1勘查工作概况

1．1勘查历程本场区详勘阶段部分钻孔发现掉钻现象，为查明掉钻原因，对掉钻区域进行了物探勘查工作，根据物探勘查的成果，对物探确定的异常区进行钻探验证，现场钻探的同时，深入国土部门及周边村庄、矿山进行详细的调查、访问本区采矿史。

1．2勘查目的与任务通过野外实地调查，收集区域的相关资料及对已有资料的深入分析，采用物探、钻探等工作，查明该场地受溶洞及采空区影响情况并提出处理方案建议。

1．3勘查及评判依据本次采空区(溶洞)勘查工作主要依据以下标准和规范:1)GB50021-2001岩土工程勘察规范;2)GB50007-2005建筑地基基础设计规范;3)工程物探手册，2011水利水电版;4)JGJ87-92建筑工程地质钻探技术标准;5)SH3017-1999石油化工生产建筑设计规范;6)工程地质手册，中国建筑第四版;7)JTG/TD31-03-2011采空区公路设计与施工技术细则。

1．4勘查工作方法勘查工作采用地质调查与物探、钻探相结合的综合勘查手段，其中地质调查包括区域地质调查、矿井地质调查;物探工作采用瞬变电磁法;钻探采用取芯钻探，用以揭示采空、冒落或矿层的深度、厚度和井巷富水情况。

2勘查区自然地理与工程地质条件

2．1自然地理条件勘查区位于太行山脉南端西侧、沁水盆地东南缘，地貌类型属低山丘陵区，地表大面积为黄土层所覆盖，基岩仅出露于厂区西南部(西寺庄村北侧)。厂区内总的地势为南部高东部低。本区属东亚暖温带大陆性气候，一年内四季分明。

2．2工程地质条件区域位于太行山脉南端西侧、沁水盆地的东南缘，晋(城)～获(鹿)褶断带东侧。晋(城)～获(鹿)褶断带为区域性的一条大断裂，其中南段称晋(城)～高(平)褶断带，呈北北东走向，由一系列褶皱、断裂组成，影响带宽度达16km～20km，是控制本区地层、地貌、矿产分布的主构造带。构造卷入地层有奥陶系、石炭系。该断裂带在陈沟以南发育于奥陶系中统灰岩中，由一系列强烈挤压的紧密褶皱群组成，轴部走向NNE15°～35°并伴有同方向的压扭性断裂，地貌上组成串珠状山梁。在陈沟以北为开阔不对称的褶皱和地堑为主，褶皱呈隐伏状。区域内出露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系，上第三系及第四系松散沉积物广泛覆盖于上述各时代地层之上。

3采空区(空洞)调查及特征

3．1矿井地质与采掘调查根据矿井地质调查，勘查区内所存在的空洞，可由两部分组成，第一部分为受向斜构造影响，地下水沿构造富集，致微晶方解石胶结中K5灰岩中岩溶发育，形成较大规模的溶洞(在本项目详勘查阶段，3号钻孔掉钻4m)，第二部分为近年小煤窑采掘9号煤层形成的空洞。

3．2地表变形调查勘查区内地表较为平坦，建设用地下伏采空区形成时间已在多年以上，现状条件下地表未见变形、开裂迹象，未发现地裂缝、地面塌陷。原因可能在于该区为小矿生产，大多采用房柱式开采，回采面积较小，需较长时间才可能波及到地表，但是随着保护煤柱的风化，采空区顶底板的逐渐破裂等多种内外地质应力的作用下，可能会发生地裂缝、地面塌陷地质灾害。溶洞区现亦未见明显地表变形，由于该区在历史上未有大的人类活动影响，随着厂区建设，溶洞顶板必将逐渐破裂，形成地裂缝、地面塌陷等地质灾害。

4物探勘查成果

4．1物探工作方法勘查区物探勘查主要采用瞬变电磁法，该方法为近十年发展起来的一种地球物理方法。在正常情况下，采空塌陷区通常都比正常岩层含有更多的水分，与围岩之间存在视电阻率差异，在地面上借助人工方法建立的电场，采集不同深度的视电阻率数据，来反映不同深度地质体的地电信息。通过条件试验获取已知采空塌陷区视电阻率参数，并以此解释采空区变化情况。本次电法勘探对象，符合直流电法探测的物性前提。

