褚曉敏

[摘要]本文以井陘礦區(qū)某項(xiàng)目為例，論述了物探方法在確定地下采空區(qū)范圍的應(yīng)用，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估起到的積極作用。

[關(guān)鍵詞]地面塌陷 地下采空區(qū) 物探 地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估

[中圖分類號(hào)] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-9-134-1

井陘礦區(qū)是我國(guó)歷史悠久，規(guī)模較大的煤炭基地。擬建項(xiàng)目所在區(qū)域包含部分一礦煤田。一礦成立于1923年，1990年停產(chǎn)。

長(zhǎng)期大量采掘地下煤炭資源形成的采空區(qū)改變了巖土體原來固有的平衡狀態(tài)，在自重力或外動(dòng)力作用下，常常會(huì)引起地表大面積的塌陷和地裂縫，改變了原有的地貌形態(tài)，成為對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響最大的破壞性因素。在地面塌陷區(qū)及周圍進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，必須要對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，及早提出地質(zhì)災(zāi)害防治措施，達(dá)到有效保護(hù)建設(shè)項(xiàng)目的安全運(yùn)行，從源頭上減輕人為不合理工程活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的目的。

1基礎(chǔ)調(diào)查工作

在充分搜集評(píng)估區(qū)已有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)擬建項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，初步確定該區(qū)域的主要地質(zhì)災(zāi)害類型為地面塌陷，地表可見有塌陷坑及地裂縫。

2評(píng)估工作中的重點(diǎn)及難點(diǎn)

在確定評(píng)估區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害類型后，還需對(duì)其規(guī)模、分布、穩(wěn)定狀態(tài)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于礦山已停采多年，部分資料的遺失，使得地下采空區(qū)的范圍無法準(zhǔn)確得知，從而導(dǎo)致工程建設(shè)可能遭受或引發(fā)的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的危害程度無法預(yù)測(cè)。因此，評(píng)估工作中的重點(diǎn)及難點(diǎn)為地下采空區(qū)范圍的確定方法。

3物探

物探在地下采空區(qū)的探測(cè)中發(fā)揮著重要作用，根據(jù)地質(zhì)條件，地下采空區(qū)分布范圍，埋深合理的選擇物探方法，靈活運(yùn)用物探方法是采空區(qū)探測(cè)的首要問題。

3.1物探方法的確定

設(shè)計(jì)采用高密度電法、瞬變電磁法和地質(zhì)雷達(dá)法三種勘探方法對(duì)本評(píng)估區(qū)東部進(jìn)行勘查；采用瞬變電磁法對(duì)本評(píng)估區(qū)西部進(jìn)行勘查。高密度電法主要查明淺部地面以下0～150m范圍內(nèi)視電阻率分布情況，通過視電阻率異常分析和電性標(biāo)志層追蹤來實(shí)現(xiàn)資料解釋；瞬變電磁法主要探測(cè)地下100～400m深度范圍內(nèi)的異常反應(yīng)；地質(zhì)雷達(dá)法用于探測(cè)地層淺部的采空區(qū)特征并對(duì)已探明異常進(jìn)行輔助解釋。通過上述三種勘探方法資料的綜合解釋，能夠大大提高對(duì)采空區(qū)異常帶劃分的準(zhǔn)確性。

3.2物探綜合解譯

（1）評(píng)估區(qū)東部。根據(jù)高密度電法、瞬變電磁法和地質(zhì)雷達(dá)法的解釋成果，將三種方法相對(duì)應(yīng)的異常區(qū)重疊，并與搜集資料相結(jié)合，則可推定出本勘探區(qū)的煤礦采空區(qū)及波及帶范圍。同時(shí)通過對(duì)勘探成果的深入分析，對(duì)勘探區(qū)可得出如下相關(guān)結(jié)論：根據(jù)電性標(biāo)志層追蹤結(jié)果，本勘探區(qū)內(nèi)采空區(qū)淺部地層視電阻率基本接近正常值，表明第四系細(xì)顆粒土層缺失并不嚴(yán)重，淺層地層的透水性一般，本區(qū)內(nèi)采空區(qū)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。但由于本區(qū)內(nèi)采空區(qū)埋深較淺（約100m），上覆地層存在附加荷載時(shí)易引起附加沉降，可能導(dǎo)致采空區(qū)進(jìn)一步塌陷，因此本區(qū)內(nèi)采空區(qū)范圍內(nèi)的地基屬于不穩(wěn)定的地基，不適宜直接建設(shè)永久建筑。其他區(qū)域發(fā)現(xiàn)的異常段疑為巖溶溶洞和地下防空洞，在該區(qū)域進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)需進(jìn)行必要的地基處理，例如對(duì)防空洞進(jìn)行回填灌漿處理。綜合高密度電法S4-4′剖面、瞬變電磁法S5-5′剖面和地質(zhì)雷達(dá)法T9剖面勘探成果分析，在剖面所在東崗頭村區(qū)域均發(fā)現(xiàn)異常存在，初步判斷為構(gòu)造斷裂異常，另據(jù)資料了解，該村曾存在地下防空洞，需進(jìn)一步進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

