域需要对采空区地质条件进行准确的研判ꎬ但荆门城区石膏矿开采时间久㊁矿权更迭导致石膏矿资料不全ꎬ难以收集ꎬ且收集资料与实际存在差异ꎮ同一石膏矿区不同部位的地质条件不同ꎬ导致监测参数随时间变化趋势特点并不相同ꎮ比如在切冒型 地面变形区ꎬ变形仅限于深坑区域ꎬ若该区域无监测仪器时则难以进行有效监测ꎬ监测效果不明显ꎮ因此ꎬ充分掌握采空区地下空间结构ꎬ才能准确地建立监测参数和模型ꎬ使监测网点布设少而精ꎬ力争以尽量少的监测点来达到监测预警预报的需求ꎮ１.３.２㊀监测设备与方法荆门城区石膏矿采空区当前均采用的是 地表宏观巡视＋地面裂缝自动监测＋ＧＮＳＳ自动监测 的监测模式ꎬ监测手段为地表位移形变监测ꎮ石膏矿采空区变形发生于地下ꎬ在地下采空区发生变形后经过一０８资源环境与工程㊀２０１９年㊀段时间才能影响到地表ꎮ从时效性上来说ꎬ地表监测方法所生成的数据成果是存在滞后的ꎮ１.３.３㊀监测数据分析荆门城区石膏矿采空区现使用的监测预警系统均为设备供应商提供ꎬ数据处理及转化均为供应商完成ꎬ监测数据分析主要是人为从平台获取结算后的数据进行人工分析ꎮ首先ꎬ由于平台提供数据并非原始数据ꎬ数据分析相对现实存在剥离ꎮ其次ꎬ人工分析偏重单点分析ꎬ主观因素较多ꎬ依赖经验ꎬ难以形成体系ꎮ２㊀展望与建议随着现代科学技术的发展和学科间的相互渗透ꎬ地质灾害监测预警高精度㊁自动化㊁实时化成为发展趋势ꎮ需要在不断巩固现有监测预警成效的基础下ꎬ探索利用前沿技术手段去提高石膏矿采空区地面塌陷监测预警成功率ꎮ２.１㊀监测网点布设原则标准化建议归纳总结现有地表位移形变监测工作经验ꎬ将监测点布设经验形成标准化原则ꎮ根据待建监测网级别㊁石膏矿采空区地质条件㊁监测对象㊁建网及维护经费量级等多个方面ꎬ编写形成«石膏矿采空区地面塌陷监测预警网点布设工作指南»ꎬ并在后续的监测预警工作中迭代更新标准原则和特殊情况ꎬ以保障监测经验成果的推广应用ꎮ２.２㊀监测网建设经济优化(１)建议根据监测项目类型合理争取项目资金ꎮ公益性监测工作建议根据荆门城区石膏矿采空区地面塌陷发展趋势及应急监测工作量综合评估ꎬ合理争取配套资金ꎮ非公益性监测项目需稳定并拓展资金来源ꎬ建议建立地质灾害监测专项资金ꎬ并根据石膏矿区责任主体的存在与否制订不同的资金筹措方式ꎮ对于责任主体存在的石膏矿区ꎬ责任主体需承担一定比例的监测网点建设及运行维护费用ꎻ对于责任主体已灭失的石膏矿区ꎬ需由地方政府和专项资金共同承担ꎮ(２)提高资金使用效率ꎬ最大化利用项目资金ꎮ在优先选择发展最为成熟㊁应用程度较高的监测技术的前提下ꎬ合理探索追求增强监测效果的高㊁精㊁尖监测技术ꎮ充分利用当地资源ꎬ采用群专结合的监测方式ꎻ对于危害程度较大的大型地质灾害体ꎬ择优选择专业化程度较高的监测技术方法ꎬ由专业人员进行操作㊁维护ꎻ对于危害程度低㊁规模小的灾害体ꎬ可选择操作简单㊁结果直观的宏观监测技术ꎬ由群测群防人员进行操作ꎮ(３)提高采空区地面塌陷监测预警成功率ꎬ进一步优化监测网经济性ꎮ目前荆门市高新区 掇刀区石膏矿采空区地面变形已进入高发阶段ꎬ且采空区范围内分布着众多企事业单位及重要基础设施ꎬ一旦产生规模变形ꎬ经济损失和社会影响巨大ꎬ因此在有限资金条件下为探索合理高效利用监测预警资金ꎬ选取具有代表性区域ꎬ利用新技术手段进行示范性监测预警研究十分必要ꎮ建议申请专项资金ꎬ选取小范围㊁具有典型代表的石膏矿采空区进行高㊁精㊁尖监测技术和方法探索ꎬ以期得到更有效㊁更经济的监测方式并推广运用ꎮ２.３㊀监测技术优化针对前期开展的监测预警效果的局限性和滞后性ꎬ基于现有的 地表宏观巡视＋地面裂缝自动监测＋ＧＮＳＳ自动监测＋综合监测 的监测方式ꎬ在巩固优化现有地表监测方法的基础上ꎬ建议拓展石膏矿采空区整体地表形变趋势研究方法探索ꎬ同时将监测方法探索从地表转至地下ꎮ针对石膏矿采空区整体地表形变趋势的研究和探索ꎬ可利用星载雷达干涉测量系统(ＩｎＳＡＲ)ꎮＩｎＳＡＲ技术已经发展成为一种较为常规的地表微小形变监测手段ꎬ目前已在国外的地表形变监测研究和应用中取得了较为显著的效果[３]ꎮ虽然该监测技术受制于卫星重访周期的限制ꎬ连续测量能力不足ꎬ难以满足石膏矿采空区地面塌陷快速变形活动的实效性ꎬ但因覆盖范围广㊁测量精度高等优点ꎬ可将该技术应用在探索研究石膏矿采空区地面塌陷的整体变化趋势上ꎬ为后续石膏矿采空区地表形变监测建网选点提供依据ꎮ针对石膏矿采空区监测结果滞后的问题ꎬ将探索研究地下监测新技术ꎮ笔者调查收集了应力场监测㊁地声监测㊁电磁场监测㊁灾害体温度监测㊁地下水动态监测㊁微震监测等多种地下监测技术ꎮ根据长期监测工作经验总结出采空区地面变形发生前兆及前期地面变形特征(采空区内气压变化㊁地下水位的变化㊁采空区顶板岩体发生的非弹性变形产生的地震波等)ꎬ选取了微震㊁地下水和气压三种较为成熟的地下监测技术进行综合试验ꎮ微震自动监测主要是监测采空区顶板岩体发生的非弹性变形所产生的地震波ꎻ地下水自动监测利用水位计测量监测井水位变化及变化速率ꎻ气压自动监测则是利用气压计测量监测采空区内气压变化及变化速率ꎮ综合以上新技术的探索研究ꎬ提出了 地表宏观巡视(新增遥感监测)＋地面裂缝自动监测＋ＧＮＳＳ自动监测＋微震自动监测地下水自动监测＋采空区气压自动监测 综合监测的方法ꎬ拟在荆门城区选取监测预警１８增刊卢雨岚等:荆门城区石膏矿采空区地面塌陷监测预警现状与展望示范区进行综合监测方法探索试验ꎬ通过试验尽快总结出行之有效的监测预警方案ꎬ在全省乃至全国推广应用ꎮ３㊀结语荆门城区石膏矿采空区地面塌陷监测预警技术在近几年虽取得了一定的成效ꎬ但地质灾害监测是集多种学科为一体的综合技术体系ꎬ只有充分掌握采空区的物质组成及力学特征㊁空间结构㊁动力成因类型㊁变形破坏特征㊁发育阶段等因素ꎬ依据不同监测技术方法的应用特点ꎬ做好监测技术的优化工作ꎬ才能保证监测效果ꎮ未来需要更充分地把握地质灾害的形成发展规律ꎬ才能更进一步地提高石膏矿采空区地面塌陷监测预警成功率ꎬ总结归纳推广应用ꎮ参考文献:[１]㊀卢开华ꎬ苏宏ꎬ刘先武.子陵铺石膏矿段地面塌陷分析与监测预警研究[Ｊ].资源环境与工程ꎬ２０１６ꎬ３０(１):８０－８４.[２]㊀梁巍ꎬ刘晋舒ꎬ杨苏ꎬ等.