GB 51044-2014 煤礦采空區(qū)巖土工程勘察規(guī)范 （完整版）
1 總 則
1.0.1 為了預(yù)防和避免煤礦采空區(qū)對工程建設(shè)的影響，提高煤礦采空區(qū)巖土工程勘察水平，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)環(huán)境，制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于煤礦采空區(qū)的治理、地質(zhì)災(zāi)害防治及在采空區(qū)影響范圍內(nèi)新建、改建或擴(kuò)建工業(yè)與民用建(構(gòu))筑物等工程建設(shè)的巖土工程勘察。
1.0.3 煤礦采空區(qū)建設(shè)工程在設(shè)計(jì)和施工前，應(yīng)按基本建設(shè)程序進(jìn)行巖土工程勘察。各勘察階段工作應(yīng)正確反映場地工程地質(zhì)條件，查明不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，判定作為工程場地的適宜性，提供勘察資料成果，并應(yīng)提出工程處理措施建議。
1.0.4 煤礦采空區(qū)建設(shè)工程勘察應(yīng)積極采用成熟可靠的新技術(shù)和新工藝，并應(yīng)采取完備的安全生產(chǎn)措施。
1.0.5 煤礦采空區(qū)巖土工程勘察，除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù)語和符號
2.2 符 號
t——終采時間；
HD——荷載臨界影響深度；
Ha——附加應(yīng)力影響深度；
Hlf——垮落斷裂帶深度；
Hm——垮落帶高度；
Hli——斷裂帶高度；
W——下沉值；
K——曲率值；
U——水平移動值；
q——下沉系數(shù)；
M——采出礦層法向厚度；
H——采空區(qū)采深；
h——松散層厚度；
H0——采空區(qū)平均采深；
S——拐點(diǎn)偏移距；
r——主要影響半徑；
b——水平移動系數(shù)；
T——地表移動延續(xù)時間；
Tc——移動初始期；
Th——移動活躍期；
Ts——移動衰退期；
Vw——下沉速率；
i——傾斜值；
ε——水平變形值；
α——煤層傾角；
θ0——開采影響傳播角；
tanβ——主要影響角正切；
△T——剩余移動期；
△W——剩余下沉值；
△i——剩余傾斜值；
△K——剩余曲率值；
△U——剩余水平移動值；
△ε——剩余水平變形值。
3 基本規(guī)定
3.0.1 煤礦采空區(qū)類型可根據(jù)開采規(guī)模、形式、時間、采深及煤層傾角等進(jìn)行劃分，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 可根據(jù)開采規(guī)模和采空區(qū)面積劃分為大面積采空區(qū)及小窯采空區(qū)。
2 可根據(jù)煤層開采形式劃分為長壁式開采、短壁式開采、條帶式開采、房柱式開采等采空區(qū)。
3 可根據(jù)開采時間和采空區(qū)地表變形階段分為老采空區(qū)、新采空區(qū)和未來(準(zhǔn))采區(qū)。
4 可根據(jù)采深及采深采厚比分為淺層采空區(qū)、中深層采空區(qū)和深層采空區(qū)。
5 可根據(jù)煤層傾角分為水平(緩傾斜)采空區(qū)、傾斜采空區(qū)和急傾斜采空區(qū)。
3.0.2 擬建工程場地或其附近分布有不利于場地穩(wěn)定和工程安全的采空區(qū)時，應(yīng)進(jìn)行采空區(qū)巖土工程勘察。
3.0.3 煤礦采空區(qū)巖土工程勘察應(yīng)根據(jù)基本建設(shè)程序分階段進(jìn)行，可分為可行性研究勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察和施工勘察。已建場地或擬建場地施工及運(yùn)營過程中發(fā)生新采或復(fù)采時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘察。
3.0.4 煤礦采空區(qū)巖土工程勘察應(yīng)在查明采空區(qū)特征的基礎(chǔ)上，分析評價煤礦采空區(qū)場地的穩(wěn)定性，并應(yīng)綜合評價煤礦采空區(qū)場地的工程建設(shè)適宜性及擬建建(構(gòu))筑物的地基穩(wěn)定性，同時應(yīng)提出煤礦采空區(qū)治理措施建議。
3.0.5 煤礦采空區(qū)勘察應(yīng)充分搜集區(qū)域及場地地質(zhì)資料、礦產(chǎn)及其采掘資料、鄰近場地工程勘察資料等，且應(yīng)對搜集到的資料的完整性、可靠性進(jìn)行分析和驗(yàn)證。
3.0.6 煤礦采空區(qū)勘察應(yīng)以勘察任務(wù)委托書和勘察技術(shù)要求為依據(jù)，并應(yīng)根據(jù)勘察階段、采空區(qū)類型、工程重要性等級、工程結(jié)構(gòu)型式及布置、勘察手段的適用條件等，選擇適宜的勘察方法與手段，同時應(yīng)合理布置工作量。
3.0.7 煤礦采空區(qū)勘察報(bào)告應(yīng)由文字說明和圖件資料組成，并應(yīng)附有必要的影像資料。
3.0.8 勘探工作布設(shè)時應(yīng)避免對工程自然環(huán)境、地下管線、地下工程造成不良影響，勘探完工后應(yīng)及時、妥善回填。
4 勘察階段工作內(nèi)容
5 煤礦采空區(qū)調(diào)查與測繪
6 地球物理勘探
7 勘探與取樣
8 采空區(qū)地表移動變形監(jiān)測
9 地 下 水
10 原位測試及室內(nèi)試驗(yàn)
