煤矿塌陷区工程地质问题
㈠ 地面塌陷勘查中解决的主要地质问题
4.2.1勘查的基本要求
4.2.1.1查明塌陷区自然地理条件及地质环境
（1）气象要素：多年平均降雨量、月降雨量分配及雨季降雨量特征，一次最大降雨量及暴雨特征等；
（2）水文要素：地表溪河年总径流量及其分配，平均流量及最大流量，洪、枯、平水期水位高程和变幅；
（3）地质环境要素
a.地形和地貌类型的特征和分布；
b.地层岩性和地质构造，第四系沉积物的成因类型、沉积层序和岩性结构及其分布；可溶岩的层位、岩性、结构、产状及其与非可溶岩的接触关系，划分岩溶层组类型；基岩面的起伏形态。隐伏的溶沟、溶槽、洼地、漏斗、槽谷等岩溶形态的分布与特征；断裂破碎带的产状、规模、构造岩结构特征与胶结程度；土洞的发育和分布特征。塌陷区场地地震裂度、震害特征等；
c.含水层类型、特征及分布，地下水流场特征，地下水的出露条件及其流量与水位动态特征，含水层之间及与附近地表水体的水力联系。
4.2.1.2查明塌陷发育史、发育现状及其形成条件
（1）古、老塌陷及有关现象的遗迹；
（2）塌陷的形态特征与分布范围；
（3）塌陷区地质结构特征与水动力条件，可溶岩的岩溶层组类型与岩溶发育程度，第四系覆盖层的岩性结构与厚度，各类土的工程地质性状、水化学性质及其空间变化规律，地下水类型与埋深及其动态特征等。
4.2.1.3确定塌陷发育的动力因素，研究其动态特征及其与塌陷的相关关系，研究塌陷的变形破坏机制
4.2.1.4评价塌陷区的稳定性，预测其发展趋势，确定塌陷的危害性
4.2.1.5若为黄土塌陷，应查明黄土的工程地质特征及水理性质
4.2.2地球物理勘查解决的主要地质问题
（1）第四系覆盖层的岩性、厚度及分布，古河道、埋藏洼地、漏斗、槽谷的分布范围；
（2）查明基岩埋深及基岩面的起伏形态；
（3）查明隐伏断裂的产状、规模及破碎带特征；
（4）查明采空区、土洞、岩溶洞隙、地下河管道及岩溶发育带的埋藏条件、形态规模、空间分布和充填特征；
（5）查明岩土松动带的分布范围、岩性的完整性及弹性力学参数；
（6）查明地下水的流向及流速。
㈡ 岩溶地区的主要工程地质问题是什么及其研究意义.
主要工程地质问题有三类：渗漏问题；地基稳定性问题；地下洞室版稳定和突然涌水、涌泥问题权。
研究意义：岩溶地区有许多可以利用的有利条件，如地下蕴藏丰富的喀斯特水资源；地下洞穴中富集石油、天然气、砂矿及矿泉资源；各种奇特的地貌现象常是很好的旅游资源；喀斯特洞穴曾是人类祖先的栖居地，蕴藏着宝贵的考古资源。但是，岩溶也带来许多问题，如喀斯特山区耕地少、地表水少，洼地易积水成灾；采矿、地下开挖工程会遇到喀斯特涌水；地面工程建设中会遇到工程地基的地面塌陷、水库漏水和喀斯特气爆水库地震、坝基溶蚀引起溃坝等，这对工农业建设是不利因素。总之，对岩溶地区工程地质研究有利于人们合理开发利用自然资源、尽量保证工程安全等。
㈢ 矿山环境地质问题一般区（Ⅲ）
Ⅲ-01：西藏尼玛—申扎地区矿山以占用破坏土地为主的一般区
该区面积27000km2，区内采砂金、铜矿为主，矿山环境地质问题主要是占用破坏土地与环境污染。
Ⅲ-02：西藏日喀则—山南地区以地面塌陷、占用破坏土地为主的一般区
