CN113031107A - 一种煤窑采空区勘察方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤窑采空区勘察方法，所述方法包括：开展调绘，并通过煤矿窑口测量得到所述采空区的勘察范围；根据所述调绘结果分析煤层在地表的投影是否与所述线性工程的线路方案相交，开展槽探；根据槽探结果，相应的布置地表物探测线；分析所述物探解译结果，根据所述物探解译结果布置钻孔，核实所述煤窑是否存在采空区；若存在采空区，在终孔后对所述钻孔进行孔内摄像，得到孔内地层分布，与每个所述钻孔的岩心鉴定结果进行对比分析，最终确定采空区分布深度和采空区分布厚度。本发明通过采用区域地质分析，窑口地表测量定位、槽探、物探、钻探和孔内摄像等方法，准确查清了采空区开采深度和厚度，为线路方案选择提供合理建议。

Description

一种煤窑采空区勘察方法

技术领域

本发明涉及铁路工程地质勘察技术领域，具体而言，涉及一种煤窑采空区勘察方法。

背景技术

煤矿采空区是铁路工程规划和建设中遇到的重要不良地质问题之一，规模矿山的采空区一般分布面积广，开采厚度大，沉降变形明显，危害性强，采用地表沉降观测，地表物探、钻探及井内测量等勘察方法可较为准确查明采空区的边界及性质，为铁路在大面积采空区影响范围以外通过提供依据。而集体或个人私采小煤窑受煤层分布及条件限制，一般自地表煤层露头开采，开采时间久远、关停多年，采厚小，采空区规模不大且分布零散，准确资料缺失、范围模糊，地表沉降变形小等特点，直接照搬大面积采空区的勘察方法难以有效查清其分布特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤窑采空区勘察方法，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种煤窑采空区勘察方法，所述方法包括：

根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，同时测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，确定所述采空区的勘察范围；

在所述采空区的勘察范围内，根据所述调绘结果分析煤层在地表的投影是否与所述线性工程的线路方案相交，若相交，则在地表相交处沿所述线性工程的线路走向开展槽探；

根据槽探结果，沿槽探方向相应的布置地表物探测线，若所述煤窑窑口在所述线性工程的线路两侧，且所述煤窑沿煤层走向向所述线性工程的线路方向开采，则还需要自所述煤窑窑口向所述线性工程的线路沿岩层走向布置物探测线，最终得到物探解译结果；

分析所述物探解译结果，根据所述物探解译结果布置钻孔，通过钻孔取得岩心，对所述岩心进行岩心鉴定，记录每个所述钻孔的孔内钻进情况并结合每个所述钻孔的岩心鉴定结果核实所述煤窑是否存在采空区；

若存在采空区，在终孔后对所述钻孔进行孔内摄像，得到孔内地层分布，与每个所述钻孔的岩心鉴定结果进行对比分析，并结合所述物探解译结果，最终确定采空区分布的范围、深度和厚度。

可选的，所述开展调绘包括:

测量所述煤窑所在区域的地层产状、测量所述煤窑所在区域的地层界线和测量所述煤窑所在区域的地形地貌。

可选的，所述根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，同时测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，得到所述采空区的勘察范围，包括：

根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，根据所述调绘结果划分所述区域的煤层范围，根据所述煤层范围得到所述采空区的初步勘察范围；

在所述初步勘察范围内，测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，结合所述调绘结果，得到所述采空区的勘察范围。

可选的，所述在所述初步勘察范围内，测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，结合所述调绘结果，得到所述采空区的勘察范围，包括：

在所述初步勘察范围内，根据对采空区收集到的资料和调查访问的结果，测量定位煤窑窑口坐标、高程及窑口附近地层产状；

结合所述煤窑所在区域的地层产状和所述煤窑所在区域的地形地貌初步确定煤层开采方向和开采范围，剔除对线路方案无影响的采空区，缩小勘察范围，得到所述采空区的勘察范围。

可选的，所述根据槽探结果，相应的布置地表物探测线，包括:

若通过槽探可以揭露煤层，则沿线性工程走向方向布置地表物探测线；

若通过槽探不可以揭露煤层，则沿线性工程的线路方向覆盖整个所述初定勘察范围布置地表物探测线。

可选的，当探测深度不大于100m时采用高密度电法或瞬变电磁法开展物探；当探测深度大于100m时采用大地音频电磁法或瞬变电磁法开展物探。

可选的，所述综合分析物探解译结果，根据解译结果布置钻孔，通过所述钻孔取得岩心，对采取的岩心进行岩心鉴定，包括：

综合分析物探解译结果，物探解译的异常点布置验证钻孔，物探未能揭示异常的按照小煤窑推测开采深度结合煤层产状布置钻孔；

对所述验证钻孔和所述钻孔取得岩心，进行岩心鉴定。

可选的，所述钻孔采用双管绳索取心钻进工艺。

本发明的有益效果为：

1、本发明针对铁路、公路等线性工程与煤层走向成大角度相交横穿小煤窑老采空区的工况条件，通过采用区域地质分析，窑口地表测量定位，槽探及岩层、煤层产状测量，地表物探，绳索取心钻探及岩心鉴定与孔内摄像对比手段，逐步缩小勘察范围，提高勘察精度，进而准确查清采空区分布范围，开采深度和开采厚度，为线路方案选择和工程措施提供合理建议。

2、本发明按照“面—线—点”的顺序逐渐缩小勘察范围的原则，与对应按照分析地质资料，调查测绘和测量，地表槽探和物探，钻探、孔内摄像和室内试验多手段层层递进加深和对比分析的综合勘察方法，避免勘察工作的盲目性，有效优化勘探工作，提高勘察的效率及准确度，提高勘探质量，具有良好的经济效益和推广前景。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例提供了一种煤窑采空区勘察方法，该方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。

步骤S1、根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，同时测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，确定所述采空区的勘察范围；

步骤S2、在所述采空区的勘察范围内，根据所述调绘结果分析煤层在地表的投影是否与所述线性工程的线路方案相交，若相交，则在地表相交处沿所述线性工程的线路走向开展槽探；

步骤S3、根据槽探结果，沿槽探方向相应的布置地表物探测线，若所述煤窑窑口在所述线性工程的线路两侧，且所述煤窑沿煤层走向向所述线性工程的线路方向开采，则还需要自所述煤窑窑口向所述线性工程的线路沿岩层走向布置物探测线，最终得到物探解译结果；

步骤S4、分析所述物探解译结果,根据所述物探解译结果布置钻孔，通过钻孔取得岩心，对所述岩心进行岩心鉴定，记录每个所述钻孔的孔内钻进情况并结合每个所述钻孔的岩心鉴定结果核实所述煤窑是否存在采空区；

步骤S5、若存在采空区，在终孔后对所述钻孔进行孔内摄像，得到孔内地层分布，与每个所述钻孔的岩心鉴定结果进行对比分析，并结合所述物探解译结果，最终确定采空区分布的范围、深度和厚度。

在步骤S4和步骤S5中，通过双管钻具与孔内摄像相结合的手段，可以准确判断采空区的深度和厚度信息，避免使用常规手段导致岩芯采取率不足情况的发生，进而避免出现采空区遗漏。

在本公开的一种具体实施方式中，步骤S1中，所述开展调绘包括:

测量所述煤窑所在区域的地层产状、测量所述煤窑所在区域的地层界线和测量所述煤窑所在区域的地形地貌。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S1，还可以包括步骤S11和步骤S12。

步骤S11、根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，根据所述调绘结果划分所述区域的煤层范围，根据所述煤层范围得到所述采空区的初步勘察范围；

步骤S12、在所述初步勘察范围内，测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，结合所述调绘结果，得到所述采空区的勘察范围。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S12，还可以包括步骤S121和步骤S122。

步骤S121、在所述初步勘察范围内，根据对采空区收集到的资料和调查访问的结果，测量定位煤窑窑口坐标、高程及窑口附近地层产状；

步骤S122、结合所述煤窑所在区域的地层产状和所述煤窑所在区域的地形地貌初步确定煤层开采方向和开采范围，剔除对线路方案无影响的采空区，缩小勘察范围，得到所述采空区的勘察范围。

通过步骤S121和步骤S122可有效缩小地质勘探的范围，减少勘探工作量。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S3中，所述根据槽探结果，相应的布置地表物探测线，包括:

若通过槽探可以揭露煤层，则沿线性工程走向的方向布置地表物探测线；

若通过槽探不可以揭露煤层，则沿线性工程的线路方向覆盖整个所述初定勘察范围布置地表物探测线。

通过步骤S3中开展的槽探，可指导针对性开展物探和钻探，降低物探和钻探的盲目性。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S3中，当探测深度不大于100m时采用高密度电法或瞬变电磁法开展物探；当探测深度大于100m时采用大地音频电磁法或瞬变电磁法开展物探。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S4中，所述综合分析物探解译结果，根据解译结果布置钻孔，通过所述钻孔取得岩心，对采取的岩心进行岩心鉴定，包括：