11 地表移動和變形預(yù)測
12 采空區(qū)穩(wěn)定性和工程建設(shè)適宜性評價
13 采空區(qū)治理措施
14 巖土工程分析評價和成果報(bào)告
14.0.1 巖土工程分析評價應(yīng)闡明建筑場地巖土工程條件，并應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)類別、特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)和類似工程經(jīng)驗(yàn)，在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量評價。
14.0.2 巖土工程分析評價及編制勘察報(bào)告所依據(jù)的工程地質(zhì)測繪，勘探、測試及試驗(yàn)等原始資料，應(yīng)進(jìn)行整理、檢查、分析，并應(yīng)確認(rèn)無誤后再使用。
14.0.3 巖土參數(shù)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和地質(zhì)條件選用，并應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》GB 50021的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)值確定及可靠性和適用性評價。
14.0.4 巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)資料完整、真實(shí)準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)無誤、圖表清晰、結(jié)論有據(jù)、建議合理、便于使用和適宜長期保存，并應(yīng)重點(diǎn)突出、有明確的工程針對性。
14.0.5 巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求、勘察階段、工程特點(diǎn)和地質(zhì)條件等編寫，勘察報(bào)告文字說明宜包括下列內(nèi)容：
1 勘察工作概況，宜包括擬建工程概況、勘察目的、任務(wù)要求和依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、勘察等級劃分、勘察時間、方法、過程和勘察工作量。
2 場地自然地理概況，宜包括地理位置、地形地貌、氣象、水文及交通等。
3 區(qū)域地質(zhì)概況，宜包括地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、煤層分布情況、地震等。
4 場地工程地質(zhì)條件，宜包括地質(zhì)構(gòu)造、地層、巖土性質(zhì)及其均勻性、地基巖土物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)與分析。
5 場地水文地質(zhì)條件，宜包括地下水類型及水位、腐蝕性評價和補(bǔ)給狀況。
6 采空區(qū)勘察成果，宜包括采空區(qū)范圍、層數(shù)、埋深、采厚、開采時間、方法、回采率、頂板管理方法、頂板巖性、覆巖破壞類型及分布情況、地表移動變形范圍及位移量、采空區(qū)剩余空隙體積、采空區(qū)充水情況、有害氣體等采空區(qū)基本要素特征。
7 采空區(qū)穩(wěn)定性分析與評價。
8 擬建場地工程建設(shè)的適宜性評價與分區(qū)。
9 采空區(qū)治理措施建議。
10 結(jié)論與建議。
14.0.6 勘察報(bào)告附件(表)資料除應(yīng)包括常規(guī)內(nèi)容外，還宜包括下列內(nèi)容：
1 報(bào)告附件，宜包括勘探任務(wù)委托書及技術(shù)要求、工程地質(zhì)測繪報(bào)告、工程物探成果報(bào)告、水文地質(zhì)試驗(yàn)成果報(bào)告、原位測試成果報(bào)告、室內(nèi)試驗(yàn)成果報(bào)告及其他專題報(bào)告。
2 附表，宜包括勘探點(diǎn)數(shù)據(jù)一覽表、采空區(qū)調(diào)查表、采空區(qū)變形參數(shù)表、采空區(qū)對擬建工程影響程度綜合評價表等。
14.0.7 勘察報(bào)告圖件資料應(yīng)包括下列內(nèi)容：
1 工程地質(zhì)平面圖。除應(yīng)包括常規(guī)地質(zhì)內(nèi)容外，還應(yīng)標(biāo)出擬建建(構(gòu))筑物、礦界、井口、采空區(qū)(含巷道)位置、地表移動盆地范圍及分區(qū)、地表裂縫分布、地表移動變形等值線圖(實(shí)測及預(yù)測)、工程建設(shè)適宜性分區(qū)界線等。工程地質(zhì)平面圖比例尺應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模和勘察階段確定，宜采用1：500，也可采用1：1000～1：2000。
2 工程地質(zhì)縱、橫斷面圖。除應(yīng)包括常規(guī)地質(zhì)內(nèi)容外，還應(yīng)標(biāo)出擬建建(構(gòu))筑物位置及基底埋深、礦界、井口、采空區(qū)(含巷道)位置、垮落帶、斷裂帶、彎曲帶、地表移動盆地范圍及裂縫分布等；在工程地質(zhì)概況中應(yīng)對采空區(qū)基本要素特征、采空區(qū)穩(wěn)定性與擬建工程相互影響程度進(jìn)行分析評價。工程地質(zhì)縱、橫斷面圖水平比例尺及垂直比例尺宜采用1：200，也可采用1：100或1：500；在基巖及斜坡地區(qū)水平比例尺與垂直比例尺宜相同。
