煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术研究

煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术研究

李开冬

新疆铁道勘察设计院有限公司 新疆维吾尔族自治区乌鲁木齐市 830011

摘要：目前，我国铁路工程地质勘察行业正处于飞速发展的阶段，勘察新技术不断推陈出新，重新认识和审视我国铁路工程勘察的各种技术手段及其应用水平，大力推进各种勘察技术、方法的综合发展及应用。基于此，本文主要探讨了煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术。

关键词：煤层采空区；铁路工程；地质综合勘察

引言

在城市经济发展过程中，交通网的密集程度也将直接影响到区域间的物资交流频率。为了确保后续施工过程推进的有序性，施工企业需要做好前期的勘察工作，采集完整的作业区基础信息，对此类数据信息进行科学性分析，为后续施工计划的制定提供数据参考，从而有效提升施工方案的可操作性，提升隧道工程的施工质量。

1 地质勘察对于岩土工程的重要价值

从岩土工程的视角来看，有必要开展实时性的地质勘察。运用地质勘察手段有助提供后期施工必需的勘察数据参考，在明确当地真实地质状况的前提下再去优化施工效果。但是相比于工程勘察的其他领域而言，岩土勘察体现为显著的特殊性。究其根源，就在于岩土勘察通常都会面对相对狭窄的勘察面宽度以及复杂度较高的区域地质状况。同时，岩土勘察还可能面对多样化的不良地质影响。例如针对沉降幅度较大的勘察区域而言，勘察技术人员将会耗费更长的工程勘察时间。

在目前阶段应当将岩土工程勘察视作顺利开展后续施工的必需措施。在此前提下，关于开展全方位的岩土勘察也要确保紧密结合当前的岩土工程级别、勘察测量深度、勘察作业的难度以及勘察内容予以进行。只有在密切关注上述勘察要点的基础上，才能着眼于实地搜集有关的岩土施工资料并且给出相应的勘察结论。

从初期开展岩土勘察的角度讲，关键在于借助钻孔探测、物理探测、地质调查与测绘、室内测试以及原位测试等多种勘察途径，据此给出详尽的岩土勘察结论。此外，技术人员针对多种勘察手段在予以灵活选择时，通常还需因地制宜结合地质测绘以及物探手段，据此给出整体性较强的工程地质认识^[1]。

2　煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术

2.1 遥感技术

在铁路工程地质勘察技术中，遥感技术属于常见的应用技术之一，尤其是在遥感技术体系逐步完善的背景下，遥感技术已经形成了比较完善的应用体系，包括红外遥感技术、电视遥感技术、雷达遥感技术等，以电视遥感技术为例，该技术的主要工作原理是将作业区调研的基础信息内容反馈到电视系统当中，从而对数据信息进行客观性分析，提高数据信息本身的利用价值。遥感技术的应用可以抵消自然条件所带来的限制，并且在完成监测点的确定之后，可以自动进行作业区域相关地质数据的勘察工作，在获取到勘查数据信息后，系统会直接上传数据信息至主系统当中，借助计算机技术对内容进行科学性分析，从而获取到完整度更高的地质资料，为后续工程的顺利施工提供科学性的数据支持^[2]。

2.2 钻进参数探测技术

钻进参数探测技术在勘察技术中，其出现时间相对较短，其技术原理是在作业区选定勘测点之后，借助钻机设备进行钻孔操作，同时在钻机设备上固定数据采集装备，在不断掘进的过程，实时采集作业区域的基础信息，如钻机设备的掘进速度、围岩内部应力、掘进深度等。借助此类数据信息，技术人员能够及时获取到现阶段钻机的工作状态，同时对作业区基础地质环境信息进行分析，从而确定作业区域的基础地质情况，为后续施工计划的制定提供科学性的数据支持。

2.3 重磁电及地质雷达勘探技术

我国土地资源总量非常可观，但是区域地形多变，在铁路工程推进过程中，经常遇到褶皱、断裂的地形结构，此类情况不仅会提升实际作业难度，而且也会增加前期地质勘察的任务总量。重磁电及地质雷达勘探技术融合了多项先进的勘察技术，包括的雷达勘探技术、电磁勘探技术、重力勘探技术等。雷达勘探技术在应用过程中，其主要的作用是进行作业区基本情况扫描，从而对作业区地质分层情况进行初步了解，为后续分阶段施工计划的制定提供科学性数据支持。电磁勘探技术是借助电磁传递原理，结合不同的反射电磁线变化情况来确定作业区域各类型地质结构分布规律的方法^[3]。

