不同勘探方法在采煤活动勘查中的应用

黄　群

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原　030006)



不同勘探方法在采煤活动勘查中的应用

黄群

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原030006)

介绍了山西省古交市某村庄的地形地貌，通过调查该村庄的房屋受损情况及水文地质条件，分析了该地区的土体移动特征，并采用瞬变电磁法和地面测氡法，确定了采煤活动的直接影响范围与引发土体移动的范围，为解决采煤活动引起房屋受损的问题提供了依据。

土体移动，采煤活动，地面测氡法，瞬变电磁法

0　引言

山西省古交市某村庄村民房屋出现不同程度的裂缝，影响到村民的正常生产与生活，引起当地各级政府的重视。通过综合勘查，确定了因地下采煤沉陷而造成居民房屋裂缝的范围和因采煤活动产生土体移动造成房屋裂缝的范围，为下一步政府解决纠纷提供依据。

1　村庄地形地貌

该村庄地形总体特征为以村民住房为主体的一面坡，三面环山以沟为界。地貌属剥蚀型中低山区，地形切割强烈，沟谷发育。山顶和沟谷有基岩裸露，大部分山坡被坡积物覆盖，少量平缓地段为黄土覆盖。采煤活动位于村庄一面坡的东侧。

2　土体移动主要表现特征调查

2.1房屋受损情况调查

1)房屋受损评级情况及房屋建筑受损特征。房屋受损评级依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(国家煤炭工业局制定，2000年)进行评级。房屋建筑受损特征：a.村庄房屋建筑顺沟的东山坡而建；b.房屋受损等级总体上南部较北部严重，受损严重的房屋绝大多数分布在建筑群的边缘；c.房屋裂缝分布特征有两大类：一是东部房屋紧靠山体或通过围墙连接山体，这些房屋有明显的推移现象，多为倾斜裂缝，窗户变形，对角开裂，倾斜裂缝近南北走向，倾向西；其次为垂直和水平裂缝。二是东部房屋与山体间分隔，有一定的距离(0.5 m～4 m)，这些房屋多为墙体垂直裂缝、上宽下窄，裂缝近南北走向，其次为倾斜和水平裂缝。

2)房屋裂缝受力分析。从房屋裂缝的特征看，推移型裂缝(向西推移)占据着主导地位，其次是沉陷型(向下)和垂直型(南北走向)。从房屋裂缝的开裂时间看，是分批次开裂，存在缓慢变化的过程，远离山体的房屋裂缝较小或无损。

2.2综合环境地质调查

1)工程地质调查。村庄岩性力学特征可采煤层以上岩土体类型划分为：厚层夹薄层状坚硬夹软弱砂岩、灰岩、砂页岩、煤类(C3t，P1s)(该类岩体分布区亦是地质灾害发育区)、软硬相间互为夹层状砂岩、砂页岩、页岩岩类(P1x)(临空面的条件下，易出现沟岸坍塌，软质岩石在地下水作用下易软化、泥化，降低抗滑力，从而使上覆岩体产生滑动)、黄土类土(Q2+3)。

2)滑坡、塌陷坑、地裂缝调查。经调查滑坡、塌陷坑、地裂缝都位于村庄的东部。滑坡3个，塌陷坑1个，地裂缝7组30条。滑坡、塌陷坑、地裂缝总体上呈围椅状分布在村庄的一面坡上，从西北—东—西南依次分布着和房屋近东西走向的裂缝封闭了围椅状的底端。

从地裂缝的发育特征分析，对村庄山体移动影响最大的为第二组、第三组和第五组。顺第二组裂缝向西北为冲沟，南部顺第五组裂缝向南也为冲沟，第三组地裂缝位于东部，走向近南北向，将山体后缘切开，三组地裂缝和冲沟将村庄东部山体切割成一围椅状的岩体，见图1。

3　地面测氡和瞬变电磁法

3.1地面氡气测量法

将高吸附活性炭埋入地下40 cm深的坑中，待5 d～7 d后取出，由TYHC-1活性炭测氡仪测量3 min记数，并对原始数据进行保存与预处理(包括埋杯、取杯、测量时间差的校正)。

3.2瞬变电磁法

根据试验结果，瞬变电磁法选用WDC-2B瞬变电磁仪，采用10×20 m“∞”字形的线框装置。技术参数的选取：发射周期T=20 ms(1～17取样道)，下降沿Dn=100 μs，延迟时间De=560 μs，采样时窗范围为0.46 ms～16.208 3 ms，叠加次数St=128次～512次，供电电流为4.5 A～6.5 A。

3.3物探解释成果

以测氡为例，将各测线的采空边界相连成直线，即为采空边界线，见图2。从解释成果看，地面测氡法和瞬变电磁法所控制的

采空区范围基本一致，说明两种方法控制采空区边界的可靠性较高，与煤矿提供的采掘资料吻合较好。

4　采煤活动影响范围的划定

4.1采煤沉陷直接影响范围的划定

采空区边界的确定主要依据地面地球物理探测资料解释，并结合煤矿采掘资料。影响带宽度计算，参照2000年5月26日国家煤炭工业局制定颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中地表移动计算参数求取方法计算(见图3)。

4.2采煤活动引发土体移动范围的划定

1)房屋地基移动依据。村民房屋地基由于受到了来自东部山体岩体移动的推挤，进而产生相应的移动，而村民房屋所处位置和微地貌的不同表现出了不同的移动变形特征，南部房屋滑动推移，中部房屋挤压变形，北部房屋受北东向挤压移动。

2)土体发生移动原因分析。土体移动的原因是东部山上岩体在采煤影响下发生了移动，从而推动山坡下的土体移动。

东部山体由于受采煤影响形成地面裂缝，破坏原来山坡自然条件下的受力平衡，在降水入渗影响下，降低岩体面摩擦系数，加之地形为山坡，坡度较陡，在以上因素综合作用下引起的岩体变形移动。

3)土体移动范围。根据实际调查，结合岩、土体移动原因及村民房屋受损特征分析来圈定土体移动的范围(见图3)。

5　结语

村民房屋裂缝原因勘查，在收集资料、房屋受损调查和野外综合环境地质调查的基础上，采用地面测绘、地面瞬变电磁和测氡法相结合的综合勘测手段，对采空区做出了综合解释。通过地质计算，圈定出煤矿采动影响范围，通过地下探井等工程地质勘查和综合分析，圈定出煤矿采动影响引发岩土体移动的范围，确定村民房屋裂缝的原因，并对因地下采煤活动造成的房屋受损范围和责任做出界定。

[1]蒋邦远.实用近区磁源瞬变电磁法勘探[M].北京：地质出版社，1998.

[2]刘鸿福.氡及其子体运移的实验研究与机理探讨[D].成都：成都理工大学博士论文，1997.

The application of different geophysical prospecting methods in coal mining activity exploration

Huang Qun

(ShanxiCoalGeologicalProspectingInstituteofHydrology,Taiyuan030006,China)

This paper introduced the topography of a village in Shanxi Gujiao, through the investigation of the village houses damaged and hydrological geological conditions, analyzed the soil movement characteristics in the area, and using transient electromagnetic method and ground radon measurement method, determined the direct impact scope and soil movement initiation scope of coal mining activity, provided basis for solving the housing damage problems caused by coal mining activity.

soil movement, coal mining activity, ground radon measurement method, transient electromagnetic method

1009-6825(2016)23-0082-02

2016-06-04

黄群(1969- )，女，工程师

P631

A