荆门市高新区 掇刀区石膏矿区地面变形监测预警示范工程可行性研究报告[Ｒ].武汉:湖北省水文地质工程地质勘察院ꎬ２０１８.[３]㊀韩子夜ꎬ薛星桥.地质灾害监测技术现状与发展趋势[Ｊ].中国地质灾害与防治学报ꎬ２００５ꎬ１６(３):１３８－１４１.(责任编辑:于继红)ＳｔａｔｕｓａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＥａｒｌｙＷａｒｎｉｎｇｏｆＧｒｏｕｎｄＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｎＧｏａｆｏｆＧｙｐｓｕｍＭｉｎｅｉｎＪｉｎｇｍｅｎＣｉｔｙＬｕＹｕｌａｎꎬＬｉＹｅꎬＬｉａｎｇＷｅｉ(ＨｕｂｅｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙꎬＪｉｎｇｚｈｏｕꎬＨｕｂｅｉ㊀４３４０２０)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｄａｔａｉｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｗｏｒｋꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｏｎｉ￣ｔｏｒｉｎｇａｎｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｗｏｒｋｉｎＪｉｎｇｍｅｎＣｉｔｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓꎬｅｔｃ.Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｎｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｇｒｏｕｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅ￣ｈｅｎｓｉｖｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｏｆｇｒｏｕｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｄｉｓａｓｔｅｒａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｏｆｇｙｐｓｕｍｍｉｎｅｉｎＪｉｎｇｍｅｎＣｉｔｙꎻｇｒｏｕｎｄｃｏｌｌａｐｓｅꎻｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇ(上接第５５页)ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＣａｕｓｅｓｏｆＳａｎｍｅｎｄｏｎｇＬａｎｄｓｌｉｄｅｉｎＺｉｇｕｉＣｏｕｎｔｙꎬＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＡｒｅａＹａｎＷｅｉꎬＱｉｎＳｈｅｎｇꎬＤｉｎｇＹｕｊｉｎｇ(ＨｕｂｅｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙꎬＹｉｃｈａｎｇꎬＨｕｂｅｉ㊀４４３００２)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｄｅｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳａｎｍｅｎｄｏｎｇｌａｎｄｓｌｉｄｅｉｎＺｉｇｕｉＣｏｕｎｔｙｓｉｎｃｅｔｈｅｅｘｐｅｒ￣ｉｍｅｎｔａｌｉｍｐｏｕｎｄｍｅｎｔｉｎｔｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＡｒｅａ.ＴｈｅｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｏｆＳａｎｍｅｎｄｏｎｇｌａｎｄｓｌｉｄｅａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬｍａｔｅｒｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｏｆＳａｎｍｅｎｄｏｎｇｌａｎｄｓｌｉｄｅꎬｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｒａｉｎｆａｌｌａｎｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｎＳａｎｍｅｎｄｏｎｇｌａｎｄｓｌｉｄｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｒａｉｎｆａｌｌａｎｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｖａｒｉａｔｉｏｎａｒｅｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｌｅａｄｉｎｇｔｏｌａｎｄｓｌｉｄｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｉｓｔｒａｃｔｉｏｎｔｙｐｅ.Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｈｅａｖｙｒａｉｎｆａｌｌａｎｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｄｅｃｌｉｎｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌａｎｄｓｌｉｄｅＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎꎻｔｅｓｅｒｖｏｉｒｗａｔｅｒｌｅｖｅｌ２８资源环境与工程㊀２０１９年㊀。

