一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法，涉及地下开采技术领域；该方法包括步骤：资料的收集、勘察场区的地质调查与测绘、勘察场区的专项调查、采空区的物探勘察、工程钻探、地质力学模拟试验、地质勘察BIM模型的建立、编写勘察成果报告以及资料的整理和归档；本发明专利技术的有益效果是：解决了城市密集区大跨度浅埋灰岩勘察精度不高的问题，操作安全可靠，为类似工程的设计治理、土地利用及城市地下空间利用的适宜性评估提供了较为精确的一手资料。

A Comprehensive Survey Method for Large Span Shallow Buried Limestone Goaf

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法
本专利技术涉及地下开采
，更具体的说，本专利技术涉及一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法。
技术介绍
采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒、落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。现有技术中，目前处理这类采空区的方法有两种：第一种是全开挖法，即把采空区开挖，采用填料直接回填。此方法破坏了围岩的整体性，对围岩的应力变化很难控制，存在安全隐患，且此方法工程量巨大、费用高。第二种是进行挖孔或钻孔使采空区和外界贯通后灌注混凝土或浆液，此法能最大限度地保证围岩的完整性。在大跨度灰岩采空区进行勘察作业时，很显然只能够采用第二种方法，但是，采空区位于城市密集区，属于岩溶强发育区，有较大可能存在着多层的采空区或岩溶区。在采空区较多且相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法，其特征在于：该方法包括以下的步骤：A、资料的收集，通过收集的资料，画出勘察场区中采空区影响区域和压覆资源区域，并标明其影响范围；通过参数的收集，对采空区影响区域进行稳定性评估，对岩溶塌陷危险性进行评价；B、勘察场区的地质调查与测绘，调查与测绘的范围为勘察场区边界外扩300m，应包括下伏采空区及岩溶塌陷区及其变形影响的范围；C、勘察场区的专项调查，包括采空区的专项调查和岩溶塌陷区的专项调查，其中，采空区的专项调查用于形成采空区水文地质图、采空区和巷道分布图、采空区工程地质平面图与剖面；岩溶塌陷区的专项调查内容包括地质地貌、气象与水文、地层、地质构造、新构...

【技术特征摘要】
1.一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法，其特征在于：该方法包括以下的步骤：A、资料的收集，通过收集的资料，画出勘察场区中采空区影响区域和压覆资源区域，并标明其影响范围；通过参数的收集，对采空区影响区域进行稳定性评估，对岩溶塌陷危险性进行评价；B、勘察场区的地质调查与测绘，调查与测绘的范围为勘察场区边界外扩300m，应包括下伏采空区及岩溶塌陷区及其变形影响的范围；C、勘察场区的专项调查，包括采空区的专项调查和岩溶塌陷区的专项调查，其中，采空区的专项调查用于形成采空区水文地质图、采空区和巷道分布图、采空区工程地质平面图与剖面；岩溶塌陷区的专项调查内容包括地质地貌、气象与水文、地层、地质构造、新构造运动与地震；D、采空区的物探勘察，针对地下采空区规模及空间展布情况，选定等值反磁通瞬变电磁法、电磁波CT、二维声呐扫描技术、地震波CT、孔内电视成像以及高密度电法其中几种实现物探勘察；E、工程钻探，结合步骤A-步骤D的结果，对钻孔进行布置，以探明各地层的埋深、厚度、分布情况、各地层岩性特征，以配合孔内物探测试；具体的，工程钻探工艺包括以下的步骤：e1、在采空区范围内，若基岩面的埋深小于20m时，开孔钻头的直径R＝150mm，钻孔至基岩层后，下φ146mm钢套管至基岩面以下1-2m，向孔底注入水泥浆，待15小时以上初凝后，更换直径R＝130mm的钻头，继续施工；若基岩面埋深大于20m时，直径R＝150mm的钻头达到20m以下后，下φ146mm钢套管至20m，再采用直径R＝130mm的钻头钻入基岩面1-2m后，下φ127钢套管，并向孔底注入水泥浆；e2、在上述步骤e1中，当钻孔穿过第一层洞室或溶洞时，钻孔的孔径应不小于110mm，穿过第一层洞室或溶洞时，需继续往洞底钻进1-2m，此后更换直径R＝91mm的钻头继续施工；若钻孔穿过第二层洞室或溶洞时，钻孔方法与穿过第一层洞室或溶洞时相同；e3、钻孔结束后，对需要做CT测试的钻孔，下入PVC管；在步骤e1-e3完成后，形成钻探成果柱状图；e4、在钻孔内采用三维激光扫描C-ALS空腔扫描系统进行扫描成图，在两个钻孔内进行孔间电磁波测试取得剖面图；e5、根据钻探成果柱状图，结合空腔扫描系统成果图、跨孔电磁波CT剖面成果图以及步骤D中的物探勘察结果，确定采空区和岩溶区的平面位置及空间分布，形成勘察场区采空区及岩溶区地质平面图、采空区地质横断面图和采空区地质纵断面图；F、地质力学模拟试验：f1、根据步骤E中得到的地质勘察资料，采用相似模型实验，对分布有溶洞、地下采空区的三层巷道区域的地下空洞区域进行三维地质力学模型试验，模拟岩层受到荷载作用条件下的变形与破坏情况；f2、根据步骤E中得到的地质勘察资料，采用数值模拟方法，模拟荷载作用下地层沉降的过程，定性的分析地质风险的发生和发展；f3、综合步骤f1和f2中的两项研究结果，为该研究区域土地利用的适宜性评估提供实验参考依据；G、地质勘察BIM模型的建立，以勘察钻孔数据，测绘数据、物探数据为基础，根据各钻孔的地质分层信息、洞内扫描获取的溶洞、采空区走向、尺寸信息以及地下水位信息地质信息建立采空区的地下三维地质信息模型，即地质勘察BIM模型。2.根据权利要求1所述的一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法，其特征在于：所述的步骤A中，收集的资料包括但不限于：勘察场区内采石场矿产分布图、矿产资源勘测定界图、采掘平面图、井上下对照图及压覆资源储量计算书、大理岩矿综合地质柱状图、采石场开采地质报告、大理岩矿底板；所述的步骤A中，对采空区影响区域进行稳定性评估时，所收集的参数包括：采空区形成年代、组成方式、开采方式、顶板管理方式、闭矿年代回采率、采深采厚比、大理岩顶板埋深；对岩溶塌陷危险性进行评价时，所收集的参数包括：自然地理、气象、水文及区域地质概况、区域岩溶发育特征及塌陷分布规律、岩溶塌陷致灾因素；还包括地下水位埋深、水位基岩面距离、岩溶类型、土层厚度、土层结构、线岩溶率、地质构造、水力联系及开采井密度。3.根据权利要求2所述的一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法，其特征在于：该方法还包括步骤H，编写勘察成果报告：其中，采空区勘察成果包括：步骤A中收集的资料与分析成果、区域地质调绘、物探、钻探、试验成果，采空区的影响长度，矿产资源采掘的层数、采掘厚度、顶板岩性、开采时限、开采方法、回采率、顶板管理方法、塌陷情况，采空区稳定性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根强，贾海鹏，钟召方，裴俊勇，
申请(专利权)人：深圳市勘察研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44