不同勘探方法在采煤活動(dòng)勘查中的應(yīng)用

黃　群

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西 太原　030006)

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不同勘探方法在采煤活動(dòng)勘查中的應(yīng)用

黃群

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西 太原030006)

介紹了山西省古交市某村莊的地形地貌，通過調(diào)查該村莊的房屋受損情況及水文地質(zhì)條件，分析了該地區(qū)的土體移動(dòng)特征，并采用瞬變電磁法和地面測氡法，確定了采煤活動(dòng)的直接影響范圍與引發(fā)土體移動(dòng)的范圍，為解決采煤活動(dòng)引起房屋受損的問題提供了依據(jù)。

土體移動(dòng)，采煤活動(dòng)，地面測氡法，瞬變電磁法

0　引言

山西省古交市某村莊村民房屋出現(xiàn)不同程度的裂縫，影響到村民的正常生產(chǎn)與生活，引起當(dāng)?shù)馗骷?jí)政府的重視。通過綜合勘查，確定了因地下采煤沉陷而造成居民房屋裂縫的范圍和因采煤活動(dòng)產(chǎn)生土體移動(dòng)造成房屋裂縫的范圍，為下一步政府解決糾紛提供依據(jù)。

1　村莊地形地貌

該村莊地形總體特征為以村民住房為主體的一面坡，三面環(huán)山以溝為界。地貌屬剝蝕型中低山區(qū)，地形切割強(qiáng)烈，溝谷發(fā)育。山頂和溝谷有基巖裸露，大部分山坡被坡積物覆蓋，少量平緩地段為黃土覆蓋。采煤活動(dòng)位于村莊一面坡的東側(cè)。

2　土體移動(dòng)主要表現(xiàn)特征調(diào)查

2.1房屋受損情況調(diào)查

1)房屋受損評(píng)級(jí)情況及房屋建筑受損特征。房屋受損評(píng)級(jí)依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》(國家煤炭工業(yè)局制定，2000年)進(jìn)行評(píng)級(jí)。房屋建筑受損特征：a.村莊房屋建筑順溝的東山坡而建；b.房屋受損等級(jí)總體上南部較北部嚴(yán)重，受損嚴(yán)重的房屋絕大多數(shù)分布在建筑群的邊緣；c.房屋裂縫分布特征有兩大類：一是東部房屋緊靠山體或通過圍墻連接山體，這些房屋有明顯的推移現(xiàn)象，多為傾斜裂縫，窗戶變形，對(duì)角開裂，傾斜裂縫近南北走向，傾向西；其次為垂直和水平裂縫。二是東部房屋與山體間分隔，有一定的距離(0.5 m～4 m)，這些房屋多為墻體垂直裂縫、上寬下窄，裂縫近南北走向，其次為傾斜和水平裂縫。

2)房屋裂縫受力分析。從房屋裂縫的特征看，推移型裂縫(向西推移)占據(jù)著主導(dǎo)地位，其次是沉陷型(向下)和垂直型(南北走向)。從房屋裂縫的開裂時(shí)間看，是分批次開裂，存在緩慢變化的過程，遠(yuǎn)離山體的房屋裂縫較小或無損。

2.2綜合環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

1)工程地質(zhì)調(diào)查。村莊巖性力學(xué)特征可采煤層以上巖土體類型劃分為：厚層夾薄層狀堅(jiān)硬夾軟弱砂巖、灰?guī)r、砂頁巖、煤類(C3t，P1s)(該類巖體分布區(qū)亦是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū))、軟硬相間互為夾層狀砂巖、砂頁巖、頁巖巖類(P1x)(臨空面的條件下，易出現(xiàn)溝岸坍塌，軟質(zhì)巖石在地下水作用下易軟化、泥化，降低抗滑力，從而使上覆巖體產(chǎn)生滑動(dòng))、黃土類土(Q2+3)。

2)滑坡、塌陷坑、地裂縫調(diào)查。經(jīng)調(diào)查滑坡、塌陷坑、地裂縫都位于村莊的東部。滑坡3個(gè)，塌陷坑1個(gè)，地裂縫7組30條。滑坡、塌陷坑、地裂縫總體上呈圍椅狀分布在村莊的一面坡上，從西北—東—西南依次分布著和房屋近東西走向的裂縫封閉了圍椅狀的底端。

從地裂縫的發(fā)育特征分析，對(duì)村莊山體移動(dòng)影響最大的為第二組、第三組和第五組。順第二組裂縫向西北為沖溝，南部順第五組裂縫向南也為沖溝，第三組地裂縫位于東部，走向近南北向，將山體后緣切開，三組地裂縫和沖溝將村莊東部山體切割成一圍椅狀的巖體，見圖1。