房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究的开题报告一、选题背景和研究意义随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，建筑、装修、化肥、水泥等行业对石膏矿资源的需求越来越大。

而房柱法开采石膏矿已经成为一种常用的采矿方法。

在石膏矿开采过程中，采空区域可能会发生失稳问题，给矿山安全生产带来较大的影响。

本研究拟以房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性为研究内容，探究采空区的失稳机理和稳定性评价方法，为矿井安全生产提供理论指导和技术支持。

二、研究内容和方法本研究的主要内容包括采矿条件的调查，采空区的空间结构分析、稳定性分析和失稳机理分析。

具体研究步骤如下：（1）采矿条件调查。

对石膏矿采矿条件进行调查，包括矿井规划、矿床地质、岩石力学性质、温度湿度等环境条件。

（2）采空区的空间结构分析。

通过现场调查和矿山地质资料，对石膏矿采空区的空间结构进行分析，包括采空区的形状和大小、岩层结构、节理和裂隙等特征。

（3）稳定性分析。

利用数值模拟方法对石膏矿采空区的稳定性进行分析，建立稳定性分析模型，包括地应力场分析、岩体力学参数测定和稳定性评价等。

（4）失稳机理分析。

通过现场调查和采样测试，综合分析采空区的失稳机理，包括采动破坏、孔隙水压力变化等因素对采空区稳定性的影响。

三、预期研究结果和意义本研究将系统分析房柱法开采石膏矿采空区的失稳机理和稳定性评价方法，预期达到以下几个方面的研究结果和意义：（1）深入了解房柱法开采石膏矿采空区的空间结构和力学性质，为矿山安全生产提供理论基础和技术支持。

