《煤矿采空区岩土工程勘察规范（征求意见稿）》.doc

UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 51044-2014 煤矿采空区岩土工程勘察规范 征求意见稿 Code for investigation of geotechnical engineering in the coal mine goaf （2017年局部修订） 2014-12-02发布 2015-08-01实施 联合发布 中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准 煤矿采空区岩土工程勘察规范 Code for investigation of geotechnical engineering in the coal mine goaf GB 51044-2014 （2017年局部修订） 主编部门中国煤炭建设协会 批准部门中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期2015年8月1日 中国计划出版社 2014 北京 修 订 说 明 本次局部修订系根据住房城乡建设部标准定额司关于同意开展局部修订工作的函（建标标函【2016】187号），由中煤科工集团武汉设计研究院有限公司会同有关单位对煤矿采空区岩土工程勘察规范GB51044-2014进行修订而成。 本次局部修订的主要内容是使部分条款的表达更加严谨，与相关标准更加协调。修订的主要内容如下 1.对“采空区稳定性和工程建设适宜性评价”一章内容进行了补充和修改。 2.对“附录K 煤（岩）柱安全稳定性计算”一节进行了补充和修改。 3.其他修改26条涉及采空区定义及划分标准，钻探验证孔的布置要求，工程地质测绘的比例尺，地表移动变形观测时间间隔及其他修饰性文字等。 本规范下划线为修改内容；用黑体字表示的条文为强制性条文，必须严格执行。 本次局部修订的主编单位中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 本次局部修订的参编单位中国矿业大学 天地科技股份有限公司开采设计事业部 煤炭工业太原设计研究院 中煤西安设计工程有限责任公司 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 本次局部修订的主要起草人 本次局部修订的主要审查人 前 言 本规范是根据住房和城乡建设部关于印发的通知（建标[2012]5号）的要求，由中煤科工集团武汉设计研究院有限公司会同有关单位共同编制而成的。 本规范在编制过程中，规范编制组进行了广泛调查研究，认真总结了实践经验，参考了有关国际和国内标准，并广泛征求意见，最后经审查定稿。 本规范共14章和12个附录，主要技术内容有总则，术语和符号，基本规定，勘察阶段工作内容，煤矿采空区调查与测绘，地球物理勘探，勘探与取样，采空区地表移动变形监测，地下水，原位测试及室内试验，地表移动和变形预测，采空区稳定性和工程建设适宜性评价，采空区治理措施，岩土工程分析评价和成果报告等。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国煤炭建设协会负责日常管理，中煤科工集团武汉设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议寄送中煤科工集团武汉设计研究院有限公司（地址湖北省武汉市武珞路442号，邮编430064，E-mailwuhanzh-），以便今后修订时参考。 本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人 主编单位中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 参编单位中国矿业大学 天地科技股份有限公司开采设计事业部 煤炭工业太原设计研究院 中煤西安设计工程有限责任公司 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 主要起草人徐杨青 吴西臣 李凤奇 吴圣林 谭勇强 隋旺华 丁陈建 石春宇 林杜军 张华兴 唐秋元 王利群 贺 林 顾凤鸣 陈宗平 余春林 刘 智 主要审查人王步云 范士凯 王志杰 韩洪德 张国欢 李俊山 王彤标 董完毛 张世良 117 目 次 1 总 则1 2 术语和符号2 2.1 术语2 2.2 符号6 3 基 本 规 定8 4 勘察阶段工作内容9 4.1 一般规定9 4.2 可行性研究勘察9 4.3 初步勘察10 4.4 详细勘察11 4.5 施工勘察12 4.6 小窑采空区岩土工程勘察13 4.7 采动边坡岩土工程勘察14 5 煤矿采空区调查与测绘16 5.1一般规定16 5.2工程地质调查与测绘方法16 5.3工程地质调查与测绘内容17 6 地球物理勘探19 6.1 一般规定19 6.2 