该区面积9062km2，区内分布有14个矿山企业，以小型为主，主要开采砂金、铜、铬铁、锑、地热水、石材等。砂金矿目前经整顿停产，小型铬铁矿、铜矿、锑矿开采易诱发地面塌陷、地裂缝等矿山环境地质问题，矿业活动占用破坏土地面积大，羊八井地热开采易引起地面沉降，但沉降量较小，据监测羊八井地热开采几十年来引起的地面累计沉降量仅有几毫米。
Ⅲ-03：川西高原宝兴—汶川地区以草原破坏为主的一般区
该区面积8016km2，区内开采矿产有石灰岩、磷矿、铅锌矿。矿山环境地质问题主要是占用破坏土地。
Ⅲ-04：川西甘洛—乐山地区以滑坡、占用破坏土地为主的一般区
该区面积4500km2，区内以采铅锌矿、石灰石、煤矿为主，主要矿山环境地质问题是滑坡、占用破坏土地和环境污染。
Ⅲ-05：川西木里—石棉地区以滑坡、地面塌陷、占用破坏土地为主的一般区
该区面积7312km2，主要开采铜矿、金矿、石棉、铅锌矿、花岗石，矿山环境地质问题主要是滑坡、地面塌陷、占用破坏土地。
Ⅲ-06：川西宁南—雷波地区以滑坡、占用破坏土地为主的一般区
该区面积3000km2，主要开采铅、锌、石灰石，矿山环境地质问题主要是滑坡、占用破坏土地、环境污染。
Ⅲ-07：四川广安—邻水地区以滑坡、煤矸石自燃、环境污染和占用破坏地为主的一般区
该区面积797km2，区内主要开采煤、页岩、石灰岩，矿山环境地质问题主要是滑坡、煤矸石自燃、占用破坏土地、环境污染。
Ⅲ-08：重庆开县—巫溪地区以占用破坏土地、环境污染为主的一般区
该区面积937km2，主要开采煤、石灰岩，矿山环境地质问题主要是占用破坏土地、环境污染。
Ⅲ-09：重庆梁平—垫江地区以占用破坏土地、环境污染为主的一般区
该区面积1041km2，主要开采煤矿、石灰岩、砖瓦页岩，矿山环境地质问题主要是占用破坏土地、粉尘造成的大气污染。
Ⅲ-10：贵州普定—黔西地区以地面塌陷、占用破坏土地、环境污染为主的一般区
该区面积2750km2，主要开采煤、硫铁矿、金矿、石灰岩，矿山环境地质问题主要为地面塌陷、占用破坏土地、环境污染。
Ⅲ-11：贵州麻江—雷山地区矿山以滑坡、占用破坏土地为主的一般区
该区面积3825km2，主要开采煤矿、铝土矿、锌矿、石灰岩，矿山环境地质主要是滑坡、占用破坏土地。
Ⅲ-12：贵州益县—兴义地区以崩塌、地面塌陷、占用破坏土地、环境污染为主的一般区
该区面积1125km2，主要开采煤矿、金矿，矿山环境地质问题主要是崩塌、地面塌陷、占用破坏土地、污染环境等。
Ⅲ-13：云南武定—东川地区以占用破坏土地、泥石流、环境污染为主的一般区
该区面积2500km2，主要开采铜矿、铅锌矿、钛砂矿、石英砂矿，矿山环境地质问题主要是占用破坏土地、泥石流、环境污染等。
Ⅲ-14：云南文山—开远以占用破坏土地、环境污染为主的一般区
该区面积2868km2，主要开采锰矿、锌矿、粘土和石灰石，矿山环境地质问题主要是占用破坏土地、污染水系等。
Ⅲ-15：云南维西地区以占用破坏土地为主的一般区
该区面积1406km2，主要开采铜矿、煤矿、建筑用砂，矿山环境地质问题主要是占用破坏土地、沙化和滑坡等。
㈣ 煤矿采空区地面沉降、塌陷的机理
随着地下开采工作面的推移，上覆岩层内部的原始应力平衡状态受到破坏，岩层内部的应力重新分布以达到新的平衡。采场顶板的变形过程与上覆岩层的变形过程是不同的，即采场的顶板岩层变形、层面开裂、弯曲、离层，达到极限垮距开始断裂、垮落，形成初次垮落乃至周期性垮落过程。在非充分采动过程中，采场上覆岩层表现出垮落、断裂、离层、移动和变形等特征，形成四个带，即垮落带、断裂带、离层带和整体弯曲下沉带。在充分采动后，上覆岩层形成三个带即垮落带、断裂带和弯曲下沉带，最终表现为地表大范围的下沉。现以三号井田采空区为例，分析地面沉降塌陷的发育程度与采厚、采深、地层岩性及采空区的几何尺寸等要素的关系，而且研究发育过程与回采的时间关系，进行机理分析。
