矿山采空区调查的地质工作程序及手段和方法

2013-03-31姚改委李柳昊王亚明

采矿技术 2013年2期

姚改委，李柳昊，王亚明

（河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南洛阳市 471002）

1 采空区调查的内容

随着矿产资源的不断开发利用，大量的矿产资源被开采，形成各种各样的采空区。如果对矿山存在的采空区未进行及时处理，采空区上方覆盖的岩层将失去支撑，原来的平衡条件将被破坏，致使上方岩层产生移动变形，直到破坏塌落，最后导致地表各类建筑物（包括线路、桥涵等）变形破坏，甚至倒塌，另外也会使地表大面积下沉、凹陷，破坏农村大片农田。

矿山采空区调查的工作内容主要包括：

（1）各种地质图，借以了解地层构成、产状和构造，以及地下水条件等；

（2）矿床分布图，以了解矿层的分布、层数、厚度、深度和埋藏特征；

（3）搜集采空区的位置和尺寸，开采时间、开采方法、顶板处置方法以及矿层开采的远景规划资料；

（4）收集地表变形和有关变形的观测、计算资料，如：地表最大下沉值、最大倾斜值、最小曲率半径等；

（5）已有建筑物的变形观测资料和建筑物的加固处理措施；

（6）了解采空区四周的抽水情况，以及抽水对采空区的影响情况；

（7）查明采空区内排气通风情况；

（8）调查地表和建筑物变形的特征和分布规律，如：地表塌陷坑、台阶和裂缝的分布规律、外形、宽度和深度，以及它们与地质构造（岩层产状、主要节理、断层），开采边界，工作面推进方向等的关系；

（9）调查地表移动盆地的特征，划分均匀下沉区，移动区和稍微变形区。

矿山采空区的地质编录能够为整个矿山内的矿体范围圈定、资源储量的估算、经济意义的评估等，提供真实可靠的第一手资料。

目前，矿山采空区调查采用的主要手段有钻探、地球物理、遥感、现场编录等。其中钻探成本较高；地球物理、遥感方法也有使用，但是精度不高，特别是对塌陷区和地裂缝的判别困难较大；现场编录比较直观，能够准确地反映采空区的实际情况，但是，调查工作的危险性相对于其他方法较大。

本文根据采空区地质调查的实践经验，对矿山采空区现场地质编录的工作程序及手段和方法进行了总结，供同行参考。

2 采空区地质调查的工作程序

2.1 收集相关资料

首先，要明确调查的目的和任务。根据这个目的和任务，去收集相关的资料。

要求参与采空区调查的地质技术人员，必须对所要进行调查的矿山进行全面了解，收集尽可能全面的资料。这些资料包括以往的采空区测量、地质调查成果，开采情况和目前的工作环境、安全现状。需要收集的测量成果包括所有测绘后保留的矿山采空区的平面、立体、规模等详细的原始数据。地质方面需要收集的资料就是矿山采空区所处的地理位置、地层层位、地质构造、岩石结构等。开采情况，主要收集以往矿山相关的开采方法、开采数量、开采规模、开采出的矿石品位等。工作环境主要是指矿山气候条件和安全条件等。资料收集的越全，后期的工作就越好开展，综合得出的结论就越具有价值。

2.2 现场实地踏勘

要求参与采空区地质调查的技术人员，必须和有经验的、对矿山采空区熟悉的人员一起，到所要进行调查的矿山，按照上述调查内容，对采空区进行实地勘察，现场观察，详细了解采空区的实际情况，摸清工作条件和作业环境，包括采空区所处的地理位置、地层层位、地质构造、岩石结构、稳固程度，规模大小、形态形状等。另外，对采空区的形态、规模、复杂程度、安全稳固程度等都要进行详细勘察，划分不同形态类别，认真做好详细记录。

2.3 确定施工方案

在完成现场踏勘后，认真研究、分析和整理现场踏勘获得的第一手资料，然后制定出符合实际情况的矿山采空区地质调查施工组织方案。采空区地质调查施工组织方案中须包含人员组织、技术调查规范和安全保障方案、技术手段和方法等。还要将参与采空区地质调查的人员物资配备、安全措施和采空区的情况进行详细的分类，针对不同的采空区情况，制定出相应的技术、安全保障措施，采用不同的手段和方法，确保采空区地质调查工作的顺利进行。

