综合勘探方法在矿山开采区地面塌陷勘查中的应用研究

黄民强

（湘潭市勘测设计院，湖南 湘潭 411100）

在矿山开采区由于受到地质条件因素的影响，经常会产生地面塌陷问题。地面塌陷主要指的是地表的岩体结构发生变化，在人为的因素以及自然因素的影响下，地表产生比较严重的裂缝问题，并且随着时间的不断延长会产生地面整体塌陷，地面整体性塌陷属于一种比较常见的地质灾害问题之一，对矿区周围区域的地质条件稳定产生比较严重的影响。由于地面塌陷问题存在比较强的突发性特点，如何科学有效的预防地面塌陷问题是相关地质工作单位所需要考虑的重点问题之一，需要采取更加先进的综合勘探工作方法来加以保障。

1 矿山开采区地面塌陷引发的灾害问题与勘查方法选择

通常情况下，地面塌陷地质灾害问题产生具有突发性，在地质塌陷的瞬间地面会突然产生一个塌陷凹坑，具有比较强的突发性和灾难性特点，如果地面塌陷问题出现在工作区域，则会对矿企造成较大的经济损失。产生地面塌陷问题的表现形式主要分为两种：一种是岩溶性塌陷、另一种是松散碎屑沉积层塌陷。地面产生塌陷问题，通常情况下是因为受到井下开采活动的影响。因此，对于地面塌陷灾害问题的产生，通常认为是地质条件方面因素所产生的影响，而对于各种工程开挖活动以及比较极端的天气环境条件，也是造成地面塌陷问题的重要影响因素[1]。在一些比较恶劣的天气环境下很容易诱发地面产生整体性塌陷问题，比如在外部环境出现强降雨天气条件下，会间隔数十天之后地面产生整体性塌陷问题。矿山开采活动所造成的地面塌陷问题，主要表现在开采过程中对岩土层造成不同程度的破坏，进而会产生地下水涌出的现象，造成路面以下土壤结构变形，在受到水体冲刷的影响下，地层会形成相应的空洞现象，进而会直接造成塌陷事故的产生。

为了有效防止塌陷事故的再一次产生，降低塌陷事故所产生的影响，需要针对地面塌陷问题进行全面预测，同时采取针对性的预防措施来加以解决，要全面做好地面勘查工作同时对地面塌陷问题进行有效预测。在进行地面塌陷问题的勘查工作中，主要是以勘探资料作为参照基础，但是由于钻探资料的获取难度相对较大，需要投入一定量的钻探勘查工作成本，同时还会受到施工环境以及勘查周期等方面因素的干扰，因此在地面塌陷勘查工作当中，钻探法并不是最佳的选择。通常情况下，在地面塌陷勘查工作当中，更多使用的是物探法对地面塌陷问题进行全面勘查和分析，然后有效结合钻探工作方法，对物探法的普查结果进行进一步验证和分析，最大限度上提高勘查工作质量，同时减少勘查工作成本[2]。

2 地面塌陷勘查工作中物探法的具体应用与分析

2.1 瞬变电磁法

随着我国科技技术的快速向前发展，地球物理勘探工作方法在我国各大地质灾害勘查工作中应用程度越来越高，并且在地面塌陷地质灾害勘查工作中用用效果越来越明显。瞬变电磁法在地面塌陷勘查工作当中的具体应用，主要使用的是人工源电磁法。在具体使用工作过程中，内部的导电质体会在电磁场的作用条件下形成漩涡，电流漩涡电流当中会存在瞬变过程，会直接形成相应的瞬变磁场。在关断脉冲电流工作期间，瞬变电磁场可以有效发现地面以下产生的各种异常地质条件问题，在进行地面勘探工作当中，瞬变电磁法在不冲水的条件下，会呈现出低电压状态和高电阻异常状态，在冲水之后会表现为高电压高电阻的工作状态。因此，通过瞬变电磁法的有效使用，可以准确勘查出地面凹陷产生的具体位置，但是该工作方法无法实现对地面塌陷变形问题进行有效测量，如图1。

图1 地质雷达法

图1 瞬变电磁法工作原理

2.2 地质雷达法

除了瞬变电磁法以外，地质雷达勘查工作方法在地面凹陷勘查工作中的应用效果也非常明显，地质雷达会直接向地面以下发射高频率电子脉冲，然后会形成相应的反射波形，通过对反射波的振幅情况，以及时间变化情况展开分析和研究，可以有效得到地面以下产生塌陷区域位置的具体地质条件状况、地质形态情况、塌陷深度以及塌陷形态情况等，在探测工作结果方面可以进行更加直观的体现，如图2。在地面塌陷工作过程中，通过地质雷达的有效使用，可以准确识别塌陷区域的范围情况，但是对于地面塌陷的程度无法进行精确测量[3]。

2.3 浅层地震法

浅层地震法主要是通过人工激发出地震波，在岩土结构当中进行传播以此来有效确定前城区位置地势条件的实际构成情况，属于一种比较有效的地层勘查工的方法。在地质灾害勘查工作过程中，通过使用浅层地震法，主要是使用敲击法或者落锤法等激发出地震波来进行勘查，如果通过敲击或者落锤的方法无法形成地质灾害问题，则可以使用小药量爆破方法。对于地面塌陷问题所使用的浅层地震勘查工作方法，在实际勘查工作中主要包含透射波勘查法、反射波勘查法以及瑞雷波勘查法。

3 案例分析

有效结合我国某矿山开采区地面塌陷勘查工作案例进行分析和研究，通过地质勘查之后有效获取该区域的地质条件情况，并且采取综合勘探工作方法来进行勘查和分析。在本次地质塌陷灾害问题的勘探工作当中，重点针对产生塌陷区域的地质条件情况进行测量和勘查，对该区域的地质条件、水文条件灾害进行调查。在实际勘查工作当中主要使用的是物探和钻探法，对地面产生的塌陷问题以及地下水位高低情况进行监测和分析。在具体勘查工作中，因为该地区没有高精度地图条件，为了有效确认矿山开采区地面塌陷所产生的具体位置，需要针对地质条件情况进行精确测量，设计出相应的工作图纸，为后续的地质灾害治理工作打下良好的基础。

相关工作人员通过使用RTK测量技术，对地面塌陷坑所处的位置进行定位，同时根据1:500的比例尺制作成平面图，为后续的进一步勘探工作打下良好的基础。为了进一步确认岩土体的整体发育情况，通过采取物探工作方法，对浅层部分的地质条件空洞情况进行分析，并且采取针对性的处理工作方案，避免矿山开采区地面塌陷问题进一步加重。

4 结语

综上，近几年我国关于地面塌陷地质灾害问题的勘查工作质量正在不断提高，所使用的各种勘查技术也在日渐完善，不同的地质勘查工作方法所表现出的作用优势也各有不同，需要有效结合矿山开采区地面塌陷现场地质环境情况来进行针对性选择，全面提高地面塌陷勘查工作效果。