(1)岩层破坏与地面变形的几个阶段
目前关于采空区岩层破坏与地表变形的机理研究有多种假说和理论模型，如拱形冒落理论、悬臂梁冒落理论、岩块碎胀充填理论、冒落岩块铰接理论、砌体梁理论等。将这些理论加以整合，可以把大峪沟煤矿长臂开采造成的顶板岩层破坏分为以下三个阶段，我们将之称为“空腔理论”。
第一阶段发生在回采的初期，采空区长宽尺寸较小(小于1/4～1/3采深时)，顶板上覆岩层的破坏形式分为三个带(图3.30)，即冒落带、断裂带和弯曲带。冒落带位于坑道的顶部，是工作面放顶后引起顶板岩层断裂破坏并垮落的范围。由于直接顶板的冒落，间接顶板底部所受的向下拉张力有所减小，其破坏形式不再是破碎垮落，而是以切层、离层的方式向地下临空区位移变形，形成一个裂隙众多的变形区，称为断裂带，该带也是拱形冒落理论所讲的平衡拱所在的部位。其中岩块虽然断裂，但彼此之间相互咬合呈铰接状态的整体，支撑上覆岩层。断裂带顶界至地表的岩体范围为弯曲带。弯曲带内裂隙发育程度不如断裂带，主要以向下的弯曲变形为主，所以又称为整体移动带。断裂带和弯曲带向下弯曲的应变与两端支撑的梁的受力变形相似，弯曲变形的范围和垂直位移的分布直接关系到地面沉降的范围和下沉值。需要注意的是，冒落带岩石垮落到下方坑道时，破碎的岩块会彼此支撑，形成大量空隙，总体积会比垮落前的原岩增大许多，即出现碎胀现象。若煤层薄，采厚较小，碎胀的岩石有可能将冒落带和坑道全部充满，此时，可对断裂带的底部施以一定的支撑作用，减少断裂带和弯曲带的变形量。进而减少地面的沉降幅度。
图3.30 第一阶段覆岩破坏示意图
在此阶段，地面变形主要以沉降为主，能否出现地裂缝取决于地表微地形和浅表岩土的岩性、受力情况，但总变形量较小，一般不会影响土地的正常耕种和房屋的安全性。
第二个阶段是第一个阶段的继续发展。采空区范围进一步扩大，冒落带的顶面会不断向上移动，带宽加大，进而使断裂带接近或达到地面(图3.31)，弯曲带消失。这个阶段，间接顶板的变形如同梁受力弯曲的极限状态，断裂带不仅裂缝发育，而且弯曲的下移量也急剧增大。在煤层较薄采厚较小的情况下，地下空间会被垮落岩块充满并对断裂带有一定支撑作用，但是，当采厚较大时，碎胀的岩块不足以填满冒落带和坑道时，断裂带与充填物之间则脱节，形成空腔，上覆地层的自重完全由断裂带承受。此时，地面发生剧烈下沉，大量地裂缝的产生、错动，可形成明显的沉降塌陷槽地。
图3.31 第二阶段覆岩破坏示意图
第三阶段是采空区顶板变形最严重的阶段，它是第二阶段进一步发展的结果。随着采空区范围进一步扩大，长度和宽度值大于采深，采空区中心距四周边界(非采空区)超过某一临界值时，中心点上方的岩层将全部折断、垮落，形成冒落带(图3.32)。由于冒落带已发育到地面，地面会出现最为严重的塌陷变形。而在近边界(小于临界值)地段，仍可保留断裂带，其受力状况如同悬臂梁。与之对应，地面变形与第二阶段相同。
图3.32 第二阶段覆岩破坏示意图
上述三个阶段是针对采空区不断扩大的条件下，中心点的变形而言的，除此之外，在边界外侧的一定范围内，不同发展阶段也存在变形不断发展的过程(图3.33)，W1、W2、W3、W4为不同阶段地表变形值。