3 鉆孔柱狀圖。除應(yīng)包括常規(guī)地質(zhì)內(nèi)容外，還應(yīng)標(biāo)出礦產(chǎn)或采空區(qū)、垮落帶、斷裂帶、彎曲帶、含水情況，并應(yīng)描述鉆進(jìn)速度、掉鉆、漏水等情況。
14.0.8 采空區(qū)勘察過程中及結(jié)束后，應(yīng)將搜集、調(diào)查、物探、鉆探等原始資料及測量、觀測、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及時歸檔。
附錄A 覆巖破壞類型
附錄A 覆巖破壞類型
表A 覆巖破壞類型
附錄B 壓礦量估算
B.0.1 對于必須預(yù)留保護(hù)煤(巖)柱的建(構(gòu))筑物，所預(yù)留保護(hù)煤(巖)柱范圍內(nèi)的礦產(chǎn)量應(yīng)為建(構(gòu))筑物的壓礦量。保護(hù)煤(巖)柱邊界可根據(jù)建(構(gòu))筑物受護(hù)邊界按移動角采用垂直剖面法、垂線法及數(shù)字高程投影法等方法進(jìn)行計(jì)算，宜采用垂直剖面法。
B.0.2 建(構(gòu))筑物受護(hù)范圍應(yīng)包括受護(hù)對象及其周圍的圍護(hù)帶。圍護(hù)帶寬度應(yīng)根據(jù)受護(hù)對象的保護(hù)等級確定，對于重要工程，圍護(hù)帶寬度不應(yīng)小于20m；對于一般工程，圍護(hù)帶寬度不宜小于10m；對于次要工程，圍護(hù)帶寬度不宜小于5m。
B.0.3 用垂直剖面法留設(shè)保護(hù)煤(巖)柱(圖B.0.3)的方法和步驟，應(yīng)符合下列規(guī)定：
圖B.0.3 垂線剖面法設(shè)計(jì)保護(hù)煤(巖)柱示意圖
1 在平面圖上，應(yīng)沿受護(hù)建(構(gòu))筑物的角點(diǎn)作平行于煤層走向和傾斜方向的四條直線，應(yīng)兩兩相交得矩形保護(hù)范圍ABCD。在ABCD外側(cè)應(yīng)根據(jù)建(構(gòu))筑物的保護(hù)等級增加圍護(hù)帶寬度，所得矩形A′B′C′D′應(yīng)為受護(hù)邊界。
2 應(yīng)過四邊形A′B′C′D′中心點(diǎn)作煤層傾向剖面Ⅰ-Ⅰ′和走向剖面Ⅱ-Ⅱ′，在Ⅰ-Ⅰ′、Ⅱ-Ⅱ′剖面上可求出保護(hù)煤(巖)柱邊界。
3 在Ⅰ-Ⅰ′剖面上應(yīng)標(biāo)出地面線、建(構(gòu))筑物輪廓線、松散層、煤層等，并應(yīng)標(biāo)出煤層傾角α、煤層厚度M及煤層埋藏深度H0。沿受護(hù)邊界點(diǎn)C′、D′應(yīng)以松散層移動角φ，基巖內(nèi)應(yīng)分別以斜交剖面移動角β′、γ′代替β、γ角劃直線。直線與煤層底板的交點(diǎn)應(yīng)為保護(hù)煤柱在煤層該斜交剖面上的上、下邊界M′及N′。應(yīng)將M′、N′投影到平面圖上，得M、N點(diǎn)。β′、γ′角應(yīng)按下列公式計(jì)算：
(B.0.3-1)
(B.0.3-2)
式中：γ、β、δ——分別為上山、下山和走向方向的巖層移動角；
θ——圍護(hù)帶邊界與煤層傾向線之間所夾的銳角。
4 在Ⅱ一Ⅱ′剖面上應(yīng)標(biāo)出地面線、建(構(gòu))筑物輪廓線、松散層、煤層等。沿受護(hù)面積邊界與地面線交點(diǎn)在松散層內(nèi)應(yīng)以移動角φ劃直線，在基巖內(nèi)應(yīng)以走向方向的巖層移動角δ劃直線。
5 應(yīng)將Ⅰ-Ⅰ′剖面上M′、N′點(diǎn)投影到Ⅱ一Ⅱ′剖面上，與Ⅱ-Ⅱ′剖面上基巖內(nèi)的兩條斜線相交，得交點(diǎn)E′、F′、G′、H′。E′F′應(yīng)為煤柱上邊界在Ⅱ一Ⅱ′剖面上的投影，G′H′應(yīng)為煤柱下邊界在Ⅱ-Ⅱ′剖面上的投影。
6 應(yīng)將E′、F′、G′、H′點(diǎn)分別轉(zhuǎn)匯到平面圖上得E、F、G、H點(diǎn)，EFGH點(diǎn)圍成的四邊形應(yīng)為所求保護(hù)煤(巖)柱平面范圍。
B.0.4 用垂線法設(shè)計(jì)與煤層走向斜交的受護(hù)對象保護(hù)煤(巖)柱(圖B.0.4)時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 應(yīng)在受護(hù)邊界12346外側(cè)增加圍護(hù)帶寬度，得受護(hù)面積邊界1′2′3′4′6′。
圖B.0.4 垂線法設(shè)計(jì)保護(hù)煤(巖)柱示意圖
2 受護(hù)面積邊界1′2′3′4′6′向外應(yīng)按寬度s＝h·cotφ劃出ABCDE五邊形。
3 應(yīng)由A、B、C、D、E等各點(diǎn)分別作線段AB、BC、CD、DE、EA等各邊的垂線，在煤層上山方向垂線長度Lu和下山方向垂線長度Ld應(yīng)按下列公式計(jì)算：
(B.0.4-1)
(B.0.4-2)
式中：h——松散層厚度(m)；
H——煤層到地表的垂深(從受護(hù)邊界起在松散層中以φ角作直線與基巖面相交，H值為過此交點(diǎn)的煤層深度)；
θ——各受護(hù)邊界與煤層走向所夾的銳角；
β′、γ′——斜交剖面移動角，分別按本規(guī)范公式(B.0.3-1)及公式(B.0.3-2)計(jì)算確定。
4 在各垂線上，應(yīng)按計(jì)算垂線長度，用直線分別連接垂線各端點(diǎn)相交于A′、B′、C′、D′、E′等點(diǎn)，各點(diǎn)所圍成的輪廓應(yīng)為建筑物保護(hù)煤(巖)柱邊界的平面范圍。
