姚改委

（河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 洛陽 471002）

礦山采空區(qū)調查中的地質工作流程和方法

姚改委

（河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 洛陽 471002）

為全面保障礦山采空區(qū)地質調查工作最終成果的真實性、可靠性，通過對礦山采空區(qū)進行初步定義和分類，針對礦山采空區(qū)調查工作的相關內容要求，選擇適當?shù)牡刭|工作流程手段和方法，提出了新的認識，并整理出了開展工作的7個步驟，對礦山采空區(qū)進行全面的調查工作.

礦山；采空區(qū)；地質調查；工作流程；手段；方法

0 概述

礦山采空區(qū)是指礦山地下礦層采空后形成的空間.根據(jù)以往的經驗和相關的理論教程，將采空區(qū)分為3類［1］.

1）老采空區(qū)：已停止開采的采空區(qū)，或開采已達充分采動（指地表移動盆地已形成平底，盆地內的各種變形已經穩(wěn)定）的采空區(qū).

2）現(xiàn)采空區(qū)：正在開采的采空區(qū)，開采未達充分采動，即地表移動盆地呈尖底狀，盆內各種變形仍在繼續(xù)發(fā)展的采空區(qū).

3）未來采空區(qū)：計劃開采而尚未開采礦層，預計將形成的采空區(qū).

礦山開采會形成地下采空區(qū)，由于采礦方法、管理措施等的不同，采空區(qū)會有多種結構形態(tài).采空區(qū)可能導致礦震、空氣沖擊波、突水、巖爆、地面塌陷等多種形式的災害.出現(xiàn)一些危險信號后，會導致采空區(qū)上方覆蓋的巖層失去支撐，原來的平衡條件將被破壞，致使上方巖層產生移動變形，直到破壞塌落，最后導致地表各類建筑物（包括線路、橋涵等）變形破壞，甚至倒塌，另外也會使地表大面積下沉、凹陷，破壞農村大片農田［2］.

隨著全球經濟的回暖,以及我國改革開放以來的快速發(fā)展，對于礦產資源的開發(fā)利用出現(xiàn)了前所未有的需求增長.加上一些地區(qū)的瘋狂資源盜掘，隨之而來就出現(xiàn)了大量礦山資源枯竭和被采空的現(xiàn)象［3］.

如何準確地評估那些新老礦山的資源儲量情況，以及潛在的經濟意義，礦山采空區(qū)調查工作顯得尤為重要.礦山采空區(qū)的調查工作主要包括測量調查、地質調查、環(huán)保調查、水文調查、工程調查、地質災害調查等.

礦山采空區(qū)的調查內容隨著國家和各個地區(qū)的重視程度不同而有所不同，有關內容分別列出如下：

1）各種地質圖，借以了解地層構成、產狀和構造，以及地下水條件等.

2）礦床分布圖，以了解礦層的分布、層數(shù)、厚度、深度和埋藏特征.

3）收集采空區(qū)的位置和尺寸、開采時間、開采辦法、頂板處置方法以及礦層開采的遠景規(guī)劃資料.

4）收集地表變形和有關變形的觀測、計算資料，如地表最大下沉值、最大傾斜值、最小曲率半徑等.

5）已有建筑物的變形觀測資料和建筑物的加固處理措施.

6）了解采空區(qū)四周的抽水情況，以及抽水對采空區(qū)的影響情況.

7）查明采空區(qū)內排氣通風情況.

8）調查地表和建筑物變形的特征和分布規(guī)律，如地表塌陷坑、臺階和裂縫的分布規(guī)律、外形、寬度、深度以及它們地質構造（巖層產狀、主要節(jié)理、斷層）、開采邊界、工作面推進方面等的關系.

9）調查地表移動盆地的特征，劃分均勻下沉區(qū)、移動區(qū)和稍微變形區(qū)［4］.

礦山采空區(qū)的地質調查工作，也是非常重要的一個環(huán)節(jié).通過礦山采空區(qū)的地質編錄，能夠為最終整個礦山內的礦體范圍圈定、資源儲量估算、經濟意義的評估等，提供真實可靠的第一手資料.