工作方法19 6.3 成果解译与报告编写19 7 勘探与取样21 7.1一般规定21 7.2 钻 探21 7.3 井探、槽探23 7.4 岩土试样的采取23 8 采空区地表移动变形监测24 8.1 一般规定24 8.2 勘察阶段监测24 8.3 长期监测25 8.4 监测成果报告25 9 地下水27 9.1 一般规定27 9.2 地下水调查及参数测定27 9.2.1 煤矿采空区地下水调查宜包括下列内容27 9.3 地下水作用评价28 9.3.2 煤矿采空区地下水作用的评价应包括下列内容28 10 原位测试及室内试验29 10.1 一般规定29 10.2 原位测试29 10.3 有害气体采集与测试29 10.4 岩土室内试验29 11 地表移动和变形预测31 11.1 一般规定31 11.2 预测内容31 11.3 地表移动和变形预测31 12 采空区稳定性和工程建设适宜性评价33 12.1 一般规定33 12.2 采空区场地稳定性评价34 12.3 采空区场地工程建设适宜性评价36 12.4 采空区建（构）筑物地基稳定性分析40 13 采空区治理措施41 13.1 一般规定41 13.2 建筑平面布置及结构处理与预防措施41 13.3 工程治理方法42 13.4 综合治理措施43 13.5 采空区地质灾害治理措施44 14 岩土工程分析评价和成果报告45 附录A 覆岩破坏类型47 附录B 压矿量估算48 附录C 采动边坡稳定性预测52 附录D 采空区地表移动盆地分区56 附录E 工程物探方法及适用条件58 附录F 钻探施工要点及技术要求59 附录G 采空区钻探现场描述要点及三带判定依据60 附录H 采空区移动变形的计算方法与计算公式61 附录J 部分矿区地表移动实测参数表71 附录K 煤（岩）柱安全稳定性系数计算77 附录L 采空区垮落带、断裂带计算方法79 附录M 采空区剩余空隙体积计算82 本规范用词说明83 引用标准名录84 附条文说明84 Contents 1 General provisions1 2 Terms and symbols2 2.1 Terms2 2.2 Symbols7 3 Basic requirements9 4 Working contents of investigation phases10 4.1 Gneral requirement10 4.2 Feasibility study investigation10 4.3 Preliminary investigation11 4.4 Detailed investigation12 4.5 Construction investigation13 4.6 Geotechnical investigation of small mine gob area14 4.7 Geotechnical investigation of mined slope14 5 Investigation and mapping of the coal mine goaf17 5.1 Gneral requirement17 5.2 s of investigation and mapping17 5.3 Contents of investigation and mapping18 6 Geophysical exploration20 6.1 Gneral requirement20 6.2 Working s20 6.3 Achievement analysis and report writing20 7 Exploration and sampling22 7.1 Gneral requirement22 7.2 Drilling22 7.3 Well and trench24 7.4 Sampling of soil and rock samples24 8 Ground movement deation monitoring in the goaf25 8.1 Gneral requirement25 8.2 Investigation stage monitoring25 8.3 Long-term monitoring26 8.4 Monitoring achievement report 26 9 Underground water28 9.1 Gneral requirement28 9.2 Investigation and parameters mensurement of underground water28 9.3 Action ution of underground water29 10 In-situ tests and laboratory test30 10.1 Gneral requirement30 10.2 In-situ tests30 10.3 Collection and test of harmful gas30 10.4 Laboratory test of rock extraction rate 所开采煤层矿产采出量占工业储量的百分比。 