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某地下采空区稳定性的勘察与评价——以深圳横岗深茂水泥厂大理岩

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第５期　易宙子．某地下采空区稳定性的勘察与评价　ｌ７３　

第１层采空区：底标高约２２　ｍ，顶标高３０　ＩＴＩ，巷　

道平面中心线总长０．４６３　ｋｍ，巷道平面开采面　

积４　２９３　ｍ　，概略挖方约２８　５４９　ｍ　；　第２层采空区，底标高约１０　ｍ，顶标高约１５　ｍ　

～２０　ｍ，巷道平面中心线总长１．３４３　ｋｍ，巷道平面开　

采面积１６　９６７　ｍ　，概略挖方约９３　３２１　ｍ　；　第３层采空区，底标高约－８　ｍ，顶标高约一５　１ＴＩ，巷　

道平面中心线总长１．３７９　ｋｍ，巷道平面开采面积　

３　７８１．５ｍ　，概略挖方约７　７５２　ｍ　。从实测图看，该层　多为巷道，即未进行大面积开采工作。该层采空区　

１９９６年底开始设计施工，至１９９８年关闭，开采时间较　

短，开采空问有限。　露天开采情况：由于场地经过大面积露天开采，至　１９９８年前后，局部最低标高约２１　ｍ，１９９９年开始回　

填，目前现场地已经平整至标高６０　ｍ左右。根据　１９９９年前后实测地形图的对比，基本查明了露天开采　的范围和深度，如表１所示。　采空层空间分布情况表　表１　

３地质钻探验证　

钻探验证是判断搜集资料准确性的最直观的手　段。根据搜集到该矿历史开采资料情况，主要是结合　搜集到的采空区的平面范围和空间分布，布置了１０个　钻孔对采空区以及露天开采范围和深度进行验证，并　

可取得岩石试样，进行岩石强度试验，为后续采空区稳　定和强度验算提供基础资料。　

３．１地形地貌　场地原始地貌属低丘～低丘问冲沟，但多经过露　天开采，至１９９８年前后，局部最低标高约２１　ｍ，１９９９　

年开始回填，现场地已经平整。现地面标高在　５９．６９　ｍ～６２．３４　ｍ之问。　３．２地层岩性　

根据钻探揭露，场地内各地层的岩性及野外特征　自上而下依次描述为：　人工填土：褐黄、褐红色，由黏性土含少量砂砾组　成，新近堆填，结构以松散为主，中下部一般稍密。各　

孔均钻及，层厚２．８　ｍ～３２．２　ｍ。　填石：灰褐色，主要由碎石或块石组成，局部含黏　

性土２０％～３０％，稍密，层厚４．０　ｍ～１６．０　ｍ。　黏土（含卵石）：褐灰，褐黄色，不均匀含卵石２０％　

左右，稍有光滑，湿，可塑状，摇振反应无，干强度高，韧　性高，层厚１１．２　ｍ～１２．０　ｍ。　卵石：灰，浅黄～黄色，饱和，稍密～中密，充填有　黏性土，卵石成分为石英等，亚圆形，卵石占５０％～　

７０％，粒径一般为３　Ｃ１ＴＩ～５　ＣＩＩｌ，层厚４．０　ｍ。　粉质黏土：褐黄，灰白色，由大理岩风化残积而成，　风化不均，含少量碎块，湿，可塑状，稍光滑，摇振反应　

无，干强度高，韧性高，层厚４．９　ｍ。　

石炭系下统微风化大理岩：乳白，灰白色，系场地　内下伏基岩，厚～巨厚层状。主要矿物成分为方解石、　白云石等，较完整，含碳酸镁，碳酸钙等成分，滴稀盐酸　起泡，岩体基本质量等级为Ⅲ类，结构基本未变，少量　风化裂隙，岩芯多呈长柱状，少量短柱状，锤击声较清　脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，ＲＱＤ值约为８０％。　

据勘察采取的部分岩样进行岩石力学性质试验，统计　得到该大理岩性质如表２所示：　大理岩物理力学指标统计表　表２　

抗剪断强度　统计指标　天然密度／ｇ／ｃｍ　Ｃ＿／ＭＰ　‘Ｄ，　统计件数　１０　６　６　范围值　２．６７～２．７ｌ　７．７～１２．１　３９．１～４３．３　平均值　２．６９　１０．１　４１．６　标准值　８．７　４０．４　

