采空区勘查方案Word下载.docx

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下部为白云质厚层结晶石灰岩,其中部含条带状燧石结核,中、上部为灰色或灰黑色致密厚层石灰岩,含珠角石、头足类化石。

该层厚度在800m左右。

（2）石炭纪本溪组:

厚50m左右

本区揭露此段地层钻孔少,参照邻区地层资料,本组地层分上、下两段。

上段:

由深灰色泥岩与厚层状石灰岩组成,有时夹薄煤层,所夹徐家庄灰岩,厚度较大,岩溶发育,与奥陶系石灰岩共同构成本区煤层的充水、含水层。

下段:

由杂色粘土岩,铁质岩,及浅灰色砂岩组成。

（3）石炭—二叠纪太原组:

厚162m左右

本组地层为典型的海陆交互相沉积,主要由浅灰色砂岩、粘土岩与深灰色粉砂岩、泥岩及薄层石灰岩组成,含薄煤8-10层,7、9、10-3煤层较稳定。

（4）二叠纪山西组:

厚90m左右

按其岩性可分为上下两段

上段:

主要由深灰色泥岩与浅灰色中细粒砂岩组成,其中有一层8～16m的灰绿色火成岩。

由浅灰色砂岩、粘土岩、深灰色粉砂岩,泥岩及煤层组成,含薄煤层（组）4层（1、2、3、4）,煤层多具分叉现象,厚度薄且稳定性差,其中3、4煤层较稳定可采。

（5）二叠纪石盒子组:

厚175m左右

在矿区西北部垓庄一带赋存厚度大。

主要岩性为灰绿色厚层状砂岩与紫色泥岩、粉砂层组成。

本组地层底部局部发育一层石英粗砂岩,以此与下伏山西组地层为界。

（6）第四系:

厚0～18、0m

随地势呈北厚南薄,西厚东薄趋势变化,主要岩性为黄色砂质粘土与砾石层组成,属坡积、洪积相沉积。

2）构造

该区域内总体呈单斜构造,走向大致为270°

～300°

之间,倾向北东,断层较发育,褶曲构造不发育。

场区附近的主要断层为断裂。

3）岩浆岩

该区域内内燕山晚期岩浆活动强烈,辉长岩多呈岩株状侵入体,闪长岩类出露于煤系基底的奥陶纪灰岩内,以小型岩床状产出。

区内的侵入岩基本属于辉长岩类的浅成岩体,多呈枝状与似层状,少量呈岩墙状。

（三）矿产地质

地区矿产资源丰富,主要有煤与粘土矿,项目场区內的矿产资源主要为煤矿,以往场区内矿权分布混乱,现在城区附近的煤矿均已关停。

区内煤矿开采历史久远,采空区分布广且无规律,工程地质条件复杂。

（四）目的任务

通过对区域地质及矿产资源利用情况的调查,区内大部分采空区埋深100米以浅,其它地块采空区分布广,地质条件复杂,对拟建项目危害大。

因此需在区内开展采空区专项勘查工作,掌握区内采空区的分布情况,为工程规划建设提供科学依据。

二、勘查工作设计依据

本次采空区勘查技术方案设计工作,我院依据以下规范、技术规程及标准编制:

1）本次招标文件

2）《煤矿采空区岩土工程勘察规范》（GB51044-2014）

3）《地面瞬变电磁法技术规程》DZ/T0187-1997

4）《地震反射波法技术规程》（DZ/T0168-93）

5）《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）

6）《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》

7）《地质岩心钻探技术规程》（DZT0227-2010）

8）《山东省岩土工程勘察文件编制标准》DBK14-S3-2002

9）《工程测量规范》（GB50026）

10）《房屋建设与市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》（2010版）

11）《岩土工程勘察安全规范》GB50585-2010。

三、整体工作思路

根据该项目特征及勘查工作的目的任务,我院制定以下整体工作思路:

1、地球物理勘查:

利用地球物理勘探手段,在区内开展地面物探工作,以查明采空区的分布情况。

2、地质钻探:

利用钻探取芯手段,抽取地层岩样,从而验证物探异常、查证区内采空区的剩余空隙率,揭露区内采空区的埋藏深度。

3、资料搜集:

搜集区内矿山的储量核实、水文地质、工程地质及环境地质等相关地质资料,为本次勘查工作提供充分的依据。

4、根据物探、钻探工作成果与搜集的地质资料,进行勘探成果综合分析,在工作区内划分出采空区分布范围、产状及其影响范围等,并对区内采空区稳定性与场地的建设适宜性进行分析评价。

以上工作为该场地的采空区场地稳定性评价以及采空区注浆治理技术方案的编制提供了充分的依据。

四、工作方法

本次勘查工作采用的勘探方法主要有瞬变电磁勘探、地震勘探、地质钻探以及资料搜集等,月宫庄地块的物探工作手段增加高密度电法。

（一）瞬变电磁

工作原理

瞬变电磁法（transientelectromagneticmethod,简称TEM）,其工作原理就是在地表敷设不接地线框,输入阶跃电流,当回线中电流突然断开时,在地下半空

图3-3-1瞬变电磁原理示意图

间就要激励起感应涡流以维持断开电流前已存在的磁场,并且此涡流场随时间以等效涡流环的形式向下传播、向外扩展,形成烟圈效应,利用不接地线圈观测此二次涡流磁场或电场的变化情况,用以研究浅层至中深层的地电结构,由于就是在没有一次场背景的情形下观测纯二次场异常,因而异常更直接、探测效果更明显、原始数据的保真度更高。

其工作原理见图3-3-1。

仪器设备

本工程采用加拿大产PROTEM47瞬变电磁仪、接收机（图3-3-2）就是具有23位分辨率,270KHz带宽,微秒级采样门,并且三分量同时观测的时间域电磁接收系统。

该系统可以在时间轴二个量级上观测20个门或在时间轴三个量级上观测30个门,解决了浅部具有较高分辨率与具有较大勘探深度的矛盾,适合本区探测深度及地形条件。

其主要技术指标如下:

观测值:

三分量感应磁场的衰减比,nv/m2;

电磁传感器:

空心线圈;

道数:

单道接收线圈顺序测量,三分量接收线圈同时测量;

时间门:

二个量级时间轴上20个门测量,或在三个量级时间轴上30个门测量;

动态范围:

23位（132dB）;

基本频率:

0、25,0、625,2、5,6、25,25,62、5,237、5;

积分时间:

0、5,2,4,8,15,30,60,120;

显示器:

240*64点液晶显示器;

PROTEM47接收机PROTEM47接收线圈

图3-3-2仪器外观图

数据管理:

固态管理3300套数据,RS232输出;

同频:

参考电缆同步或高稳定性石英钟同步;

电源:

12V可充电电源,可连续工作8小时;

PROTEM47发射机

PROTEM47发射机关断时间短,采用参考电缆同步,测量采用64匝2m×

2m发射线圈,常用于浅部几米到200m深的探测,并且可获得很高的浅表分辨率。

主要技术指标如下:

电流波形:

偶极方波,正负方波占空系数为50%;

25Hz;

关断时间:

220～250μs;

发射线圈尺寸:

2m×

2m（64匝）;

输出电压:

0到9伏连续变化;

发射电流:

2、7～3、4A

12V

（二）地震勘探

方法选择

图4、3、2共反射点时距曲线图

在浅层地震勘探中,作为采空区,比较适合的为纵波反射波法,反射波法目前广泛采用“多次覆盖”、“最佳窗口”与“最佳偏移距”的勘探方法。

一般来讲,纵波反射法主要用于较深目标体的探测。

根据本测区的地震地质条件与任务要求,在本次浅层地震勘探中采用建立在CDP叠加方法基础上的浅层纵波反射技术方法。

反射波法原理

如图4、3、2所示,在测线上不同位置O1、O2、O3……等处进行激发,可以在一系列对应的观测点S1、S2、S3……等处接收到来自地下反射界面R上同一点A的反射波,其相应的到时分别为t1、t2、t3……,其中A点称为共反射点,M称为共中心点。

