EH4在金湖路-金清线立交桥址煤矿采空区勘察的应用

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：

1.绪言

拟建的金湖路-金清线立交桥位于金华镇翁贡村马房边组，X130县道旁，为城市I级主干道，道路总宽25m，设计车速60Km/h，共设置三层立交桥，两条路相交处由于该区煤矿开采活跃，在地下形成大量采空区，引发大量地质灾害，场地存在不稳定因素，因工程建设需要，需对立交桥及其附近进行桥址进行采空区勘察（可研阶段）。为拟建立交的规划设计提供合理依据。

2 勘察工作方法

要评价桥址区的稳定性，首先需收集桥址区的有关资料（特别是煤矿资料），通过对资料的分析和总结，初步圈出采空区的位置和范围，然后采用野外地质灾害调查与地球物理勘探相结合的方法，对拟建桥址区的稳定性进行评估。具体方法如下：

（1）搜集资料

搜集该桥址区有关的地形地貌、气象、水文地质、工程地质、煤矿开采等资料。特别是矿区地质勘察报告、煤矿采掘工程平面图、井上井下对照图及相关文字资料、巷道分布平面图、采空区的覆岩破坏和地表移动、变形观测资料等。根据现场对当地村民的调查访问和实地勘察。

（2）工程地质调查与测绘

调查在充分收集已有资料的基础上，采用路线穿越与重点追索相结合、调查与访问相结合，以煤矿及现有的地质灾害为重点，围绕立交桥范围遭受地质灾害的可能性与受威胁程度及采空区范围进行调查及访问。调查范围以立交桥中心向外扩展200～500m进行调查。

（3）物探

目的：在工程地质调查与测绘的基础上，对已初步确认的采空区进行地球物理勘探，进一步确认采空区范围。对采空情况依然不明地段进行进一步探查，分辨出采空区及非采空区岩土的物理特征。

3 地质环境条件概述

3.1 地形地貌

拟建场区位于贵州高原第二个梯级面上，属黔中丘陵盆地的组成部分，其特点是地势较平缓，丘陵起伏，坝子连片。最高点位于拟建立交南东侧的山顶，高程1320m，最低点位于挡岩河河谷，高程1213m，相对高差达107m。

3.2 地层及岩性

拟建场区内地层从新到老主要为第四系、三叠系和二叠系地层，具体如下：

（1）三叠系下统：

大冶组(Td)：灰、深灰色微至中厚层石灰岩，夹竹叶状灰岩、鲕粒灰岩及泥页岩。区域厚30～110m；

沙堡湾组(Ts)：灰、深灰、黄绿色薄层泥页岩夹薄层灰岩、油页岩，区域厚60～95m。

（2）二叠系上统：

长兴大隆组（Pc+d）：深灰、色薄～中厚层硅质岩夹蒙脱石泥岩（3～6层）、燧石灰岩。区域厚20～45m。

龙潭组（Plt3）：一段为燧石灰岩夹砂页岩及薄煤层，厚50～90m。二段为泥页岩、砂岩与燧石灰岩夹9～10层煤层，多为透镜状产出（单层最大厚度3.75m），厚134～150m。三段为页岩、砂岩与燧石灰岩夹0～3层薄煤层，厚50-65m。主要开采的煤层为K7、K8、K9号煤层，一般开采区厚度0.6～3.0m。各层煤厚度在区域上分布均不稳定，局部厚度相对较大。采深多为地表以下150m~400m。

3.3 地质构造

拟建场区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区，构造变形复杂。在其北侧约690m处发育一产状为182°∠70°的逆断层。场区内岩层倾向72～95°，倾角约为20～40°，产状综合取值80°∠25°。

3.4 水文地质条件

3.4.1 地表水

拟建场区河流属乌江流域一级支流猫跳河。地表水体主要为挡岩河，补给主要来源是降雨，具雨源型暴涨暴落的特点。流向由南向北。河流呈“S”形位于场区的西面和北面，水深约0.5-1.0m，流量随季节变化较大，丰水期约30升/秒，枯水期约10升/秒。

3.4.2 地下水及其补给、径流与排泄

根据区内地下水赋存的地层岩性、含水介质特征和水动力条件，桥址区内地下水类型为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水、基岩裂隙水三类。