对于一个特定矿区而言，是否会出现上述三个阶段，出现的地点在什么地方，何时出现，这些问题的解答都需要从开采深度(采深)、采厚、采空区扩大的时间过程以及岩层的力学性质等多个方面综合分析，理想条件下的理论计算或单因子的研究往往是难以真实地反映实际情况。因此，在实际工作中，建立在定性分析基础上的综合经验判据和半经验公式仍是一种广泛采用的办法。
图3.33 地表移动发展过程
(2)充分采动和非充分采动
为了便于定性和定量分析，目前常用到充分采动和非充分采动这两个概念。充分采动是指地下矿层采出后地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动状态称为充分采动。此后，开采工作面继续扩大，地表的影响范围也相应扩大，但地表最大下沉值却不再增加，地表移动盆地将出现平底。通常把地表移动盆地内只有一个点的下沉达到最大下沉值的采动状态称为刚好达到充分采动，此时的开采称为临界开采。非充分采动是指采空区尺寸(长度和宽度)小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时，地表最大下沉值未达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值。此时地表的移动盆地呈碗形。工作面在一个方向(走向或倾向)达到临界开采尺寸而另一个方向未达到临界开采尺寸时，也属非充分采动，此时的地表移动盆地呈槽形(邹友峰等，2003)。
结合前文的论述，所谓充分采动包括两种情况:①坑道顶板全部垮落，冒落带发育到地面。相当于第三阶段采空区中心点所出现的情形;②坑道顶部的上覆岩层未全部垮落，仍存在断裂带或断裂带弯曲带同时存在，只是由于碎胀的岩石充满地下空间并对断裂带底部有支撑作用，冒落带不再向上发育。这种情况可出现在采厚较小的第一、第二阶段和第三阶段采空区周边地区。
充分采动区的最大特点是地表下沉变形量达到该地段各种自然和采动活动所能引发的最大值。一旦达到该值，即使采空区继续扩大，边界外移，已破坏或未破坏的上覆地层不再变形，地面变形也会终止，呈稳定状态。
非充分采动主要发生在冒落岩块堆积体与断裂带之间存在空腔的情况下。在采厚较大且断裂带中岩块铰接，能够承载上覆岩层自重或上覆岩层中存在有承载力较大的“关键层”时，上覆岩层的形变可以暂时停止，此后进一步扩大采空区或受到震动变形活动还可以继续发生，直到形成充分采动为止。所以，非充分采动在上述第一、第二阶段和第三阶段采空区周边十分常见。
(3)地面变形的时间特征(采空区地面形变的稳定过程)
由非充分采动向充分采动的转化过程，实质上是冒落带厚度不断增大，岩石碎胀量增多，体积放大，逐渐填充地下空腔的堆积过程。伴随这一过程的上覆岩层形变，是导致地面沉降、塌陷的主要原因。岩层形变过程的暂时停止或最终结束，地面也会在滞后一段时间后，达到暂时稳定或最终稳定。根据大量的监测、统计资料以及3.3中大峪沟煤矿采空区的计算结果，都证明了这一点，就是地面变形大体可分为两个时期:
第一个时期是非充分采动时期，是地面变形出现到剧烈发生的主要期间，下沉速度和裂缝错动速度最快;此期下沉量占该地段最大下沉量的90%以上(图3.34)。
图3.34 井田二1煤不同采空尺寸下地表最大下沉量曲线图(以1112号孔为例)
