CN111366403B - 一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法具体包括以下步骤：对注浆充填后的煤矿采空区、注浆后的裂隙带和垮落带的地层中进行钻孔取样，在以上部位每个地层层位取样不少于3件；在注浆充填后的采空区、裂隙带和垮落带检测沉降量；取得的原位标准贯入试验的力学指标、取得的样心在实验室的物理力学性质检测指标、沉降标在采空区和非采空区检测沉降量的数值。本发明地表检测装置和不同深度的采空区和离层的沉降监测装置的设置，方便观察检测读取沉降杆在采空区和非采空区下沉量的数值，为实验提供重要参数，上述结构的设置还能方便、高效的采集和检测出采用区注浆的密实度情况和下沉的情况。
Description
技术领域
本发明属于煤炭开采采空区治理检测技术领域，尤其涉及一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置及检测方法。
背景技术
我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。目前采煤后，地下会形成采空区，随着时间的推移采空区上部地层逐步变形，形成弯曲带、裂隙带和垮落带，使地表变成沉陷地，造成地基承载力降低。如果将未稳沉和稳沉的采煤沉陷区作为建设用地，上部构筑物荷载增加后，构筑物地基和附近采空区地层仍会继续不均匀沉降，若解决该问题就需要对采煤沉陷区构筑物地基和附近地层的弯曲带、裂隙带、垮落带和采空区进行注浆充填预固结、预治理，以减轻或消除因采煤沉陷造成的地基不均匀沉陷。
但现阶段对煤矿采空区注浆充填后的地基治理效果没有较好的检测装置进行检测，也没有***的方法对煤矿采空区注浆充填后的地基处理效果进行检测，现有的检测方法大都是对地基的某个单点的承载力检测，无法对地基进行大面积模拟上部荷载进行稳沉检测，检测效果无法使公众和建筑设计单位信服。
因此，发明一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置及检测方法显得非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置及检测方法，以解决目前对煤矿采空区注浆充填后的地基治理效果没有较精准的检测装置，也没有形成***的方法对煤矿采空区注浆充填后的地基处理效果进行检测，现有的检测大都是单一的检测，检测效果无法使公众和建筑设计单位信服，一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，包括地面、原位测试钻机、钻杆、原状岩心、采空区、采空区内预注浆、地表检测装置、采空区上部离层注浆、不同深度的采空区和离层的沉降监测装置；所述的采空区注浆的上部形成弧形的离层；所述的原位测试钻机的钻杆安装在钻机的下部；所述的原状岩心通过原位测试钻机钻孔取的；所述的地表检测装置包括钢板、载荷放置腔、载荷、观察插板和防护罩，所述的防护罩的底部螺栓连接在钢板上；所述的载荷放置腔设置在防护罩的内部；所述的载荷依次放置在钢板的上部和载荷放置腔的里面；所述的观察插板插接在防护罩的外侧，所述的载荷放置腔、载荷、观察插板和防护罩分别设置有一对；所述的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置包括静力水准仪、保护管、支撑杆、扶正器和保护罩，所述的静力水准仪分别螺栓安装在保护罩的内侧上部，所述的支撑杆放在保护管的内部；所述的扶正器套接在支撑杆的外部，所述的保护管和沉降杆都贯穿放置在钢板下部的钻孔里，所述的保护罩盖接在沉降杆的上端，所述的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置可根据构筑物占据采空区上部的面积设置一组或者多组。
优选地，所述的载荷采用长方体或者正方体的等重量的水泥块，有利于在检测时计算载荷。
优选地，所述的防护罩具体采用矩形的不锈钢罩，所述的防护罩分别向外侧开口，且开口的地方内侧开设有2条前后都有的内凹的矩形槽，所述的观察插板从上至下插接在防护罩外侧开口的矩形槽内，方便观察检测和方便取放载荷。
优选地，所述的观察插板采用透明亚克力塑料矩形板或者透明玻璃钢矩形板。
优选地，所述的扶正器采用滚珠扶正器。
所述的沉降杆采用不锈钢杆，所述的沉降杆的下部焊接有不锈钢的锯齿状辅助支撑片。
一种煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法具体包括以下步骤：
步骤一：在采空区注浆充填的拟建构筑物区域对达到凝固龄期的部位进行钻孔取样，把所述的钻杆安装在原位测试钻机的下部，启动原位测试钻机进行钻孔，在钻孔内进行取样和标准贯入原位测试试验，取出原状岩心在土工实验室进行物理力学性质检测和分析；
步骤二：在采空区和非采空区检测沉降量，模拟拟建构筑物荷载检测地基达到稳沉并不再沉降为准。