（2）建立稳定性分析模型，为采空区的稳定性评价提供可靠的方法和技术。

（3）综合分析失稳机理，深入探究采矿活动对采空区稳定性的影响，为矿山安全生产提供科学的防范措施和规避策略。

DOI: 10.3969/J.ISSN.2097-3764.2024.01.004Vol. 19 No.01 March, 2024第 19 卷 第1期 2024 年 3 月/江苏某缓倾斜石膏矿抽冒式塌陷机理分析景佳俊（江苏省地质矿产局第五地质大队，江苏 徐州 221004）摘 要：石膏矿一般采用房柱式开采，因石膏遇水变软的特性，造成了多起地面塌陷地质灾害。

截至2023年4月，江苏省邳州石膏矿共发生了35次、28处地面塌陷，塌陷多以直径小于50 m 的点状塌陷为主，抽冒式塌陷较为少见。

本次以邳州某缓倾斜石膏矿发生的抽冒式塌陷为例，采用MatDEM 方法，开展数值模拟和机理分析研究。

结果表明：石膏矿抽冒式塌陷引起地下水涌入矿坑导致石膏强度变弱，诱发顶板二次冒顶后堵塞通道塌陷最终停止，充水后采空区整体稳定性变差，容易诱发二次塌陷，针对现状，提出了搬迁避让、监测预警和工程治理的手段进行防治。

关键词：石膏矿；抽冒；地面塌陷；防治Collapse mechanism of a gently inclined gypsum mine in JiangsuJING Jiajun（No.5 Geological Team, Jiangsu Geology and Mineral Exploration Bureau, Xuzhou 221004, Jiangsu, China ）Abstract: Gypsum mines are generally exploited using room and column mining methods. Gypsum tends to become soft when encountering water, which often causes multiple geological disasters of ground subsidence. In Pizhou, Jiangsu Province, as of April 2023, a total of 35 ground collapses in 28 locations occurred, most of which were point shaped collapses with a diameter of less than 50m, and pumping type collapses are relatively rare. Taking the gently inclined gypsum mine in Pizhou as an ex-ample, the MatDEM method was introduced to conduct numerical simulation and mechanism analysis research. The results show that the pumping collapse of the gypsum mine caused groundwater to enter the mine pit, weakening the strength of the gypsum, causing secondary roof fall, blocking and ultimately stopping the channel collapse. After water filling, the overall stabil-ity of the goaf became worse, which is prone to induce secondary collapse. In response to the current situation, relocation and avoidance measures are proposed as well as monitoring, early warning, and engineering governance measures for prevention and control.Keywords: gypsum ore; aspiration; ground collapse; prevention and cure 矿山开采发生地面塌陷是一种常见的地质灾害（范立民等，2017；潘天录等，2020；蔡泳等，2022；史忠鑫等，2022），我国石膏矿多采用房柱式开采，设计不允许发生塌陷，但由于众多因素影响，先后在多地发生多起地面塌陷（谭伟等，2022；王树立等，2021；朱文彩等，2021；汤志刚等，2020；周丹等，2018；刘爱斌等，2017）。

浅析石膏矿采空区的稳定性作者：聂增明梁成友来源：《神州》2010年第24期摘要：现代经济发展的多元化需求，推动了石膏矿产资源的地下开采。

石膏矿的矿体和围岩岩体结构较软。

多采用房柱采矿法开采，随着开采深度和面积的扩大，石膏矿层采空区的安全稳定性问题趋向突显，影响到石膏矿业的安全生产和规划。

探究石膏矿采空区的安全处理方法，对于石膏资源矿采的科学管理具有重要意义。

关键词：石膏矿开采采空区稳定性安全措施石膏矿采空区是由人为采掘石膏资源而形成的地下空洞。

现代石膏原料的市场化需求，加速了石膏矿产资源的地下开采，在石膏矿料开采过程中，开采工艺、采掘方式的不断研发，造成了石膏矿采的采空区域不断增大。

由于石膏矿区特殊的地质结构，以及矿采技术的局限性，导致了石膏矿采空区稳定性能减弱。

造成了很大安全隐患。

新形势下，探究科学合理的石膏矿采管理方法，确保矿采安全性能，是现代石膏矿业开采管理的重要措施，本文通过针对影响采空区稳定性因素分析，阐述了石膏矿采空区的安全处理方法。