B.0.5 數(shù)字標(biāo)高投影法可用于設(shè)計(jì)延伸形建(構(gòu))筑物或基巖面標(biāo)高變化較大情況下的保護(hù)煤(巖)柱。采用數(shù)字標(biāo)高投影法設(shè)計(jì)受護(hù)對象保護(hù)煤(巖)柱時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 保護(hù)煤(巖)柱空間體的側(cè)平面(即傾角為φ、β′、γ′的平面)上等高線的等高距，應(yīng)與煤層等高線(或基巖面等高線)的等高距D相同。
2 相鄰兩等高線之間的水平距離d應(yīng)根據(jù)φ、β′、γ′角及煤層等高距D，按d＝Dcotφ(d＝Dcotβ′或d＝Dcotγ′)求取。
3 連接保護(hù)煤(巖)柱側(cè)平面與煤層層面(或基巖面)上同值等高線的交點(diǎn)，所圍成的多邊形應(yīng)為保護(hù)煤(巖)柱邊界。
附錄C 采動邊坡穩(wěn)定性預(yù)測
C.0.1 單滑面采動邊坡坡體(圖C.0.1)穩(wěn)定性，可按下列公式驗(yàn)算：
圖C.0.1 單滑面采動坡體計(jì)算模型
式中：Fx——坡體下滑力(kN)；
G——滑體重量(kN)；
Fk——坡體抗滑力(kN)；
Kf——坡體穩(wěn)定性評價系數(shù)；
A——地震加速度，重力加速度(g)；
c——滑動面內(nèi)聚力(kPa)；
L——滑動面長度(m)；
Z——滑體后壁張開性裂縫深度(m)；
Hw——張性裂縫中充水深度(m)；
γw——水的容重(kN／m3)；
α0——滑面傾角(°)；
——滑面內(nèi)摩擦角(°)；
W——坡頂邊緣下沉值(m)；
Hi——坡頂至開采煤層底板垂直高度(m)；
i、i′——坡頂邊緣最終和動態(tài)傾斜值，mm／m，傾向與坡體相同時取正值，相反取負(fù)值；
ε、ε′——坡頂邊緣最終和動態(tài)水平變形值，mm／m，拉伸為正，壓縮為負(fù)，動態(tài)取正值。
表C.0.1 巖(土)性系數(shù)ψ
C.0.2 厚表土圓弧形滑面采動坡體(圖C.0.2)穩(wěn)定性計(jì)算驗(yàn)算時，宜按巖性、坡度和采動程度等將滑坡體分成n個垂直條塊，第1條塊抗滑力Fk1和下滑力Fx1應(yīng)按公式(C.0.1-1)、公式(C.0.1-2)計(jì)算，其余條塊(i)的抗滑力Fki和下滑力Fxi應(yīng)按公式(C.0.2-1)～公式(C.0.2-6)計(jì)算，坡體穩(wěn)定性系數(shù)Kf按式(C.0.2-7)計(jì)算：
圖C.0.2 圓弧形滑面采動坡體計(jì)算模型
式中：rU——孔隙壓力比；
TDi——滲透力產(chǎn)生的平行滑面分力(kN)；
RDi——滲透力產(chǎn)生的垂直滑面分力(kN)；
βi——第i條塊地下水流向(°)。
C.0.3 采動邊坡的滑動角與滑動面的確定，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 坡體內(nèi)有明顯的外傾式軟弱層理面或斷裂結(jié)構(gòu)面時，可根據(jù)層理面或結(jié)構(gòu)面推斷采動坡體潛在滑動面及其傾角。
2 坡體內(nèi)無明顯的外傾式軟弱層理或斷裂結(jié)構(gòu)面時，發(fā)生采動崩塌的潛在崩塌面傾角(α0)可根據(jù)坡體高度(Hs)按表C.0.3確定。
3 厚表土層圓弧形滑面采動坡體的潛在滑面及后壁裂縫位置，可按非理想松散層介質(zhì)極限平衡理論用圖解趨近法確定，主要參數(shù)宜為內(nèi)摩擦角
，滑體后壁的張性裂縫深度可根據(jù)礦區(qū)采動裂縫發(fā)育深度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。
表C.0.3 采動坡體崩塌面傾角(α0)參考值
C.0.4 采動邊坡穩(wěn)定性計(jì)算所需的有關(guān)力學(xué)參數(shù)，可按表C.0.4的規(guī)定確定。
表C.0.4 采動坡體穩(wěn)定性計(jì)算有關(guān)力學(xué)參數(shù)參考值
附錄D 采空區(qū)地表移動盆地分區(qū)
D.0.1 開采煤層傾角α＜15°，地表平坦，且達(dá)到超充分采動，采動影響范圍內(nèi)無大型地質(zhì)構(gòu)造時，最終形成的靜態(tài)地表移動盆地(圖D.0.1)，可劃分為移動盆地的中間區(qū)域、內(nèi)邊緣區(qū)、外邊緣區(qū)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
圖D.0.1 開采煤層傾角α＜15°充分采動時地表移動盆地分區(qū)示意
1 中間區(qū)域位于采空區(qū)的正上方，地表應(yīng)均勻下沉，地表下沉應(yīng)達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大值，其他移動和變形值應(yīng)近似為零且無明顯裂縫。
2 內(nèi)邊緣區(qū)位于采空區(qū)外側(cè)上方，地表應(yīng)不均勻沉降，且地面應(yīng)向盆地中心傾斜呈凹形，并應(yīng)產(chǎn)生壓縮變形，可不出現(xiàn)裂縫。
3 外邊緣區(qū)位于采空區(qū)外側(cè)礦層上方地表應(yīng)不均勻沉降，且地面應(yīng)向盆地中心傾斜呈凸形，并應(yīng)產(chǎn)生拉伸變形。當(dāng)拉伸變形超過一定數(shù)值后，地面可出現(xiàn)拉伸裂縫。
4 在地表剛達(dá)到充分采動或非充分采動條件下，地表移動盆地內(nèi)可不出現(xiàn)中間區(qū)域。
D.0.2 開采傾角為15°≤α≤55°煤層時，地表移動盆地(圖D.0.2)應(yīng)具有下列特征：