2.1.3 采深采厚比 ratio of mining depth and cutting height 煤层开采深度与法向开采厚度的比值。 2.1.4 保护煤（岩）柱 safety pillar 为了保护建（构）筑物、水体、铁路及主要井巷，在其下方按一定规则和方法设计保留不采的煤层和岩层区段。 2.1.5 围护带 safety berm 设计保护煤（岩）柱划定地面受护物范围时，为安全起见沿受护物四周所增加的带形面积。 2.1.6 采动边坡 mining slope 位于采空区采动影响范围内的边坡。 2.1.7 老采空区 old mined-out area 已停止开采且地表移动变形衰退期已结束的采空区。 2.1.8 新采空区 new mined-out area 正在开采或虽已停采但地表移动变形仍未结束的采空区。 2.1.9 未来（准）采区 preparatory mining area 已规划设计，尚未开采的采区。 2.1.10 小窑采空区 small mine gob area 指采空范围较窄、开采深度较浅、采用非正规开采方式开采、以巷道采掘并向两边开挖支巷道、分布无规律或呈网格状、单层或多层重叠交错、大多不支撑或临时简单支撑、任其自由垮落的采空区。 2.1.11 浅层采空区 shallow mined-out area 采深小于50m或采深大于等于50m、小于200m且采深采厚比H/M小于30的采空区。 2.1.12 中深层采空区 middle-deep mined-out area 采深大于等于50m、小于200m且采深采厚比H/M 大于等于30或采深大于等于200m、小于300m且采深采厚比H/M小于60的采空区。 2.1.13 深层采空区 deep mined-out area 采深大于等于300m或采深大于等于200m、小于300m且采深采厚比H/M大于等于60的采空区。 2.1.14 水平（缓倾斜）采空区 level （gently inclined）mined-out area 煤层水平或倾角小于15的采空区。 2.1.15 倾斜采空区 inclined mined-out area 煤层倾角介于1555的采空区。 2.1.16 急倾斜采空区 acute inclined mined-out area 煤层倾角大于55的采空区。 2.1.17 长壁式开采 longwall mining 采煤工作面长度一般在60m以上的开采，分走向长壁开采和倾斜长壁开采。 2.1.18 短壁式开采 shortwall mining 采煤工作面长度一般在60m以下的采煤方法。 2.1.19 房柱式开采 room and pillar extraction 在煤层中开掘一系列煤房，采煤在煤房中进行，保留煤柱支撑上覆岩层的一种开采方式。 2.1.20 条带式开采 strip extraction 将开采区域划分成规则条带，采一条、留一条，以保留煤柱支撑上覆岩层的一种开采方式，分充填条带和非充填条带。 2.1.21 充填开采 extraction with back stowing 在采空区内充填水、砂、矸石、粉煤灰等充填物的一种开采方式。 2.1.22 充分采动 critical mining 地表最大下沉值不随采区尺寸增大而增加的临界开采状态。 2.1.23 非充分采动 subcritical mining 地表最大下沉值随开采范围增大而增加的开采状态。 2.1.24 超充分采动 supercritical mining 地表最大下沉值不随开采范围增大而增加的，且超出临界开采的状态。 2.1.25 松散层 loose layer 第四系、新近系未成岩的沉积物，如冲积层、洪积层、残积层等。 2.1.26 垮落带 caving zone 由采煤引起的上覆岩层破裂并向采空区垮落的范围。 2.1.27 断裂带 fractured zone 垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝，但仍保持其原有层状的岩层范围。 2.1.28 弯曲带 sagging zone 断裂带上方直至地表产生弯曲的岩层范围。 2.1.29 地表移动 surface movement; ground movement 因采矿引起的岩层移动波及地表而使地表产生移动、变形和破坏的现象和过程。 2.1.30 地表移动盆地 subsidence basin 由采矿引起的采空区上方地表移动的整体形态和范围。 2.1.31 地表移动盆地边界 boundary of subsidence basin 地表受开采影响的边界，一般以下沉10mm确定。 2.1.32 移动盆地主断面 major section of subsidence basin 与开采边界方向垂直并通过移动盆地最大下沉点的竖向断面。 