步骤三：对步骤一和步骤二取得的原位测试试验指标和岩心测试取得的物理力学性质参数，以及监测设置在注浆后的采空区、裂隙带和垮落带、弯曲带的监测孔内的沉降杆，并记录监测到的沉降杆的沉降量，以上参数作为综合评价采空区注浆充填质量和效果的重要参数。
优选地，在步骤二中，在S102中，S201原位测试钻机对采空区和非采空区非标打监测孔，监测孔的布设位置、取样深度及钻孔深度：注浆充填后的采空区的中上部、注浆后的裂隙带和垮落带的地层埋深中上部、弯曲带的地层埋深中上部，在以上部位每个地层层位取样不少于3件；钻孔深度应控制在注浆充填后的采空区、裂隙带、垮落带和弯曲带所处空间深度的中部或中上部；S202,打孔结束后，在孔内加保护管，保护管的内部加沉降杆,保护管和沉降杆的之间设置有3至5个扶正器；S203,把静力水准仪分别螺栓安装在保护管的内侧上部，在钢板的上部的载荷放置腔内从上之下依次放置载荷；S204，通过静力水准仪观察记录保护管内的沉降杆在采空区和非采空区下的沉降量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明地表检测装置和不同深度的采空区和离层的沉降监测装置的设置，方便观察检测和方便取放载荷，进一步的沉降杆在采空区和非采空区检测沉降量的数值，进行为检测评价提供重要参数，还能通过原位测试钻机、钻机钻杆的设置，通过钻杆下部的取样器进行原状样采取，在实验室进行物理力学性质指标检测，有利于进一步进行密实度的评价，上述的结构的设置能方便、高效的采集和检测出采用区的注浆的密实度和沉降情况，有利于科研人员的进一步评价研究。本发明的一种煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法通过以下步骤：在采空区钻孔取样，把所述的原位测试钻机的钻杆安装在原位测试钻机的下部，启动原位测试钻机在采空区进行钻孔取样，然后在钻杆下部的取样器里面取出原状岩心，放进实验室，待进一步进行密实度的检测，取样后并在孔内做标准贯入试验；检测注浆充填后的采空区的顶部、注浆后的裂隙带和垮落带的地层埋深中上部、弯曲带的地层埋深中上部的沉降量；对上述步骤取得的原状岩心进行的物理力学性质实验和通过静力水准仪观察保护管内的沉降杆在采空区和非采空区检测沉降量、检测时间跨度等，为采空区注浆充填质量评价提供了重要参数。
附图说明
图1是本发明的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置的结构示意图。
图2是本发明的地表检测装置的结构示意图。
图3是本发明的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置的结构示意图。
图4是本发明的煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法的流程图。
图5是本发明的在采空区和非采空区检测沉降量的流程图。
图中：
1、地面；2、原位测试钻机；3、钻杆；4、原状岩心；5、采空区；6、采空区内注浆；7、地表检测装置；71、钢板；72、载荷放置腔；73、载荷；74、观察插板；75、防护罩；8、采空区上部注浆；9、不同深度的采空区和离层的沉降监测装置；91、静力水准仪；92、保护管；93、沉降杆；94、扶正器；95、保护罩；10、离层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
图中：
如附图1至附图3所示
一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，包括地面1、原位测试钻机2、钻杆3、原状岩心4、采空区5、采空区内注浆6、地表检测装置7、采空区上部注浆8、不同深度的采空区和离层的沉降监测装置9和离层10，所述的地面1的下部的采空区5预先注入有采空区内注浆6和采空区上部注浆8；所述的采空区上部注浆8的上部形成弧形的离层10；所述的钻杆3安装在原位测试钻机2的下部；所述的钻杆3的下部的内侧通过钻孔有原状岩心4；所述的地表检测装置7包括钢板71、载荷放置腔72、载荷73、观察插板74和防护罩75，所述的防护罩75的底部螺栓连接在钢板71上；所述的载荷放置腔72设置在防护罩75的内部；所述的载荷73依次放置在钢板71的上部和载荷放置腔72的里面；所述的观察插板74插接在防护罩75的外侧，所述的载荷放置腔72、载荷73、观察插板74和防护罩75分别设置有一对；所述的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置9包括静力水准仪91、保护管92、沉降杆93、扶正器94和95保护罩，所述的静力水准仪91分别螺栓安装在保护罩95的内侧上部，所述的沉降杆93放在保护管92的内部；所述的扶正器94套接在沉降杆93的外部，所述的保护管92和沉降杆93都贯穿放置在钢板下部的钻孔里，所述的保护罩95盖接在沉降杆93的上端。
