案例简介

内蒙海拉尔某露天煤矿二采区以东区域分布有大量小窑采空区，按照露天煤矿的生产推进计划， 2020年露天煤矿将进入采空区影响区域，为保证2020年的生产正常进行，需提前准备，对该区域的采空区开展治理工作。该区域作为采场和采场运输道路， 重载车辆密集作业，易发生因采空区陷落造成的安全事故。根据2019～2020年度生产计划安排，东1号破碎站将向东移设，采场继续向东推进，推至六采区， 其内A1、A3区块时即将面临大量分布的小窑采空区，直接影响露天矿安全推进；4号破碎站及其配套的地面运输皮带走廊（长度约2060m）均布置于疑似采空区之上， 该区域2012年随做了一定的物探勘查，但尚未治理，亟需进一步探查该走廊带内小窑采空区分布情况（B区块）；因此，在总结近年来采空区勘查治理经验基础上， 为保证2019年度采矿安全高效推进，地面运输系统可靠运行，需要对A1、A3区块的采空区实施勘察与工程治理，A2区块采空区实施综合勘察，确保露天煤矿生产安全。

测线部署

针对本次地质任务要求，经过分析该区已有资料，确定采用三维高密度浅层反射地震方法进行探测， 具体采集参数为：炮线间距40米，炮点间距5米；检波线间距20米，检波点间距5米。检波线东西向排列，炮线南北向排列，观测系统为10L84S41R， 每炮10条检波线接收，CrossLine滚动三条检波线，InLine重合2条炮线。

研究成果

如图3所示，当煤层中的采空区规模较小且未发生塌陷时，采空区部位同相轴仅发生局部形态的突变， 一般表现为“串珠状”特征；同时，采空区上部地层与下部地层的反射同相轴均未发生明显变化。

如图4所示，当采空区达到中等规模时，采空区部位的反射同相轴往往发生扭曲、分叉等变化； 其上部地层由于失去支撑而发生一定的形变，同相轴出现不同程度的扭曲，但形变影响范围有限；采空区下部地层的反射同相轴几乎没有明显变化。

如图5所示，当煤层采空区规模较大时，其上部地层往往发生塌陷，形成较为竖直的“陷落柱”， 塌陷地层在采空区内杂乱堆积，地震剖面上多表现为一系列同相轴错断、下凹等现象，采空区内部同相轴反射较为杂乱，但下部地层的反射同相轴形态及产状几乎不发生变化。

通过综合分析，共解释出57个采空区，其中，小型采空区5个，中型采空区30个，大型采空区22个； 面积最大4525m²，最小250m²；发育深度为70-95m；平面形态呈圆形、椭圆形、不规则圆形等。所有采空区三维显示效果如图6所示。

结论

采空区，对矿山的开采影响巨大，濒临塌陷的采空区，对其地面建筑、交通运输、 以及人类的生命财产安全构成了极大的威胁。采用高密度浅层三维反射地震法，可以对采空区进行精准探测，从而探明采空区在地下空间的分布，为采空区治理提供支撑。