圖D.0.2 開采傾角為15°≤α≤55°煤層時地表移動盆地示意
1 在傾斜方向上，移動盆地的中心(最大下沉點(diǎn))應(yīng)偏向采空區(qū)的下山方向，并與采空區(qū)中心不重合。最大下沉點(diǎn)同采空區(qū)幾何中心的連線與水平線在下山一側(cè)夾角(最大下沉角)應(yīng)小于90°。
2 移動盆地與采空區(qū)的相對位置，在走向上應(yīng)對稱于傾斜中心線，而在傾斜方向上應(yīng)不對稱，且礦層傾角越大，不對稱性越加明顯。
3 移動盆地的上山方向較陡，移動范圍較小；下山方向較緩，移動范圍較大。
4 采空區(qū)上山邊界上方地表移動盆地拐點(diǎn)應(yīng)偏向采空區(qū)內(nèi)側(cè)，采空區(qū)下山邊界上方地表移動盆地拐點(diǎn)應(yīng)偏向采空區(qū)外側(cè)。拐點(diǎn)偏離的位置大小與礦層傾角和上覆巖層的性質(zhì)有關(guān)。
D.0.3 開采傾角α＞55°煤層時，地表移動盆地(圖D.0.3)應(yīng)具有下列特征：
圖D.0.3 開采傾角α＞55°煤層時地表移動盆地示意
1 地表移動盆地形狀的不對稱性更加明顯。工作面下邊界上方地表的開采影響達(dá)到開采范圍以外很遠(yuǎn)，上邊界上方開采影響則達(dá)到礦層底板巖層。整個移動盆地明顯地偏向礦層下山方向。
2 最大下沉值不應(yīng)出現(xiàn)在采空區(qū)中心正上方，而應(yīng)向采空區(qū)下邊界方向偏移。
3 底板的最大水平移動值應(yīng)大于最大下沉值，最大下沉角應(yīng)小于15°。
4 煤層開采時，可不出現(xiàn)充分采動的情況。
附錄E 工程物探方法及適用條件
附錄E 工程物探方法及適用條件
表E 工程物探方法及適用條件
注：有效性和有效深度宜經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。
附錄F 鉆探施工要點(diǎn)及技術(shù)要求
F.0.1 工程地質(zhì)鉆探設(shè)備應(yīng)根據(jù)采空區(qū)的地形地貌、埋深、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造等選用。
F.0.2 工程地質(zhì)鉆探工藝的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 完整地層可采用單管鉆具鉆進(jìn)。
2 軟硬互層、破碎松散地層可采用雙層巖芯管鉆頭鉆進(jìn)。
3 堅(jiān)硬巖層可采用雙管鉆具、噴射式孔底反循環(huán)鉆進(jìn)。
F.0.3 現(xiàn)場技術(shù)要求應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 地下水位、標(biāo)志地層界面及采空區(qū)頂、底板測量誤差應(yīng)小于±0.05m。
2 取芯鉆進(jìn)回次進(jìn)尺不應(yīng)大于2.0m。
3 鉆孔應(yīng)全取芯，堅(jiān)硬完整巖層取芯率不應(yīng)低于80％，強(qiáng)風(fēng)化、破碎的巖石不應(yīng)低于65％。
4 應(yīng)觀測地下動水位，并宜進(jìn)行簡易水文地質(zhì)觀測。
5 鉆孔垂直度每百米應(yīng)小于2°。
F.0.4 鉆孔編錄應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 現(xiàn)場記錄應(yīng)及時、準(zhǔn)確，并應(yīng)按回次進(jìn)行，不得事后追記。
2 描述內(nèi)容應(yīng)規(guī)范、完整、清晰。
3 鉆探記錄和巖芯編錄應(yīng)有記錄員、機(jī)長及工程負(fù)責(zé)人驗(yàn)收簽字。
4 應(yīng)繪制鉆孔柱狀圖。
附錄G 采空區(qū)鉆探現(xiàn)場描述要點(diǎn)及三帶判定依據(jù)
G.0.1 當(dāng)符合下列條件之一時，可判定為垮落帶：
1 突然掉鉆且掉鉆次數(shù)頻繁。
2 鉆機(jī)速度時快時慢，有時發(fā)生卡鉆或埋鉆，鉆具振動加劇現(xiàn)象。
3 孔口水位突然消失。
4 孔口有明顯的吸風(fēng)現(xiàn)象。
5 巖芯破碎，層理、傾角紊亂，混雜有巖粉、淤泥、坑木、煤屑等。
6 瓦斯、煤層自燃等有害氣體上涌。
G.0.2 當(dāng)符合下列條件之一時，可判定為斷裂帶：
1 突然嚴(yán)重漏水或漏水量顯著增加。
2 鉆孔水位明顯下降。
3 巖芯有縱向裂紋或陡傾角裂隙。
4 鉆孔有輕微吸風(fēng)現(xiàn)象。
5 瓦斯、煤層自燃等有害氣體上涌。
6 巖芯采取率小于75％。
G.0.3 當(dāng)符合下列條件之一時，可判定為彎曲帶：
1 全孔返水。
2 無耗水量或耗水量小。
3 取芯率大于75％。
4 進(jìn)尺平穩(wěn)。
5 巖芯完整，無漏水現(xiàn)象。
附錄H 采空區(qū)移動變形的計(jì)算方法與計(jì)算公式
H.0.1 當(dāng)采用長壁式開采時，采空區(qū)地表移動預(yù)計(jì)宜采用概率積分法進(jìn)行計(jì)算。
H.0.2 開采煤層傾角α＜15°，采用概率積分法進(jìn)行采空區(qū)地表移動變形值計(jì)算時，采空區(qū)地表移動變形值可按下列公式計(jì)算：
1 下沉：
（H.0.2-1)
2 傾斜：
（H.0.2-2)
（H.0.2-3)
3 曲率：
（H.0.2-4)
（H.0.2-5)
4 水平移動：
（H.0.2-6)
（H.0.2-7)
5 水平變形：
（H.0.2-8)
（H.0.2-9)