（2）評(píng)估區(qū)西部。根據(jù)瞬變電磁法，通過對(duì)勘探成果的深入分析，結(jié)合搜集資料，對(duì)物探有異常區(qū)的圖像解釋如下：

9號(hào)剖面：9號(hào)剖面顯示剖面0-150米范圍內(nèi)電阻率隨著深度的增加逐漸增大，然后又逐漸減小，在深度25米-75米范圍內(nèi)形成了一個(gè)相對(duì)低阻閉合異常區(qū)；而剖面右側(cè)電阻率順層現(xiàn)象比較明顯，電阻率隨著深度的增加逐漸增大；推測(cè)此處相對(duì)低阻異常區(qū)可能是由于采空區(qū)塌陷積水引起。

10號(hào)剖面：10號(hào)剖面顯示在60米-170米范圍內(nèi)呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，電阻率隨深度增加無明顯變化，而剖面兩側(cè)呈現(xiàn)出高視電阻率，推測(cè)低視電阻率是由于地下采空區(qū)塌陷積水引起的。

11號(hào)剖面：11號(hào)剖面顯示電阻率兩邊是高阻，中間是低阻，推測(cè)中間低阻區(qū)是由于采空區(qū)塌陷積水引起，建議進(jìn)一步打鉆驗(yàn)證。

12號(hào)剖面：12號(hào)剖面顯示0米-140米范圍內(nèi)大部分都是低電阻率，無明顯順層變化；140米-220米范圍內(nèi)電阻率順層現(xiàn)象比較明顯，隨著探測(cè)深度的增加電阻率逐漸增大；推測(cè)左側(cè)低阻區(qū)是由于采空區(qū)塌陷積水引起。

13號(hào)剖面：13剖面顯示110米-170米范圍內(nèi)存在一個(gè)相對(duì)高阻閉合異常，推測(cè)此異常由采空區(qū)塌陷引起；170米-220米范圍內(nèi)顯示高電阻率，推測(cè)此高電阻率是由煤層引起。建議在110米-170米范圍內(nèi)打鉆驗(yàn)證此相對(duì)高阻閉合異常。

14號(hào)剖面：14號(hào)剖面顯示兩側(cè)呈現(xiàn)高電阻率，中間低電阻率，由于勘查現(xiàn)場(chǎng)在170米-200米范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了裂縫，推測(cè)此處高阻異常是由于采空區(qū)引起，二中間低阻區(qū)是由于采空區(qū)塌陷積水引起。

3.3勘探結(jié)論

（1）評(píng)估區(qū)東部。①綜合物探方法確定的采空區(qū)異常一處，位于評(píng)估區(qū)東北角，面積約74349m2，采空區(qū)波及帶可按50m 控制，面積約29215m2。②綜合物探方法推測(cè)的斷裂構(gòu)造（疑似防空洞）一條，位于東崗頭村。③綜合物探方法推定勘探區(qū)內(nèi)存在若干巖溶溶洞異常和地下防空通道異常。

（2）評(píng)估區(qū)西部。14條勘查剖面綜合分析，推斷9-14號(hào)剖面均可能有采空區(qū)的存在，面積29800m2。搜集一些勘查區(qū)資料得知勘查區(qū)天戶村東北部有一廢棄的煤礦斜井（已填充），其附近可見地裂縫，從當(dāng)?shù)厝丝谥械弥郧暗拿旱V巷道是從北向南延伸進(jìn)入勘查區(qū)范圍內(nèi)，與我們測(cè)量結(jié)果較吻合。由此推斷采空區(qū)從勘查區(qū)東北部向西南方向延伸穿過13、12、11、10、9號(hào)剖面。

4結(jié)語

通過綜合物探手段可以查明地下采空區(qū)的空間分布狀態(tài)、范圍等，根據(jù)探測(cè)結(jié)果，對(duì)地下采空區(qū)導(dǎo)致的地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估依據(jù)更充分。