一影响石膏矿源采空区稳定性的因素：地质构造，是影响现代矿业开采的重要因素。

石膏矿业开采，需要针对矿区地质构造以及开采条件进行科学综合的分析。

含矿层顶底板耢石的稳固性，是矿层开采技术实施的重要条件。

影响石膏采空区稳定性的因素主要包括以下方面：1空区岩体构造矿源地质结构的强度，是影响石膏采空区稳定性能的主要因素。

我国石膏矿源的周围岩体地质构造不同，由于岩体地面承载能力以及受压引力等不同，往往会导致采空区的顶板冒落塌陷或变形开裂，造成工程塌方或透水事故发生。

2空区顶板跨度顶板跨度的大小是采空区稳定性的重要因素。

影响采空区顶板跨度的因素主要是岩体性质、开采深度、上覆岩层的重力倾角以及开采空间的大小等。

一般来说，开采空间的跨度越大。

顶板中央部位出现的拉应力也越大，严重时造成顶板塌陷发生。

3矿区积水因素以矿柱支撑体系为核心的房柱式采矿方法，采空区的稳定性状态是由矿柱和矿房项板两个基本要素共同决定的。

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。

石膏矿层合并开采参数确定及稳定性分析李树涛;李洪【摘要】大汶口石膏矿区2Ⅱ、2Ⅲ膏层间距仅1．5 m，仅采其中一层，弃采另一层，当矿层变薄后，面临着两层均失去开采价值的严重后果。

由于层间距近，合并开采是解决膏层变薄单层不可采的最佳方法，但该2个分层合并开采将使得采高增加较多，对采空区的稳定性将造成重大影响，而大汶口矿区石膏矿层开采受水威胁（上覆含水层）严重，采空区的稳定至关重要。

针对大汶口矿区汶阳石膏矿2Ⅱ和2Ⅲ膏层，运用弹塑性理论，分析计算得到合并开采的合理开采参数为矿房宽度4 m，矿柱宽度9 m，最大采高9．0 m。

数值模拟结果表明：合并开采后矿柱所承受的最大垂直应力及水平拉应力均远小于矿层强度指标，矿房顶底板及两帮的变形分别仅为11，2 mm。

开采参数的合理确定以及数值模拟结果对于确保该2个分层矿体的安全高效开采有一定的参考价值。

【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P40-41,44)【关键词】石膏矿;合并开采;矿房矿柱;弹塑性理论;开采参数;数值模拟【作者】李树涛;李洪【作者单位】山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿;山东科技大学资源与土木工程系【正文语种】中文山东大汶口矿区具有十分丰富的石膏储量，具有开采价值的石膏矿层分别为2Ⅱ、2Ⅲ、3Ⅱ、5膏层。

2Ⅱ和2Ⅲ膏层的平均层间距为1.5 m。

由于距离较小，按照《石膏矿山安全规程》(DB 37/1024—2008)，仅能开采其中一层，另一层无法开采，资源浪费十分严重；更为严重的是在矿层变薄带，无论2Ⅱ或2Ⅲ膏层均无开采价值，但却无法放弃开采，否则会带来严重的生产接续问题，但若开采其中一层，企业经济效益将受到严重影响。

为此，本研究针对大汶口矿区汶阳石膏矿层间距低于2.0 m的2Ⅱ、2Ⅲ膏层存在的开采难题，对合并开采方案进行探讨，并确定合并开采的矿房、矿柱参数，确保矿房、矿柱的安全高效生产。

位于大汶口矿区西南部的汶阳石膏矿年生产能力30万t，为第四系覆盖区，石膏矿层赋存于官庄群大汶口组二段上部，呈向斜构造，两翼倾角4°～7°。

探究石膏矿采空区治理方案及安全技术措施摘要：石膏矿的井下采空区普遍存在着多种安全风险，矿井资源的开采实施过程必须要伴随全方位的采空区整治技术措施，如此才能实现准确预测采空区现有安全隐患的目标。