在地层结构相似的河南矿区，如焦作、鹤壁、平顶山、义马大型煤矿下沉速率最大者为84mm/d，最小者为1.60mm/d，剧烈下沉期约在42～285天之间(表3.7)。
第二个时期是充分采动时期，该时期的主要特点是下沉速率减小，变形以沉降为主，相当于整个采动过程的尾端———残余变形阶段。由图3.34可以看出，当进入充分采动状态之前，即n1×n2<1时，地面累计下沉值是采空区几何尺寸比n1×n2的函数，n1×n2值越大累计下沉值也越大，但下沉值的增量却逐渐减小(累计下沉曲线的斜率趋于平缓)。一旦进入充分采动状态即n1×n2=1，累计下沉曲线的斜率达最小值，Wm/W0接近于1，说明采空区的变形即将结束。上述分析仅仅是半经验公式所表述的过程，事实上，进入充分采动阶段，地面变形不会立刻终止。地下岩层变形的延迟效应及其传递到地面，需要一段时间。根据表3.3河南省各大煤矿监测统计结果，这一时期的时间长度约在1年至1年半。
㈤ 岩溶地区的主要工程地质问题是什么
主要工程地质问题有三类：渗漏问题；地基稳定性问题；地下洞室稳定和突然涌专水、涌泥问题。
研究属意义：岩溶地区有许多可以利用的有利条件，如地下蕴藏丰富的喀斯特水资源；地下洞穴中富集石油、天然气、砂矿及矿泉资源；各种奇特的地貌现象常是很好的旅游资源；喀斯特洞穴曾是人类祖先的栖居地，蕴藏着宝贵的考古资源。但是，岩溶也带来许多问题，如喀斯特山区耕地少、地表水少，洼地易积水成灾；采矿、地下开挖工程会遇到喀斯特涌水；地面工程建设中会遇到工程地基的地面塌陷、水库漏水和喀斯特气爆水库地震、坝基溶蚀引起溃坝等，这对工农业建设是不利因素。总之，对岩溶地区工程地质研究有利于人们合理开发利用自然资源、尽量保证工程安全等。
㈥ 煤矿采空区沉陷研究方法
目前，对于开采沉陷评价的研究主要可以分为两大类:经验分析方法和理论分析方法。经验分析方法的特征是绕开岩体的变形机理，从地表移动现象观测入手，直接将地表沉陷与地质采矿因素联系起来，在大量的地表观测资料基础上进行统计分析，得到描述岩层与地表移动变形的统计方法。这种方法具有代表性的是概率积分法、典型曲线法和剖面函数法等。概率积分法是已经成为较成熟的、在我国应用最为广泛的一种研究方法。目前在《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中已经把概率积分法列为主要的开采沉陷计算方法。但由于岩体本身以及受采动岩体移动规律的复杂性影响，即煤矿开采导致的岩层移动现象是非线性的，其失稳表现为具有平稳随机过程，而且是多解的;当煤矿开采导致岩层失稳时，系统原有的稳定性遭到破坏，宏观状态具有异常涨落的特点，属于非平稳的随机过程，这时试图直接刻画诸点之间的动力学相互作用，把握瞬间系统内部变化的所有细节与遍历的状态之间的关系，几乎是不可实现的。而且作为复杂性系统的一种独特行为，失稳的发生受多因素的相互作用的影响，因素之间的相干效应以及原有影响因素以外的某一随机因素干扰的异军突起，都有可能产生微妙的变化，经过放大，决定着系统突变最终状态的走向，从而使系统演化问题具有多解性和难以预测性。所以这种方法所用的理论模型很难全面准确地反映岩层和地表移动的规律，不得不进行某种简化，即不再追求其内部细节的动力学过程，仅仅刻画系统的状态、行为、特征的动力学变化。因而在预测大倾角煤层的沉陷时，准确度不高。在有些条件下该方法的预测结果甚至与实测结果相差很大。