2.1.33 地表下沉值 surface subsidence value 地表点移动向量的竖直分量。 2.1.34 地表水平移动值 surface displacement value 地表点移动向量的水平分量。 2.1.35 地表倾斜 surface tilt 地表两相邻点下沉值之差与其变形前的水平距离之比。 2.1.36 地表水平变形 surface deation 地表两相邻点水平移动值之差与其变形前的水平距离之比。 2.1.37 地表曲率 surface curvature 地表两相邻点倾斜差与其变形前的水平距离之比。 2.1.38 下沉速度 subsidence velocity 地表点两次观测的下沉差与其观测的时间间隔之比。 2.1.39 地表移动延续时间 lasting time of surface movement 一定区域开采条件下，从地表最大下沉点下沉10mm时开始到连续6个月内累计下沉小于30mm的整个时间。 2.1.40 边界角 limit angle；boundary angle 在充分或接近充分采动条件下，地表移动盆地主断面上的边界点和采空区边界点连线与水平线在煤壁一侧的夹角。 2.1.41 移动角 angle of critical displacement 在充分或接近充分采动条件下，移动盆地主断面上，地表最外边的临界变形（倾斜i3mm/m，曲率K0.210-3/m，水平变形ε2mm/m）点和采空区边界点连线与水平线在煤壁一侧的夹角。 2.1.42 下沉系数 subsidence factor 水平或近水平煤层充分采动条件下，地表最大下沉值与采厚之比。 2.1.43 水平移动系数 displacement factor 水平或近水平煤层充分采动条件下，地表最大水平移动值与地表最大下沉值之比。 2.1.44 主要影响半径 main influence radius 在充分采动条件下，主断面上下沉值为0.0063倍最大下沉值的点与同侧下沉值为0.9937倍最大下沉值的点的水平距离的1/2。 2.1.45 主要影响角正切 tangent of main influence angle 开采深度与主要影响半径之比。 2.1.46 拐点偏移距 deviation of inflection point 自下沉曲线拐点在地表面上投影点按影响传播角作直线与煤层相交，该交点与采空区边界沿煤层方向的距离。 2.1.47 影响传播角 influence transference angle; effective transference angle 在地表移动盆地倾向主断面上，按拐点偏移距求得的计算开采边界和下沉曲线拐点在地表面上投影点的连线与水平线在下山方向的夹角。 2.1.48 概率积分法 probability integration 以正态概率函数为影响函数的地表移动预计方法。 2.2 符号 t终采时间； HD荷载临界影响深度； Ha附加应力影响深度； Hlf垮落断裂带深度； Hm垮落带高度； Hli断裂带高度； W下沉值； K曲率值； U水平移动值； q下沉系数； M采出矿层法向厚度； H采空区采深； h松散层厚度； H0采空区平均采深； S拐点偏移距； r主要影响半径； b水平移动系数； T地表移动延续时间； Tc移动初始期； Th移动活跃期； Ts移动衰退期； Vw下沉速率； i倾斜值； ε水平变形值； α煤层倾角； θ0开采影响传播角； tanβ主要影响角正切； △T剩余移动期； △W剩余下沉值； △i剩余倾斜值； △K剩余曲率值； △U剩余水平移动值； △ε剩余水平变形值。 3 基 本 规 定 3.0.1 煤矿采空区类型可根据开采规模、形式、时间、采深及煤层倾角等进行划分，并应符合下列规定 1 可根据开采规模和采空区面积划分为大面积采空区及小窑采空区。 2 可根据煤层开采形式划分为长壁式开采、短壁式开采、条带式开采、房柱式开采等采空区。 3 可根据开采时间和采空区地表变形阶段分为老采空区、新采空区和未来（准）采区。 4 可根据采深及采深采厚比分为浅层采空区、中深层采空区和深层采空区。 5 可根据煤层倾角分为近水平（缓倾斜）采空区、倾斜采空区和急倾斜采空区。 3.0.2 拟建工程场地或其附近分布有不利于场地稳定和工程安全的采空区时，应进行采空区岩土工程专项勘察。 3.0.3 煤矿采空区岩土工程勘察应根据基本建设程序分阶段进行，可分为可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察和施工勘察。已建场地或拟建工程施工过程中发生新采或复采时，应进行补充勘察。当采空区场地稳定，且采空区对拟建工程及工程建设对采空区稳定性影响小时，可合并勘察阶段。 3.0.4 煤矿采空区岩土工程勘察应在查明采空区特征的基础上，分析评价煤矿采空区场地的稳定性，并应综合评价煤矿采空区场地的工程建设适宜性及拟建建（构）筑物的地基稳定性，同时应提出煤矿采空区治理措施建议。 