石膏矿的采空区具有较为复杂的矿区地质构造特性，因此决定了治理采空区的技术实现方案需要得到合理科学的设计。

本文结合石膏矿的采空区工程整治实例，完善采空区现有的治理计划方案以及安全保障措施。

关键词：石膏矿采空区；治理方案；安全技术措施近些年以来，石膏矿的采空区覆盖面积正在显著增加，客观上体现了全面治理采空区的重要实践作用。

某些石膏矿的开采区域本身存在着遗留的安全威胁因素，未经必要治理的矿井采空区将会发生垮塌以及地层沉降事故，不利于矿井安全生产工作的顺利实施开展。

由此能够确定，目前针对于石膏矿的采空区应当纳入重点治理的工程实践范围，结合采空区的地层结构以及地质状况因素来进行科学的方案规划设计。

一、石膏矿采空区治理工程实例某高速公路第一合同段设计采空区起点桩号K0+880，终点桩号K3+250，全长2.37千米。

采空区地下处治设计段落为K1+900~K3+180，路基段采空区处治方案设计为混凝土封闭墙+破碎机制砂+气泡砼填充法。

路基段范围内处治钻孔按三角形布设，孔径为220mm，孔距按精细探测动态调整，处理宽度107.7～136.8m。

桥梁段采空区处治设计方案为混凝土封闭墙+纯水泥砂浆填充法，桥梁段范围内处治钻孔按三角形布置，孔径为220mm，孔距桥梁范围内为5m，桥梁范围外为10m。

处理宽度108.7～151.2m。

全采空区路段帷幕封闭墙钻孔孔径为优化设计变更为220mm，孔距按精细空腔探测成果优化动态调整，一字型布置。

共计灌注填充水泥砂浆66634.3m3，灌注填充固废料53977m3，灌注填充机制砂70881.4m3；检测孔77个。

石膏矿的矿井开采区域表现为特殊的地质构造，矿井开采的工程负责人员针对现有的采空区如果未能给予必要的及时处理，那么持续开采下部矿体的工程实施过程将会容易引发采空区的塌陷，进而损害到矿井开采的操作人员安全。

Mine Engineering 矿山工程, 2020, 8(4), 502-507Published Online October 2020 in Hans. /journal/mehttps:///10.12677/me.2020.84065考虑煤矿采空区影响的建筑物稳定性分析原俊红，邱角辉内蒙古大学交通学院，内蒙古呼和浩特收稿日期：2020年9月25日；录用日期：2020年10月14日；发布日期：2020年10月21日摘要采空区上兴建土木工程，采空区的稳定程度关系到上部兴建构造物的安全。

文章为评价采空区建筑场地的适宜性，详细分析了采空区地质条件，根据采矿现状及变形情况分析了采空区的现状稳定性。

通过定量计算确定了采空区影响的区域，并详细分析了当建筑场地施工后，由于荷载施加引起的采空区活化，从而发生地表移动变形的可能性。

关键词采空区，稳定性，煤层，地质条件Stability Evaluation of ConstructionConsidering the Influence of Coal Mine GoafJunhong Yuan, Jiaohui QiuTransportation Institute, Inner Mongolia University, Hohhot Inner MongoliaReceived: Sep. 25th, 2020; accepted: Oct. 14th, 2020; published: Oct. 21st, 2020AbstractWhen civil engineering is built on the goaf, the stability of the goaf is related to the safety of the upper structures. In order to evaluate the suitability of construction site in goaf, the geological conditions of goaf are analyzed in detail. According to the mining status and deformation, the sta-bility of goaf is analyzed. The influence area of goaf is determined by quantitative calculation, and the possibility of ground movement and deformation due to the activation of goaf caused by load after construction of construction site is analyzed in detail.原俊红，邱角辉KeywordsGoaf, Stability, Coal Seam, Geological ConditionsCopyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言采空区是人类在开采资源和能源过程中，或者由于地质作用在地表或者地下形成的空洞。

石膏矿采空区稳定性的研究摘要：采空区的稳定在采取留设合理的矿柱尺寸的基础上，还要利用井巷工程的矿渣，对采空区进行充填，计采取矿柱法和充填法相结合的方法处理采空区，从而保证采空区的稳定和采场的安全，并且对地表不造成破坏.关键词：采空区不冒落、矿柱法、充填法、目前，石膏矿多采用房柱法开采，采用留设矿柱支撑采空区。

根据多年实践经验,留设各种矿柱来保持采空区的长期稳定是不可靠的，还应采取新的办法，使采空区保持足够的长期强度。

一、石膏矿开采安全现状和课题研究意义㈠、石膏矿开采安全现状石膏矿山在开采过程中用留设石膏护顶板来保证采场的安全稳定，由于层状顶板中存在软弱夹层，通过对单、双层状顶板的分析研究可知，在顶板中存在不同程度的拉应力。

