钻探-物探方法在浅层采空区探查中应用

朱 超

江苏地质矿产设计研究院，江苏 徐州 221006

钻探-物探方法在浅层采空区探查中应用

朱 超

江苏地质矿产设计研究院，江苏 徐州 221006

随着经济建设的发展，在采空区上新建的高层建筑越来越多，采空区探查作为采空区地基稳定性评价的基础工作尤为重要。本研究采用钻探-物探相结合的方法，对浅部多层采空区的发育、充填现状进行精确探查，为正确进行采空区稳定性评价奠定了坚实的基础，研究对类似采空区探查提供借鉴。

钻探；物探；采空区；探查

随着经济建设的发展，特别是近年房地产业的蓬勃发展，理想的建设用地已经较为紧张，在采空区上兴建一些民用、工业建筑也越来越多。对采空区的准确探查是进行采空区稳定性评价基础性的、最重要的工作，调查-钻探-物探相结合的方法是目前进行采空区探查的基本方法。

1 工程概况

探查区拟建的彭鲁大厦为地上17层，地下1层的商住楼，建筑面积约20000m2。其平面上分布大致呈矩形，长约80m，宽约16 m（图1）。建筑区位于徐州市贾汪区老城区西部，具体位于贾汪区前委路南侧，工商路西侧，邻近中安大市场。场地地理坐标东经34°26′37″，北纬117°26′24″。

场地处于原韩桥煤矿夏桥井矿区范围内，场地及周边均进行过煤炭开采活动，夏桥井、大沟涯井多次采煤的历史并遗留有多层采空区。此处1、3煤为主要开采煤层，煤层埋深在60m左右，采厚在2.5m左右。区域内1、3煤层开采历史可追溯到新中国成立前，后又经过地方小煤窑的多次复采，总体开采深度较浅、管理比较混乱，开采的方式、区域、具体年代等资料收集、整理、评价的难度较大，所以对探查区内采空区的具体区域、密实情况的研究相当重要。

2 采空区钻探

2.1 钻孔布设

采用了现场钻探的方法，对搜集到的部分资料进行验证，同时掌握采空区的现状。共在拟建场地内布置了3个勘探孔，孔深至3煤底板以下2m～5m，约70m。孔位按建筑物的对角线等间距布置，具体布孔位置见图1。钻探方法采用回转方式钻进，全孔取芯，泥浆护壁。

图1 钻孔平面位置示意图

2.2 钻探成果

由于采空区与完整岩层差异明显，用钻进过程中进尺速率，甚至掉钻的现象来判断采空区的充填情况。如图2为1#钻孔采空区发育段岩芯，可见在采空区段岩芯破碎，取芯率较低，根据岩芯情况也可判断采空区的充填情况。各钻孔钻进成果如表1所列，根据3钻孔绘制的地质剖面图如图3。

图2 1#钻孔部分岩芯图

表1 深孔钻探成果统计

图3 工程地质剖面图

3 采空区地震勘探

3.1 物探方法

为了更好的查明评价区地下采空区分布情况，验证钻探勘查成果，在评价区内进行了二维地震勘探工作。共布置8条测线，采用排列不动、炮点顺序激发的方法，总剖面线长476m，测线及炮点布置见图4所示。

图4 地震勘探线布置及成果图

3.2 地震勘探资料处理

地震勘探的资料处理在微机处理系统采用windows版本的VISTA5.5地震处理系统上进行。针对本次勘探目的层位较浅，处理的目标是在保证资料真实性的基础上提高信噪比，适度提高分辨率。处理步骤包括预处理、速度分析、静校正和剩余静校正、叠加和偏移。

3.3 地震勘探资料解释成果

资料解释采用人机联作方式进行。首先是标定目的层地质层位，再利用一系列波的对比方法追踪层位、解释构造，然后求取速度进行时深转换，最后绘制成果图件。

例如，地震勘探EW-1线（图5）:时间剖面上65ms～75ms、75ms～85ms间存在两组能量差、连续性差的反射波，说明深度49m～55m、55m～60m处有两组较为紊乱且不明显的反射界面。

图5 地震勘探EW-1线

反射波紊乱或缺失的，解释为采空区、地下空洞或未完全充填密实的地段。根据剖面上反射波的特征，对八条线的地震剖面进行了解释（图中所圈范围为采空区、巷道或未完全充填实的空洞，因已开采多年，实际上是采空、垮塌、压密的碎石、粘泥堆积体区），地震勘探探明的采空区、地下空洞或未完全充填密实的地段大致分布见图5。

4 结语

（1）根据钻孔过程中的掉钻、卡钻、漏水等情况，查明了1、3煤采空区的分布、充填状态、发育深度。钻探发现采空区发育范围较大，充填不密实，有大量的空洞存在；

（2）在探查区进行地球物理勘探，根据反射波的特征解释，结合钻探资料基本查明了采空区、地下空洞或未完全充填密实的区域的分布范围；

（3）采用钻探-物探相结合的方法，探查类似的浅部多层采空区的发育、充填规律是行之有效的。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.020