理论分析法分为两种:一种是力学研究方法，另一种是数值分析方法。①力学研究方法:上覆岩层的结构问题以及该结构以什么样的形式存在，一直是采矿工作者关注的问题。在研究这个问题的过程中，提出了许多结构假说及理论模型，这些都推动了人们对采场上覆岩层运动规律的认识(邹友峰等，2003)。矿井塌陷的机理是百余年来许多矿业发达国家致力研究的重要理论问题和实际问题，但由于现场观察和测量的困难，再加上矿层和覆岩的成分、结构、构造和物理力学性质变化多端，矿层压力的变化和岩层的移动状况难于详细观测，因而至今尚未形成通用公认的矿山塌陷理论。现今运用较多的理论主要有:俄罗斯的M.M.普罗托吉亚科夫于1907年根据结构力学中的压力曲线理论提出的拱形冒落论和德国人哈元和吉列策尔于1928年补充说明了拱形冒落的假说提出的压力拱假说;由德国的舒尔茨和斯托克提出的悬臂梁 (板)冒落论和冒落岩块碎胀充填论(纪万斌等，1998)。我国学者(钱鸣高院士、李鸿昌等)发展了冒落岩块铰接论，提出的砌体梁平衡说及20世纪80年代后期提出的采场薄板矿压理论(贾喜荣，1997); 谢和平等(2003)提出的矿山岩体损伤力学方法，开拓了“矿山岩体力学研究与应用”新领域研究。②数值分析方法(邹友峰等，2003)是利用力学原理，通过假设、简化将岩体抽象为一定的力学模型，在此基础上建立岩体的基本微分方程，然后根据给定的边界条件，求解微分方程，得到各种问题的应力、应变、位移等未知量。这种方法因其能够考虑岩体的固有属性，适应不同特征的岩体采动沉陷问题，在一定程度上较有效地反映出采动岩体的破坏状态，应用较广泛，也是目前解决岩体复杂条件下开采沉陷问题的常用计算方法。它包括有限元法、边界元法、离散单元法、拉格朗日元法、非连续变形分析等方法。
采空区地表稳定性评价方法都是建立在开采沉陷预测评价研究方法基础上，与评价对象稳定性评价相结合的综合方法。常用采空区地表稳定性评价方法很多，如《工程地质手册》通过力学平衡的分析方法，得出了临界深度的计算公式，用来评价采空区场地建筑的适宜性。概率分析法通过中国开采沉陷研究学者的补充和完善，已经成为采空区稳定性评价方法中使用最广泛的一种。
但是目前的研究中仍然存在诸多的不足之处，例如:①对于时间过程的刻画，现有的研究仍是一种静态的分析，仅是对于采空区地面沉陷某一状态的分析与评价，但采空区覆岩破坏与地面沉陷是一个复杂的随时间和空间变化的四维问题，是空间和时间的连续函数，所以对于采空区地面沉陷的机理研究仍有许多未解决的问题;②由于煤矿山煤层厚度、埋藏深度、上覆岩层的力学性质和厚度不一，地表地形变化大，地面沉陷特征在空间上分布也不相同，但目前的研究多将各参数概化为均一的，无法体现开采沉陷规律在空间上的变化;③对于空间结构的刻画，由于煤矿山地质条件复杂多变，而且大多数煤矿山地面变形监测数据不完整，尤其是中小型煤矿山根本没有地面变形的监测，无论是经验分析方法还是理论分析方法，都在实践中存在很大的局限性。因此，在实际生产中，实用便捷的开采沉陷评价方法的研究，显得十分迫切。
所以，本研究拟以煤矿山的生产时间为线索，从煤矿山开采沉陷的时空发展规律出发，综合分析关于采空区岩层移动与地表变形机理研究已有的假说和理论模型，对煤矿山开采沉陷机理进行分析;针对大峪沟煤矿，对贯穿于煤矿山生产全过程的开采沉陷时空评价方法进行研究，包括开采沉陷风险评估方法、已采空区沉陷现状与地面稳定性评价方法;并根据风险评估、现状评价和稳定性评价结果，提出煤矿山开采沉陷的防治对策。具体研究思路如图3.1所示。