目前，我國在礦山采空區(qū)調查過程中，主要采用的是利用鉆探、地球物理、遙感、現(xiàn)場編錄等手段和方法.其中鉆探成本較高，地球物理、遙感方法也有使用，但是受手段所限制，加上采空區(qū)的動態(tài)變化較大，特別是對塌陷區(qū)和地裂縫的判別困難較大，采空區(qū)的范圍確定還是比較籠統(tǒng)，精確度不是很高??長沙礦山研究院.金屬非金屬礦山大中型采空區(qū)調研報告.2008..現(xiàn)場編錄比較直觀，能夠準確地反映礦山采空區(qū)的實際情況，但是，危險系數(shù)相對于其他手段和方法較大.

筆者根據(jù)自己在礦山采空區(qū)地質調查中的相關工作，著重將其現(xiàn)場地質編錄的一些工作流程、采用的手段和方法的運用做一淺析，供同行參考.

礦山采空區(qū)地質調查工作的開展可分以下7個步驟進行.

1 收集相關資料

在確定礦山采空區(qū)地質調查的目標后，明確調查目的和任務.根據(jù)這個目的和任務，去收集相關的資料.

這一步驟要求參與礦山采空區(qū)調查的地質技術人員，必須對所要調查的礦山全面了解，收集盡可能全面的資料.這些資料包括采空區(qū)以往開展的測量工作、地質工作、開采情況和目前的工作環(huán)境、安全現(xiàn)狀.需要收集的測量成果，主要是以往的測繪工作保留的礦山采空區(qū)平面、立體圖等詳細的原始數(shù)據(jù).地質方面需要收集的資料就是礦山采空區(qū)所處的地理位置、地層層位、地質構造、巖石結構等.開采情況，主要收集以往礦山相關的開采方法、開采數(shù)量、開采規(guī)模、開采出的礦石品位等.工作環(huán)境主要是收集相關礦山氣候條件和安全條件等.這一步資料收集得越全，后期的工作就越好開展，取得的資料、綜合得出的結論就越具有價值.

2 現(xiàn)場實地踏勘

收集完所要進行地質調查的礦山采空區(qū)相關資料后，緊接著就是對礦山的采空區(qū)進行現(xiàn)場踏勘.

這一步驟要求參與礦山采空區(qū)地質調查的技術人員，必須和有經驗的對礦山采空區(qū)熟悉的人員一起，按照上述有關調查內容，對采空區(qū)進行實地勘察，詳細了解實際情況，摸清工作條件和作業(yè)環(huán)境，包括采空區(qū)所處的地理位置、地層層位、地質構造、巖石結構、穩(wěn)固程度、規(guī)模大小、形態(tài)形狀等.一定要讓后期參與調查的地質技術人員親臨現(xiàn)場，做到心中有數(shù).另外對礦山采空區(qū)的形態(tài)、規(guī)模、復雜程度、安全穩(wěn)固程度等都要進行詳細勘察，劃分不同形態(tài)類別，認真做好詳細記錄，以供下一步制定礦山采空區(qū)地質調查施工組織方案使用.

3 確定施工方案

相關地質技術人員經過現(xiàn)場踏勘，再結合參與地質調查各方的實際情況，將現(xiàn)場踏勘獲得的第一手資料認真研究，加以分析，綜合整理.然后，制定出符合實際情況的礦山采空區(qū)地質調查施工組織方案，用來指導下一步地質調查編錄工作.礦山采空區(qū)地質調查施工組織方案中一定要包含人員組織、技術調查規(guī)范和安全保障方案、技術手段和方法等.還要將參與礦山采空區(qū)地質調查的人員物資配備、安全措施和礦山采空區(qū)的情況進行詳細分類，力爭針對不同的采空區(qū)情況，制定出相應的技術、安全保障措施，采用不同的手段和方法，確保礦山采空區(qū)地質調查工作的順利進行.

