胶东半岛金矿采空区调查评价方法及应用

杨志杰，王能伟

（山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队，山东 威海 264200）

采空区调查评价包括对采空区的野外调查和室内整理评价两个环节。结合区域历史形成采空区的演变趋势，采用合理的调查评价方法定性分析评价区域金矿开采形成采空区的稳定性及危险性，将对其评价结果的预测性和不确定性精度有很大的提高[1]。

1 调查方法及应用

1.1 资料搜集

搜集和分析工作区大比例尺区域地质成果资料，分析工作区内存在的主要地质环境问题，尤其在区内已开展地质灾害调查工作基础上，分析矿业权变化情况及现状，对可能存在的采空区开展重点调查复核工作，同时结合卫星影像资料建立地质灾害和地质构造等遥感解译标志[2]。在此基础上进行现场初步踏勘，了解工作区内地质环境条件及对采空区发育的影响，按照要求编写野外调查工作方案。

1.2 野外调查

开展1:5万和1:1万采空区地质灾害调查工作。根据采空区发育特征和致灾因素，重点针对与采空区发生密切相关的区域和地质环境进行地质环境调查，圈定可能致灾的重要地区。

（1）工作方法。①地面调查应采用穿越法与追索法相结合的方法。调查路线宜垂直岩层与构造线走向以及地貌变化显著的方向进行穿越调查；对危及村镇、矿山、重要公共基础设施、主要居民点的地质灾害点和人类工程活动强烈的公路、铁路、水库、输气管线等须采用追索法调查。②观测路线与观测点的密度须根据地质条件的复杂程度、危害对象的重要性以及地质灾害点的密度合理布置。重点调查区观测路线间距宜为1km～2km，调查点数不应少于2点/km2，不得“漏查”。③对危害较大或典型的目的采空区应进行1:1万大比例尺的地面测绘，对非目的采空区应填写调查卡片，不得遗漏主要要素。④对采空区不发育区段，可视具体情况做地质环境条件控制性定点调查。对县城、集镇、矿山，无论有无地质灾害，均应布设控制性调查点；在地质条件复杂区，对于一般居民点均应布设控制性调查点[3]。

（2）调查内容。①采空区调查区平面范围应包括采空区分布区及地表移动变形区，超过采空区地表移动变形影响范围应不小于50m；垂向方向不得小于最下层采空区底板以下3m。②调查采空区的分布、覆岩破坏、地表陷落、地裂缝、建筑物破坏特征；调查地表变形范围、变形量大小，确定中间区和边缘区，分析其变化规律和危害程度等；调查采空区充水情况以及老窑水开发利用现状。③调查废弃矿井基本情况、周围附属建（构）筑物情况；以往安全事故情况、威胁对象、规模、危害程度；废弃矿井利用情况、治理措施、安全防护措施等及效果等[4]。

1.3 专项测量

对典型目的采空区，开展大比例1:1万或更大的工程地质测绘、剖面测绘，通过地形测绘、数据成像等手段初步分析评价采空区的发育特征、稳定状况及其变形发展趋势，为整体评价提供必要的技术依据。①在重点调查区采用地形测量、卫星解译、工程地质测量等手段，测量内容包括工程地质测量和采空区地质灾害测量。②对控制和影响目的采空区形成的工程地质要素、已发生地面塌陷、潜在地面塌陷隐患点逐一进行详细观察，在野外记录本上详尽记录地质环境条件和地质灾害测量观测描述，并填写相应的调查卡片。

2 评价方法及应用

2.1 稳定性评价

根据采空区周边地质条件、气候植被条件、地形地貌条件等地质环境条件，结合调查成果中的充填情况、开采深度、停采时间、盖层厚度、充水情况等实际开采情况，并调查周边有记录的历史形成采空区发育特点，采用定性与定量评估相结合的方法进行综合评价。

2.1.1 采厚比稳定性评价

采空塌陷的规模与矿层的埋深和采矿厚度有关，将矿层埋深与采矿厚度之比称为深厚比，根据历史开采情况，开采厚度按1.50m计算。

当空区埋深＜45m时，有可能产生严重的塌陷破坏，可能性大；当空区埋深在45m～150m之间，地表可能产生不同程度的变形，可能性中等；当空区埋深＞150m时，地表一般不会出现变形和微小裂缝，可能性小。

2.1.2 巷道稳定性评价

式中：H0—为顶板的临界深度；B—为采空巷道宽度；φ—为岩层的似内摩擦角。

根据区域历史形成采空区经验，采空区宽度（B）取1.50m，岩层的似内摩擦角75°，计算可得顶板临界深度H0=23.19m。根据巷道顶板埋深H和顶板临界深度H0的关系判别地基稳定性：当H＜H0时，地基不稳定；当H0＜H＜1.5H0时，地基稳定性差；当H＞1.5H0，地基稳定。

2.2 危害程度评价

评价采用统一价格折算法，即按本地区物价的算术平均值作为本次经济损失评估的统一计算单价。已存在的经济损失采用当时数据评估。

根据经济损失预算，按照表1地质灾害灾情和险情分级标准进行划分。

表1 地质灾害灾情和险情分级标准

2.3 危险性评估

采空区的危险性评价是结合采空区稳定性评评价、采空区危害程度评价结果，根据上述评估原则与评估方法，按照表2采用定性和定量相结合进行综合评估。

表2 地质灾害危险性分级表

3 结语

在调查中注重探索新技术新方法在调查工作中的应用，突出重点，可达到提高工作效率和工作精度的目的。通过综合分析研究，对采空区稳定性进行评价，既要有科学专业性，对采空区形成发展规律要有科学的认识论述，又要注重工作成果能为地方政府防灾减灾工作提供可操作的建议措施等实用性。