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",采空区的存在使得矿山的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。
由于一些地方对采空区疏于及时有效的回填和注浆治理,使中国地下采空区面积越来越大。采空区改变与破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡,就会产生采空区塌陷等地质灾害。
采空区塌陷是因矿体(层)采空、覆岩破坏引起的。埋藏于地下的各种大小矿体被采动、掘空后,矿体上部覆岩的力学平衡就会被打破。在重力和应力作用下,便产生裂隙和断移,地下水乘虚而入,通过裂隙向采空区渗漏,这又加速了覆岩的破坏,引起岩层和地表移动,最终形成了采空塌陷区。
塌陷区不仅会导致地下水枯竭,耕地破坏,生态环境恶化,还会使当地房屋受损,道路地裂变形,高速公路、铁路、机场等重大工程以及城市建筑因处理采空区塌陷而增加建设难度和费用。此外,地表裂缝会为地下自然煤层提供充足氧气,地下煤火会使采空区顶板承压减弱,冒落加剧,地裂缝加宽、加长,最终形成“地裂—火区—地表裂陷”的恶性循环。
探测方法
一、重力勘探方法
重力勘探方法是利用地下地质体质量亏损或盈余,在地表观测他们引起的重力异常,从而确定地下地质体的分布、大小、边界等。采空区因开采形成质量亏损,从而形成低重力异常。在煤矿采空区保存完整时,形成低值剩余重力异常。在采空区塌陷而不充水时,质量亏损值不变,但负密度值减小而影响厚度增大;充水时,亏损质量得到一定补偿,比在不充水的同样情况下,负密度值减小。无论在采空区实际存在哪种情况,按一般规律都可测出局部剩余重力异常。使用高密度、高精度微重力测量和适当的资料处理解释方法,在面积上控制采空区范围。采用数字地形多剖分体高精度地改方法及三维解释方法,以达到提高解释精确性。
二、电磁方法
1、高密度电阻率层析成像法
在现场测量时,将全部电极设置在一定间隔的测线上,然后用多芯电缆将其连接到程控式多路电极转换器上,使电极布设一次完成。为了准确、快速地采集大量数据,测量时通过程序控制实现电极排列方式、极距和测点的快速转换。并利用与系统配套的电法处理软件,对采集的数据进行各种处理,结果进行图示,使解释工作更加方便、直观。利用某电厂采空区和电阻率层析成像测量的结果,探讨了电阻率层析成像测量在煤矿采空区和斜风井巷道中的应用,结果表明,电阻率层析成像二维测量方法在煤矿采空区和斜风井巷道的探测和定位是准确和可行的;煤矿采空区和斜风井巷道内若没有水体存在,电阻率层析成像二维测量成果图中一般都是高阻异常封闭圈, 如有水体存在则表现为低阻异常封闭圈。
2、瞬变电磁法
瞬变电磁法是向地下发送一次脉冲磁场的间歇期间,观测由地下地质体受激引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场,二次场的大小与地下地质体的电性有关,低阻地质体感应二次场衰减速度较慢,二次场电压较大;高阻地质体感应二次场衰减速度较快,二次场电压较小。根据二次场衰减曲线的特征,就可以判断地下地质体的电性、性质、规模和产状等,由于瞬变电磁仪接收的信号是二次涡流场的电动势,对二次电位进行归一化处理后,根据归一化二次电位值的变化,间接解决如陷落柱、采空区、断层等地质问题。该方法具有分辨能力强、工作效率高、受地形影响小、能穿透高阻覆盖层等优势,迅速发展成为高效、快捷的物探方法。将瞬变电磁法应用于某采空区探测,效果良好,不仅推断出地下采空区的范围,而且判断了采空区的积水情况。
3、甚低频电磁法
甚低频电磁法一般用频率为15~25kHz电台发射的电磁波作为场源。当电磁波在传播过程中遇到地质体时,使其极化而产生二次电流,从而引起感应二次场,一般情况下二次场和一次场合成后的总场与一次场的振幅方向、相位均不相同,即引起了一次场的畸变。使用专门的仪器通过测量某些参数的畸变,可发现采空区的存在。甚低频电磁法工作方法通常又分倾角法和波阻抗法两种,在探测高阻体时,一般选用波阻抗法进行甚低频电磁法测量,测线方向尽量与发射台方向一致或与该方向夹角最小。
4、探地雷达
