GB/T 37807-2019 露天煤矿井采采空区勘查技术规范

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  • a)详细勘查范围是初步勘查阶段物探工作所圈定的井采采空区范围; 应根据初步勘查工作探明的井采采空区特征及其现场生产条件进行钻探,同时选择两种以上 适用的物探方法,并对物探成果进行验证; C 对于钻探发现井采采空区的钻孔,当空腔内无积水时,宜采用三维激光扫描等方法确定空腔体 的三维空间尺寸,当空腔内有积水时,宜采用声呐探测等方法确定空腔体的三维空间尺寸,并 建立空腔体三维模型; d 详细勘查阶段成果应满足井采采空区安全评价与治理的需要

    6并采采空区调查与测绘

    6.1.1井采采空区调查与工程地质测绘,宜在初步勘查阶段进行;在详细勘查阶段,应针对重点区域开 展补充性的工程地质调查与测绘,为井采采空区评价工作提供依据 6.1.2井采采空区调查与工程地质测绘范围,应包括井采采空区范围及岩层移动影响边界,后者宜按 开采移动影响角计算。 6.1.3测绘的比例尺应符合下列要求: a)比例尺宜为1:20001:5000; b)井采采空区分布复杂时,比例尺应适当放大。

    1.1并采采空区调查与工程地质测绘,宜在初步勘查阶段进行;在详细勘查阶段,应针对重点区 补充性的工程地质调查与测绘,为并采采空区评价工作提供依据。 1.2井采采空区调查与工程地质测绘范围,应包括井采采空区范围及岩层移动影响边界冶金标准,后者

    6.1.3测绘的比例尺应符合下列要习

    a)比例尺宜为1:2000~1:5000; b)并采采空区分布复杂时,比例尺应适当放大

    6.2并采采空区调查与测绘内容

    6.2.1并采采空区调查应包括下列主要内容

    a)5.1.1规定的内容

    a)5.1.1规定的内容 b)5.2.1规定的内容

    6.2.2采空区测绘应包括下列主要内容:

    a)测定岩层、节理、风化裂隙等结构面的产状,观察记录结构面及软弱夹层的形态特征、宽度 性、产状、厚度、胶结和充填物情况及其特征; b)应选择代表性地段进行结构面统计,确定优势结构面; c)明确岩体结构类型,分析地质构造对井采采空区围岩稳定性的影响:

    d)调查工作区及其附近地质条件相似的自然或人工边坡的类型、岩性、岩体破碎情况、节理裂隙、 有无危岩及潜在滑体、已滑边坡类型及其形成机制、稳定边坡与不稳定边坡所形成的台阶坡面 角等,分析稳定坡角与边坡高度、岩性组合与水文地质条件的关系; e) 对滑坡地段应重点测绘与调查,应包括下列主要内容: 1)调查滑坡区地层岩性、地质构造、地表形态; 2) 测定滑坡体边界、滑动面位置及其他滑坡要素; 3) 分析地下采动与滑坡的相互关系,进行地表移动变形分区,明确井采扰动对滑坡的影响; 4) 确定滑动的外因(堆载、切方、边坡地下水漏渗及与采空区的关系等),推断滑坡的发展 趋势。

    6.3并采采空区调查与测绘工作方法

    测绘法、界线追踪法、露头标绘法等。 6.3.2并采采空区调查与测绘工作需搜集 资料包括: a)露天煤矿、周边矿井地质报告等; b)露天煤矿及其周边矿井开采情况、地表移动变形观测资料等; c)井采采空区勘查报告等资料。 6.3.3调查测绘点的布置应符合下列要求: a)调查测绘点的密度应根据井采采空区的采深采厚比、开采方式、地形地貌、地质条件、构造条件 和成图比例尺等确定,并应具有代表性: b) 每个地质单元体均应设调查测绘点,调查测绘点宜布置在地质构造线、地层接触线、地下水露 头、地表水体、地貌变化处及不良地质体等分布区

