地下采空区的勘察设计与治理技术

在矿山建设中，采空区的勘察设计与治理是矿山工程建设中的一项重要内容。由于地下采空区具有隐伏、不均匀、不稳定等特点，因此在勘察设计过程中必须要有针对性地选择勘查方法，并对勘察成果进行分析处理，以确保工程建设的安全性。地下采空区是指在地下开采矿产资源时，由于某种原因造成采空区的出现。在采空区内一般会存在积水、瓦斯和有害气体等，如果不进行处理就会对煤矿生产产生一定的安全隐患。因此，必须要在进行地质勘察过程中采用多种方法进行勘察，同时还要采用多种技术对地下采空区进行综合治理，以此来有效控制和避免地质灾害的发生

一、采空区分布范围的勘察

采空区的分布范围是采空区治理工程设计与治理施工的首要工作，这是保证工程建设质量和施工安全的前提。在进行采空区分布范围勘察时，首先要对矿区周边进行详细调查，然后根据采空区的分布情况和规模确定出地下采空区的分布范围，并根据采空区的分布情况来选择勘察方法。如果不能确定地下采空区的分布范围，那么在进行治理时就会存在一定的安全隐患，也就会影响到整个工程的建设质量和施工安全。因此，必须要进行详细地调查，并在此基础上制定出详细的勘察设计方案。例如可以采用物探法对采空区的分布范围进行勘察，这种方法可以有效地提高勘探效率和勘探精度，可以为后续治理工作提供准确数据。物探法主要包括瞬变电磁法、高密度电法、地震映像法、激发极化法和地质雷达法等。这些方法具有操作简便、探测精度高、成本低和效果好等特点，适合在城市地下采空区勘察中应用。

二、采空区探测方法选择

（1）地球物理法，是利用电磁波的反射或折射现象来探测地下物体的方法，具有很强的穿透性、较高的分辨率和较好的现场探测效果。由于地下采空区的岩层不均匀，在弹性和电性上表现出明显差异，因此要采用地球物理法进行勘查，以此来准确地探测采空区。根据采空区的位置、形态、大小等特点，在进行采空区勘查时一般可以采用物探方法进行勘查。物探方法主要包括地震勘探、电磁法、电法勘探和地震反射波法等。这些方法是目前常用的勘察采空区的方法，但是不同的勘察方法需要采用不同的探测手段和测量设备，因此在选择勘查方法时必须要结合采空区的特点进行分析，选择适合采空区特点的勘查方法。

（2）高密度电阻率法，该方法是通过地球物理原理来实现对地下采空区进行探测和勘察。根据不同采空区大小和形状特点，可利用电阻率法进行勘察。该方法具有成本低、效率高、非破坏性等特点，是目前常用的勘察地下采空区的方法。该方法在勘察过程中不需要对地表进行处理，而且该方法具有较好的分辨率和准确性，因此在实际应用中可以采用高密度电阻率法对地下采空区进行勘查。

（3）瞬变电磁法是目前常用的一种探测地下采空区的方法。该方法通过测量地下空间中不同介质之间电阻率差异来实现对地下采空区进行探测。在进行勘察过程中可以采用瞬变电磁法和地震反射波法等进行勘察。在进行勘探时要根据采空区分布特征、埋深和形态等特点选择适合其特点的探测方式，以此来达到提高勘查效率和准确性的目的。在进行勘察时要根据不同采空区规模大小、分布情况等特点选择适合其特点的勘查方法。

三、采空区治理方法

1、地表注浆法是指在采空区上方开挖一定宽度的孔，然后通过注浆的方法对采空区进行治理。地表注浆法适用于采空区上方存在软弱岩层或者是裂隙较大的情况，而地表注浆法的原理是利用高压水流，对岩体进行爆破，以此来使岩层出现裂缝。

2、充填法：充填法是指在采空区下方，对采空区进行充填，以此来防止采空区内产生的压力过大而发生变形或者破坏。充填法主要适用于采空区下方存在大量裂隙或者是厚度较大的岩层时。

3、封闭顶板法是指在采空区上方建造一个封闭的棚子，以此来阻止地下岩石的冒落现象。

4、井壁加固法是指在采空区上方建造一个井壁，并在井壁内安装一定数量的钢筋混凝土管，以此来增加井壁的刚度。

5、加固地基法是指在采空区上方建造一个基础，然后对基础进行加固，以此来增加采空区基础的稳定性。

四、综合防治措施

为了能够有效地治理采空区，必须要对采空区进行综合防治措施，在进行综合治理时，必须要针对不同的采空区制定不同的治理措施。

首先，在采空区内部施工时，必须要设置隔离层，防止由于采空区的存在而对周围的建筑物产生影响。

其次，在对采空区进行治理时，必须要根据实际情况来采取有效措施。在处理地下采空区时，必须要采取综合措施。首先，可以采用注浆加固法对地下采空区进行加固处理，一般可以采用注浆加固法和充填加固法两种方式进行。在采用注浆加固法时，需要根据具体情况来选择合理的注浆压力和注浆速度等参数。一般情况下，如果采空区的顶板是由风化岩体构成的话，那么可以采用注浆法对其进行加固处理。在对地下采空区进行处理时，可以采用充填法和注浆法相结合的方式来进行。此外，还可以采用水泥浆和混凝土来对采空区进行处理。此外还要对地面建筑物的沉降、倾斜、开裂等现象进行处理。在治理过程中还必须要考虑到当地的气候条件、地质条件、水文地质条件等。

五、结论

地下采空区勘察设计与治理技术是矿山建设中的一项重要内容，其具有复杂性和综合性特点。由于地下采空区具有隐伏、不均匀、不稳定等特点，因此在进行勘察设计时，必须要根据实际情况采用多种方法进行勘察。通过采用多种方法可以有效地查明地下采空区的分布范围、规模大小、地质构造情况以及积水情况等，同时还能够对采空区的稳定性和安全性进行分析。在进行采空区治理时，一般要采取针对性措施，如注浆加固、充填等方式，并要对其进行长期监测，及时掌握治理效果和稳定性。此外，还可以采用注浆堵水、注浆加固等方法来治理地下采空区的积水问题。随着我国经济社会的快速发展和科学技术水平的不断提升，各种新型技术与装备得到了广泛应用和发展。在矿山工程建设中，地下采空区的勘察设计与治理技术得到了进一步提升，并且取得了较好的应用效果。