探地雷达是利用高频电磁波以宽频带短脉冲,从地面通过天线T送入地下,经反射体反射后返回地面,通过天线R接收。在介质中传播时,其电磁波强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。所以,根据接收到波的双程走时、幅度与波形资料,可推断介质的结构。探地雷达适用于探测深度较浅的目标体,由于可以更换不同频率的天线,适用面较广,且探测分辨率高,在工程中的应用已经得到认同。探地雷达数据可采用专用软件进行处理,着重进行振幅恢复、滤波、F-K滤波、反褶积处理,获得信噪比较高的时间剖面,提高了有用信号的识别,雷达时间剖面比较真实全面地反映了地下介质的变化情况,保证了资料质量,并利用地下介质的电性差异来进行分层及查明地下异常地质体。该方法具有快捷、精确的特点,尤其是对地下采空区、人防工程洞室、地下溶洞等的探测更具有优越性。
5、MT、AMT、HMT和CSAMT法
大地电磁法(MT)、音频大地电磁法(AMT)和高频大地电磁法(HMT)本质上都属于采集天然场信号的被动源频率域电磁方法,差别在于采集信号的频率不同,相应的探测深度和分辨率不同。高频大地电磁法(HMT)采集的信号频率较高,最高可达100KHz,研究的深度较浅,从地下的十几米至上千米。这个深度范围内恰是人类矿山开采、地下工程建设、地下水资源开发等生产活动最活跃的深度。因此,高频大地电磁法在短短的十多年来无论在理论研究,还是仪器实现方面都获得了极大的发展,已成为中深度采空区探测的主要方法。该方法不需要人工场源,成本低廉,具有较大的勘探深度,不受高阻层屏蔽的影响,对低阻层有较高的分辨能力。
可控源音频大地电磁法(CSAMT)是利用两端接地的有限长导线作为发射源,使用人工源激发交变电磁场,在地表观测电磁响应并计算波阻抗以及视电阻率进行勘探的一种方法。由于可控源电磁法具有高分率的特点,能够在电性上地质异常,成为采空区探测的方法之一。该方法的最大的特点是采用人工场源,大大增加了电磁信号的强度,弥补了天然场源信号微弱,不易观测等缺点。但是该方法由于场源的存在,也有着其固有的不足,如场源附加效应,近区效应,场源阴影效应,过渡带效应及设备笨重等,在一定程度上影响了该方法的应用。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”,采空区的存在使得矿山的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。 目前,地下空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题 ,随着矿山向深部开采,地压增大,地下空区在强大的地压下,容易发生坍塌事故,尤其对地下转露天开采的矿山影响很大;地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理,对露天开采带来了严重的隐患,同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。 自20世纪末以来,我国矿业开采秩序较为混乱,非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区,这是影响目前矿山安全生产的主要危害源之一 。如河南栾川钼矿、广西大厂矿区、甘肃厂坝铅锌矿、铜陵狮子山铜矿、云南兰坪铅锌矿、广东大宝山矿、湖南柿竹园矿等许多矿山都存在大量的采空区,致使矿山开采条件恶化,引起矿柱变形、相邻作业区采场和巷道维护困难、井下大面积冒落、岩移及地表塌陷等,更为严重的是空区突然垮塌的高速气流和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏,这些都给矿山安全生产构成严重威胁,并造成环境恶化、矿产资源严重浪费。解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即时状态和空间形状,为空区安全治理和资源回采提供准确的设计依据。结合栾川钼矿的实际工程地质条件,利用地下空间和采空区三维激光系统(C-ALS)对矿山的部分空区进行探测,了解其空区的形状、大小和位置,运用其自带的软件进行编辑与成图。从而确定空区在矿山平面图上的具体位置,为空区的处理提供可靠的理论依据,从而确保作业工人和设备的安全。 目前世界上先进的采空区整体解决方案是利用高密度电法等地球物理方法探测到采空区的大概位置,再使用C-ALS等激光扫描设备对采空区进行数字化和可视化,达到科学探测采空区的目的。 采空区的处理方法一般有: 垮落法、充填法、支撑法、缓慢下沉法。采空区上是不能建厂房的,你可以参考唐山南湖生态园的案例,因为那就是个采空区
更多回答:这是WOW区诶 哥们问错地方了吧 哈哈