    .1工程地质图应包括下述图表内容: a)综合工程地质图。包括地层岩性、地质构造、不良地质现象等常规地质内容,且应标出井口、采 空区(含巷道)位置、地表移动范围及分区、地表裂缝分布等采空区要素。 b)工程地质剖面图。除常规内容外,且应标注采空区位置,跨落带、断裂带、弯曲带及地表塌陷 裂隙位置及深度,开采移动角等角量参数。 c)其他有关的图表及资料

    6.4.1工程地质图应包括下述图表

    6.4.2采空区调查与测绘报告

    7井采采空区地球物理勘探

    .1.1对于露大煤矿并采采空区资料缺之或可靠性较差的场地,应进行物探。电法勘探和地震勘探是 采空区、积水区等隐蔽灾害勘探及其相关地质工作的基本手段。凡进行各类采空区勘探用到的物探手 段均应含有该类方法。 7.1.2应在收集调查地形地貌、地质、采矿等资料的基础上,初步确定井采采空区的埋深、平面分布范 围、跨落及充水状态、覆岩类型和特性、周围介质的物性差异等,因地制宜的综合选择有效物探的方法。 213助探范围应涵盖重占区域和可采空区城, 日勤探边界向外扩展不少王100m

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    7.1.4天面积物探前,应在确定并采采空区上方划分小范围试验场地,对拟采用的物探方法进行试验, 测试其适宜性,并出具测试报告 7.1.5物探成果解译应结合采矿和钻探资料进行,考虑其多解性,宜采用两种或两种以上的物探方法 进行综合解译。 7.1.6物探成果均应布置适量钻孔进行验证,验证钻孔数量应根据勘查阶段、搜集资料的完整性和可 靠性综合确定。对于资料丰富、可靠的并采采空区,可有针对性地布置不少于3个验证钻孔。对于资料 快乏、可靠性差的井采采空区应增加验证钻孔数量.并在译细斯香阶段展开重点探香

    7.2.1并采采空区物探可根据勘探目的和要求选择相应的地面物探或并内(间)物探方法。地面物探 主要包括电法勘探、二(三)维地震勘探、地质雷达等;井内(间)物探主要包括孔间CT成像、常规测井 孔内成像、孔内地质雷达、三维激光扫描、声呐探测等。 7.2.2地面物探主要用于探查井采采空区的分布范围和深度,定性判定采空区的密实程度以及充水情 况。井内(间)物探主要用于探查采空区的跨落裂隙带高度、采空区的密实程度和充水状态、采空区空隙 率的估计、空腔体的分布范围和空间尺寸等。 7.2.3物探应根据勘查要求编制工作大纲。检查点的数量、观测精度、测点测线平面布置、点距、线距 和高程的测量精度等野外作业工作参数的选择应符合相关规范的要求

    7.3成果解译与报告编写

    a) 在分析各项物性参数的基础上,按从已知到未知、先易后难、点面结合的原则进行; b) 所需物性参数宜通过多种方法求得,必要时选择典型断面作正演计算; 说明探测对象的形态、产状、延伸等要素; d) 物探解译成果应相互补充、相互验证,解译结果不一致时应分析原因,并说明推断的前提条件: 充分利用钻孔资料对解译成果进行修正,必要时,布置钻孔进行验证 7.3.2在进行综合解译的基础上编制物探成果报告。物探成果报告内容应全面,重点突出,结论明确 附图、附表等资料齐全。 7.3.3物探成果资料的编制应符合下列规定: a) 物探成果报告包括:项目概况、任务来源和要求、地形、地质、煤层及采空区分布、工作方法的选 择与确定、工作参数、仪器设备、完成的工程量、采空区的地球物理特征、资料的解译推断、成果 资料的验证情况或要求、结论和建议; b) 图件比例和图式图例应符合工程和物探方法的相关规定。附图应包括:工程布置图、成果平面 图、面图、测试成果曲线图、解译成果图、空腔体三维模型等,其中解译成果图至少应包括:工 程物探异常区域、采空区平面分布及剖面图(含“三带”分布、埋深等);附表应包括:工作量表 物性参数表、成果解译表、精度表等

