地下采空區治理效果驗證方法

2016-09-06 07:06:32孫志全山東省地礦工程集團有限公司山東濟南250000

地球 2016年1期

■孫志全（山東省地礦工程集團有限公司山東濟南250000）

地下采空區治理效果驗證方法

■孫志全
（山東省地礦工程集團有限公司山東濟南250000）

煙臺新國際機場廢棄礦山地質環境恢復治理工程目前已經完成了設計治理項目，完成了廢棄礦井治理44口，空區尾礦砂漿注漿120863.5m3，雙液注漿6261.5m3，充填廢石33879m3，施工鋼筋混凝土旱橋770.75m2，已經具備了交工條件。為驗證空區治理是否達到了設計效果，是否消除了地質災害隱患，由煙臺潮水機場工程建設指揮部組織施工、監理、設計等相關單位，根據地質災害特點和施工情況，對治理效果進行了評估。

采空區治理評估工點

1　目的和意義

本項目廢棄礦山地質環境恢復治理的主要目的是充分利用現代地質、巖土工程中的固體物充填、注漿充填、鋼筋混凝土旱橋等技術，達到消除廢棄礦井、地面塌陷和未塌落至地表的空區對地質環境、場地建設和運營帶來的負面影響的目的；而采空區治理工作有沒有達到設計要求，治理效果如何，有沒有達到消除地質災害的目的，就成為工程參與各方和行政主管部門所關心的關鍵問題。本論證方法的主要目的，就是以工程前期勘察、施工記錄和后期物探手段為基礎，通過歸納和對比，研究分析地質災害本身在治理前后所發生的實際變化，判斷廢棄礦山采空區充填的效果及地質環境恢復治理工作的成效，為決定是否需要采取后續措施進一步治理提供依據。

2　評估驗證工點的選擇

2.1采空區充填治理效果的評估驗證，驗證工點選擇一般應遵循以下的三條基本原則進行操作：

（1）典型性原則

廢棄礦山地質環境恢復治理項目采空區充填工程一般主要涉及地下未塌落空區、未塌落至地表的空區、廢棄礦井、地下水平巷道等多種類型的地質災害形式，典型性原則是指在選定驗證對象時要重點選擇那些典型的地質災害類型，相反，一些特殊、個別的地質災害工點，如治理區域內的水井、窖井、露天礦坑等，則不具備典型性，不能被選為評估對象。

（2）代表性原則

代表性是指選擇的驗證點應具有較強的代表性，其類型應該是對工程造價而言占有很大的比重，而且該種類型的地質災害，其治理效果應該是不便于直接檢驗的，而是需要通過工程參與各方綜合工程前期勘察工作和治理施工中獲取的各種信息后才能作出是否滿足治理要求、達到治理效果的判斷結論的那些地質災害。此外，代表性原則還體現在所選擇的驗證點應具有較為完備詳實的前期勘察資料、施工記錄（影像、照片、施工記錄表格等，以備查閱）等，這些條件也是保證評估驗證工作本身的科學性、客觀性和可靠性的關鍵之所在。

（3）有限目標原則

由于廢棄礦山地質環境恢復治理采空區充填項目，一般具有較大的工作量和礦區治理面積，加之前期采礦資料保存不完整等原因，治理效果評估驗證工作不可能對所有的地質災害工點展開，只能本著有限目標的原則，選取代表性的不低于三處工點進行驗證。

2.2評估工點的確定

對于煙臺新國際機場而言，跑道是最主要的工程結構物，不僅是機場功能的重要載體，它關系到未來航空運營的安全性。根據前期勘察工作成果，I-1空區和I-5空區不僅其范圍廣，而且在主跑道下方都有較為嚴重的空區。故選擇I-1空區前期勘察時的247測線、249測線和256測線三條測線在目前主跑道下方的區域進行評估，評估區域的平面位置見圖1。

圖1　評估區域平面位置

圖2　測線10-7、10-12平面位置示意圖

2012年4月18日，治理工作接近完工，中勘冶金勘察設計研究院組織技術人員采用GPR型地質雷達對前期物探探明疑似空區和主跑道挖方區進行了系統的排查性探測，前期勘察247測線、249測線和255測線三條測線在主跑道下方的區域分別對應第10測區的10-7測線、10-12測線，和第11測區的11-2測線。

3　評估方法與技術路線

本次評估工作的方法主要是綜合對比前期物探、鉆探成果，工程施工記錄，以及后期的GPR地質雷達探測成果后得出評價結論，可充分保證評估工作的科學性、有效性和可操作性。評估工作所遵循的技術路線見圖4。

圖3　測線11-2平面位置示意圖

圖4　評估方法與技術路線

4　治理效果評估過程及結論

4.1前期物探247測線

前期物探247線剖面上有8處明顯的高阻異常顯示，異常特征與已知采空區類似，分別位于100、140、160、242、275、310、340、370號點附近，推測為采空巷道通過的位置。地質調查知道，100-160點之間為同一采空區，開采9號及9號支金礦脈體遺留。242-310點號之間為開采2號金礦脈體遺留的。340、370主要是開采10、17號金礦脈體遺留的。

圖5　前期物探247線瞬變電磁法反演地質剖面圖

施工中根據補充設計文件采用10mx10m的網度進行垂直探孔探測。在247測線上物探探明疑似空區的區段TK12T-83(90)、 TK12T-136兩處探孔發現空區，分別位于深度9m和35m處，證明前期物探成果是可信的。

采用雙液注漿和尾礦砂漿注漿交替作業的工藝進行充填治理，共注入雙液漿193m3。2012年4月18日通過GPR型地質雷達進行掃描，該測線所對對應的10-7測線雷達圖像如圖6~圖8所示。

從上述圖6~圖8可以看出，該測線下方雷達波反射圖像總體均勻，無明顯電磁特性突變的介質或界面存在，表明所治理空區已經充填密實，達到了預期效果。

圖6　測線10-7西段東向西方向250M天線掃描雷達圖像

圖7　測線10-7中段東向西方向250M天線掃描雷達圖像

圖8　測線10-7東段東向西方向250M天線掃描雷達圖像

圖9　前期物探249線瞬變電磁法反演地質剖面圖

4.2前期物探249測線

前期物探發現該剖面上有6處明顯的高阻異常顯示，異常特征與已知采空區類似，分別位于67.5、105、222.5、270、285、362.5號點附近，推測為采空巷道通過的位置。67.5-105點之間為同一采空區，開采9號金礦脈體遺留。222.5-285點號之間為開采2號金礦脈體遺留的。362.5異常體主要是開采10號金礦脈體遺留的反映。

施工中采用10mx10m網度的垂直探孔在249測線上物探探明疑似空區的區段TK12T-97、TK12-14(90)，以及12T-132三處探孔發現空區，分別位于深度9m和43m處，及45m處。從該三處探孔共注入雙液漿318m3，尾礦砂漿304m3。

經過充填治理，2012年4月雷達掃描時相應的10-12測線雷達圖像如圖10~圖12所示。