不同勘探方法在采煤活動勘查中的應用

黃　群

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西 太原　030006)

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不同勘探方法在采煤活動勘查中的應用

黃群

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西 太原030006)

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

土體移動，采煤活動，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不同程度的裂縫，影響到村民的正常生產與生活，引起當地各級政府的重視。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產生土體移動造成房屋裂縫的范圍，為下一步政府解決糾紛提供依據。

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，三面環山以溝為界。地貌屬剝蝕型中低山區，地形切割強烈，溝谷發育。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。采煤活動位于村莊一面坡的東側。

2　土體移動主要表現特征調查

2.1房屋受損情況調查

1)房屋受損評級情況及房屋建筑受損特征。房屋受損評級依據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》(國家煤炭工業局制定，2000年)進行評級。房屋建筑受損特征：a.村莊房屋建筑順溝的東山坡而建；b.房屋受損等級總體上南部較北部嚴重，受損嚴重的房屋絕大多數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象，多為傾斜裂縫，窗戶變形，對角開裂，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)占據著主導地位，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間看，是分批次開裂，存在緩慢變化的過程，遠離山體的房屋裂縫較小或無損。

2.2綜合環境地質調查

1)工程地質調查。村莊巖性力學特征可采煤層以上巖土體類型劃分為：厚層夾薄層狀堅硬夾軟弱砂巖、灰巖、砂頁巖、煤類(C3t，P1s)(該類巖體分布區亦是地質災害發育區)、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，易出現溝岸坍塌，軟質巖石在地下水作用下易軟化、泥化，降低抗滑力，從而使上覆巖體產生滑動)、黃土類土(Q2+3)。

2)滑坡、塌陷坑、地裂縫調查。經調查滑坡、塌陷坑、地裂縫都位于村莊的東部。滑坡3個，塌陷坑1個，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。

從地裂縫的發育特征分析，對村莊山體移動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，并對原始數據進行保存與預處理(包括埋杯、取杯、測量時間差的校正)。

3.2瞬變電磁法

根據試驗結果，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。技術參數的選取：發射周期T=20 ms(1～17取樣道)，下降沿Dn=100 μs，延遲時間De=560 μs，采樣時窗范圍為0.46 ms～16.208 3 ms，疊加次數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

采空區范圍基本一致，說明兩種方法控制采空區邊界的可靠性較高，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

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

4.2采煤活動引發土體移動范圍的劃定

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

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

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，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。

3)土體移動范圍。根據實際調查，結合巖、土體移動原因及村民房屋受損特征分析來圈定土體移動的范圍(見圖3)。

5　結語

村民房屋裂縫原因勘查，在收集資料、房屋受損調查和野外綜合環境地質調查的基礎上，采用地面測繪、地面瞬變電磁和測氡法相結合的綜合勘測手段，對采空區做出了綜合解釋。通過地質計算，圈定出煤礦采動影響范圍，通過地下探井等工程地質勘查和綜合分析，圈定出煤礦采動影響引發巖土體移動的范圍，確定村民房屋裂縫的原因，并對因地下采煤活動造成的房屋受損范圍和責任做出界定。

[1]蔣邦遠.實用近區磁源瞬變電磁法勘探[M].北京：地質出版社，1998.

[2]劉鴻福.氡及其子體運移的實驗研究與機理探討[D].成都：成都理工大學博士論文，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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