3　地面測氡和瞬變電磁法

3.1地面氡氣測量法

將高吸附活性炭埋入地下40 cm深的坑中，待5 d～7 d后取出，由TYHC-1活性炭測氡儀測量3 min記數(shù)，并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行保存與預(yù)處理(包括埋杯、取杯、測量時(shí)間差的校正)。

3.2瞬變電磁法

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，瞬變電磁法選用WDC-2B瞬變電磁儀，采用10×20 m“∞”字形的線框裝置。技術(shù)參數(shù)的選取：發(fā)射周期T=20 ms(1～17取樣道)，下降沿Dn=100 μs，延遲時(shí)間De=560 μs，采樣時(shí)窗范圍為0.46 ms～16.208 3 ms，疊加次數(shù)St=128次～512次，供電電流為4.5 A～6.5 A。

3.3物探解釋成果

以測氡為例，將各測線的采空邊界相連成直線，即為采空邊界線，見圖2。從解釋成果看，地面測氡法和瞬變電磁法所控制的

采空區(qū)范圍基本一致，說明兩種方法控制采空區(qū)邊界的可靠性較高，與煤礦提供的采掘資料吻合較好。

4　采煤活動(dòng)影響范圍的劃定

4.1采煤沉陷直接影響范圍的劃定

采空區(qū)邊界的確定主要依據(jù)地面地球物理探測資料解釋，并結(jié)合煤礦采掘資料。影響帶寬度計(jì)算，參照2000年5月26日國家煤炭工業(yè)局制定頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中地表移動(dòng)計(jì)算參數(shù)求取方法計(jì)算(見圖3)。

4.2采煤活動(dòng)引發(fā)土體移動(dòng)范圍的劃定

1)房屋地基移動(dòng)依據(jù)。村民房屋地基由于受到了來自東部山體巖體移動(dòng)的推擠，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的移動(dòng)，而村民房屋所處位置和微地貌的不同表現(xiàn)出了不同的移動(dòng)變形特征，南部房屋滑動(dòng)推移，中部房屋擠壓變形，北部房屋受北東向擠壓移動(dòng)。

2)土體發(fā)生移動(dòng)原因分析。土體移動(dòng)的原因是東部山上巖體在采煤影響下發(fā)生了移動(dòng)，從而推動(dòng)山坡下的土體移動(dòng)。

東部山體由于受采煤影響形成地面裂縫，破壞原來山坡自然條件下的受力平衡，在降水入滲影響下，降低巖體面摩擦系數(shù)，加之地形為山坡，坡度較陡，在以上因素綜合作用下引起的巖體變形移動(dòng)。

3)土體移動(dòng)范圍。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，結(jié)合巖、土體移動(dòng)原因及村民房屋受損特征分析來圈定土體移動(dòng)的范圍(見圖3)。

5　結(jié)語

村民房屋裂縫原因勘查，在收集資料、房屋受損調(diào)查和野外綜合環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用地面測繪、地面瞬變電磁和測氡法相結(jié)合的綜合勘測手段，對(duì)采空區(qū)做出了綜合解釋。通過地質(zhì)計(jì)算，圈定出煤礦采動(dòng)影響范圍，通過地下探井等工程地質(zhì)勘查和綜合分析，圈定出煤礦采動(dòng)影響引發(fā)巖土體移動(dòng)的范圍，確定村民房屋裂縫的原因，并對(duì)因地下采煤活動(dòng)造成的房屋受損范圍和責(zé)任做出界定。

[1]蔣邦遠(yuǎn).實(shí)用近區(qū)磁源瞬變電磁法勘探[M].北京：地質(zhì)出版社，1998.

[2]劉鴻福.氡及其子體運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)研究與機(jī)理探討[D].成都：成都理工大學(xué)博士論文，1997.

The application of different geophysical prospecting methods in coal mining activity exploration

Huang Qun

(ShanxiCoalGeologicalProspectingInstituteofHydrology,Taiyuan030006,China)

This paper introduced the topography of a village in Shanxi Gujiao, through the investigation of the village houses damaged and hydrological geological conditions, analyzed the soil movement characteristics in the area, and using transient electromagnetic method and ground radon measurement method, determined the direct impact scope and soil movement initiation scope of coal mining activity, provided basis for solving the housing damage problems caused by coal mining activity.

soil movement, coal mining activity, ground radon measurement method, transient electromagnetic method

1009-6825(2016)23-0082-02

2016-06-04

黃群(1969- )，女，工程師

P631

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