礦山采空區(qū)調(diào)查中的地質(zhì)工作流程和方法

姚改委

（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(yáng) 471002）

礦山采空區(qū)調(diào)查中的地質(zhì)工作流程和方法

姚改委

（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(yáng) 471002）

為全面保障礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作最終成果的真實(shí)性、可靠性，通過(guò)對(duì)礦山采空區(qū)進(jìn)行初步定義和分類，針對(duì)礦山采空區(qū)調(diào)查工作的相關(guān)內(nèi)容要求，選擇適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)工作流程手段和方法，提出了新的認(rèn)識(shí)，并整理出了開展工作的7個(gè)步驟，對(duì)礦山采空區(qū)進(jìn)行全面的調(diào)查工作.

礦山；采空區(qū)；地質(zhì)調(diào)查；工作流程；手段；方法

0 概述

礦山采空區(qū)是指礦山地下礦層采空后形成的空間.根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的理論教程，將采空區(qū)分為3類［1］.

1）老采空區(qū)：已停止開采的采空區(qū)，或開采已達(dá)充分采動(dòng)（指地表移動(dòng)盆地已形成平底，盆地內(nèi)的各種變形已經(jīng)穩(wěn)定）的采空區(qū).

2）現(xiàn)采空區(qū)：正在開采的采空區(qū)，開采未達(dá)充分采動(dòng)，即地表移動(dòng)盆地呈尖底狀，盆內(nèi)各種變形仍在繼續(xù)發(fā)展的采空區(qū).

3）未來(lái)采空區(qū)：計(jì)劃開采而尚未開采礦層，預(yù)計(jì)將形成的采空區(qū).

礦山開采會(huì)形成地下采空區(qū)，由于采礦方法、管理措施等的不同，采空區(qū)會(huì)有多種結(jié)構(gòu)形態(tài).采空區(qū)可能導(dǎo)致礦震、空氣沖擊波、突水、巖爆、地面塌陷等多種形式的災(zāi)害.出現(xiàn)一些危險(xiǎn)信號(hào)后，會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)上方覆蓋的巖層失去支撐，原來(lái)的平衡條件將被破壞，致使上方巖層產(chǎn)生移動(dòng)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(huì)使地表大面積下沉、凹陷，破壞農(nóng)村大片農(nóng)田［2］.

隨著全球經(jīng)濟(jì)的回暖,以及我國(guó)改革開放以來(lái)的快速發(fā)展，對(duì)于礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用出現(xiàn)了前所未有的需求增長(zhǎng).加上一些地區(qū)的瘋狂資源盜掘，隨之而來(lái)就出現(xiàn)了大量礦山資源枯竭和被采空的現(xiàn)象［3］.

如何準(zhǔn)確地評(píng)估那些新老礦山的資源儲(chǔ)量情況，以及潛在的經(jīng)濟(jì)意義，礦山采空區(qū)調(diào)查工作顯得尤為重要.礦山采空區(qū)的調(diào)查工作主要包括測(cè)量調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、環(huán)保調(diào)查、水文調(diào)查、工程調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等.

礦山采空區(qū)的調(diào)查內(nèi)容隨著國(guó)家和各個(gè)地區(qū)的重視程度不同而有所不同，有關(guān)內(nèi)容分別列出如下：

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）收集采空區(qū)的位置和尺寸、開采時(shí)間、開采辦法、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(cè)、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(cè)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(duì)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(tái)階和裂縫的分布規(guī)律、外形、寬度、深度以及它們地質(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)方面等的關(guān)系.

9）調(diào)查地表移動(dòng)盆地的特征，劃分均勻下沉區(qū)、移動(dòng)區(qū)和稍微變形區(qū)［4］.

礦山采空區(qū)的地質(zhì)調(diào)查工作，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié).通過(guò)礦山采空區(qū)的地質(zhì)編錄，能夠?yàn)樽罱K整個(gè)礦山內(nèi)的礦體范圍圈定、資源儲(chǔ)量估算、經(jīng)濟(jì)意義的評(píng)估等，提供真實(shí)可靠的第一手資料.

目前，我國(guó)在礦山采空區(qū)調(diào)查過(guò)程中，主要采用的是利用鉆探、地球物理、遙感、現(xiàn)場(chǎng)編錄等手段和方法.其中鉆探成本較高，地球物理、遙感方法也有使用，但是受手段所限制，加上采空區(qū)的動(dòng)態(tài)變化較大，特別是對(duì)塌陷區(qū)和地裂縫的判別困難較大，采空區(qū)的范圍確定還是比較籠統(tǒng)，精確度不是很高??長(zhǎng)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.2008..現(xiàn)場(chǎng)編錄比較直觀，能夠準(zhǔn)確地反映礦山采空區(qū)的實(shí)際情況，但是，危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)于其他手段和方法較大.