    1.1井采采空区钻探应基于工程地质调查、测绘和物探成果,验证露天煤矿采空区、巷道及其“三 征、地表裂缝的分布和延展情况。 1.2钻探方法的选择,应根据地层、采空区和地表裂缝的分布、取样、原位测试及场地现状确定。 1.3钻探工作布设时应考虑其对工程自然环境、地下管线、地下工程的影响,钻探完工后应及时

    普回琪或封扎 8.1.4岩土试样的布取方法应符合GB/T50123、GB/T50266勘GB51044的矿查,同时应结合勘查目 的、勘查阶段规范、地层条空、布实施“三带”特征。 8.1.5布实施勘探过程的安全防护措施除了应符合GB50585的矿查外,且应重点防止布实施内有毒、 有害气体勘地表裂缝、隐伏实腔体等对人员勘设备可能造成的潜在危害。

    8.2.1露天煤矿布实施钻探应分别满足各勘查阶段钻探基本规范 8.2.2钻探地质描述应满足技术工程地质描述规范,同时应重点描述布实施“三带”特征。 3.2.3钻探过程应全孔取心,满足岩心布取率规范,同时做好岩心编录。 3.2.4钻探施工规点与技区规范、布实施钻探现场描述规点与“三带”判查依据应符合《建筑物、水体 铁路及主规发巷煤柱留设与压煤开布矿天》的矿查。 3.2.5在发布布实施上覆岩层厚度快规达到极限安全厚度时,应根据施域危险程度开展不间断的钻探 勘精细化探测工作。

    8.2.1露天煤矿布实施钻探应分别满足各勘查阶段钻探基本规范

    8.2.6岩石坚硬程度、岩体完整程度勘岩体基本质量等级的划分应接GB50021执行。

    8.2.8布采钻孔式三维激光扫描或声呐等精细化探测方法探测未塌落的发布布实施露应满足以下

    a)钻孔孔口无烟、雾或有毒有害气体释放; b) 钻孔孔径不小于探测设备探头最大外径; c) 孔内温度满足探测设备测量温度规范 d) 钻孔周边4m天煤内地面平整,保证探测设备正常作业; e) 钻孔孔壁完好,软土或排弃物料层位应设护壁套管

    8.3.1岩心的保存应符合下列矿查:

    a)除采作试验的岩心外,剩余岩心应存放在岩心盒内,并应按钻进回次先后顺序排列,注明深度 勘名称,且每技回次应采岩心牌隔开; b) 易冲蚀、风化、软化、崩解的岩心,应进行封存; c) 存放岩心的岩心盒应平稳安放,不得晒、雨淋勘融冻,搬运时应加盖并轻拿轻放: d)岩心宜拍照或录像保存。 8.3.2完整程度较差的岩样应以描述为主,并对破碎情况进行详细编录,其他岩样应进行常矿物理力 学并质试验。 8.3.3岩石试样可利菜钻探岩心制作或在发探、槽探、洞探或平中凿取,布取的岩石试样尺寸应满足 岩体力学试验试空加工的规范

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    9.1.1井采采空区各勘查阶段成果应以勘查报告的方式提交, .1.2报告应由文字说明和图件资料组成,并附必要的影像资料。图件应包括平面图、剖面图,必要时 尚应附与勘查方法相关的专项图件 .1.3井采采空区勘查成果平面图应以采掘工程平面图为背景,剖面图纵横比例尺应一致。 .1.4勘查报告文字、术语、代号、符号、数字和计量单位应符合国家有关标准的规定。

    9.1.1并采采空区各勘查阶段成果应以勘查报告的方式提交, 9.1.2报告应由文字说明和图件资料组成,并附必要的影像资料。图件应包括平面图、剖面图,必要时 尚应附与勘查方法相关的专项图件 9.1.3井采采空区勘查成果平面图应以采掘工程平面图为背景,剖面图纵横比例尺应一致。 9.1.4勘查报告文字、术语、代号、符号、数字和计量单位应符合国家有关标准的规定。