式中：x、y——計(jì)算點(diǎn)相對坐標(biāo)(考慮拐點(diǎn)偏移距)(m)；
D——開采煤層區(qū)域。
H.0.3 開采煤層的傾角為15°≤α≤55°，采用概率積分法進(jìn)行采空區(qū)地表移動變形值計(jì)算時，采空區(qū)地表移動變形值可按下列公式計(jì)算：
1 下沉：
（H.0.3-1)
2 傾斜：
（H.0.3-2)
（H.0.3-3)
3 區(qū)率：
（H.0.3-4)
（H.0.3-5)
4 水平移動：
（H.0.3-6)
（H.0.3-7)
5 水平變形：
（H.0.3-8)
（H.0.3-9)
式中：r——等價計(jì)算工作面的主要影響半徑；
Li——等價計(jì)算工作面各邊界的直線段。
H.0.4 開采煤層傾角α＞55°，采用概率積分法進(jìn)行采空區(qū)地表移動變形值計(jì)算時，采空區(qū)地表移動變形值可按下列公式計(jì)算：
1 下沉：
（H.0.4-1)
2 傾斜：
（H.0.4-2)
（H.0.4-3)
3 曲率：
（H.0.4-4)
（H.0.4-5)
4 水平移動：
（H.0.4-6)
（H.0.4-7)
5 水平變形：
（H.0.4-8)
（H.0.4-9)
（H.0.4-10)
式中：r(z)——深度為z處的主要影響半徑；
G——開采空間；
q——下沉系數(shù)，對于急傾斜煤層為下沉盆地體積與開采煤層體積的比值。
H.0.5 采空區(qū)地表移動變形最大值計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 地表最大下沉值可按下列公式計(jì)算：
1）充分采動：
（H.0.5-1)
2)非充分采動：
（H.0.5-2)
式中：Wcm——充分采動條件下地表最大下沉值(mm)；
Wfm——非充分采動條件下地表最大下沉值(mm)；
n——地表充分采動系數(shù)，
k1、k3——與覆巖巖性有關(guān)的系數(shù)，堅(jiān)硬巖層取0.7，較硬巖層取0.8，軟弱巖層取0.9；
D1、D3——傾向及走向工作面長度(m)。
2 地表最大水平移動值可按下列公式計(jì)算：
1)沿煤層走向上的最大水平移動：
（H.0.5-3)
式中：Ucm——充分開采的最大水平移動值(mm)。
2)沿煤層傾斜方向的最大水平移動：
(H.0.5-4)
或
(H.0.5-5)
式中：h——表土層厚度(m)；
b(α)——水平移動系數(shù)，隨傾角α變化；
P0——計(jì)算系數(shù)，P0＝tanα—h／(H0—h)；當(dāng)P0＜0時，取P0＝0。
3 最大傾斜變形值可按下式計(jì)算：
（H.0.5-6)
式中：icm——充分開采的最大傾斜變形(mm／m)。
4 最大曲率變形值可按下式計(jì)算：
（H.0.5-7)
式中：kcm——充分開采的最大曲率變形(10-3／m)。
5 最大水平變形值可按下式計(jì)算：
（H.0.5-8)
式中：εcm——充分開采的最大水平變形(mm／m)。
H.0.6 地表移動延續(xù)時間T可按下列方法確定：
1 根據(jù)最大下沉點(diǎn)的下沉量、下沉速度與時間關(guān)系曲線確定地表移動延續(xù)時間T時，可按下列方法確定：
1)下沉10mm時為移動期開始的時間；
2)連續(xù)6個月累計(jì)下沉值不超過30mm時，可認(rèn)為地表移動期結(jié)束；
3)從地表移動期開始到結(jié)束的整個時間為地表移動的延續(xù)時間；
4)在地表移動過程的延續(xù)時間內(nèi)，地表下沉速度大于50mm／月(1.7mm／d)(煤層傾角α＜55°)，或大于130mm／月(1.0mm／d)(煤層傾角α≥55°)的時間可為活躍期；從地表移動期開始到活躍期開始的階段可為初始期；從活躍期結(jié)束到移動期結(jié)束的階段可為衰退期(圖H.0.6)。
圖H.0.6 地表移動延續(xù)時間的確定方法
2 當(dāng)無實(shí)測資料時，地表移動的延續(xù)時間T可按下列公式確定：
(H.0.6-1)
(H.0.6-2)
H.0.7 地表移動變形預(yù)計(jì)的計(jì)算參數(shù)宜根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，采用最小二乘法確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 下沉系數(shù)可按下式似合求取：
（H.0.7-1)
2 水平移動系數(shù)可按下式似合求?。?br/>
（H.0.7-2)
3 主要影響角正切可按下式擬合求取：
（H.0.7-3)
式中：Hz——走向主斷面上走向邊界采深(m)；
rz——走向主斷面上主要影響半徑(m)，rz為充分采動時走向主斷面上下沉值分別為0.16Wcm和0.84Wcm值的點(diǎn)間距的1.25倍。
4 開采影響傳播角：
（H.0.7-4)
式中：Uwcm——傾向剖面上最大下沉值點(diǎn)處的水平移動值(mm)。
5 充分采動時，下沉盆地主斷面上下沉值應(yīng)為0.5Wcm、最大傾斜和曲率為零的3個點(diǎn)的點(diǎn)位x(或y)的平均值x0(或y0)為拐點(diǎn)坐標(biāo)。應(yīng)將x0(或y0)向煤層投影(走向斷面按90°、傾向斷面按開采影響傳播角投影)，其投影點(diǎn)至采空區(qū)邊界的距離為拐點(diǎn)偏距S。拐點(diǎn)偏距應(yīng)分下山邊界拐點(diǎn)偏距S1、上山邊界拐點(diǎn)偏距S2、走向左邊界拐點(diǎn)偏距S3和走向右邊拐點(diǎn)偏距S4。
