礦山采空區(qū)調(diào)查的地質(zhì)工作程序及手段和方法

姚改委，李柳昊，王亞明

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)， 河南 洛陽市 471002）

1 采空區(qū)調(diào)查的內(nèi)容

隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，大量的礦產(chǎn)資源被開采，形成各種各樣的采空區(qū)。如果對礦山存在的采空區(qū)未進(jìn)行及時(shí)處理，采空區(qū)上方覆蓋的巖層將失去支撐，原來的平衡條件將被破壞，致使上方巖層產(chǎn)生移動變形，直到破壞塌落，最后導(dǎo)致地表各類建筑物（包括線路、橋涵等）變形破壞，甚至倒塌，另外也會使地表大面積下沉、凹陷，破壞農(nóng)村大片農(nóng)田。

礦山采空區(qū)調(diào)查的工作內(nèi)容主要包括：

（1）各種地質(zhì)圖，借以了解地層構(gòu)成、產(chǎn)狀和構(gòu)造，以及地下水條件等；

（2）礦床分布圖，以了解礦層的分布、層數(shù)、厚度、深度和埋藏特征；

（3）搜集采空區(qū)的位置和尺寸，開采時(shí)間、開采方法、頂板處置方法以及礦層開采的遠(yuǎn)景規(guī)劃資料；

（4）收集地表變形和有關(guān)變形的觀測、計(jì)算資料，如：地表最大下沉值、最大傾斜值、最小曲率半徑等；

（5）已有建筑物的變形觀測資料和建筑物的加固處理措施；

（6）了解采空區(qū)四周的抽水情況，以及抽水對采空區(qū)的影響情況；

（7）查明采空區(qū)內(nèi)排氣通風(fēng)情況；

（8）調(diào)查地表和建筑物變形的特征和分布規(guī)律，如：地表塌陷坑、臺階和裂縫的分布規(guī)律、外形、寬度和深度，以及它們與地質(zhì)構(gòu)造（巖層產(chǎn)狀、主要節(jié)理、斷層），開采邊界，工作面推進(jìn)方向等的關(guān)系；

（9）調(diào)查地表移動盆地的特征，劃分均勻下沉區(qū)，移動區(qū)和稍微變形區(qū)。

礦山采空區(qū)的地質(zhì)編錄能夠?yàn)檎麄€礦山內(nèi)的礦體范圍圈定、資源儲量的估算、經(jīng)濟(jì)意義的評估等，提供真實(shí)可靠的第一手資料。

目前，礦山采空區(qū)調(diào)查采用的主要手段有鉆探、地球物理、遙感、現(xiàn)場編錄等。其中鉆探成本較高；地球物理、遙感方法也有使用，但是精度不高，特別是對塌陷區(qū)和地裂縫的判別困難較大；現(xiàn)場編錄比較直觀，能夠準(zhǔn)確地反映采空區(qū)的實(shí)際情況，但是，調(diào)查工作的危險(xiǎn)性相對于其他方法較大。

本文根據(jù)采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對礦山采空區(qū)現(xiàn)場地質(zhì)編錄的工作程序及手段和方法進(jìn)行了總結(jié)，供同行參考。

2 采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的工作程序

2.1 收集相關(guān)資料

首先，要明確調(diào)查的目的和任務(wù)。根據(jù)這個目的和任務(wù)，去收集相關(guān)的資料。

要求參與采空區(qū)調(diào)查的地質(zhì)技術(shù)人員，必須對所要進(jìn)行調(diào)查的礦山進(jìn)行全面了解，收集盡可能全面的資料。這些資料包括以往的采空區(qū)測量、地質(zhì)調(diào)查成果，開采情況和目前的工作環(huán)境、安全現(xiàn)狀。需要收集的測量成果包括所有測繪后保留的礦山采空區(qū)的平面、立體、規(guī)模等詳細(xì)的原始數(shù)據(jù)。地質(zhì)方面需要收集的資料就是礦山采空區(qū)所處的地理位置、地層層位、地質(zhì)構(gòu)造、巖石結(jié)構(gòu)等。開采情況，主要收集以往礦山相關(guān)的開采方法、開采數(shù)量、開采規(guī)模、開采出的礦石品位等。工作環(huán)境主要是指礦山氣候條件和安全條件等。資料收集的越全，后期的工作就越好開展，綜合得出的結(jié)論就越具有價(jià)值。

