矿山采空区调查中的地质工作流程和方法

姚改委

（河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南 洛阳 471002）

矿山采空区调查中的地质工作流程和方法

姚改委

（河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南 洛阳 471002）

为全面保障矿山采空区地质调查工作最终成果的真实性、可靠性，通过对矿山采空区进行初步定义和分类，针对矿山采空区调查工作的相关内容要求，选择适当的地质工作流程手段和方法，提出了新的认识，并整理出了开展工作的7个步骤，对矿山采空区进行全面的调查工作.

矿山；采空区；地质调查；工作流程；手段；方法

0 概述

矿山采空区是指矿山地下矿层采空后形成的空间.根据以往的经验和相关的理论教程，将采空区分为3类［1］.

1）老采空区：已停止开采的采空区，或开采已达充分采动（指地表移动盆地已形成平底，盆地内的各种变形已经稳定）的采空区.

2）现采空区：正在开采的采空区，开采未达充分采动，即地表移动盆地呈尖底状，盆内各种变形仍在继续发展的采空区.

3）未来采空区：计划开采而尚未开采矿层，预计将形成的采空区.

矿山开采会形成地下采空区，由于采矿方法、管理措施等的不同，采空区会有多种结构形态.采空区可能导致矿震、空气冲击波、突水、岩爆、地面塌陷等多种形式的灾害.出现一些危险信号后，会导致采空区上方覆盖的岩层失去支撑，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［2］.

随着全球经济的回暖,以及我国改革开放以来的快速发展，对于矿产资源的开发利用出现了前所未有的需求增长.加上一些地区的疯狂资源盗掘，随之而来就出现了大量矿山资源枯竭和被采空的现象［3］.

如何准确地评估那些新老矿山的资源储量情况，以及潜在的经济意义，矿山采空区调查工作显得尤为重要.矿山采空区的调查工作主要包括测量调查、地质调查、环保调查、水文调查、工程调查、地质灾害调查等.

矿山采空区的调查内容随着国家和各个地区的重视程度不同而有所不同，有关内容分别列出如下：

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）收集采空区的位置和尺寸、开采时间、开采办法、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、深度以及它们地质构造（岩层产状、主要节理、断层）、开采边界、工作面推进方面等的关系.

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［4］.

矿山采空区的地质调查工作，也是非常重要的一个环节.通过矿山采空区的地质编录，能够为最终整个矿山内的矿体范围圈定、资源储量估算、经济意义的评估等，提供真实可靠的第一手资料.

目前，我国在矿山采空区调查过程中，主要采用的是利用钻探、地球物理、遥感、现场编录等手段和方法.其中钻探成本较高，地球物理、遥感方法也有使用，但是受手段所限制，加上采空区的动态变化较大，特别是对塌陷区和地裂缝的判别困难较大，采空区的范围确定还是比较笼统，精确度不是很高❶❶长沙矿山研究院.金属非金属矿山大中型采空区调研报告.2008..现场编录比较直观，能够准确地反映矿山采空区的实际情况，但是，危险系数相对于其他手段和方法较大.

笔者根据自己在矿山采空区地质调查中的相关工作，着重将其现场地质编录的一些工作流程、采用的手段和方法的运用做一浅析，供同行参考.

矿山采空区地质调查工作的开展可分以下7个步骤进行.

1 收集相关资料

在确定矿山采空区地质调查的目标后，明确调查目的和任务.根据这个目的和任务，去收集相关的资料.

这一步骤要求参与矿山采空区调查的地质技术人员，必须对所要调查的矿山全面了解，收集尽可能全面的资料.这些资料包括采空区以往开展的测量工作、地质工作、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，主要是以往的测绘工作保留的矿山采空区平面、立体图等详细的原始数据.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.工作环境主要是收集相关矿山气候条件和安全条件等.这一步资料收集得越全，后期的工作就越好开展，取得的资料、综合得出的结论就越具有价值.

2 现场实地踏勘

收集完所要进行地质调查的矿山采空区相关资料后，紧接着就是对矿山的采空区进行现场踏勘.

这一步骤要求参与矿山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，按照上述有关调查内容，对采空区进行实地勘察，详细了解实际情况，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.一定要让后期参与调查的地质技术人员亲临现场，做到心中有数.另外对矿山采空区的形态、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，以供下一步制定矿山采空区地质调查施工组织方案使用.

3 确定施工方案

相关地质技术人员经过现场踏勘，再结合参与地质调查各方的实际情况，将现场踏勘获得的第一手资料认真研究，加以分析，综合整理.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，用来指导下一步地质调查编录工作.矿山采空区地质调查施工组织方案中一定要包含人员组织、技术调查规范和安全保障方案、技术手段和方法等.还要将参与矿山采空区地质调查的人员物资配备、安全措施和矿山采空区的情况进行详细分类，力争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，确保矿山采空区地质调查工作的顺利进行.