这一步至关重要，直接影响着采空区调查工作能不能正常进展或者地质调查结果、地质调查数据能不能真实反映实际情况等。

2.4 地质调查编录

目前，我国在矿山采空区地质调查方面还没有专门的相关规范、手段和方法。特别是在矿山采空区的调查手段和方法上，大多数采用的是地球物理方法。正常情况下，利用地球物理方面理论上是可以的，但是有些时候由于地下情况复杂多变，仅仅靠地球物理的手段和方法，是很难真实地反映实际情况的。因此，在矿山采空区的地质调查工作中，还是需要参考一些矿山坑道地质编录的规范进行实地调查工作。虽然在安全方面可能有些风险，但是，调查结果的可信度比较大。

矿山采空区地质调查过程中主要采取的手段和方法有两种，一种是针对有测量成果的，在测量成果的基础上，对地质资料进行复核对比，主要是完善矿山采空区的整体资料，另外一种就是没有测量资料的情况下，地质技术人员现场采用坑道地质编录的规范进行工作。以上两种情况，对于矿山采空区的编录描述、布采样品等都要严格按照GB／T13908—2002《固体矿产地质勘查规范总则》、DZ／T0078—93《固体矿产勘查原始地质编录规定》等进行。

在开展现场调查编录时，应该注意，矿山采空区的工作环境和情况不同于一般的坑道，其规模大小、形态复杂程度、危险程度、各种风险等都远远大于一般的坑道编录。因此，根据采空区不同的情况，采用不同的手段和方法进行地质调查编录，是十分有必要的。

矿山采空区地质调查中采取的手段和方法主要还是依据坑道编录的相关手段和方法，但是在开展采空区地质调查编录前，要区分好矿山采空区的形状，比如说，是圆球体、椭球体、圆锥体、立方体还是长方体等。然后，根据确定好的形态，有目的地去收集相关的数据。

采空区上覆岩层的移动变形因岩层性质和开采条件不同，变形的表现形式、分布状态和程度亦不相同，一般可分为3个“带”，即冒落带、裂隙带、弯曲带。上覆岩层“3带”的调查是地质调查编录阶段的重要工作内容之一。

进行矿山采空区地质调查时，主要使用的工具有手持红外线测距仪、皮尺、罗盘、地质锤、记录本、油漆、绘图工具等。这一步工作必须在现场完成，并提供相应的原始手工素描图件和坑道编录原始记录文字。

2.5 工作自检互检

为确保矿山采空区地质调查工作的质量，现场不仅要派专职检查技术人员长期跟踪调查过程，进行自我检查，还要不定期邀请有关专家对已经完成的地质调查成果进行检查，成果合格后方可开展下步工作。参与矿山采空区地质调查的技术人员，在工作的不同时期，随时要进行相互之间的检查。对在自检互检及专家检查的过程中所提出的问题，参与调查编录的技术人员一定要在现场及时修改。对于一些调查手段和方法上的原则问题，一定要重新返工。

2.6 原始资料整理

原始资料整理工作是一个非常繁琐，但又非常重要的步骤。在这个过程中，不但要求参与项目的地质技术人员对开展工作前收集的资料和在矿山采空区现场调查编录的原始资料进行详细的汇总，还要邀请一些专家进行现场指导，分类整理。在整理过程中，如果发现不合理的或者有遗留的相关数据，要进行复查和重新调查纠正。这个阶段整理出来的资料不仅包括所调查的采空区的平面的形态，还要有立体的形态，要求能全方位地反映矿山采空区的实际状况。这个阶段主要提供的综合图件包括矿山坑道及采空区地质平面图、勘探线剖面图、采空区投影图。综合表格有样品统计表、资源量估算表、采空区调查情况一览表，其中采空区调查情况一览表里的内容有采空区编号、形状、规模、面积、高度、体积、围岩结构、稳固程度、积水情况、采出品位、采出资源量、采动矿体等等。特别是对于跨度比较大的采空区，地质调查工作更要详细，对其中的构造、矿化、矿体产状、形态要仔细研究分析。