由于石膏顶板及其上覆岩层抗拉强度低，在开采扰动下，顶板容易形成受拉而断裂；采矿方法不合理，遗留的采空区不做任何处理，客观上给顶板大面积冒落创造了条件，大规模采空区的存在是石膏矿山安全开采的极大隐患。

㈡、课题研究意义我国70％的石膏资源是地下开采，石膏矿的矿体和围岩主要为软弱岩体，大多数采用房柱采矿法开采，随着开采深度的增加和采空区面积的扩大，采空区稳定性问题越来越重要，它直接关系到矿山安全生产和深部矿体的开采规划。

分析各种常见采空区处理方法，结合研究矿山的具体情况，提出可行的工程措施。

二、采空区处理的一般办法(一)、采空区处理的一般方法采空区是矿山生产的重大危险源，是矿山顶板大面积冒落的前提条件，需及时对形成的采空区进行安全处理。

目前常用以下的处理方法：1、矿柱支撑法留永久矿柱或构筑人工石柱处理空区。

但从长远来说，矿柱可能由于风化、侵蚀、剥蚀、片帮等作用而破坏，最终导致整个空区塌陷。

2、填充法用填充法填充空区，是从坑内外将废石或湿式等填充材料通过车辆运输或管道输送送入采空区，将采空区充填密实来消除采空区。

3、封闭和隔离空区主要措施有封闭空区与外界相通的巷道，设置隔离层将上部空区与下部空区作业隔开，在密闭隔离的空区上部开通往地表的“天窗”，使空区冒落产生的冲击气浪可以从天窗冲出地表，以此保护巷道及作业区的安全。

总第191期2021年第1期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal191No.1,2021奏题讨谑DOI：10.16525/l4-1109/tq.2021.01.31石膏矿采空区治理方案设计及效果分析张晓芳（长治市潞城区应急救援指挥中心，山西长治047500）摘要：针对石膏矿采空区处理不当所引起的一系列安全事故，以某石膏矿为例在分析其基本情况的基础上，对比采空区不同治理方式的优劣势，确定以充填采空区为治理方式，并确定了与该治理方式相匹配的充填材料及固化剂的比例，最后对充填效果进行分析。

关键词：石膏矿；采空区；充填材料；混合固化剂；充填效果中图分类号:TD876+.1文献标识码:A文章编号：1004-7050（2021）01-0087-02引言石膏普遍应用于工业和建筑行业，其主要成分为硫酸钙，可用于模型制作、食品添加剂、水泥缓凝剂等。

由于石膏具有非常重要的应用价值被广泛开采,从而导致在石膏顶部的岩层、土壤等形成自由空间，这就是所谓的采空区。

采空区由于破坏了原地表及石膏矿顶板围岩的平衡状态，极易出现坍塌的风险，进而对正常生产以及居民的正常生活造成影响皿。

故，需采取合理的方式对石膏矿的采空区进行治理。

本文将以某石膏矿为例对其采空区进行治理，并对治理效果进行验证。

1工程概况该石膏矿所处位置交通发达并贯穿有铁路，矿区褶皱构造的走向为NE-SW,褶皱构造相对平缓且稳定，其倾向为135。

〜149。

,倾角值为5。

〜15。

；矿区次级构造主要形式为小断层，其走向将近EW方向，且倾角为60。

〜80。

该石膏矿内石膏层呈现层叠状态,石膏层的整体走向为NE方向，倾角为5。

〜15。

，倾斜方向为135°〜140。

该石膏矿采空区的周边没有河流、池塘等，且该矿区所处地区降雨量很小。

因此，该石膏矿的水文条件很简单。

目前，该石膏矿采用巷道和房柱式相结合的方式进行开采。

经探测，该石膏矿的开采深度已达50.2m，开采工作面的断面形状为矩形，对应矩形的宽度为14m,高度为2.2m〜6.1m。

疏港公路石膏矿采空区稳定性评价摘要：采空地面塌陷是江苏省邳州石膏矿区最主要的地质灾害类型，具有突发性、偶然性、隐蔽性等特点，拟建的疏港公路从石膏矿采空区上方穿越，在该区以往地质工作研究的基础上，对石膏矿采空区进行了工程地质调查、钻孔勘察等工作，对采空区顶板及矿柱进行稳定性计算，对石膏矿矿柱局部、整体进行数值模拟分析，对采空区场地稳定性进行分析与评价，提出防治措施，为疏港公路建设提供了技术支撑。