综合分析物探解译结果，物探解译的异常点布置验证钻孔，物探未能揭示异常的按照小煤窑推测开采深度结合煤层产状布置钻孔；

对所述验证钻孔和所述钻孔取得岩心，进行岩心鉴定。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S4中，为避免缺失采空物质和软弱煤层，所述钻孔采用双管绳索取心钻进工艺。

在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S4后，还包括：

采取煤层及相关地层进行室内成分和岩土物理力学试验，最终根据全部的勘察工作，完成勘察报告、相关平面图像和相关剖面图像，指导线路方案选择，提供工程措施建议。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种煤窑采空区勘察方法，其特征在于，包括：

根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，同时测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，确定所述采空区的勘察范围；

在所述采空区的勘察范围内，根据所述调绘结果分析煤层在地表的投影是否与所述线性工程的线路方案相交，若相交，则在地表相交处沿所述线性工程的线路走向开展槽探；

根据槽探结果，沿槽探方向相应的布置地表物探测线，若所述煤窑窑口在所述线性工程的线路两侧，且所述煤窑沿煤层走向向所述线性工程的线路方向开采，则还需要自所述煤窑窑口向所述线性工程的线路沿岩层走向布置物探测线，最终得到物探解译结果；

分析所述物探解译结果，根据所述物探解译结果布置钻孔，通过钻孔取得岩心，对所述岩心进行岩心鉴定，记录每个所述钻孔的孔内钻进情况并结合每个所述钻孔的岩心鉴定结果核实所述煤窑是否存在采空区；

若存在采空区，在终孔后对所述钻孔进行孔内摄像，得到孔内地层分布，与每个所述钻孔的岩心鉴定结果进行对比分析，并结合所述物探解译结果，最终确定采空区分布的范围、深度和厚度。

2.根据权利要求1所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：所述开展调绘包括:

测量所述煤窑所在区域的地层产状、测量所述煤窑所在区域的地层界线和测量所述煤窑所在区域的地形地貌。

3.根据权利要求1所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：所述根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，同时测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，得到所述采空区的勘察范围，包括：

根据所述煤窑所在区域的地质资料和线性工程的线路方案开展调绘，根据所述调绘结果划分所述区域的煤层范围，根据所述煤层范围得到所述采空区的初步勘察范围；

在所述初步勘察范围内，测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，结合所述调绘结果，得到所述采空区的勘察范围。

4.根据权利要求3所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：所述在所述初步勘察范围内，测量定位所述煤窑窑口坐标、高程和所述煤窑窑口附近地层产状，结合所述调绘结果，得到所述采空区的勘察范围，包括：

在所述初步勘察范围内，根据对采空区收集到的资料和调查访问的结果，测量定位煤窑窑口坐标、高程及窑口附近地层产状；

结合所述煤窑所在区域的地层产状和所述煤窑所在区域的地形地貌初步确定煤层开采方向和开采范围，剔除对线路方案无影响的采空区，缩小勘察范围，得到所述采空区的勘察范围。

5.根据权利要求1所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：所述根据槽探结果，相应的布置地表物探测线，包括:

若通过槽探可以揭露煤层，则沿线性工程走向方向布置地表物探测线；

若通过槽探不可以揭露煤层，则沿线性工程的线路方向覆盖整个所述初定勘察范围布置地表物探测线。

6.根据权利要求1所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：当探测深度不大于100m时采用高密度电法或瞬变电磁法开展物探；当探测深度大于100m时采用大地音频电磁法或瞬变电磁法开展物探。

7.根据权利要求1所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：所述综合分析物探解译结果，根据解译结果布置钻孔，通过所述钻孔取得岩心，对采取的岩心进行岩心鉴定，包括：

综合分析物探解译结果，物探解译的异常点布置验证钻孔，物探未能揭示异常的按照小煤窑推测开采深度结合煤层产状布置钻孔；

对所述验证钻孔和所述钻孔取得岩心，进行岩心鉴定。

8.根据权利要求1所述的煤窑采空区勘察方法，其特征在于：所述钻孔采用双管绳索取心钻进工艺。