礦山采空區調查中的地質工作流程和方法

姚改委

（河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 洛陽 471002）

礦山采空區調查中的地質工作流程和方法

姚改委

（河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 洛陽 471002）

為全面保障礦山采空區地質調查工作最終成果的真實性、可靠性，通過對礦山采空區進行初步定義和分類，針對礦山采空區調查工作的相關內容要求，選擇適當的地質工作流程手段和方法，提出了新的認識，并整理出了開展工作的7個步驟，對礦山采空區進行全面的調查工作.

礦山；采空區；地質調查；工作流程；手段；方法

0 概述

礦山采空區是指礦山地下礦層采空后形成的空間.根據以往的經驗和相關的理論教程，將采空區分為3類［1］.

1）老采空區：已停止開采的采空區，或開采已達充分采動（指地表移動盆地已形成平底，盆地內的各種變形已經穩定）的采空區.

2）現采空區：正在開采的采空區，開采未達充分采動，即地表移動盆地呈尖底狀，盆內各種變形仍在繼續發展的采空區.

3）未來采空區：計劃開采而尚未開采礦層，預計將形成的采空區.

礦山開采會形成地下采空區，由于采礦方法、管理措施等的不同，采空區會有多種結構形態.采空區可能導致礦震、空氣沖擊波、突水、巖爆、地面塌陷等多種形式的災害.出現一些危險信號后，會導致采空區上方覆蓋的巖層失去支撐，原來的平衡條件將被破壞，致使上方巖層產生移動變形，直到破壞塌落，最后導致地表各類建筑物（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，破壞農村大片農田［2］.

隨著全球經濟的回暖,以及我國改革開放以來的快速發展，對于礦產資源的開發利用出現了前所未有的需求增長.加上一些地區的瘋狂資源盜掘，隨之而來就出現了大量礦山資源枯竭和被采空的現象［3］.

如何準確地評估那些新老礦山的資源儲量情況，以及潛在的經濟意義，礦山采空區調查工作顯得尤為重要.礦山采空區的調查工作主要包括測量調查、地質調查、環保調查、水文調查、工程調查、地質災害調查等.

礦山采空區的調查內容隨著國家和各個地區的重視程度不同而有所不同，有關內容分別列出如下：

1）各種地質圖，借以了解地層構成、產狀和構造，以及地下水條件等.

2）礦床分布圖，以了解礦層的分布、層數、厚度、深度和埋藏特征.

3）收集采空區的位置和尺寸、開采時間、開采辦法、頂板處置方法以及礦層開采的遠景規劃資料.

4）收集地表變形和有關變形的觀測、計算資料，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）了解采空區四周的抽水情況，以及抽水對采空區的影響情況.

7）查明采空區內排氣通風情況.

8）調查地表和建筑物變形的特征和分布規律，如地表塌陷坑、臺階和裂縫的分布規律、外形、寬度、深度以及它們地質構造（巖層產狀、主要節理、斷層）、開采邊界、工作面推進方面等的關系.

9）調查地表移動盆地的特征，劃分均勻下沉區、移動區和稍微變形區［4］.

礦山采空區的地質調查工作，也是非常重要的一個環節.通過礦山采空區的地質編錄，能夠為最終整個礦山內的礦體范圍圈定、資源儲量估算、經濟意義的評估等，提供真實可靠的第一手資料.

目前，我國在礦山采空區調查過程中，主要采用的是利用鉆探、地球物理、遙感、現場編錄等手段和方法.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，加上采空區的動態變化較大，特別是對塌陷區和地裂縫的判別困難較大，采空區的范圍確定還是比較籠統，精確度不是很高??長沙礦山研究院.金屬非金屬礦山大中型采空區調研報告.2008..現場編錄比較直觀，能夠準確地反映礦山采空區的實際情況，但是，危險系數相對于其他手段和方法較大.

筆者根據自己在礦山采空區地質調查中的相關工作，著重將其現場地質編錄的一些工作流程、采用的手段和方法的運用做一淺析，供同行參考.