图3.1 研究思路框图
㈦ 矿山地质工程问题及工程地质条件
矿山地质工程研究的主要任务是对矿山建设中将要遇到的地质工程问题和工程地质条件进行预报，这项工作是非常重要的。这项工作做好了，不仅可为国家节省大量资金，且可加快矿山建设速度。矿山建设中经常遇到的地质工程问题有：①露天矿边坡稳定性问题；②井巷及采场围岩稳定性问题。
控制上列地质工程问题的关键性工程地质条件有四项：①软弱、破碎岩体及软弱夹层；②软弱结构面，包括断层带、层间错动带及贯通较长的大节理；③地下水；④地应力。这四项工程地质条件是控制上列矿山地质工程问题的关键，在矿山地质工程研究中必须查明。
地质因素是有规律的，工程地质条件是可以查清和作出预报的，我国矿山建设中有许多成功的实例，淮南煤矿成功地强行通过潘集三井下部含水层便是一例，潘集矿区位于淮河中游，冲积层厚139～463m，含有孔隙水，属于水下采煤，涌水、突水是该矿基建中遇到的大问题。调查报告提出可能遇到17个含水层，需做5次注浆处理，需耗费工期9个月，投资246.28万元。淮南指挥部地质测量处在施工过程中不断总结经验，找出地质规律，修正原地质勘察资料，在施工过程中不断作出预报，保证顺利地完成了建井任务。他们对矿井出水点进行了统计分析，发现该地区基岩裂隙水主要从NWW及NNE组裂隙及断裂中涌出。前者为淋水，水量不大，时间长；后者为突水方式出现，出水集中，而时间短。基岩裂隙水主要通道是区域性活动断裂，裂隙水具有垂直分带规律，它与岩层中的砂岩密切有关。测量结果分析表明，裂隙水的补给源是有限的。因为该地区煤系地层均上覆有较厚的新生界松散盖层。其中有较厚的粘土层分布，特别是底部有一层较厚的粘土层将上层水隔开，下部煤系中断裂不发育，且有粘土层分隔，水力联系差，突水条件极小，且在其附近的潘集一主井在323m处发生突水，开始时漏水量为151m3/h，突水点集中在井筒9m段内。第二天减为99m3/h，三五天减为74t，64t，48t。停工17d就复工了。据此判断，三井不会产生严重突水，故决定不进行注浆止水，而做好准备采取强行通过。结果表明，施工工程地质预报是正确的，共节约注浆费326.49万元，提前工期两个月，超进尺一倍，三个井筒原计划进尺450m，而年末实际进尺为922.8m。
兖州煤田兴隆庄东翼皮带大巷穿过巨王林断层的地质预报是又一个成功的实例。兴隆庄矿精查报告划定的巨王林断层是影响井田设计开拓的主要断层之一，同时是东翼皮带大巷施工的一大障碍。原精查报告指出，该断层落差为25～110m，断层附近岩石中裂隙发育，破碎带较宽，导水性强，施工时将面临断层突水和顶板难于支护等困难。第一工程处地质组对精查报告重新进行了分析，发现原勘察中对巨王林断层仅有一个钻孔控制，而对皮带大巷将穿过的地方断层落差未予确定。他们根据断层性质、断层面向深部延展时断距变化规律及施工中获得的资料分析，提出：巨王林断层为一扭性断层，落差较小，应在1～17m之间，具有尖灭的可能性。岩层不会太破碎，且导水性不会好。皮带大巷遇到断层时，预计断层两盘以塑性泥质岩、粘土岩为主，断层泥充填应较密实，亦预示导水性差，阻水可能性大。鉴于上述对断层导水性和临近含水层的分析认识，预计皮带大巷遇到断层时可能出现的最大涌水量为80m3/h，或者不出现涌水，不必停工注浆处理。在施工过程中施工人员取消了原施工组织设计中的注浆堵水措施，采取强行通过的方法通过。掘进实际情况表明，这一预报是正确的。结果井筒施工提前10个月左右完成，为国家节约投资240余万元。