３．３钻孔揭露采空层概况　各钻孔在岩层中揭露有多个采空洞，其分布及充　

填物情况如表３所示：　

钻孔揭露采空层情况表　表３

　第５期　易宙子．某地下采空区稳定性的勘察与评价　１７５　

从本项目某物探剖线试验结果和所搜集掌握的资　

料、勘探情况对比来看，物探所显示的采空区的分布、　

埋藏深度、上覆岩层厚度与搜集资料、勘探情况均基本　

吻合。　

５岩土工程分析与评价　

５．１　强度验算　根据浅基础和桩基础两种荷载情况，将采空层上　

覆岩层看作为板，建立模型，将不同荷载形式直接作用　在大理岩板时，破坏的临界厚度试算出来，即可估算判　定不同基础形式和荷载强度下采空层上覆岩层的稳定　

性，如图４所示。　

Ｐ　

天然地基均布荷载模型　Ｆ　Ｆ　Ｆ　

ｌ　¨　Ｈ　Ｈ　Ｉ　“　Ｊ　ｌｌ　Ｈ　Ｈ　Ｉｌ　“　Ｉ　Ｉ　ＩＩ　Ｉｌ　ｌ　Ｈ　¨　Ｉｌ　Ｉｌ　ＩＩ　Ｈ　｛　１　

一　∞ｍ一常　

采空层　桩基础集中荷载模型　图４采空层上覆岩层稳定性计算模型图　

计算参数选取：如采用筏板基础时，采空层埋深按　

１０　ｍ，顶板有效荷载取３５０　ｋＰａ；如采用桩基础，集中荷　

载分别按单桩承载力３　０００　ｋＮ、５　０００　ｋＮ、　

１０　０００　ｋＮ、１５　０００　ｋＮ，桩距按２　ｍ～５　ｍ考虑，分别进　行试算。采空层跨度根据调查资料，结合１９９６年１０月　

实测矿坑数字化地形图，采空区矿柱跨度最大约２０　ｎｌ，　按２０　１ＴＩ考虑。大理岩的抗剪强度根据实验成果，抗剪　断强度平均值为１０．１　ＭＰａ，标准值为８．７　ＭＰａ，考虑到　

岩体中有少量裂隙，其抗剪强度将低于岩石的抗剪断强　度，按《工程岩体分级标准（ＧＢ５０２１８－９４）》中附录Ｃ的　

规定，工程岩体按Ⅱ类考虑，且保证一定安全度，抗剪　

（断）强度按３．０　ＭＰａ取值进行验算，计算上覆岩层稳　定的临界厚度。计算结果如表４所示：　

按《工程地质手册（第四版）》采空区勘察有关规　

定：当上覆岩层厚度日＜／４ｏ时，地基不稳定，当／４ｏ＜日＜　１．５／４ｏ，地基稳定性差，当Ｈ＞Ｉ．５ｎｏ时，地基稳定。　

上覆岩层临界厚度计算结果　表４　

上表计算结果表明，如采空层实际上覆岩层厚度　达到１０　ｍ以上，场地基本稳定，可作为一般工程建设　

场地用地。　

５．２工程地质分区及场地稳定性、适宜性评价　

根据以上试算结果及地质调查、物探、钻探查明的　

采空层分布、埋深、上覆岩层厚度等，将整个采矿地采　

界限内分为３个地质分区，各工程分区工程地质条件　和稳定性评价及建筑适宜性评价如表５所示：　各分区场地稳定性和适宜性评价　表５　

分区　场地工程地质条件　稳定性和适宜性评价　

平面位置为多层采空区范围，一　般在露采的边缘，第一层采空层　顶底板标高２２　ｍ～３０　ｉ＇１１，第二层　顶底板标高９　ｍ～２０　ｍ，第三层　采空层顶底板标高一８　ｍ—一５　ｍ　（仅施工采矿巷道，未进行全面　该区场地稳定性差，规划　Ｉ　时应避免布置永久性建　开采）。从本次勘测结果得知，　筑。　上覆人工填土及第四系土层厚　１０　ｍ～１５　ｍ，其下为大理岩，且　分布有开采的巷道。该区现地　面建一层厂房，出现不同程度房　屋开裂及不均匀沉降问题。　

