多種方法評價采空區(qū)穩(wěn)定性及適應(yīng)性

崔楊洋，梁 卓

（中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原 030000）

目前，我國大多省份礦產(chǎn)資源開發(fā)十分廣泛，采空區(qū)對工業(yè)場地建設(shè)的影響無法回避，因此，正確評價采空區(qū)場地穩(wěn)定性以及建設(shè)適宜性，為采空區(qū)治理提供依據(jù)，為建設(shè)工程提供質(zhì)量保證，對我國基礎(chǔ)工程建設(shè)具有深遠意義。

1 項目概況

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

2 場區(qū)地質(zhì)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(qū)內(nèi)地層為一向北西傾伏的寬緩向斜構(gòu)造，傾伏角13°～20°。礦層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，走向為NE-SW，傾向為NW，傾角13°～20°，經(jīng)開采證實，平均傾角15°。

3 場區(qū)勘察成果

圖1 綜合推斷采空區(qū)范圍

（1）綜合物探方法分析成果。通過地質(zhì)調(diào)查了解原核查區(qū)原采礦邊界及物探勘查和鉆探相互結(jié)合，A2地塊西側(cè)、北側(cè)：采用三維地震圈定邊界為采空區(qū)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(qū)范圍如圖1。

（2）場區(qū)現(xiàn)場調(diào)查。擬建場地地表為開采形成的不規(guī)則地表移動，本次調(diào)查未發(fā)現(xiàn)地表曾發(fā)生過塌陷坑等非連續(xù)變形，由于人類工程活動的影響，現(xiàn)狀下已看不到變形痕跡。場區(qū)內(nèi)未出現(xiàn)房屋開裂、地裂縫等現(xiàn)象，垮落帶和斷裂帶未達到地表，地表為連續(xù)變形[2]。

4 場地穩(wěn)定與適宜性評價

4.1 場地穩(wěn)定性評價

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

表1 場地穩(wěn)定性的等級評價

（2）按變形特征評價采空區(qū)場地穩(wěn)定性，場區(qū)內(nèi)未出現(xiàn)房屋開裂、地裂縫等現(xiàn)象；垮落帶和斷裂帶未達到地表，地表為連續(xù)變形；該地塊屬于盆地邊緣區(qū)，則場區(qū)穩(wěn)定性可以確定為基本穩(wěn)定類型。

表2 以變形特征評價采空區(qū)場地穩(wěn)定性

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

表3 根據(jù)采深采厚比確定場區(qū)穩(wěn)定類型

（4）殘余地面變形量估算。本次評價根據(jù)下沉系數(shù)及主要影響角與時間關(guān)系的計算公式，及鄰近地區(qū)的經(jīng)驗，取下沉系數(shù)為0.1，影響角正切2.4，計算結(jié)果表明擬建場地9采空區(qū)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(qū)對工程的影響程度

①按場地穩(wěn)定性及工程重要性等級定性分析，根據(jù)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(qū)對工程的影響程度為中等。②根據(jù)采空區(qū)特征及活化影響因素定性分析，通過鉆探資料，原礦區(qū)采深為130m左右，采空區(qū)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(fā)附加的殘余地表移動變形，可能出現(xiàn)非連續(xù)變形，產(chǎn)生不均勻沉降。綜上判定采空區(qū)特征及活化影響因素對場區(qū)穩(wěn)定性影響程度為中等-小。③根據(jù)荷載臨界影響深度分析，根據(jù)擬建場地下采空區(qū)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(qū)埋深大于115.5m區(qū)域，擬建工程引發(fā)巷道失穩(wěn)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(qū)影響范圍

擬建場地北側(cè)局部位于采空區(qū)塌陷范圍內(nèi)，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(zhì)剖面圖作圖法原理，圈定采空區(qū)范圍及影響界線。（如圖2）。

圖2 采空區(qū)影響范圍

5 結(jié)語

通過以上對采空區(qū)定性定量分析，場地穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定類型-穩(wěn)定類型，采空區(qū)對場地穩(wěn)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(shè)適宜性為基本適宜-適宜。建議采用注漿法治理采空區(qū)。處理經(jīng)驗證合格后，方可作為建設(shè)用地。