纳税人发生的医药费用支出可以选择由本人或者其配偶一方扣除；未成年子女发生的医药费用支出，可以选择由父母一方扣除。

这一步至关重要，直接影响着采空区调查工作的正常进展或者地质调查结果、地质调查数据能否真实反映实际情况等.

4 地质调查编录

详细的施工组织调查方案制定以后，参与调查的地质技术人员根据矿山采空区的规模、形状、危险程度等分类情况，分别选择不同的手段和方法，取得相应的第一手数据，以便在下一步整理资料时，供计算相关数据使用.

根据我国现阶段在全国开展的矿山采空区调查工作情况看，目前还没有专门针对矿山采空区地质调查的相关规范、手段和方法.特别是在矿山采空区的调查手段和方法上，大多数是采用地球物理方法，来确定矿山采空区的空间分布情况.我们知道，正常情况下利用地球物理方法，理论上是可以的，但有时由于地下情况复杂多变，仅靠地球物理手段和方法，很难真实地反映实际情况的.因此，笔者认为在矿山采空区的地质调查工作中，主要还是采用一些矿山坑道地质编录的规范进行矿山采空区的实地调查工作.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.只要采取比较好的安全保障措施，制定好整套的工作程序即可.

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矿山采空区的地质调查工作，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［5］.

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参数数据.

本阶段需要完成的重要工作之一，就是要对采空区上方的垂直变形带进行调查.顶板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，一般可将其垂直方向的变形分为3个带：

1）冒落带：直接位于采空区上方的顶板岩层，在自重及上覆岩层重力作用下，移动变形很大，所受应力大大超过本身强度，使岩层断裂破碎塌落，堆积于采空区，已塌落部分称冒落带.

2）裂隙带：冒落带上部的岩层在重力作用下，移动变形较大，所受应力超过本身强度，岩层产生裂隙或断裂，但尚未塌落而形成的裂隙带.

3）弯曲带：裂隙带上部的岩层在重力作用下，变形较小，所受应力尚未超过其本身强度，未产生裂隙，仅出现连续平缓的弯曲变形，称弯曲带，此带岩层的整体性未遭破坏.

矿山采空区进行地质调查时，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.

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，还要不定期地邀请有关专家对已经完成的矿山采空区地质调查手段、方法及成果进行检查，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.

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，还要邀请一些专家现场指导，分类整理.在整理过程中,如果发现不合理的或者遗留的相关数据，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采空区的平面的形态，还要有立体的形态，要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、形态更要仔细研究分析.

7 提交矿山采空区地质调查报告

经过以上6个步骤的详细工作，矿山采空区的地质调查工作流程基本结束.参与矿山采空区地质调查的人员应该按照相关的技术规范要求，将整理好的所有的原始资料和综合资料进行系统整理，编制成册，提交所在矿山采空区地质调查报告，以供有关专家进行评审和提交相关主管部门备案.

长白山地质旅游项目野外考察途中

［1］曹真，周政宝.矿山废井巷采空区地质灾害调查与防治措施的建议［J］.吉林地质,2009,28（1）:89—91.

［2］姚改委.矿山采空区调查中测量工作流程和方法探讨［J］.科技信息, 2012（36）:415—416.

［3］王启明，鲍爱华.我国非煤矿山安全生产现状与技术发展［J］.采矿技术,2005,6（2）:11—13.

［4］王启明，徐必根，唐绍辉，等.我国金属非金属矿山采空区现状和治理对策分析［J］.矿业研究与开发,2009（8）:63—68.

［5］中国地质调查局.固体矿产勘查原始地质编录规程（试行）（DD2006-01）［S］.2006.

PROCEDURE AND MEASURES OF THE GEOLOGICAL SURVEY ON MINED-OUT AREA

YAO Gai-wei
（No.6 Geological Party,Henan Bureau of Nonferrous Metallic Geology and Mineral Resources,Luoyang 471002,Henan Province,China）

In order to guarantee the authenticity of the comprehensive result of the geological survey in mined-out area,this paper analyzes and summarizes the work procedure and measures.Based on the preliminary definition and classification for themined-outareas,accordingtotherelevantrequirementsbytheinvestigationwork,sevensteps are suggested to carry out a comprehensivegeologicalsurvey.

mine;mined-out area;geological survey;work procedure and measure

1671-1947（2014）03-0301-04

P624.8

A

2013－01－09；

2013-04-11.编辑：张哲．

姚改委（1968—），男，地质工程师，主要从事矿产地质勘查工作，通信地址河南省洛阳市中州东路42号，E-mail//986869533@qq.com