上面两个实例表明，工程地质工作在适量的勘察工作量配合下，充分利用地质原理，完全可以作出正确的地质预报。关键在于矿山工程地质工作者不仅要掌握一般的地质原理，而且还要掌握与矿体埋藏条件有关的地质规律，特别是小构造及小小构造，断层、节理、蚀变带等规律，这样才能主动地去查明具体矿山工程地质条件，预报矿山建设及施工过程中可能出现的地质工程问题。
㈧ 煤矿塌陷区形成的几种地质原因 以及相关论文的推荐
煤矿塌陷应该分为采空区塌陷和岩溶塌陷两种。
采空区塌陷：长期的大规模的开采形成采空版区权，随着采空区面积不断加大，煤层的顶板（覆岩）失去支撑，顶板岩层随之发生弯曲、断裂、垮落，产生倾斜变形和水平移动。垮落过程中引发采空区周围的岩体变形、松动、乃至破坏使采空区上覆岩层随之弯曲下沉，覆岩层的这种弯曲到达地面后，形成地表沉陷现象。
这类塌陷可通过调查采矿活动情况和地面迹象预防。
岩溶塌陷：岩溶塌陷（karst breakdown survey）是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。在矿区通常是由于在岩溶地区抽排地下水造成周边地下水位变化，地下水掏空溶洞充填物形成土洞。
这类塌陷的诱因通常和水位变化有关，如暴雨，或者长时间干旱后的降雨，还有就是地表水的下渗。这类塌陷预防主要通过物探方法探查土洞。
㈨ 煤矿塌陷区在什么情况下会塌陷
煤矿塌陷应该分为采空区塌陷和岩溶塌陷两种。
采空区塌陷：长期的大规模的开采形成采专空区属，随着采空区面积不断加大，煤层的顶板（覆岩）失去支撑，顶板岩层随之发生弯曲、断裂、垮落，产生倾斜变形和水平移动。垮落过程中引发采空区周围的岩体变形、松动、乃至破坏使采空区上覆岩层随之弯曲下沉，覆岩层的这种弯曲到达地面后，形成地表沉陷现象。
这类塌陷可通过调查采矿活动情况和地面迹象预防。
岩溶塌陷：岩溶塌陷（karst breakdown survey）是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。在矿区通常是由于在岩溶地区抽排地下水造成周边地下水位变化，地下水掏空溶洞充填物形成土洞。
这类塌陷的诱因通常和水位变化有关，如暴雨，或者长时间干旱后的降雨，还有就是地表水的下渗。这类塌陷预防主要通过物探方法探查土洞。
㈩ 基坑的工程地质问题以及解决措施
主要工程地质问题有三类：渗漏问题；地基稳定性问题；地下洞室稳定和突然涌版水、涌泥问题。研究意权义：岩溶地区有许多可以利用的有利条件，如地下蕴藏丰富的喀斯特水资源；地下洞穴中富集石油、天然气、砂矿及矿泉资源；各种奇特的地貌现象常是很好的旅游资源；喀斯特洞穴曾是人类祖先的栖居地，蕴藏着宝贵的考古资源。但是，岩溶也带来许多问题，如喀斯特山区耕地少、地表水少，洼地易积水成灾；采矿、地下开挖工程会遇到喀斯特涌水；地面工程建设中会遇到工程地基的地面塌陷、水库漏水和喀斯特气爆水库地震、坝基溶蚀引起溃坝等，这对工农业建设是不利因素。总之，对岩溶地区工程地质研究有利于人们合理开发利用自然资源、尽量保证工程安全等。