綜合勘探方法在礦山開采區地面塌陷勘查中的應用研究

黃民強

（湘潭市勘測設計院，湖南 湘潭 411100）

在礦山開采區由于受到地質條件因素的影響，經常會產生地面塌陷問題。地面塌陷主要指的是地表的巖體結構發生變化，在人為的因素以及自然因素的影響下，地表產生比較嚴重的裂縫問題，并且隨著時間的不斷延長會產生地面整體塌陷，地面整體性塌陷屬于一種比較常見的地質災害問題之一，對礦區周圍區域的地質條件穩定產生比較嚴重的影響。由于地面塌陷問題存在比較強的突發性特點，如何科學有效的預防地面塌陷問題是相關地質工作單位所需要考慮的重點問題之一，需要采取更加先進的綜合勘探工作方法來加以保障。

1 礦山開采區地面塌陷引發的災害問題與勘查方法選擇

通常情況下，地面塌陷地質災害問題產生具有突發性，在地質塌陷的瞬間地面會突然產生一個塌陷凹坑，具有比較強的突發性和災難性特點，如果地面塌陷問題出現在工作區域，則會對礦企造成較大的經濟損失。產生地面塌陷問題的表現形式主要分為兩種：一種是巖溶性塌陷、另一種是松散碎屑沉積層塌陷。地面產生塌陷問題，通常情況下是因為受到井下開采活動的影響。因此，對于地面塌陷災害問題的產生，通常認為是地質條件方面因素所產生的影響，而對于各種工程開挖活動以及比較極端的天氣環境條件，也是造成地面塌陷問題的重要影響因素[1]。在一些比較惡劣的天氣環境下很容易誘發地面產生整體性塌陷問題，比如在外部環境出現強降雨天氣條件下，會間隔數十天之后地面產生整體性塌陷問題。礦山開采活動所造成的地面塌陷問題，主要表現在開采過程中對巖土層造成不同程度的破壞，進而會產生地下水涌出的現象，造成路面以下土壤結構變形，在受到水體沖刷的影響下，地層會形成相應的空洞現象，進而會直接造成塌陷事故的產生。

為了有效防止塌陷事故的再一次產生，降低塌陷事故所產生的影響，需要針對地面塌陷問題進行全面預測，同時采取針對性的預防措施來加以解決，要全面做好地面勘查工作同時對地面塌陷問題進行有效預測。在進行地面塌陷問題的勘查工作中，主要是以勘探資料作為參照基礎，但是由于鉆探資料的獲取難度相對較大，需要投入一定量的鉆探勘查工作成本，同時還會受到施工環境以及勘查周期等方面因素的干擾，因此在地面塌陷勘查工作當中，鉆探法并不是最佳的選擇。通常情況下，在地面塌陷勘查工作當中，更多使用的是物探法對地面塌陷問題進行全面勘查和分析，然后有效結合鉆探工作方法，對物探法的普查結果進行進一步驗證和分析，最大限度上提高勘查工作質量，同時減少勘查工作成本[2]。

2 地面塌陷勘查工作中物探法的具體應用與分析

2.1 瞬變電磁法

隨著我國科技技術的快速向前發展，地球物理勘探工作方法在我國各大地質災害勘查工作中應用程度越來越高，并且在地面塌陷地質災害勘查工作中用用效果越來越明顯。瞬變電磁法在地面塌陷勘查工作當中的具體應用，主要使用的是人工源電磁法。在具體使用工作過程中，內部的導電質體會在電磁場的作用條件下形成漩渦，電流漩渦電流當中會存在瞬變過程，會直接形成相應的瞬變磁場。在關斷脈沖電流工作期間，瞬變電磁場可以有效發現地面以下產生的各種異常地質條件問題，在進行地面勘探工作當中，瞬變電磁法在不沖水的條件下，會呈現出低電壓狀態和高電阻異常狀態，在沖水之后會表現為高電壓高電阻的工作狀態。因此，通過瞬變電磁法的有效使用，可以準確勘查出地面凹陷產生的具體位置，但是該工作方法無法實現對地面塌陷變形問題進行有效測量，如圖1。

圖1 地質雷達法

圖1 瞬變電磁法工作原理

2.2 地質雷達法

除了瞬變電磁法以外，地質雷達勘查工作方法在地面凹陷勘查工作中的應用效果也非常明顯，地質雷達會直接向地面以下發射高頻率電子脈沖，然后會形成相應的反射波形，通過對反射波的振幅情況，以及時間變化情況展開分析和研究，可以有效得到地面以下產生塌陷區域位置的具體地質條件狀況、地質形態情況、塌陷深度以及塌陷形態情況等，在探測工作結果方面可以進行更加直觀的體現，如圖2。在地面塌陷工作過程中，通過地質雷達的有效使用，可以準確識別塌陷區域的范圍情況，但是對于地面塌陷的程度無法進行精確測量[3]。

2.3 淺層地震法

淺層地震法主要是通過人工激發出地震波，在巖土結構當中進行傳播以此來有效確定前城區位置地勢條件的實際構成情況，屬于一種比較有效的地層勘查工的方法。在地質災害勘查工作過程中，通過使用淺層地震法，主要是使用敲擊法或者落錘法等激發出地震波來進行勘查，如果通過敲擊或者落錘的方法無法形成地質災害問題，則可以使用小藥量爆破方法。對于地面塌陷問題所使用的淺層地震勘查工作方法，在實際勘查工作中主要包含透射波勘查法、反射波勘查法以及瑞雷波勘查法。

3 案例分析

有效結合我國某礦山開采區地面塌陷勘查工作案例進行分析和研究，通過地質勘查之后有效獲取該區域的地質條件情況，并且采取綜合勘探工作方法來進行勘查和分析。在本次地質塌陷災害問題的勘探工作當中，重點針對產生塌陷區域的地質條件情況進行測量和勘查，對該區域的地質條件、水文條件災害進行調查。在實際勘查工作當中主要使用的是物探和鉆探法，對地面產生的塌陷問題以及地下水位高低情況進行監測和分析。在具體勘查工作中，因為該地區沒有高精度地圖條件，為了有效確認礦山開采區地面塌陷所產生的具體位置，需要針對地質條件情況進行精確測量，設計出相應的工作圖紙，為后續的地質災害治理工作打下良好的基礎。

相關工作人員通過使用RTK測量技術，對地面塌陷坑所處的位置進行定位，同時根據1:500的比例尺制作成平面圖，為后續的進一步勘探工作打下良好的基礎。為了進一步確認巖土體的整體發育情況，通過采取物探工作方法，對淺層部分的地質條件空洞情況進行分析，并且采取針對性的處理工作方案，避免礦山開采區地面塌陷問題進一步加重。

4 結語

綜上，近幾年我國關于地面塌陷地質災害問題的勘查工作質量正在不斷提高，所使用的各種勘查技術也在日漸完善，不同的地質勘查工作方法所表現出的作用優勢也各有不同，需要有效結合礦山開采區地面塌陷現場地質環境情況來進行針對性選擇，全面提高地面塌陷勘查工作效果。