筆者根據(jù)自己在礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查中的相關(guān)工作，著重將其現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)編錄的一些工作流程、采用的手段和方法的運(yùn)用做一淺析，供同行參考.

礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作的開展可分以下7個(gè)步驟進(jìn)行.

1 收集相關(guān)資料

在確定礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的目標(biāo)后，明確調(diào)查目的和任務(wù).根據(jù)這個(gè)目的和任務(wù)，去收集相關(guān)的資料.

這一步驟要求參與礦山采空區(qū)調(diào)查的地質(zhì)技術(shù)人員，必須對(duì)所要調(diào)查的礦山全面了解，收集盡可能全面的資料.這些資料包括采空區(qū)以往開展的測(cè)量工作、地質(zhì)工作、開采情況和目前的工作環(huán)境、安全現(xiàn)狀.需要收集的測(cè)量成果，主要是以往的測(cè)繪工作保留的礦山采空區(qū)平面、立體圖等詳細(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)境主要是收集相關(guān)礦山氣候條件和安全條件等.這一步資料收集得越全，后期的工作就越好開展，取得的資料、綜合得出的結(jié)論就越具有價(jià)值.

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘

收集完所要進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查的礦山采空區(qū)相關(guān)資料后，緊接著就是對(duì)礦山的采空區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘.

這一步驟要求參與礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)人員，必須和有經(jīng)驗(yàn)的對(duì)礦山采空區(qū)熟悉的人員一起，按照上述有關(guān)調(diào)查內(nèi)容，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行實(shí)地勘察，詳細(xì)了解實(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.一定要讓后期參與調(diào)查的地質(zhì)技術(shù)人員親臨現(xiàn)場(chǎng)，做到心中有數(shù).另外對(duì)礦山采空區(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，以供下一步制定礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查施工組織方案使用.

3 確定施工方案

相關(guān)地質(zhì)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，再結(jié)合參與地質(zhì)調(diào)查各方的實(shí)際情況，將現(xiàn)場(chǎng)踏勘獲得的第一手資料認(rèn)真研究，加以分析，綜合整理.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，用來(lái)指導(dǎo)下一步地質(zhì)調(diào)查編錄工作.礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查施工組織方案中一定要包含人員組織、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.還要將參與礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的人員物資配備、安全措施和礦山采空區(qū)的情況進(jìn)行詳細(xì)分類，力爭(zhēng)針對(duì)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，確保礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作的順利進(jìn)行.

納稅人發(fā)生的醫(yī)藥費(fèi)用支出可以選擇由本人或者其配偶一方扣除；未成年子女發(fā)生的醫(yī)藥費(fèi)用支出，可以選擇由父母一方扣除。

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

4 地質(zhì)調(diào)查編錄

詳細(xì)的施工組織調(diào)查方案制定以后，參與調(diào)查的地質(zhì)技術(shù)人員根據(jù)礦山采空區(qū)的規(guī)模、形狀、危險(xiǎn)程度等分類情況，分別選擇不同的手段和方法，取得相應(yīng)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，以便在下一步整理資料時(shí)，供計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)使用.

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段在全國(guó)開展的礦山采空區(qū)調(diào)查工作情況看，目前還沒(méi)有專門針對(duì)礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查的相關(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)是采用地球物理方法，來(lái)確定礦山采空區(qū)的空間分布情況.我們知道，正常情況下利用地球物理方法，理論上是可以的，但有時(shí)由于地下情況復(fù)雜多變，僅靠地球物理手段和方法，很難真實(shí)地反映實(shí)際情況的.因此，筆者認(rèn)為在礦山采空區(qū)的地質(zhì)調(diào)查工作中，主要還是采用一些礦山坑道地質(zhì)編錄的規(guī)范進(jìn)行礦山采空區(qū)的實(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.只要采取比較好的安全保障措施，制定好整套的工作程序即可.

礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中主要采取的手段和方法有兩種：一種是針對(duì)有測(cè)量成果的礦山采空區(qū)的地質(zhì)調(diào)查工作，在測(cè)量成果的基礎(chǔ)上，對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行復(fù)核對(duì)比，主要是完善礦山采空區(qū)的整體資料；另外一種就是沒(méi)有測(cè)量資料的情況下，地質(zhì)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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［5］.

在開展現(xiàn)場(chǎng)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(shuō)，是圓球體、橢球體、圓錐體、立方體還是長(zhǎng)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)的參數(shù)數(shù)據(jù).