2.2 現(xiàn)場實(shí)地踏勘

要求參與采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)人員，必須和有經(jīng)驗(yàn)的、對礦山采空區(qū)熟悉的人員一起，到所要進(jìn)行調(diào)查的礦山，按照上述調(diào)查內(nèi)容，對采空區(qū)進(jìn)行實(shí)地勘察，現(xiàn)場觀察，詳細(xì)了解采空區(qū)的實(shí)際情況，摸清工作條件和作業(yè)環(huán)境，包括采空區(qū)所處的地理位置、地層層位、地質(zhì)構(gòu)造、巖石結(jié)構(gòu)、穩(wěn)固程度，規(guī)模大小、形態(tài)形狀等。另外，對采空區(qū)的形態(tài)、規(guī)模、復(fù)雜程度、安全穩(wěn)固程度等都要進(jìn)行詳細(xì)勘察，劃分不同形態(tài)類別，認(rèn)真做好詳細(xì)記錄。

2.3 確定施工方案

在完成現(xiàn)場踏勘后，認(rèn)真研究、分析和整理現(xiàn)場踏勘獲得的第一手資料，然后制定出符合實(shí)際情況的礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查施工組織方案。采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查施工組織方案中須包含人員組織、技術(shù)調(diào)查規(guī)范和安全保障方案、技術(shù)手段和方法等。還要將參與采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的人員物資配備、安全措施和采空區(qū)的情況進(jìn)行詳細(xì)的分類，針對不同的采空區(qū)情況，制定出相應(yīng)的技術(shù)、安全保障措施，采用不同的手段和方法，確保采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作的順利進(jìn)行。

這一步至關(guān)重要，直接影響著采空區(qū)調(diào)查工作能不能正常進(jìn)展或者地質(zhì)調(diào)查結(jié)果、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)能不能真實(shí)反映實(shí)際情況等。

2.4 地質(zhì)調(diào)查編錄

目前，我國在礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查方面還沒有專門的相關(guān)規(guī)范、手段和方法。特別是在礦山采空區(qū)的調(diào)查手段和方法上，大多數(shù)采用的是地球物理方法。正常情況下，利用地球物理方面理論上是可以的，但是有些時(shí)候由于地下情況復(fù)雜多變，僅僅靠地球物理的手段和方法，是很難真實(shí)地反映實(shí)際情況的。因此，在礦山采空區(qū)的地質(zhì)調(diào)查工作中，還是需要參考一些礦山坑道地質(zhì)編錄的規(guī)范進(jìn)行實(shí)地調(diào)查工作。雖然在安全方面可能有些風(fēng)險(xiǎn)，但是，調(diào)查結(jié)果的可信度比較大。

礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查過程中主要采取的手段和方法有兩種，一種是針對有測量成果的，在測量成果的基礎(chǔ)上，對地質(zhì)資料進(jìn)行復(fù)核對比，主要是完善礦山采空區(qū)的整體資料，另外一種就是沒有測量資料的情況下，地質(zhì)技術(shù)人員現(xiàn)場采用坑道地質(zhì)編錄的規(guī)范進(jìn)行工作。以上兩種情況，對于礦山采空區(qū)的編錄描述、布采樣品等都要嚴(yán)格按照GB／T13908—2002《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》、DZ／T0078—93《固體礦產(chǎn)勘查原始地質(zhì)編錄規(guī)定》等進(jìn)行。

在開展現(xiàn)場調(diào)查編錄時(shí)，應(yīng)該注意，礦山采空區(qū)的工作環(huán)境和情況不同于一般的坑道，其規(guī)模大小、形態(tài)復(fù)雜程度、危險(xiǎn)程度、各種風(fēng)險(xiǎn)等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般的坑道編錄。因此，根據(jù)采空區(qū)不同的情況，采用不同的手段和方法進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查編錄，是十分有必要的。

礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查中采取的手段和方法主要還是依據(jù)坑道編錄的相關(guān)手段和方法，但是在開展采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查編錄前，要區(qū)分好礦山采空區(qū)的形狀，比如說，是圓球體、橢球體、圓錐體、立方體還是長方體等。然后，根據(jù)確定好的形態(tài)，有目的地去收集相關(guān)的數(shù)據(jù)。