平面位置为第二层采空区，采空　区顶底板标高９　ｍ～２０　ＩＩｌ之间，　该区场地稳定性较差，较　其上未经过露天开采，上覆人工　适宜多层、小高层建筑，但　填土，第四系土层厚１５　Ｉｌｌ～　由于第二层采空层分布，　Ⅱ　２０　ｍ。其下为大理岩，稳定厚　其七覆盖顶板厚度不均，　度大于２０　ｍ，场地现建有４层～　其建筑荷载大的桩基应慎　５层厂房，未见有裂缝等不良现　重考虑。　象。　

露采区，局部有深层采空区（第　三层采空巷道），对于露采区回　填有厚度３０　ｍ一４０　ｍ人工填土　场地稳定，适宜建筑，在露　（石），堆填时间约６年，未完成　采区对深厚填土（石）处　Ⅲ　固结，因露采其开挖边缘形成边　理或采用桩基础，但基础　坡，填土厚度差异、成分较复杂，　工程造价较大。　主要工程问题为人工填土（石）　不均匀性、湿陷性。　

６　结　语　

综上所述，对于采空区勘察与稳定性评价工作，一　般可采用以下４个步骤：即资料搜集、地质钻探验证、　

物探手段验证、岩土工程分析与评价，通过上述手段，

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煤矿采空区场地稳定性评价方法探讨

煤矿采空区场地稳定性评价方法探讨

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。

复杂群采空区稳定性计算与评价

复杂群采空区稳定性计算与评价

ＩＳＳＮ　１６７１—２９ＯＯ　ＣＮ　４３—１３４７／ＴＤ　采矿技术　第１３卷　第３期　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ１．１　３，Ｎｏ．３　２Ｏ１３年５月　Ｍａｙ　２０１３　

复杂群采空区稳定性计算与评价　

蓝　宇　，张小良　，潘　懿。　

（１．广东省大宝山矿业有限公司，　广东韶关市　５１２１２８；２．苏州中材非金属矿工业设计研究院　有限责任公司，　江苏苏州市　２１５００４；３．长沙矿山研究院有限责任公司，　湖南长沙４１００１２）　

摘　要：广东省大宝山由于长期无序开采及民采影响，井下采空区错综复杂，随着露天开　

采工作台阶不断向下推进，复杂群采空区对露天开采的安全生产构成了巨大的威胁。为　分析采空区群对露天开采的影响，为采空区处理提供依据，根据目前露天矿生产作业情　

况、井下采空区分布状况以及与露天台阶的相互关系，采用平面弹塑性有限元法对采空区　

围岩的稳定性进行了计算与评价，有效分析了采空区稳定性状况。　

关键词：大宝山矿；群采空区；露天开采；稳定性；有限元分析　

０　前　言　全高效开采提供了可靠依据。　

广东省大宝山矿业有限公司原名广东省大宝山　

矿，１９５８年建矿，１９６６年１０月恢复矿山建设，１９７５　

年正式投产，１９９５年更名为广东省大宝山矿业有限　

公司。矿区位于粤桂海西坳陷区的东侧，曲江盆地　东南缘，大东山～贵东东西向构造带与北东向北江　

断裂带的复合处。按照早期规划，大宝山矿区铁、　

铜、铅锌、硫主要以大型露天的形式开采，露天开采　结束后，再转入井下开采。由于周边民采对井下铜　

硫铅锌资源的掠夺式开采，１９９７年大宝山矿区铜矿　

转入井下开采，形成露天与井下联合开采的格局。　受复杂未处理群空区影响，２００４年大宝山矿发　

生了３次大塌方，严重影响到井下安全生产。为此，　矿山地下开采于２００５年８月１５日停产整顿，进行　

采空区调查及治理工作。虽然其地下采空区重大安　

全隐患得到了初步治理，井下生产也已全面停止，但　原来已出现了跨塌而空区没有全部充满的采空区、　

建筑工程岩土勘察及其稳定、适宜性评价

建筑工程岩土勘察及其稳定、适宜性评价

能源・地矿　ＬｏＷ　ｃＡＲＢｏＮ　ＷｏＲＬＤ　２０１５／６　

建筑工程岩土勘察及其稳定、适宜性评价　

李重阳（贵　Ｉ，Ｉ省地矿局一～三地质大队，贵』、Ｉ，Ｉ六盘水５５３０００）　

【摘要】建筑地基的稳定性以及适宜性对建筑物的安全使用有着十分重要的影响，因此要明确岩土勘察的重要性，解决好岩土勘察难题，对　建筑地基进行全面详细的勘察，获取可靠的岩土参数，本文根据具体工程实例，对工程要求及地质条件提出合理的地基处理方案，并对处理方　案的安全性进行评价。　【关键词】建筑工程　岩土勘察ｉ稳定性　适宜性　【中图分类号】ＴＵ１９５　【文献标识码】Ａ　【文章编号】２０９５—２０６６（２０１５）１６—０１４０—０２　