納稅人發(fā)生的醫(yī)藥費用支出可以選擇由本人或者其配偶一方扣除；未成年子女發(fā)生的醫(yī)藥費用支出，可以選擇由父母一方扣除。

這一步至關重要，直接影響著采空區(qū)調查工作的正常進展或者地質調查結果、地質調查數(shù)據(jù)能否真實反映實際情況等.

4 地質調查編錄

詳細的施工組織調查方案制定以后，參與調查的地質技術人員根據(jù)礦山采空區(qū)的規(guī)模、形狀、危險程度等分類情況，分別選擇不同的手段和方法，取得相應的第一手數(shù)據(jù)，以便在下一步整理資料時，供計算相關數(shù)據(jù)使用.

根據(jù)我國現(xiàn)階段在全國開展的礦山采空區(qū)調查工作情況看，目前還沒有專門針對礦山采空區(qū)地質調查的相關規(guī)范、手段和方法.特別是在礦山采空區(qū)的調查手段和方法上，大多數(shù)是采用地球物理方法，來確定礦山采空區(qū)的空間分布情況.我們知道，正常情況下利用地球物理方法，理論上是可以的，但有時由于地下情況復雜多變，僅靠地球物理手段和方法，很難真實地反映實際情況的.因此，筆者認為在礦山采空區(qū)的地質調查工作中，主要還是采用一些礦山坑道地質編錄的規(guī)范進行礦山采空區(qū)的實地調查工作.雖然在安全方面可能有些風險，但是調查結果的可信度比較大.只要采取比較好的安全保障措施，制定好整套的工作程序即可.

礦山采空區(qū)地質調查過程中主要采取的手段和方法有兩種：一種是針對有測量成果的礦山采空區(qū)的地質調查工作，在測量成果的基礎上，對地質資料進行復核對比，主要是完善礦山采空區(qū)的整體資料；另外一種就是沒有測量資料的情況下，地質技術人員現(xiàn)場采用坑道地質編錄的規(guī)范進行工作.以上兩種情況，對于礦山采空區(qū)的編錄描述、布采樣品等都要嚴格按照GB/T13908-2002《固體礦產地質勘查規(guī)范總則》、DZ/T0078-93《固體礦產勘查原始地質編錄規(guī)定》等進行［5］.

在開展現(xiàn)場調查編錄時，應該注意，礦山采空區(qū)的工作環(huán)境和情況不同于一般的坑道，其規(guī)模大小、形態(tài)復雜程度、危險程度、各種風險等都遠遠大于一般的坑道編錄.因此，根據(jù)采空區(qū)不同的情況，采用不同的手段和方法進行地質調查編錄，是十分必要的.

礦山采空區(qū)地質調查中采取的手段和方法主要還是依據(jù)坑道編錄的相關手段和方法，但是在開展采空區(qū)地質調查編錄前，要區(qū)分好礦山采空區(qū)的形狀，比如說，是圓球體、橢球體、圓錐體、立方體還是長方體等.然后，根據(jù)確定好的形態(tài)，有目的地去收集相關的參數(shù)數(shù)據(jù).

本階段需要完成的重要工作之一，就是要對采空區(qū)上方的垂直變形帶進行調查.頂板巖層的移動變形因巖層性質和開采條件不同，變形的表現(xiàn)形式、分布狀態(tài)和程度亦不相同，一般可將其垂直方向的變形分為3個帶：

1）冒落帶：直接位于采空區(qū)上方的頂板巖層，在自重及上覆巖層重力作用下，移動變形很大，所受應力大大超過本身強度，使巖層斷裂破碎塌落，堆積于采空區(qū)，已塌落部分稱冒落帶.

2）裂隙帶：冒落帶上部的巖層在重力作用下，移動變形較大，所受應力超過本身強度，巖層產生裂隙或斷裂，但尚未塌落而形成的裂隙帶.