本階段需要完成的重要工作之一，就是要對(duì)采空區(qū)上方的垂直變形帶進(jìn)行調(diào)查.頂板巖層的移動(dòng)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，一般可將其垂直方向的變形分為3個(gè)帶：

1）冒落帶：直接位于采空區(qū)上方的頂板巖層，在自重及上覆巖層重力作用下，移動(dòng)變形很大，所受應(yīng)力大大超過(guò)本身強(qiáng)度，使巖層斷裂破碎塌落，堆積于采空區(qū)，已塌落部分稱冒落帶.

2）裂隙帶：冒落帶上部的巖層在重力作用下，移動(dòng)變形較大，所受應(yīng)力超過(guò)本身強(qiáng)度，巖層產(chǎn)生裂隙或斷裂，但尚未塌落而形成的裂隙帶.

3）彎曲帶：裂隙帶上部的巖層在重力作用下，變形較小，所受應(yīng)力尚未超過(guò)其本身強(qiáng)度，未產(chǎn)生裂隙，僅出現(xiàn)連續(xù)平緩的彎曲變形，稱彎曲帶，此帶巖層的整體性未遭破壞.

礦山采空區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時(shí)，主要使用的工具有手持紅外線測(cè)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(chǎng)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.

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(chǎng)不僅要派專職檢查技術(shù)人員長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查過(guò)程，進(jìn)行自我檢查，還要不定期地邀請(qǐng)有關(guān)專家對(duì)已經(jīng)完成的礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查手段、方法及成果進(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(duì)在自檢、互檢及專家檢查的過(guò)程中所提出的問(wèn)題，參與調(diào)查編錄的技術(shù)人員一定要在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)修改.對(duì)于一些調(diào)查手段和方法上的原則問(wèn)題，一定要重新返工.

6 原始資料整理

原始資料整理工作是一個(gè)非常繁瑣，但又非常重要的步驟.在這個(gè)過(guò)程中，不但要求參與項(xiàng)目的地質(zhì)技術(shù)人員，對(duì)開展工作前收集的資料和在礦山采空區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查編錄的原始資料進(jìn)行詳細(xì)的匯總，還要邀請(qǐng)一些專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，分類整理.在整理過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)不合理的或者遺留的相關(guān)數(shù)據(jù)，要進(jìn)行復(fù)查和重新調(diào)查糾正.這個(gè)階段整理出來(lái)的資料不僅包括所調(diào)查采空區(qū)的平面的形態(tài)，還要有立體的形態(tài)，要全方位地反映礦山采空區(qū)的實(shí)際狀況.這個(gè)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(hào)、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(dòng)礦體等等.特別是對(duì)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(duì)其中的構(gòu)造、礦化、礦體產(chǎn)狀、形態(tài)更要仔細(xì)研究分析.

7 提交礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告

經(jīng)過(guò)以上6個(gè)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，將整理好的所有的原始資料和綜合資料進(jìn)行系統(tǒng)整理，編制成冊(cè)，提交所在礦山采空區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，以供有關(guān)專家進(jìn)行評(píng)審和提交相關(guān)主管部門備案.

長(zhǎng)白山地質(zhì)旅游項(xiàng)目野外考察途中

［1］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.

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

［3］王啟明，鮑愛(ài)華.我國(guó)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),2005,6（2）:11—13.

［4］王啟明，徐必根，唐紹輝，等.我國(guó)金屬非金屬礦山采空區(qū)現(xiàn)狀和治理對(duì)策分析［J］.礦業(yè)研究與開發(fā),2009（8）:63—68.

［5］中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局.固體礦產(chǎn)勘查原始地質(zhì)編錄規(guī)程（試行）（DD2006-01）［S］.2006.

PROCEDURE AND MEASURES OF THE GEOLOGICAL SURVEY ON MINED-OUT AREA

YAO Gai-wei
（No.6 Geological Party,Henan Bureau of Nonferrous Metallic Geology and Mineral Resources,Luoyang 471002,Henan Province,China）

In order to guarantee the authenticity of the comprehensive result of the geological survey in mined-out area,this paper analyzes and summarizes the work procedure and measures.Based on the preliminary definition and classification for themined-outareas,accordingtotherelevantrequirementsbytheinvestigationwork,sevensteps are suggested to carry out a comprehensivegeologicalsurvey.

mine;mined-out area;geological survey;work procedure and measure

1671-1947（2014）03-0301-04

P624.8

A

2013－01－09；

2013-04-11.編輯：張哲．

姚改委（1968—），男，地質(zhì)工程師，主要從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作，通信地址河南省洛陽(yáng)市中州東路42號(hào)，E-mail//986869533@qq.com