4．2物探工作量根据委托方的要求分别以3号及379号为中心布设40m×40m的正方形勘探区，每个勘探区勘探面积1600m2，共布置18条测线，点距为3m，线距为5m，完成瞬变电磁法测点252个。测线点位采用地质罗盘控制方位，结合皮尺量距布置，每个测点用木桩标记。采用EMRS-3微机电磁勘探仪逐点勘探。4．3物探勘查成果A区9条线均发现明显的高阻异常，异常区面积约1275m2;B区9条测线均发现明显的高阻异常，异常区面积约673m2。

5钻探验证及成果

5．1钻探方法钻探工作是本次勘查工作的重点之一，其目的是对物探圈定的异常体范围进行验证。采用清水钻进，填土层中采用套管护壁，观察记录钻探过程中的漏水情况。

5．2钻孔布设与目的根据最初的物探结果，对物探确认的明显异常中心和较为模糊的异常边界部位共计布设了7个钻孔，详细查明勘查区内的地基地质结构和特征，进一步掌握采空区的要素。

5．3钻探结果

5．3．1A区钻探结果分析A区共布设并施钻11个钻孔，最初布设4个孔位于物探范围之内，孔号为A1～A4，4个钻孔全部掉钻，之后在物探区之外布设A5～A11等7个钻孔，其中A9号孔在灰岩处漏浆，漏浆后再不返水，A10号孔见溶洞充填物，充填物成分为粘土及砂岩、灰岩碎块，厚度2．5m，A11号孔掉钻，全部掉钻孔中掉钻落距最大4．0m(为建材太原地质勘查院原详勘3号孔)，最小0．5m(A4号孔)，平均约1．8m，掉钻同时伴随孔内泥浆全部漏失，且孔口存在吸风现象。

5．3．2B区钻探结果分析B区共布设11个钻孔，实际施钻9个钻孔，验证孔的钻探情况，与物探异常区的性质相一致，由于异常区有向物探区之外延伸的趋势，在物探范围之外再次布设了8个验证孔，作为对采空区边界的控制。通过本次钻探验证使采空区的性质、埋深得以确定，局部边界得到了确定。同时确定9号煤层厚度接近4．0m，为可采煤层。

6勘查综合分析与评价

本次勘查成果分析，由于本场地溶洞规模大、埋深浅将溶洞参照采空区特征进行分析。

6．1勘查综合分析与结论通过地质调查、物探、钻探等三个手段的综合勘查，按照三个勘查手段得到的结论进行相互反复对比分析与综合研究，最终依据物探解译资料，及钻探成果对空洞区边界进行了圈定。勘查区内按区域分为A区、B区，首先采用物探确定了物探区的空洞范围，通过验证钻孔确定了空洞的性质、规模。勘查区A区为岩溶空洞。勘查区B区为采煤空洞。

6．2采空区要素与空洞体体积估算

6．2．1A区溶洞要素根据钻探成果，本勘查区内采空区的要素如下:埋深及标高:地表埋深35．0m～38．5m，标高:752．28m～747．2m。矿层采厚:0．5m～4．0m，平均1．8m。矿层顶板及特征:砂泥岩，厚度20．5m～22．0m。采深采厚比:21．4。空洞率:根据钻探结果，溶洞掉钻孔全部吸风，判断为连续空洞，取值100%。冒落塌陷率:根据地表变形和钻探揭示，地表未见塌陷，即采空空洞剩余未充填的体积为采空空洞的100%左右。

6．2．2B区采空区要素根据钻探成果，本勘查区内采空区的要素如下:埋深及标高:地表埋深33．7m～39．0m，标高:752．3m～746．7m。矿层采厚:1．0m～3．6m，平均1．9m。矿层顶板及特征:砂泥岩，厚度16．3m～17．5m。采深采厚比:20。回采率:根据调查及钻探结果，本区9号煤层为小窑破坏区，回采率约40%。冒落塌陷率:根据地表变形和钻探揭示，地表未见塌陷，即采空空洞剩余未充填的体积为采空空洞的95%左右。

6．2．3采空区(溶洞)处治方案建议由于该场地地面建筑物为厂区各装置，为确保建筑物的安全，本报告建议采用全充填注浆法对溶洞及采空区进行治理。全充填压力注浆法。在地表施工钻孔，钻孔深度达到采空底板，将注浆管密封在煤矿采空区上覆岩层中，采用泥浆泵，将浆液注入采空塌陷区和其上覆的岩层裂隙带中，浆液的结石体阻止上覆岩层及地表的进一步变形，从而达到治理采空区之目的。此方案优点是:施工简单、安全可靠、经济合理;缺点是:施工周期长，材料用量较大。

作者：崔玉成单位：山西晋城路桥有限公司