3）彎曲帶：裂隙帶上部的巖層在重力作用下，變形較小，所受應力尚未超過其本身強度，未產生裂隙，僅出現(xiàn)連續(xù)平緩的彎曲變形，稱彎曲帶，此帶巖層的整體性未遭破壞.

礦山采空區(qū)進行地質調查時，主要使用的工具有手持紅外線測距儀、皮尺、羅盤、地質錘、記錄本、油漆、繪圖工具等.

這一步工作必須在現(xiàn)場完成，并提供相應的原始手工素描圖件和坑道編錄原始記錄文字.

5 工作自檢互檢

為確保礦山采空區(qū)地質調查工作的質量，現(xiàn)場不僅要派專職檢查技術人員長期跟蹤調查過程，進行自我檢查，還要不定期地邀請有關專家對已經完成的礦山采空區(qū)地質調查手段、方法及成果進行檢查，成果合格后方可開展下步工作.參與礦山采空區(qū)地質調查的技術人員，在工作的不同時期，隨時要進行相互之間的檢查.對在自檢、互檢及專家檢查的過程中所提出的問題，參與調查編錄的技術人員一定要在現(xiàn)場及時修改.對于一些調查手段和方法上的原則問題，一定要重新返工.

6 原始資料整理

原始資料整理工作是一個非常繁瑣，但又非常重要的步驟.在這個過程中，不但要求參與項目的地質技術人員，對開展工作前收集的資料和在礦山采空區(qū)現(xiàn)場調查編錄的原始資料進行詳細的匯總，還要邀請一些專家現(xiàn)場指導，分類整理.在整理過程中,如果發(fā)現(xiàn)不合理的或者遺留的相關數(shù)據(jù)，要進行復查和重新調查糾正.這個階段整理出來的資料不僅包括所調查采空區(qū)的平面的形態(tài)，還要有立體的形態(tài)，要全方位地反映礦山采空區(qū)的實際狀況.這個階段主要提供的綜合圖件包括礦山坑道及采空區(qū)地質平面圖、勘探線剖面圖、采空區(qū)投影圖.綜合表格有樣品統(tǒng)計表、資源量估算表、采空區(qū)調查情況一覽表，其中采空區(qū)調查情況一覽表里的內容有采空區(qū)編號、形狀、規(guī)模、面積、高度、體積、圍巖結構、穩(wěn)固程度、積水情況、采出品位、采出資源量、采動礦體等等.特別是對于跨度比較大的采空區(qū)，地質調查工作更要詳細，對其中的構造、礦化、礦體產狀、形態(tài)更要仔細研究分析.

7 提交礦山采空區(qū)地質調查報告

經過以上6個步驟的詳細工作，礦山采空區(qū)的地質調查工作流程基本結束.參與礦山采空區(qū)地質調查的人員應該按照相關的技術規(guī)范要求，將整理好的所有的原始資料和綜合資料進行系統(tǒng)整理，編制成冊，提交所在礦山采空區(qū)地質調查報告，以供有關專家進行評審和提交相關主管部門備案.

長白山地質旅游項目野外考察途中

［1］曹真，周政寶.礦山廢井巷采空區(qū)地質災害調查與防治措施的建議［J］.吉林地質,2009,28（1）:89—91.

［2］姚改委.礦山采空區(qū)調查中測量工作流程和方法探討［J］.科技信息, 2012（36）:415—416.

［3］王啟明，鮑愛華.我國非煤礦山安全生產現(xiàn)狀與技術發(fā)展［J］.采礦技術,2005,6（2）:11—13.

［4］王啟明，徐必根，唐紹輝，等.我國金屬非金屬礦山采空區(qū)現(xiàn)狀和治理對策分析［J］.礦業(yè)研究與開發(fā),2009（8）:63—68.

［5］中國地質調查局.固體礦產勘查原始地質編錄規(guī)程（試行）（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.編輯：張哲．

姚改委（1968—），男，地質工程師，主要從事礦產地質勘查工作，通信地址河南省洛陽市中州東路42號，E-mail//986869533@qq.com