我们把共反射点各叠加道的数据在资料处理时从原始共炮点记录道集中抽出集合在一起,就形成了共反射点道集的右半支。

然后交换激发点O与接收点S,则可得到共反射点道集的左半支,这样便可形成一条完整的共反射点时距曲线。

我们可以通过正常时差校正,把双曲线型的共反射点时距曲线校正成一条直线,然后进行同相叠加,便可得到M点处相当于自激自收的反射信息。

另外,对于测线上其它各点采用相同的方式进行处理,则可得到一组反映各点自激自收反射信息的叠加时间剖面。

然后通过时深转换,则可得到地下地层介质的速度—深度模型与地质结构。

现场试验

为保证本次浅层地震勘探能够获得高质量的探测资料,我们对可控震源、地震仪器进行了面的系统检查及性能调试,同时对仪器系统进行了道一致性试验。

另外,在开始施工前还进行扩展排列试验,以便了解场地的施工环境与干扰情况,选取最佳采集参数。

1）干扰波调查

通过现场采集记录,了解各种干扰波的特性以及在各种干扰存在的情况下的地震记录的信噪比情况,以便采取相应的抗干扰措施,选取最佳参数。

浅层地震探测测线常见的干扰波,主要有以下几种类型:

①声波:

来自于可控震源工作状态下的干扰波。

②随机振动干扰:

来自地震波激发与接收时探测环境中的汽车、行人等的影响。

③高压线与变压器干扰:

测线附近的变压器、高压输电线产生的电磁场对邻近地震道的干扰。

2）地震波激发试验

采用可控震源工作时,地震波的激发能量主要由震源出力与垂直叠加次数来保障。

但就是在硬化的公路上,周边建（构）筑物较多,为了环境与震源的安全,震源出力调整就要受到限制,只能通过多次垂直叠加的方式来提高反射波能量,压制随机背景干扰。

每个测点需要的垂直叠加次数不仅与探测环境有关,同时受激震点下的地质条件影响很大。

因此,每个激震点垂直叠加次数的多少,需要由仪器操作员随时监控地震记录,根据情况适时调整。

工作参数选取

1）观测系统

合理选择浅层地震勘探的观测系统参数对获得好的探测结果至关重要。

一般来说,观测系统参数的选取应遵循以下基本原则:

①最大偏移距:

最大偏移距一般要求与所探测的目标层深度相当,这样可以使目的层反射有足够的正常时差,有利于速度分析与对有效反射波与多次波等其它相干噪声的区分。

最大偏移距不能太大,如果太大将会增加动校正时的拉伸畸变,影响资料的分辨率;

最大偏移距太大的另一个问题就是在远炮点接收到的反射波常发生相位畸变,对CMP的假设也变得无效。

若最大偏移距太小,则不利于速度分析与采用水平叠加方法压制多次波,另一方面也降低了工作效率。

②最小偏移距:

最小偏移距的大小直接影响了感兴趣的浅层反射波的覆盖次数。

一般来说,为了获得更浅层的地层反射,最小偏移距应尽可能地小,但太小时,近炮点道将会受到震源干扰波的严重干扰。

③道间距:

道间距的选取通常与探测目的层深度、期望的分辨率、最大偏移距与所采用的仪器道数有关。

为了提高地震资料的横向分辨率,一般应采用较小的道间距。

为避免空间假频,道间距应满足空间采样定理。

图4、3、3测线上单炮地震时间记录剖面

④炮间距:

炮间距与所设计的覆盖次数与所采用的仪器道数有关。

在仪器道数不变的情况下,为了增加覆盖次数,需采用小的炮间距。

小炮间距、高覆盖次数可有效提高地震资料的信噪比,提高对多次波的压制能力,但由于多次覆盖的低通特性,从提高地震资料分辨率的角度出发,覆盖次数不宜过高,特别就是在界面起伏变化较大与地下构造较为复杂时,对覆盖次数的选择更应慎重。

另外,炮间距的大小也直接影响工作效率与探测成本,因