H.0.8 當(dāng)無實(shí)測資料時，概率積分法地表移動變形計(jì)算參數(shù)，可根據(jù)巖性、地質(zhì)、采礦條件等近似確定，各參數(shù)選取方法應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 可依據(jù)覆巖巖性按表H.0.8-1近似確定地表移動一般參數(shù)，以及表H.0.8-2選取松散層移動角值。
表H.0.8-1 按覆巖巖性確定地表移動一般參數(shù)
表H.0.8-2 松散層移動角值(單位：°)
| 松散層厚度h（m） | 干燥、不含水 | 含水較強(qiáng) |
含流砂層 |
| ＜40 | 50 | 45 | 30 |
| 40～60 | 55 | 50 | 35 |
| ＞60 | 60 | 55 | 40 |
2 依據(jù)覆巖綜合評價系數(shù)P及地質(zhì)、開采技術(shù)條件等確定地表移動計(jì)算參數(shù)時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)覆巖綜合評價系數(shù)P可按下式計(jì)算：
(H.0.8-1)
式中：mi——覆巖分層法線厚度(m)；
Qi——覆巖i分層的巖性評價系數(shù)，可由表H.0.8-3查得；當(dāng)無實(shí)測強(qiáng)度值時，Q0值可由表H.0.8-4查得。
表H.0.8-3 分層巖性評價系數(shù)
表H.0.8-4 初次采動的巖層評價系數(shù)Q0
注：①泥灰?guī)r指淮南礦區(qū)二道河等地區(qū)的泥灰?guī)r組。
2)覆巖綜合評價下沉系數(shù)可按下式計(jì)算：
(H.0.8-2)
3)覆巖綜合評價主要影響角正切可按下式計(jì)算：
(H.0.8-3)
式中：D——巖性影響系數(shù)，其數(shù)值與綜合評價系數(shù)P的關(guān)系可由表H.0.8-5查得。
表H.0.8-5 巖性綜合評價系數(shù)P與系數(shù)D的對應(yīng)關(guān)系
4)水平移動系數(shù)可按下列計(jì)算：
（H.0.8-4)
5)開采影響傳播角可按下列計(jì)算：
（H.0.8-5)
（H.0.8-6)
6）堅(jiān)硬、較硬和軟弱覆巖的拐點(diǎn)偏移距，宜分別?。?.31~0.43）H、（0.08~0.30）H和（0~0.07）H
H.0.9 煤層群開采或厚煤層分層開采時，若下層煤開采的影響超過上層煤開采時已移動的覆巖，地表受下層煤開采的重復(fù)采動參數(shù)宜符合下列規(guī)定：
1 重復(fù)采動條件下的下沉系數(shù)可按下列公式計(jì)算：
1)對于不同巖性的覆巖，可依據(jù)重復(fù)采動下沉活化系數(shù)按下列公式計(jì)算重復(fù)采動下沉系數(shù)：
(H.0.9-1)
(H.0.9-2)
式中：a——下沉活化系數(shù)，可按表H.0.9取值；
q初、q復(fù)1、q復(fù)2——分別為初采、第一次復(fù)采、第二次復(fù)采下沉系數(shù)。
表H.0.9 按覆巖性質(zhì)區(qū)分的重復(fù)采動下沉活化系數(shù)a
| 巖性 | 一次重采 | 二次重采 | 三次重采 | 四次及四次以上重采 |
| 堅(jiān)硬巖 | 0.15 | 0.20 | 0.10 | 0 |
| 較硬巖 | 0.20 | 0.10 | 0.05 | 0 |
2)重復(fù)采動下沉系數(shù)也可按下列公式計(jì)算：
(H.0.9-3)
較硬覆巖：
(H.0.9-4)
厚含水沖積層地區(qū)：
(H.0.9-5)
式中：H1、H2——分別為第一層煤和第二層煤距基巖面的深度(m)；
M1、M2——分別為第一層煤和第二層煤的采高(m)；
k——系數(shù)。
2 重復(fù)采動條件下，水平移動系數(shù)可與初次采動相同。
3 重復(fù)采動時，主要影響角正切tanβ較初次采動應(yīng)增加0.3～0.8。對于較硬巖層可按下式計(jì)算：
（H.0.9-6)
式中：tanβ復(fù)——重采時主要影響角正切；
tanβ初——初采時主要影響角正切；
H——第二層煤的采深(m)。
4 當(dāng)上、下工作面對齊時，重復(fù)采動時的拐點(diǎn)偏移距應(yīng)小于初次采動時的拐點(diǎn)偏移距，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)對于較硬覆巖，當(dāng)上、下工作面對齊時，重復(fù)采動時的拐點(diǎn)偏移距可按下列公式計(jì)算：
(H.0.9-7)
上山：
走向：
2)也可采用下列公式直接計(jì)算重復(fù)采動時的拐點(diǎn)偏移距：
上山：
走向：
式中：H、M——第二層煤的采深和采厚。
5 重復(fù)采動時的影響傳播角較初次采動宜增加1°～5°(10°≤α≤30°)。重復(fù)采動時最大下沉角較初次采動增大，對于堅(jiān)硬覆巖，其增大值宜為(0.05～0.20)α；對于較硬覆巖，其增大值宜為0.15α；對于軟弱覆巖，其增大值宜為0.1α。
6 重復(fù)采動時，邊界角宜減小2°～7°；移動角宜減小5°～10°。
7 重復(fù)采動時，充分采動角宜增大1°～5°，超前影響角宜減小10°～15°，最大下沉速度角宜增大5°～10°。
附錄J 部分礦區(qū)地表移動實(shí)測參數(shù)表
附錄J 部分礦區(qū)地表移動實(shí)測參數(shù)表
附錄J 部分礦區(qū)地表移動實(shí)測參數(shù)表
附錄K 煤(巖)柱安全穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算
K.0.1 當(dāng)采用條帶式開采時，煤(巖)柱安全穩(wěn)定性系數(shù)可按下式計(jì)算(圖K.0.1)：