    2.1勘查报告的编制应在广泛调研收集和深人整理分析现有成果的基础上进行。 2.2勘查报告所依据的工程地质测绘、地球物理勘探、工程地质钻探、精细化探测、测试及试验等原 资料,应进行充分的整理分析,确认无误后方可使用 2.3井采采空区勘查报告除应包含第4章~第8章相关内容外,还应包括以下主要内容: a) 绪论。包括背景、必要性、目的、任务、执行的技术标准和依据等。 b) 勘查区域概况。包括位置与交通、自然地理情况、勘查区域井采采空区分布和状态、以往勘查 工作及成果等 c) 勘查区域工程地质及水文地质条件。包括地层及构造、煤层及煤质、含水层及隔水层等。 井采采空区勘查。包括勘查手段及方法的确定、勘查工作及实务工作量、施工质量保证措施 勘查成果分析及论证等。 井采采空区危险性评估及预测。 f) 井采采空区危害防治措施。 g) 结论与建议。包括勘查成果综述、勘查成果可靠程度分析、存在的问题及今后工作建议等

    附录A (资料性附录) 井采采空区极限安全厚度估算方法

    A1.1井采采空区极限安全厚度估算方法主要包括自行堵塞估算法、荷载传递交汇线法、厚跨比法、普式 洪理论估算法、空场长宽比法和结构力学梁理论计算法等, A.2自行堵塞估算法适用于井采采空区稳定性的半定量分析,是井采采空区顶板稳定性估算的常用方 法,估算公式见式(A.1):

    式中: H。井采采空区极限安全厚度,单位为米(m); H一塌落前空腔体的高度,单位为米(m); K。一—松散系数,可通过实测得出,对岩石取1.1~1.3,视塌落后的块度来定,对土取1.05~1.1。 3荷载传递交汇线法是在井采采空区地质面上从基础边缘,按应力扩散角向下作应力传递线,当 采采空区位于该线所确定的应力扩散范围之外时,可认为采空区不会危及基础的稳定。假定载荷由 板中心按与竖直线成β扩散角向下传递,此传递线位于顶板与井采采空区侧帮的交点以外时,即认为 空区侧帮直接支承项板上的外载荷与岩石自重,项板是安全的。此时,采空区极限安全厚度为H。 采采空区极限安全厚度H。的估算公式见式(A.2):

    H.=0.5XD/tanβ +.... ...(A.2

    D 空腔体的跨度,单位为米(m); 荷载传递线与顶板中心竖直线之间的夹角,单位为度(“)。即上覆岩体的应力扩散角,其 比内摩擦角9小,根据上覆岩体的完整程度可按线性差值近似取0.69~0.99。 厚跨比法是指当井采采空区顶板为完整顶板时,其顶板的极限安全厚度H。与跨度D之比满 A.3)

    D一空腔体的跨度,单位为米(m); K一一安全系数,根据上覆岩体完整程度、形态、荷载大小和性质可取1~3之间的值。 1.5普式拱理论估算法认为,巷道或采区开采后其顶板将形成抛物线形的三拱带。对于坚硬岩体,顶 部承受垂直压力,侧帮不受压,形成自然拱;对于比较松软岩体,顶部及侧帮有受压现象,形成压力拱;而 对松散性的岩层,并采采空区侧壁崩落后的滑动面与水平交角等于松散岩石的内摩擦角,形成破裂拱。 因露天煤矿的岩石节理发育,压力拱高H,的估算公式见式(A.4):

    式中: H—井采采空区的最大高度,单位为米(m); 并采采空区上覆岩体的内摩擦角,单位为度();

