浅谈煤矿采空区治理技术

一、引言

对我国的一些煤炭资源大省，大量的煤炭开采后造成地表大面积发生不同程度的沉降，更有一些非法小煤窑长期乱采滥挖，不按规定留设村庄保护煤柱，致使房屋主体开裂影响使用，道路路面下陷影响交通安全，给人民生命财产和社会的和谐安定带来相当严重的后果。特别是山区，山多地少，土地资源非常有限，采空区内的土地长期达不到有效利用，使得建设用地更加紧张，已不同程度地制约着地区经济的发展，采空区的治理迫在眉睫 。

二、采空区简介 2.1 采空区定义

地下固体矿床开采后的空间及其围岩失稳而产生位移、开裂、破碎垮落，直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表变形和破坏的地区或范围，统称采空区。

2.2 采空区分类

1.按采煤方法和顶板管理（处理）方法分：

①长壁陷落法采空区，长壁大冒顶采煤法形成的采空区。 ②短壁陷落法采空区，短壁自由冒顶采煤法形成的采空区。 ③巷柱或房柱式采空区，巷柱或房柱式采煤法形成的采空区。 ④条带法或充填法采空区，条带法或充填法采煤形成的采空区。 2.按采煤深厚比分：

①浅层采空区：开采深厚比h/m<40的采空区

②中深層采空区：开采深厚比40<200的采空区<=\"\" p=\"\"> ③深层采空区：开采深厚比h/m>200的采空区 3.按采空区形成和停采的时间分

①新（准）采空区：现采区的采空区（采煤后未放顶或刚放顶），或者说正在开采或停采时间少于1年的采空区。

②老采空区：已停采闭矿的矿区或已停采的采空区，或者说已停止开采且停采时间超过1年的采空区。

三、采空区勘察 3.1物探

目前，用于采空区探测的工程物探方法主要有电法勘探、电磁勘探、地震勘探、重力勘探和氡射气勘探。

1.电法勘探：地下采空区与其周围围岩存在着明显的电性差异。若为充气采空区，则其视电阻率与围岩相比呈高阻异常，若为充水采空区，其视电阻率与围岩相比呈低阻异常。电法勘探就是通过视电阻率的异常去寻找地下采空区 。

2.地震勘探：它是研究岩土弹性力学性质的一种勘探方法，浅层地震勘察技术在探测地下采空区方面已成功地应用于工程实践中，常采用的方法有折射波法、地震层析法和面波法。

3.重力勘探：一种研究地质体引力场特征的勘探方法。由于采空区的存在，则必然与围岩存在密度差及剩余质量，从而在地面上产生重力异常。

3.2钻探

钻探是获取地表下准确的地质资料的重要方法，也是辨别采空区的最直接的方法。

四、采空区治理设计 4.1 注浆法 1.原理

指用人工的方法向地基土颗粒、土层界面或岩层的空隙（溶洞、裂隙、空隙）或采空区的垮落带和裂隙带里注入具有充填、胶结性能的浆液材料，以便硬化后增加其强度或降低渗透性的注浆施工过程。

2.适用条件

矿层开采后覆岩发生了较严重的垮塌、滑落或经稳定性评价处于欠稳定或不稳定的采空塌陷区。

3.注浆法施工工艺

首先进行钻孔的测量放样，钻机就位后，开始钻孔作业；同时，浆液的制备应同步进行，且在注浆前应对浆液进行检测，确保达到设计要求。然后进行注浆作业，达到要求的停止注浆条件后方可停止注浆，最后应对注浆完成的钻孔进行封闭。

4.2 干（浆）砌法 1.原理

采用人工对现有的采空区进行干（浆）砌来支撑顶板，以防止采空区顶板产生塌落引起地表沉降变形。

2.适用条件

采空区未完全塌落、空间较大、埋深浅、通风良好，并具备人工作业和材料运输条件，能够保障施工人员井下安全的采空区治理。

五、采空区治理质量检测

采空区治理工程具有隐蔽性和复杂性，必须对治理工程质量的最终效果进行检测。检测的目的是：检验采空区经治理后地基稳定性是否满足设计的要求。单一的检测方法很难验证注浆效果的优劣，只有在经济合理的前提下，采用多方法综合检测技术才能取得满意的结果。

5.1孔内注浆后压（注）水试验

当注浆施工结束，在检查孔中，应进行简易的压（注） 水试验，其目的主要是计算岩层的单位吸水量或渗透系数值，了解岩层的渗透性，通过与注浆前压（注）水试验结果相比较，评价注浆质量。此方法比较简单，但准确性不高。

5.2 钻探方法

钻探取芯是采空区治理工程质量检测工作中的主要技术和方法，并能为孔内物探检测和压水试验提供工作平台。

5.3 物探方法

采用地面地震波，钻孔内弹性波测井和电测探法，通过对注浆前后的检测孔内的各种信息进行分析、计算，结合钻探成果资料，根据注浆前后物理场的变化，确定注浆后浆液的充填率，结实率，量化浆液效果及质量。

5.4 地表变形观测

采空区治理后的地基稳定性能否满足要求，主要通过地表变形观测来评价。 地表变形观测直观、精度高，但工作持续时间长，且测点的位置选择及保护较难。

六、结语

各种采空区的处治方法都已在工程实践中被证明是可行的，只要根据当地的地质情况因地制宜地选择适宜的处治方法，就能达到经济合理、安全可靠地治理采空区的目的。

参考文献：

[1] 张学亮.注浆法在煤矿采空区地基处理中的应用[J].山西建筑，2007，33（14）：114-115.

[2] 山西省交通厅，中交通力公路勘察设计工程有限公司.高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册：51.