引言　

针对拟建建筑物的结构特征及委托的任务要求，通过岩土　

工程勘察工作．正确反映建筑场地的岩土工程条件，岩溶地质　

特征．为工程建筑设计、施工提供所需的岩土技术参数，对建筑　

物地基作出岩土工程的稳定性以及适宜性的分析与评价。　１建筑工程岩土勘察的重要性　

在建筑质量与安全中，岩土勘察发挥着至关重要的作用，　

也是获得建筑施工的参数设定和设计的可靠度的重要依据，　

然而在勘察过程中．涉及大量的人力、物力、财力等自各方面　

的制约．就会导致勘察结果中夹杂着大量的主观数据，就会使　

得勘察资料的准确性和可参考性大打折扣。此外还会出现那　

些保守的设计．从而增加了施．Ｔ－的成本，工程的经济效益也就　

降低了　．同时．基础设计的安全度还会对施Ｓ－．埋下巨大的安全　

隐患　２工程概况　

２．１地形地貌及工程环境　

某业主拟在某市修建一座体育馆．根据拟建建筑总平面　

图，拟建建筑面积为３６９８．７１５ｍ。，２层，地面以上高度为　

２２．２ｍ．设计提供的最大单柱荷重为６Ｏｏ０ｋＮ／ｆ订，一层夹层±Ｏ．ｏ０　

标高为１８８８．４ｍ．一层为一５．４ｍ及１８８３．０ｍ．结构类型为钢结　

构，对差异沉降程度较为敏感．拟采用的基础形式为人工挖孔　桩桩基础．建筑结构安全等级二级。地基基础设计等级为乙　

岩溶地面塌陷稳定性数值模拟分析及防治对策:以深圳市某区域为例

岩溶地面塌陷稳定性数值模拟分析及防治对策:以深圳市某区域为例

岩溶地面塌陷稳定性数值模拟分析及防治对策：以深圳市某区域为例

CAI Jiansi;ZHANG Hongyan

【摘 要】随着深圳城市化的快速发展,辖区内可用土地资源日趋紧张,合理开发利用土地就显得尤为重要.深圳市东部区域约有80 km2下伏地层为石炭系下统大塘阶石凳子组(C1 ds)可溶岩区域,岩溶较发育,影响城市公共安全和制约土地资源的合理开发利用.本文以深圳辖区内某区域为例,开展资料收集、调查、钻探等工作,通过梳理、分析历史数据,拟定岩溶的发育形态及发育规模,结合当前城市工程建设现状,利用软件FLAC3D进行数值建模和模拟分析,得出该区域可能发生岩溶地面塌陷灾害的条件,并提出合理的防治建议,以期有效促进深圳岩溶地面塌陷灾害防治工作的发展,进一步保障城市公共安全,提高土地利用率.

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2019(028)002

【总页数】6页(P133-138)

【关键词】岩溶塌陷;数值模拟;稳定性分析;防治对策

【作 者】CAI Jiansi;ZHANG Hongyan

【作者单位】

【正文语种】中 文

【中图分类】X43

1 区域地质背景

深圳市地处广东省南部，东临大亚湾和大鹏湾，西濒珠江口和伶仃洋，南边隔深圳河与香港相联，北部与东莞、惠州两城市接壤。深圳市东部某区域属于丘陵谷地-盆地地貌带，下伏地层主要有石炭系下统大塘阶石磴子组(C1ds)，为浅海台地相碳酸盐岩地层[1]，岩性主要为深灰色白云质灰岩，局部受热液变质或动热变质作用影响，常形成深灰色、灰色、灰白色、白色结晶灰岩、大理岩化灰岩、大理岩等，分布于山间谷地，上部大部分为第四系覆盖，总厚度>700 m。

2 资料收集及分析

本研究收集研究区域钻孔45个，其中遇见溶洞的钻孔11个，遇洞率24.4%，钻孔岩溶率5%～10%，该区域微风化石灰岩岩层表等高线见图1。根据《岩溶工程地质》中岩溶发育程度等级及其指标判别，该区域属于岩溶强烈发育区，需要对该区域进行稳定性分析。