采空區(qū)上覆巖層的移動變形因巖層性質(zhì)和開采條件不同，變形的表現(xiàn)形式、分布狀態(tài)和程度亦不相同，一般可分為3個“帶”，即冒落帶、裂隙帶、彎曲帶。上覆巖層“3帶”的調(diào)查是地質(zhì)調(diào)查編錄階段的重要工作內(nèi)容之一。

進(jìn)行礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查時(shí)，主要使用的工具有手持紅外線測距儀、皮尺、羅盤、地質(zhì)錘、記錄本、油漆、繪圖工具等。這一步工作必須在現(xiàn)場完成，并提供相應(yīng)的原始手工素描圖件和坑道編錄原始記錄文字。

2.5 工作自檢互檢

為確保礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作的質(zhì)量，現(xiàn)場不僅要派專職檢查技術(shù)人員長期跟蹤調(diào)查過程，進(jìn)行自我檢查，還要不定期邀請有關(guān)專家對已經(jīng)完成的地質(zhì)調(diào)查成果進(jìn)行檢查，成果合格后方可開展下步工作。參與礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)人員，在工作的不同時(shí)期，隨時(shí)要進(jìn)行相互之間的檢查。對在自檢互檢及專家檢查的過程中所提出的問題，參與調(diào)查編錄的技術(shù)人員一定要在現(xiàn)場及時(shí)修改。對于一些調(diào)查手段和方法上的原則問題，一定要重新返工。

2.6 原始資料整理

原始資料整理工作是一個非常繁瑣，但又非常重要的步驟。在這個過程中，不但要求參與項(xiàng)目的地質(zhì)技術(shù)人員對開展工作前收集的資料和在礦山采空區(qū)現(xiàn)場調(diào)查編錄的原始資料進(jìn)行詳細(xì)的匯總，還要邀請一些專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，分類整理。在整理過程中，如果發(fā)現(xiàn)不合理的或者有遺留的相關(guān)數(shù)據(jù)，要進(jìn)行復(fù)查和重新調(diào)查糾正。這個階段整理出來的資料不僅包括所調(diào)查的采空區(qū)的平面的形態(tài)，還要有立體的形態(tài)，要求能全方位地反映礦山采空區(qū)的實(shí)際狀況。這個階段主要提供的綜合圖件包括礦山坑道及采空區(qū)地質(zhì)平面圖、勘探線剖面圖、采空區(qū)投影圖。綜合表格有樣品統(tǒng)計(jì)表、資源量估算表、采空區(qū)調(diào)查情況一覽表，其中采空區(qū)調(diào)查情況一覽表里的內(nèi)容有采空區(qū)編號、形狀、規(guī)模、面積、高度、體積、圍巖結(jié)構(gòu)、穩(wěn)固程度、積水情況、采出品位、采出資源量、采動礦體等等。特別是對于跨度比較大的采空區(qū)，地質(zhì)調(diào)查工作更要詳細(xì)，對其中的構(gòu)造、礦化、礦體產(chǎn)狀、形態(tài)要仔細(xì)研究分析。

2.7 提交礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告

經(jīng)過以上6個步驟的詳細(xì)工作，礦山采空區(qū)的地質(zhì)調(diào)查工作流程基本結(jié)束。參與礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的人員應(yīng)該按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求，將整理好的所有原始資料和綜合資料進(jìn)行系統(tǒng)整理，編制成冊，提交采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，以供有關(guān)專家進(jìn)行評審并提交相關(guān)主管部門備案。

［1］ 姚改委.礦山采空區(qū)調(diào)查中測量工作流程和方法探討［J］.科技信息，2012（36）：415－416.

［2］ 曹 真，周政寶.礦山廢井巷采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與防治措施的建議［J］.吉林地質(zhì)，2009，28（1）：89－91.

［3］ 王啟明，鮑愛華.我國非煤礦山安全生產(chǎn)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展［J］.采礦技術(shù)，2005，5（2）：11－13.

［4］ 王啟明，徐必根，唐紹輝，等.我國金屬非金屬礦山采空區(qū)現(xiàn)狀和治理對策分析［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2009，29（4）：63－68.

［5］ 長沙礦山研究院.金屬非金屬礦山大中型采空區(qū)調(diào)研報(bào)告［R］.長沙：長沙礦山研究院，2008.