多種方法評價采空區穩定性及適應性

崔楊洋，梁 卓

（中國冶金地質總局第三地質勘查院，山西 太原 030000）

目前，我國大多省份礦產資源開發十分廣泛，采空區對工業場地建設的影響無法回避，因此，正確評價采空區場地穩定性以及建設適宜性，為采空區治理提供依據，為建設工程提供質量保證，對我國基礎工程建設具有深遠意義。

1 項目概況

該項目場地位于濟南市某鎮，地下礦層分布復雜，開采歷史悠久，開采情況復雜[1]。于2003年左右閉坑。場區物探勘查成果和鉆探成果相互驗證，最終成果為后續穩定性評價工作提供一定的依據。

2 場區地質條件

擬建場地為第四系所覆蓋，厚度約為91.92m，地下水類型為松散巖類孔隙水，下伏為碎屑巖類孔隙裂隙水。核查區內地層為一向北西傾伏的寬緩向斜構造，傾伏角13°～20°。礦層產狀與地層產狀一致，走向為NE-SW，傾向為NW，傾角13°～20°，經開采證實，平均傾角15°。

3 場區勘察成果

圖1 綜合推斷采空區范圍

（1）綜合物探方法分析成果。通過地質調查了解原核查區原采礦邊界及物探勘查和鉆探相互結合，A2地塊西側、北側：采用三維地震圈定邊界為采空區范圍；地塊中部原電法圈定范圍可能受巖溶影響及電磁影響，由鉆孔與物探相互驗證，最終采用三維地震圈定邊界為采空區范圍如圖1。

（2）場區現場調查。擬建場地地表為開采形成的不規則地表移動，本次調查未發現地表曾發生過塌陷坑等非連續變形，由于人類工程活動的影響，現狀下已看不到變形痕跡。場區內未出現房屋開裂、地裂縫等現象，垮落帶和斷裂帶未達到地表，地表為連續變形[2]。

4 場地穩定與適宜性評價

4.1 場地穩定性評價

（1）按終采時間評價采空區場地穩定性，礦區于2003年左右閉坑，終采時間t大于730d。場區穩定性可以確定為穩定類型。

表1 場地穩定性的等級評價

（2）按變形特征評價采空區場地穩定性，場區內未出現房屋開裂、地裂縫等現象；垮落帶和斷裂帶未達到地表，地表為連續變形；該地塊屬于盆地邊緣區，則場區穩定性可以確定為基本穩定類型。

表2 以變形特征評價采空區場地穩定性

（3）根據采深采厚比定量評價采空區穩定性，根據鉆探資料：采深為130m左右（50m～200m），根據工人了解采厚為1m，則采厚比為130＞60。場區穩定性可確定為基本穩定類型。

表3 根據采深采厚比確定場區穩定類型

（4）殘余地面變形量估算。本次評價根據下沉系數及主要影響角與時間關系的計算公式，及鄰近地區的經驗，取下沉系數為0.1，影響角正切2.4，計算結果表明擬建場地9采空區引起殘余變形最大值為55.727mm，殘余最大傾斜值為1.123mm/m，殘余最大曲率值為0.03×10-3/m，殘余最大水平移動值為11.94mm，殘余最大水平變形值為0.334mm/m。

4.2 采空區對工程的影響程度

①按場地穩定性及工程重要性等級定性分析，根據了解建筑物特征，該擬建工程屬于一般擬建工程，對變形要求一般，可判定本采空區對工程的影響程度為中等。②根據采空區特征及活化影響因素定性分析，通過鉆探資料，原礦區采深為130m左右，采空區及巷道在地震力作用下有振動壓密的可能性，地震可能引發附加的殘余地表移動變形，可能出現非連續變形，產生不均勻沉降。綜上判定采空區特征及活化影響因素對場區穩定性影響程度為中等-小。③根據荷載臨界影響深度分析，根據擬建場地下采空區埋深情況判斷巷道對擬建工程的危害程度：擬建場地巷道埋深為120m，采空區埋深大于115.5m區域，擬建工程引發巷道失穩的可能性小，擬建場地下的巷道對擬建工程的危害小。

4.3 采空區影響范圍

擬建場地北側局部位于采空區塌陷范圍內，擬建場地第四系移動角取45°，走向移動角δ：70°，上山移動角γ：75°，下山移動角β：70-0.6α°，利用地質剖面圖作圖法原理，圈定采空區范圍及影響界線。（如圖2）。

圖2 采空區影響范圍

5 結語

通過以上對采空區定性定量分析，場地穩定性為基本穩定類型-穩定類型，采空區對場地穩定性影響程度為中等-小，綜合分析可確定A2、A6地塊工程建設適宜性為基本適宜-適宜。建議采用注漿法治理采空區。處理經驗證合格后，方可作為建設用地。