3新型物探技术的应用

3.1 地球物理层析成像技术（CT）

地球物理层析成像技术是一种CT成像技术，利用钻孔或平硐，通过对采用一定发射和接收方式产生的透射波进行采集与处理，反演孔洞间岩体的波速值，并对区间岩体进行判断、评价，可实现对探测对象内部结构的分析并生成图像，通常应用于岩溶地区的溶洞探测、水库渗流甬道探测和高边坡稳定性探测等场地。

3.2 二维微动剖面探测法

二维微动剖面探测法是基于空间自相关法从台阵微动记录中提取瑞雷波相速度频散曲线，并通过计算获得视S波速度Vx剖面，依据Vx差异解释岩性、构造的一种地球物理新方法。其探测系统一般由观测半径为0.6 m和5 m的二重圆形观测台、点间距为5 m的观测系统以及垂直分量检波器及大动态低功耗数字记录仪组成。该方法利用天然场源，能够不受振动和电磁干扰影响，适用于城市、道路等强干扰环境，对城市地下溶洞、暗浜的勘测效果较好

^[4]。

3.3 瞬态瑞雷波探测技术

基于瑞雷波运动学特征和动力学特征，其核心是利用了层状介质中面波的频散特征和传播速度与岩土力学性质的相关性来达到勘探目的，即不同的频率成分具有不同的相速度。瞬态瑞雷波探测过程为完成仪器参数设置后，在噪声降到最低时激发人工震源采集数据，确定深度-速度函数并计算得到的波速进行成图，根据波速分布资料推断拟探测地质体的分布情况。该方法是在瑞雷波探测技术基础升级而来，突破操作复杂、成本高的局限性，在实际应用中有较好的应用价值^[5]。

3.4 钻孔彩色电视技术

钻孔彩色电视是在透明柔性钻杆和电子技术发展的基础上，为适应更高精度的垂直和水平钻孔观察而出现的，工作流程是先铺设透明柔性钻杆，之后进行摄像。目前已经实现将CCD光电耦合器件应用于钻孔电视，具备电路设计合理、集成度高、性能稳定的特点，相比传统的摄像管探头具有影像重现性好、失真小、耐冲击、重量轻和功耗低等特点。该方法广泛应用于对勘察精度要求较高的水利水电勘察行业，通过彩色电视技术可以高度还原井下岩体的地质构造、节理、裂隙的发育情况^[6]。

结束语

随着我国基础设施建设的逐年增加，铁路隧道工程的工况日趋复杂，采空区影响是其中常见问题，当隧道穿越煤矿采空区段时会对围岩稳定性造成不良影响。因此，需要重视地质勘察技术的运用。现阶段的地质勘察工作中广泛采用钻探、物探、原位测试及室内试验相结合的综合勘察测试手段，从实际应用效果看，综合勘察手段能够准确揭示地质条件，为设计与施工提供较为可靠的基础数据。近年来，精细化勘察理念日渐深入，在勘察效率、勘察精度上对传统勘察提出了更高的要求。为此，分析总结各类工程地质勘察技术与方法的应用及其最新的发展，对提升传统勘察测试精度具有重要意义。

参考文献

[1]叶懿尉，王汉勋，耿招，等. 公路隧道穿越铁矿采空区围岩稳定性分析[J].工程地质学报，2018，26（S1）：196-201.

[2]方勇，符亚鹏，杨志浩，等. 公路隧道下穿煤层采空区开挖过程相似模型试验[J].土木工程学报，2015，48（2）：125-134.

[3]　杜巍. 隧道工程地质勘察相关阶段的技术要点[J]. 建材与装饰,2019(17):232-233.

[4]　刘瑞玺. 隧道工程地质勘察相关阶段的技术要点初探[J]. 智能城市,2018,4(17):58-59.

[5]　王蒙, 王腾飞. 隧道工程地质勘察相关阶段的技术要点[J].产业与科技论坛,2018,11(08):89-90.