地下水补、径、排主要受降水、地形地貌、地层岩性和地质构造等控制，大气降水是规划区内地下水主要的补给来源，补给区集中在雨季，其补给方式为降水，通过岩石中的溶蚀裂隙、洼地、落水洞等形式渗入地下，补给地下水，并经裂隙和岩溶管道径流，于地势低洼、挡岩河中以泉的形式排泄。

3.5 人类工程活动

拟建桥址区的人类工程活动主要为煤矿开采（目前已停采）、金清线的修建、村民房屋修建、农业耕种等。据走访调查：拟建场区内及附近地下工程活动主要为煤矿开采（翁贡七组煤矿、兴土煤矿、富宏煤矿等），并且引发该区地表发生变形，主要表现为地裂缝和塌陷坑，但该工程活动无开采记录资料佐证。

4 桥址区工作成果

4.1 资料收集与分析成果

4.1.1桥址区煤矿资源开采概况

拟建桥址区内煤矿资源较丰富，含煤地层为二叠系上统龙潭组，一般情况下有9至13层煤，大部分煤层分布不均匀，埋深相对较浅，相对较易开采。据访，区内的煤矿开采活动开始很早，以富宏煤矿为代表的煤矿在1962年即已开采。

根据收集到的资料，主要开采煤层为K7、K8煤层，为山区多煤层重复采动，K7煤层厚度1.35~3.54m，平均厚度1.39m，K8煤层厚度0.69~1.82m，平均厚度1.06m。采深多为地表80~300m以下，最大采深650m。开采方式为斜井开拓，走向长壁炮采。

4.1.2采空区范围

由于收集到的资料有限且可信度低，因此无法准确判定采空区范围，故只能通过当地走访调查，据当地村民介绍，煤矿开采挖至山脚，因无准确的资料可利用，初步确定采空区范围以矿界为边界。

4.2 现状地质灾害发育特征

该立交桥址区煤矿资源丰富，采煤活动强烈，发育塌陷坑、地裂缝、地面沉降等由采煤活动引发的地质灾害，对工程建设危害程度大。在立交桥址区地表发育2个塌陷坑(编号为TX1和TX2)，其中TX1位于桥址区的稻田内，发生时间2009年8月，距离桥墩仅1.3m，圆形，上口直径约5米，向下延伸逐渐变小，可见深度8米；TX2位于桥址区外南西侧38m处一民房旁的耕地内，发生时间2012年8月，呈长椭圆形，长约5m，宽约1～2米，因存在安全隐患，已被村民用土回填，目前可见深度1~2m。

4.3物探成果

4.3.1 概况

在工程地质调查与测绘的基础上，对已初步认定的采空区进行试验，确定采空区及非采空区岩土的物性特征，进一步对未知采空地段进行物探解译。由于该立交范围有高压线，采空区勘察中常用的电法及电磁法受其影响较大。经业主单位协调，在做物探工作前，暂停高压线的输电。

本次工作所用仪器为美国Gemotric公司和EMI公司联合生产的EH-4双源电磁系统，由中线向外扩展500m为物探范围。物探测线沿金湖路延伸方向布设，受停电时间的限制，共完成3条测线，测线长875m，测点点距5m。

4.3.2测线布置

针对该项目的特点，受停电时间的限制，完成测线3条，编号分别为EH4-1- EH4-1’、 EH4-2- EH4-2’和EH4-3- EH4-3’。为便于类比分析，EH4-2- EH4-2’测线横穿已知2个塌陷坑位置；测点距5m。

5 结论

根据以上调查成果，在桥址区发育两个塌陷坑，且塌陷坑TX2发生时间较新（2012年08月），说明当时地表的变形尚处于发展阶段；另外根据根据连续电阻率剖面成像法（EH-4）测试数据及解译，在剖面上存在明显低阻异常带，结合调查测绘和收集资料，因此，综合判定评估区地下存在岩溶空腔、岩体破碎带或富集水的采空区。

根据以上综合分析评价，桥址区物探结果判定的采空区与矿界、塌陷坑及该区域的煤层开采深度基本吻合，有一定的精度，可作为桥址区可研阶段设计的依据。