3.0.5 煤矿采空区勘察应充分收集区域及场地地质资料、矿产及其采掘资料、邻近场地工程勘察资料等，且应对收集到的资料的完整性、可靠性进行分析和验证。 3.0.6 煤矿采空区勘察应以勘察任务委托书和勘察技术要求为依据，并应根据勘察阶段、采空区类型、工程重要性等级、工程结构型式及布置、勘察手段的适用条件等，选择适宜的勘察方法与手段，同时应合理布置工作量。 3.0.7 煤矿采空区勘察报告应由文字说明和图件资料组成，并应附有必要的影像资料。 3.0.8 勘探工作布设时应避免对工程自然环境、地下管线、地下工程造成不良影响，勘探完工后应及时、妥善回填。 4 勘察阶段工作内容 4.1 一般规定 4.1.1 煤矿采空区岩土工程勘察工作应包括下列内容 1 查明开采煤层上覆岩层和地基土的地层岩性、区域地质构造等工程地质条件。 2 查明采空区开采历史、开采现状和开采规划，开采方法，开采范围和深度。 3 查明采空区的井巷分布、断面尺寸及相应的地表对应位置，采掘方式和顶板管理方法。 4 查明采空区覆岩及垮落类型、发育规律、岩性组合及其稳定性；采空区覆岩破坏类型应根据矿区资料确定，当无相关资料时，可按本规范附录A确定。 5 查明地下水的赋存类型、分布、补给排泄条件及其变化幅度，分析评价地下水对采空区场地稳定性的影响。 6 查明地表移动变形盆地特征和分布，裂缝、台阶、塌陷分布特征和规律。 7 分析评价有害气体的类型、分布特征和危害程度。 8 评价采空区与建（构）筑物的位置关系、地面变形可能影响范围和变化趋势。 9 收集场地已有建筑物变形和防治措施经验。 10分析及预测采空区地表移动变形特征和规律。 11 评价其作为工程建设场地的适宜性。 12 提出采空区治理和地基处理建议。 4.1.2 对场地工程地质条件复杂或有特殊要求的工程、或施工期间需针对某一特定问题进行专项研究的工程，宜进行补充勘察或施工勘察。 4.1.3 煤矿采空区场地拟建建（构）筑物岩土工程勘察勘探点布置、岩（土）和水试样采取及试验、原位测试项目及数量等，除应符合本规范的有关规定外，还应符合现行国家标准岩土工程勘察规范GB50021等的有关规定。 4.2 可行性研究勘察 4.2.1 可行性研究阶段煤矿采空区岩土工程勘察应对场地的稳定性和工程建设适宜性进行初步评价。 4.2.2 可行性研究勘察阶段应以资料搜集、采空区调查及工程地质测绘为主，以适量的物探和钻探工作为辅。 4.2.3 可行性研究勘察应包括下列内容 1 搜集拟建场地地形地质图、区域地质报告、区域水文地质报告、勘察区煤炭资源详查地质报告、勘探报告、矿井生产地质报告以及交通、气象、地震资料。 2 搜集拟建场地及其周边煤层分布、采掘及压覆资源情况、采空区分布及其要素特征、地表移动变形和建筑物变形观测资料，以及由于地表塌陷、变形引起的其它不良地质作用情况。 3 在充分搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘了解场地地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件。 4 搜集与调查采空区已有的勘察、设计、施工资料等，对其危害程度和发展趋势作出判断，并对场地的稳定性和工程建设的适宜性进行初步评价。 5 当有两个或以上拟选场地时，应进行比选分析。 4.2.4 当拟建建（构）筑物位于未来（准）采区，需要时可按本规范附录B进行压矿量估算。 4.2.5 可行性研究阶段勘察的调查范围应包括对拟建场地及其周边不小于500m范围内有影响的煤矿采空区。 4.3 初步勘察 4.3.1 初步勘察应对工程场地的稳定性和工程建设的适宜性进行评价与分区。 4.3.2 初步勘察阶段应搜集有关地质、采矿资料，并应以采空区专项调查、工程地质测绘、工程物探及地表变形观测为主，辅以适当的钻探工作验证及水文地质观测试验。 4.3.3 初步勘察应包括下列内容 1 搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料以及工程场地范围的地形图。 2 搜集区域地质报告、区域水文地质报告、勘察区煤炭资源详查地质报告、勘探报告、矿井生产地质报告等资料。 3 在可研搜集资料的基础上，开展采空区专项调查，查明采空区分布、开采历史和计划、开采方法、开采边界、顶板管理方法、覆岩种类及其破坏类型等基本要素。 4 初步查明地质构造、地貌、地层岩性、工程地质条件、地下有害气体。 5 初步查明地下水类型、埋藏条件、补给来源等水文地质条件，了解地下水位动态和周期变化规律，必要时可进行地下水长期动态观测。 6 分析计算并验证采空区地表已完成的移动变形量，预测剩余变形量，进行场地稳定性及工程建设的适宜性评价与分区。 7对可能采取的采空区治理方案进行分析评价。 4.3.4 初步勘察工作应符合下列规定 1 采空区专项调查及工程地质测绘范围应涵盖对拟建场地可能有影响的煤矿采空区，其调查、测绘内容应符合本规范第5.3