地下采空区治理效果验证方法

2016-09-06孙志全山东省地矿工程集团有限公司山东济南250000

地球 2016年1期

■孙志全（山东省地矿工程集团有限公司山东济南250000）

地下采空区治理效果验证方法

■孙志全
（山东省地矿工程集团有限公司山东济南250000）

烟台新国际机场废弃矿山地质环境恢复治理工程目前已经完成了设计治理项目，完成了废弃矿井治理44口，空区尾矿砂浆注浆120863.5m3，双液注浆6261.5m3，充填废石33879m3，施工钢筋混凝土旱桥770.75m2，已经具备了交工条件。为验证空区治理是否达到了设计效果，是否消除了地质灾害隐患，由烟台潮水机场工程建设指挥部组织施工、监理、设计等相关单位，根据地质灾害特点和施工情况，对治理效果进行了评估。

采空区治理评估工点

1　目的和意义

本项目废弃矿山地质环境恢复治理的主要目的是充分利用现代地质、岩土工程中的固体物充填、注浆充填、钢筋混凝土旱桥等技术，达到消除废弃矿井、地面塌陷和未塌落至地表的空区对地质环境、场地建设和运营带来的负面影响的目的；而采空区治理工作有没有达到设计要求，治理效果如何，有没有达到消除地质灾害的目的，就成为工程参与各方和行政主管部门所关心的关键问题。本论证方法的主要目的，就是以工程前期勘察、施工记录和后期物探手段为基础，通过归纳和对比，研究分析地质灾害本身在治理前后所发生的实际变化，判断废弃矿山采空区充填的效果及地质环境恢复治理工作的成效，为决定是否需要采取后续措施进一步治理提供依据。

2　评估验证工点的选择

2.1采空区充填治理效果的评估验证，验证工点选择一般应遵循以下的三条基本原则进行操作：

（1）典型性原则

废弃矿山地质环境恢复治理项目采空区充填工程一般主要涉及地下未塌落空区、未塌落至地表的空区、废弃矿井、地下水平巷道等多种类型的地质灾害形式，典型性原则是指在选定验证对象时要重点选择那些典型的地质灾害类型，相反，一些特殊、个别的地质灾害工点，如治理区域内的水井、窖井、露天矿坑等，则不具备典型性，不能被选为评估对象。

（2）代表性原则

代表性是指选择的验证点应具有较强的代表性，其类型应该是对工程造价而言占有很大的比重，而且该种类型的地质灾害，其治理效果应该是不便于直接检验的，而是需要通过工程参与各方综合工程前期勘察工作和治理施工中获取的各种信息后才能作出是否满足治理要求、达到治理效果的判断结论的那些地质灾害。此外，代表性原则还体现在所选择的验证点应具有较为完备详实的前期勘察资料、施工记录（影像、照片、施工记录表格等，以备查阅）等，这些条件也是保证评估验证工作本身的科学性、客观性和可靠性的关键之所在。

（3）有限目标原则

由于废弃矿山地质环境恢复治理采空区充填项目，一般具有较大的工作量和矿区治理面积，加之前期采矿资料保存不完整等原因，治理效果评估验证工作不可能对所有的地质灾害工点展开，只能本着有限目标的原则，选取代表性的不低于三处工点进行验证。

2.2评估工点的确定

对于烟台新国际机场而言，跑道是最主要的工程结构物，不仅是机场功能的重要载体，它关系到未来航空运营的安全性。根据前期勘察工作成果，I-1空区和I-5空区不仅其范围广，而且在主跑道下方都有较为严重的空区。故选择I-1空区前期勘察时的247测线、249测线和256测线三条测线在目前主跑道下方的区域进行评估，评估区域的平面位置见图1。

图1　评估区域平面位置

图2　测线10-7、10-12平面位置示意图

2012年4月18日，治理工作接近完工，中勘冶金勘察设计研究院组织技术人员采用GPR型地质雷达对前期物探探明疑似空区和主跑道挖方区进行了系统的排查性探测，前期勘察247测线、249测线和255测线三条测线在主跑道下方的区域分别对应第10测区的10-7测线、10-12测线，和第11测区的11-2测线。

3　评估方法与技术路线

本次评估工作的方法主要是综合对比前期物探、钻探成果，工程施工记录，以及后期的GPR地质雷达探测成果后得出评价结论，可充分保证评估工作的科学性、有效性和可操作性。评估工作所遵循的技术路线见图4。

图3　测线11-2平面位置示意图

图4　评估方法与技术路线

4　治理效果评估过程及结论

4.1前期物探247测线

前期物探247线剖面上有8处明显的高阻异常显示，异常特征与已知采空区类似，分别位于100、140、160、242、275、310、340、370号点附近，推测为采空巷道通过的位置。地质调查知道，100-160点之间为同一采空区，开采9号及9号支金矿脉体遗留。242-310点号之间为开采2号金矿脉体遗留的。340、370主要是开采10、17号金矿脉体遗留的。

图5　前期物探247线瞬变电磁法反演地质剖面图

施工中根据补充设计文件采用10mx10m的网度进行垂直探孔探测。在247测线上物探探明疑似空区的区段TK12T-83(90)、 TK12T-136两处探孔发现空区，分别位于深度9m和35m处，证明前期物探成果是可信的。

采用双液注浆和尾矿砂浆注浆交替作业的工艺进行充填治理，共注入双液浆193m3。2012年4月18日通过GPR型地质雷达进行扫描，该测线所对对应的10-7测线雷达图像如图6~图8所示。

从上述图6~图8可以看出，该测线下方雷达波反射图像总体均匀，无明显电磁特性突变的介质或界面存在，表明所治理空区已经充填密实，达到了预期效果。

图6　测线10-7西段东向西方向250M天线扫描雷达图像

图7　测线10-7中段东向西方向250M天线扫描雷达图像

图8　测线10-7东段东向西方向250M天线扫描雷达图像

图9　前期物探249线瞬变电磁法反演地质剖面图

4.2前期物探249测线

前期物探发现该剖面上有6处明显的高阻异常显示，异常特征与已知采空区类似，分别位于67.5、105、222.5、270、285、362.5号点附近，推测为采空巷道通过的位置。67.5-105点之间为同一采空区，开采9号金矿脉体遗留。222.5-285点号之间为开采2号金矿脉体遗留的。362.5异常体主要是开采10号金矿脉体遗留的反映。

施工中采用10mx10m网度的垂直探孔在249测线上物探探明疑似空区的区段TK12T-97、TK12-14(90)，以及12T-132三处探孔发现空区，分别位于深度9m和43m处，及45m处。从该三处探孔共注入双液浆318m3，尾矿砂浆304m3。

经过充填治理，2012年4月雷达扫描时相应的10-12测线雷达图像如图10~图12所示。