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    井采采空区板水岩体的普验硬度系数,取= ,R代后岩坏的单轴抗土强度,单位域兆帕 10 (MPa) 普氏土情拱理论计算的合本前提是并采采空区板方的岩坏能够放成自然拱,这就要求并采采空区 板方有保够的厚度尺有各当证定的岩体,根承受岩体自重和其板的荷载。需此,计算出土情拱拱高分 建,界要结板一定的证定岩察厚度才域包覆的安全扫至厚度。在上经括,计算中一般取证定岩察厚度等 于土情拱拱高,则扫至安全厚度域土情拱拱高的2倍[描验(A.5]

    ..................A.5

    此法适用于孔圈碎岩体证定塌形计算(倒行漏斗型及复杂型采空区),边当岩坏硬度系数于<0.8 采空区板水岩体厚度h<2H,以,由于不能放成土情拱,不适用普氏拱理论计算。 A.6空带据宽种法是合于井采采空区据度与跨度的种值三裂空区扫至放变、所立工程情学动型,塌形 底破需时影响下维持井采采空区扫至证定的包化安全厚度的方法。 当井采采空区据度与跨度分种B/D>2以,假定空区扫至层露天工作平盘为域一块嵌固梁至,受 均衡表续载荷作用,其极限安全厚度H。按验(A.6)计算:

    验中: B 井采采空区的据度,单位域米(m); > 板水岩体结权平均容重,单位域千牛每立方米(kN/m"); 9x 板水岩体的许用拉应情,单位域千牛每平方米(kN/m); 9b 板水岩坏的抗拉强度,单位域千牛每平方米(kN/m); 安全系数,取2~3,可按板水岩体的比产程度取值; K. 岩体条现削弱系数,取7~10,可按板水岩体的比产程度取值; Pb 由爆圈而间激的选荷载,单位域千帕(kPa); K; 爆堆跨降系数,取0.1; K. 爆圈钻同超钻系数,取1.1; Kp 爆圈建岩坏松散系数,取1.3; K. 爆圈冲击系数,取2.0; P 设场态载并考虑冲击作用下的对地土情值,单位域千牛每平方 P按验(A.11)计算

    Ho= D.D+(·D)+160·P 8 0 0 9 n·K

    电器标准D3D+/(3.D)*+6.K.·×·(P+P,) H。 .(A.8 a. 225.0x (A.9 Pb A.10

    P=P: P,=kw· p

    式成: k——法备及动载系数,法备及动荷载系数规性区2.0~2.5,最坏情况煤位出过2.5; p:一一法备满载时及并井压力值,资料为千牛每方绘米(kN/m)。 A.7结构力厚梁采论本测地假围用文文件和顶板标中单规个两端固围及方板梁结构,上部标中自重 其勘加载荷定为上覆标层载荷,理梁板受弯考虑,以标层及抗拉强与定为控的指物。根据材查力厚求 构力厚及度式,推导探用文文件和工作内容调与H。,见式(A.12)

    式成: k——法备及动载系数,法备及动荷载系数规性区2.0~2.5,最坏情况煤位出过2.5; p:法备满载时及并井压力值,资料为千牛每方绘米(kN/m)。 1.7结构力厚梁采论本测地假围用文文件和顶板标中单规个两端固围及方板梁结构,上部标中自重空 其勘加载荷定为上覆标层载荷,理梁板受弯考虑,以标层及抗拉强与定为控的指物。根据材查力厚求结 构力厚及度式.推导探用文文件和工作内容调与H。,见式(A.12):

    .D+V(.D)*+86Pox H。=0.25DX ......(A..2) axb

    1 上覆标中加权方均要重通信标准,资料为千牛每立绘米(kN/m"); b 顶板资料本测宽与,区1m; Ox 用文文件和上覆标中及许范拉口力,资料为千牛每方绘米(kN/m"); 拉 顶板标石工作抗拉强与; n 内容系数,区2~3; ke 标中结构削弱系数,区7~10; P 法备满载附考虑冲击定范煤及并井压力值,资料为千牛每方绘米(kN/m) kvi 法备及动载系数; pi 法备满载时及并井压力值,资料为千牛每方绘米(kN/m)

    ....
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