礦山采空區地質調查工作的開展可分以下7個步驟進行.

1 收集相關資料

在確定礦山采空區地質調查的目標后，明確調查目的和任務.根據這個目的和任務，去收集相關的資料.

這一步驟要求參與礦山采空區調查的地質技術人員，必須對所要調查的礦山全面了解，收集盡可能全面的資料.這些資料包括采空區以往開展的測量工作、地質工作、開采情況和目前的工作環境、安全現狀.需要收集的測量成果，主要是以往的測繪工作保留的礦山采空區平面、立體圖等詳細的原始數據.地質方面需要收集的資料就是礦山采空區所處的地理位置、地層層位、地質構造、巖石結構等.開采情況，主要收集以往礦山相關的開采方法、開采數量、開采規模、開采出的礦石品位等.工作環境主要是收集相關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、綜合得出的結論就越具有價值.

2 現場實地踏勘

收集完所要進行地質調查的礦山采空區相關資料后，緊接著就是對礦山的采空區進行現場踏勘.

這一步驟要求參與礦山采空區地質調查的技術人員，必須和有經驗的對礦山采空區熟悉的人員一起，按照上述有關調查內容，對采空區進行實地勘察，詳細了解實際情況，摸清工作條件和作業環境，包括采空區所處的地理位置、地層層位、地質構造、巖石結構、穩固程度、規模大小、形態形狀等.一定要讓后期參與調查的地質技術人員親臨現場，做到心中有數.另外對礦山采空區的形態、規模、復雜程度、安全穩固程度等都要進行詳細勘察，劃分不同形態類別，認真做好詳細記錄，以供下一步制定礦山采空區地質調查施工組織方案使用.

3 確定施工方案

相關地質技術人員經過現場踏勘，再結合參與地質調查各方的實際情況，將現場踏勘獲得的第一手資料認真研究，加以分析，綜合整理.然后，制定出符合實際情況的礦山采空區地質調查施工組織方案，用來指導下一步地質調查編錄工作.礦山采空區地質調查施工組織方案中一定要包含人員組織、技術調查規范和安全保障方案、技術手段和方法等.還要將參與礦山采空區地質調查的人員物資配備、安全措施和礦山采空區的情況進行詳細分類，力爭針對不同的采空區情況，制定出相應的技術、安全保障措施，采用不同的手段和方法，確保礦山采空區地質調查工作的順利進行.

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

這一步至關重要，直接影響著采空區調查工作的正常進展或者地質調查結果、地質調查數據能否真實反映實際情況等.

4 地質調查編錄

詳細的施工組織調查方案制定以后，參與調查的地質技術人員根據礦山采空區的規模、形狀、危險程度等分類情況，分別選擇不同的手段和方法，取得相應的第一手數據，以便在下一步整理資料時，供計算相關數據使用.

根據我國現階段在全國開展的礦山采空區調查工作情況看，目前還沒有專門針對礦山采空區地質調查的相關規范、手段和方法.特別是在礦山采空區的調查手段和方法上，大多數是采用地球物理方法，來確定礦山采空區的空間分布情況.我們知道，正常情況下利用地球物理方法，理論上是可以的，但有時由于地下情況復雜多變，僅靠地球物理手段和方法，很難真實地反映實際情況的.因此，筆者認為在礦山采空區的地質調查工作中，主要還是采用一些礦山坑道地質編錄的規范進行礦山采空區的實地調查工作.雖然在安全方面可能有些風險，但是調查結果的可信度比較大.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.

礦山采空區地質調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礦山采空區的地質調查工作，在測量成果的基礎上，對地質資料進行復核對比，主要是完善礦山采空區的整體資料；另外一種就是沒有測量資料的情況下，地質技術人員現場采用坑道地質編錄的規范進行工作.以上兩種情況，對于礦山采空區的編錄描述、布采樣品等都要嚴格按照GB/T13908-2002《固體礦產地質勘查規范總則》、DZ/T0078-93《固體礦產勘查原始地質編錄規定》等進行［5］.