(K.0.1)
式中：γ0——上覆巖層的平均重度(kN／m3)；
H1——煤(巖)柱埋深(m)；
A——保留煤(巖)柱條帶的寬度(m)；
B——采出條帶寬度(m)；
σm——煤(巖)柱的極限抗壓強(qiáng)度(kPa)。
圖K.0.1 條帶式開采計(jì)算示意
K.0.2 當(dāng)采用充填條帶式開采或條帶煤(巖)柱有核區(qū)存在時，煤(巖)柱安全穩(wěn)定性系數(shù)可按下式計(jì)算：
(K.0.2)
式中：PU——煤(巖)柱能承受的極限荷載(kN)；
PZ——煤(巖)柱實(shí)際承受的荷載(kN)。
K.0.3 煤(巖)柱能承受的極限荷載PU計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 對于矩形煤(巖)柱，其所能承受的極限荷載PJU，可按下式計(jì)算：
(K.0.3-1)
2 對于長條形煤(巖)柱，其所能承受的極限荷載PLU，可按下式計(jì)算：
(K.0.3-2)
式中：L——煤(巖)柱長度(m)；
M——采出煤層厚度(m)。
K.0.4 煤(巖)柱實(shí)際承受的荷載PZ計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 對于房柱式開采，當(dāng)采區(qū)的寬度足夠大且煤(巖)柱尺寸比較規(guī)則、各煤(巖)柱的剛度相同時，煤(巖)柱實(shí)際承受的荷載PZ可按下式計(jì)算(圖K.0.4)：
(K.0.4-1)
2 對于條形開采所形成的矩形煤(巖)柱，其實(shí)際承受的荷載PJZ可按下式計(jì)算：
(K.0.4-2)
3 對于條形開采所形成的長條形煤(巖)柱，其實(shí)際承受的荷載PLZ可按下式計(jì)算：
(K.0.4-3)
圖K.0.4 房柱式開采計(jì)算示意
附錄L 采空區(qū)垮落帶、斷裂帶計(jì)算方法
L.0.1 當(dāng)煤層傾角α＜55°時，采空區(qū)垮落帶及斷裂帶高度計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 當(dāng)煤層頂板覆巖內(nèi)存在堅(jiān)硬巖層，煤層回采后能形成懸頂，而開采空間及垮落巖層本身的空間只能由碎脹的巖石填滿時，垮落帶最大高度可按下式計(jì)算：
(L.0.1-1)
式中：k——垮落巖石的碎脹系數(shù)。
2 當(dāng)煤層頂板為硬質(zhì)巖、軟質(zhì)巖層或其互層時，開采空間和垮落巖層本身的空間可由頂板的下沉和垮落巖石的碎脹填滿，開采單一煤層時垮落帶的最大高度可按下式計(jì)算：
(L.0.1-2)
3 當(dāng)煤層頂板為硬質(zhì)巖、軟質(zhì)巖層或其互層時，厚層煤分層開采的垮落帶最大高度，可按表L.0.1-1中的公式計(jì)算。
表L.0.1-1 厚煤層分層開采的垮落帶最大高度計(jì)算公式
注：∑M為累計(jì)開采厚度；公式應(yīng)用范圍為單層開采厚度不超過3m，累計(jì)采厚不超過15m；計(jì)算公式中“±”號項(xiàng)為中誤差。
4 當(dāng)煤層頂板為硬巖、軟巖或其互層時，厚煤層分層開采的斷裂帶最大高度(H1i)，可按表L.0.1-2中的公式計(jì)算。
表L.0.1-2 厚煤層分層開采的斷裂帶最大高度計(jì)算公式
L.0.2 當(dāng)煤層傾角α≥55°，煤層頂板、底板為硬質(zhì)巖、軟質(zhì)巖層，用垮落法開采時，采空區(qū)垮落帶和斷裂帶最大高度(Hm、H1i)，可按表L.0.2中的公式計(jì)算。
表L.0.2 急傾斜礦層開采垮落帶和斷裂帶最大高度計(jì)算公式
注：式中hc為開采階段垂高。
L.0.3 近距離煤層垮落帶和斷裂帶高度計(jì)算(圖L.0.3)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 上、下煤層的最小垂距h1-2大于回采下層煤的垮落帶高度Hxm時，上、下層煤的斷裂帶最大高度，可按上、下層煤的厚度分別按表L.0.1-2中的公式計(jì)算，并應(yīng)取其中標(biāo)高最高者作為兩層煤的斷裂帶最大高度。
圖L.0.3 近距離煤層導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔?jì)算示意
2 下層煤的垮落帶接觸到或完全進(jìn)入上層煤范圍內(nèi)時，上層煤的斷裂帶最大高度應(yīng)采用本層煤的開采厚度計(jì)算，下層煤的斷裂帶最大高度應(yīng)采用上、下層煤的綜合開采厚度計(jì)算，并應(yīng)取其中標(biāo)高最高者為兩層煤的斷裂帶最大高度。上、下層煤的綜合開采厚度可按下式計(jì)算：
(L.0.3-1)
式中：M1——上層煤開采厚度(m)；
M2——下層煤開采厚度(m)；
h1-2——上、下層煤之間的法向距離；
y2——下層煤的垮落帶高度與采厚之比。
3 上下層煤之間的距離很小時，綜合開采厚度可按下式計(jì)算：
(L.0.3-2)
附錄M 采空區(qū)剩余空隙體積計(jì)算
M.0.1 采空區(qū)垮落帶剩余體積Q(m3)可按下式計(jì)算：
(M.0.1)
式中：S——采空區(qū)治理面積(m2)；
Kc——煤層采出率(回采率)，一般通過礦山實(shí)際情況調(diào)查確定；
△V——采空區(qū)剩余空隙率，垮落巖塊充填后剩余的空隙率，其取值為0.2～1。
M.0.2 采空區(qū)剩余空隙率可按下列方法確定：
1 利用礦山已有的沉降及采空區(qū)觀測資料。
2 利用采空區(qū)勘察孔內(nèi)空洞和裂隙的資料。
3 利用地區(qū)已有的工程資料。