关键词：石膏矿；采空区；公路；数值模拟；稳定性分析1引言江苏省邳州石膏矿区是华东地区最大的石膏矿产地之一，开采历史已有30多年，由于以往开采技术落后，技术管理水平低，当地石膏矿的开采，提升了当地经济，提高了居民收入，但随之产生的采空区也造成了严重的地面塌陷地质灾害隐患[1~3]。

自随着第一起石膏矿采空地面塌陷于2005年3月发生以来，后续连续发生多起采空地面塌陷，且有规模扩大及频率加快的趋势，采空地面塌陷造成石膏矿生产井损坏甚至报废、居民房屋损坏、农田损毁等严重后果[4]。

邳州疏港公路工程起自苏鲁交界处，止于连霍高速公路邳州西互通，全长约51公里，其中部分里程段从邳州市四户镇石膏矿矿区二矿段和三矿段矿区范围内经过，具体在K6+640~K6+700、K6+980~K7+020、K7+120~K7+500里程段分布有石膏矿采空区或开拓巷道。

为保证新建公路的安全，需查明场地下地质条件、采空区分布情况和采空区特征，评价石膏矿采空区的稳定性，为疏港公路建设提供技术支撑。

2采空区工程地质概况2.1地层岩性场地第四系松散层厚度约55.0~60.0m，为第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）及中更新统（Q2）沉积物；基岩为大汶口组下段（E2-3dw1），岩性主要为砂岩、粉砂质泥岩、砂砾岩、粘土岩，夹膏盐泥岩和石膏。

2.2石膏矿层特征含膏岩层（E2-3dw1-2）根据石膏分布特征，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个含膏岩带（层），Ⅰ膏带位于下部，膏层厚度约 3.16m；Ⅱ膏带位于中上部，含两层膏层，膏层厚度分别为1.73～2.39m、1.29～8.72m；Ⅲ膏带位于上部，含两层膏层，其中Ⅲ-2层厚1.15～34.05m，为矿区主采矿层。

石膏体积稳定性影响因素的研究石膏建材具有很多优良的性能，使其在实际建筑工程中的应用越来越广泛。

本文针对石膏制品生产过程中半水石膏用水量及其可溶性无水石膏（AⅢ）含量对石膏制品的体积膨胀率的影响进行了探索，研究了影响石膏制品体积稳定性能的因素，结果发现水膏比会明显的改变石膏的初终凝时间，并且当水膏比低于标准稠度用水量时，膨胀率随着水膏比增大而加大，水膏比大于标稠时，在一定范围内，膨胀率随水膏比增大而降低。

可溶性无水石膏（AⅢ）会明显加大建筑石膏制品的体积膨胀率，随着可溶性无水石膏（AⅢ）含量的提高膨胀率也会加大。

关键词：β型半水石膏，体积膨胀率，水膏比，可溶性无水石膏（AⅢ）建筑石膏是一种用途广泛的新型建筑材料，它是天然石膏或工业副产石膏（以二水硫酸钙为主要成分）经过一定温度煅烧脱水而成的。

建筑石膏以β半水石膏为主要成分，可用来生产抹灰石膏、嵌缝石膏、粘结石膏、石膏自流平砂浆等粉体石膏建材，也可用来生产石膏砌块、各种石膏墙板等石膏制品。

据不完全统计，2019年全国纸面石膏板实际产量约20亿m2，消耗建筑石膏约1800万吨；抹灰石膏产量约450万吨，消耗建筑石膏约250万吨；其他石膏产品（石膏砌块、石膏模盒、空心条板、陶瓷模具等）消耗建筑石膏约800万吨。

石膏基建筑材料具有良好的呼吸功能，可调节室内的空气湿度，同时还具有防火性好，隔热保温、轻质和吸音、施工高效文明等诸多优良特点，是一种性能优良的绿色建筑材料，在我国建筑材料市场上的应用越来越广泛。

石膏基建筑材料具有微膨胀性能，其体积稳定性比水泥基胶凝材料更优，但由于石膏相组成及用水量等因素的影响，也会出现建筑施工后开裂等问题，因此研究石膏制品体积稳定性能的影响因素，对指导产品生产和产品应用具有十分重要的意义。

1、实验原材料与实验方法1.1实验原材料本实验中所用的建筑石膏为β型半水石膏，其性能见表1。

表1两种建筑石膏粉的性能批次标准稠度用水量（%）初凝时间（min）终凝时间（min）G1石膏61612G2石膏627141.2主要实验仪器和设备1.2.1 石膏膨胀仪根据《α型高强石膏》JC/T2038-2010标准的规定，采用图1所示的膨胀率测定仪进行。