在開展現場調查編錄時，應該注意，礦山采空區的工作環境和情況不同于一般的坑道，其規模大小、形態復雜程度、危險程度、各種風險等都遠遠大于一般的坑道編錄.因此，根據采空區不同的情況，采用不同的手段和方法進行地質調查編錄，是十分必要的.

礦山采空區地質調查中采取的手段和方法主要還是依據坑道編錄的相關手段和方法，但是在開展采空區地質調查編錄前，要區分好礦山采空區的形狀，比如說，是圓球體、橢球體、圓錐體、立方體還是長方體等.然后，根據確定好的形態，有目的地去收集相關的參數數據.

本階段需要完成的重要工作之一，就是要對采空區上方的垂直變形帶進行調查.頂板巖層的移動變形因巖層性質和開采條件不同，變形的表現形式、分布狀態和程度亦不相同，一般可將其垂直方向的變形分為3個帶：

1）冒落帶：直接位于采空區上方的頂板巖層，在自重及上覆巖層重力作用下，移動變形很大，所受應力大大超過本身強度，使巖層斷裂破碎塌落，堆積于采空區，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，移動變形較大，所受應力超過本身強度，巖層產生裂隙或斷裂，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，所受應力尚未超過其本身強度，未產生裂隙，僅出現連續平緩的彎曲變形，稱彎曲帶，此帶巖層的整體性未遭破壞.

礦山采空區進行地質調查時，主要使用的工具有手持紅外線測距儀、皮尺、羅盤、地質錘、記錄本、油漆、繪圖工具等.

這一步工作必須在現場完成，并提供相應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

為確保礦山采空區地質調查工作的質量，現場不僅要派專職檢查技術人員長期跟蹤調查過程，進行自我檢查，還要不定期地邀請有關專家對已經完成的礦山采空區地質調查手段、方法及成果進行檢查，成果合格后方可開展下步工作.參與礦山采空區地質調查的技術人員，在工作的不同時期，隨時要進行相互之間的檢查.對在自檢、互檢及專家檢查的過程中所提出的問題，參與調查編錄的技術人員一定要在現場及時修改.對于一些調查手段和方法上的原則問題，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，不但要求參與項目的地質技術人員，對開展工作前收集的資料和在礦山采空區現場調查編錄的原始資料進行詳細的匯總，還要邀請一些專家現場指導，分類整理.在整理過程中,如果發現不合理的或者遺留的相關數據，要進行復查和重新調查糾正.這個階段整理出來的資料不僅包括所調查采空區的平面的形態，還要有立體的形態，要全方位地反映礦山采空區的實際狀況.這個階段主要提供的綜合圖件包括礦山坑道及采空區地質平面圖、勘探線剖面圖、采空區投影圖.綜合表格有樣品統計表、資源量估算表、采空區調查情況一覽表，其中采空區調查情況一覽表里的內容有采空區編號、形狀、規模、面積、高度、體積、圍巖結構、穩固程度、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，地質調查工作更要詳細，對其中的構造、礦化、礦體產狀、形態更要仔細研究分析.

7 提交礦山采空區地質調查報告

經過以上6個步驟的詳細工作，礦山采空區的地質調查工作流程基本結束.參與礦山采空區地質調查的人員應該按照相關的技術規范要求，將整理好的所有的原始資料和綜合資料進行系統整理，編制成冊，提交所在礦山采空區地質調查報告，以供有關專家進行評審和提交相關主管部門備案.

長白山地質旅游項目野外考察途中

［1］曹真，周政寶.礦山廢井巷采空區地質災害調查與防治措施的建議［J］.吉林地質,2009,28（1）:89—91.

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

［3］王啟明，鮑愛華.我國非煤礦山安全生產現狀與技術發展［J］.采礦技術,2005,6（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現狀和治理對策分析［J］.礦業研究與開發,2009（8）:63—68.

［5］中國地質調查局.固體礦產勘查原始地質編錄規程（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，地質工程師，主要從事礦產地質勘查工作，通信地址河南省洛陽市中州東路42號，E-mail//986869533@qq.com