优选地，所述的载荷73采用长方体或者正方体的等重量的水泥块，有利于在检测时计算载荷。
优选地，所述的防护罩75具体采用矩形的不锈钢罩，所述的防护罩75分别向外侧开口，且开口的地方内侧开设有2条前后都有的内凹的矩形槽，所述的观察插板74从上至下插接在防护罩75外侧开口的矩形槽内，方便观察检测和方便取放载荷。
优选地，所述的扶正器94采用滚珠扶正器。
优选地，所述的支撑杆93采用不锈钢杆，所述的沉降杆93的下部焊接有不锈钢的锯齿状辅助支撑片。
优选地，所述的保护罩95具体采用透明玻璃钢材质的横截面上部为三角形、下部为矩形的中空罩，方便的观察沉降杆93的工作情况。
如附图4和附图5所示
一种煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法具体包括以下步骤：
S101：在采空区注浆充填的拟建构筑物区域对达到凝固龄期的部位进行钻孔取样，把所述的钻杆安装在原位测试钻机的下部，启动原位测试钻机进行钻孔，在钻孔内进行取样和标准贯入原位测试试验，取出原状岩心在土工实验室进行物理力学性质检测和分析；
S102：在采空区和非采空区检测沉降量，模拟拟建构筑物荷载检测地基达到稳沉并不再沉降为准。
S103：对S101和S102取得的原位测试试验指标和岩心测试取得的物理力学性质参数，以及监测设置在注浆后的采空区、裂隙带和垮落带、弯曲带的监测孔内的沉降杆，并记录监测到的沉降杆的沉降量，以上参数作为综合评价采空区注浆充填质量和效果的重要参数。
优选地，在S102中，S201原位测试钻机对采空区和非采空区非标打监测孔，监测孔的布设位置、取样深度及钻孔深度：注浆充填后的采空区的中上部、注浆后的裂隙带和垮落带的地层埋深中上部、弯曲带的地层埋深中上部，在以上部位每个地层层位取样不少于3件；钻孔深度应控制在注浆充填后的采空区、裂隙带、垮落带和弯曲带所处空间深度的中部或中上部；S202,打孔结束后，在孔内加保护管，保护管的内部加沉降杆,保护管和沉降杆的之间设置有3至5个扶正器；S203,把静力水准仪分别螺栓安装在保护管的内侧上部，在钢板的上部的载荷放置腔内从上之下依次放置载荷；S204，通过静力水准仪观察记录保护管内的沉降杆在采空区和非采空区下的沉降量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明地表检测装置和不同深度的采空区和离层的沉降监测装置的设置，方便观察检测和方便取放载荷，进一步的沉降杆在采空区和非采空区检测沉降量的数值，进行为检测评价提供重要参数，还能通过原位测试钻机、钻杆的设置，通过在钻杆下部的取样器里取出原状岩心，进行相关物理力学性质检测，上述的结构的设置能方便的高效的采集和检测出采空区的注浆的密实度情况和下沉的情况，有利于科研人员的进一步研究。利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，包括地面、原位测试钻机、钻杆、原状岩心、采空区、采空区内预注浆、地表检测装置、采空区上部离层注浆、不同深度的采空区和离层的沉降监测装置；所述的采空区注浆的上部形成弧形的离层；所述的原位测试钻机的钻杆安装在钻机的下部；所述的原状岩心通过原位测试钻机钻孔取的；所述的地表检测装置包括钢板、载荷放置腔、载荷、观察插板和防护罩，所述的防护罩的底部螺栓连接在钢板上；所述的载荷放置腔设置在防护罩的内部；所述的载荷依次放置在钢板的上部和载荷放置腔的里面；所述的观察插板插接在防护罩的外侧，所述的载荷放置腔、载荷、观察插板和防护罩分别设置有一对；所述的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置包括静力水准仪、保护管、支撑杆、扶正器和保护罩，所述的静力水准仪分别螺栓安装在保护罩的内侧上部，所述的支撑杆放在保护管的内部；所述的扶正器套接在支撑杆的外部，所述的保护管和沉降杆都贯穿放置在钢板下部的钻孔里，所述的保护罩盖接在沉降杆的上端，所述的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置可根据构筑物占据采空区上部的面积设置一组或者多组。
2.如权利要求1所述的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，其特征在于，所述的载荷采用长方体或者正方体的等重量的水泥块，有利于在检测时计算载荷。
3.如权利要求1所述的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，其特征在于，所述的防护罩具体采用矩形的不锈钢罩，所述的防护罩分别向外侧开口，且开口的地方内侧开设有2条前后都有的内凹的矩形槽，所述的观察插板从上至下插接在防护罩外侧开口的矩形槽内。
4.如权利要求1所述的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，其特征在于，所述的观察插板采用透明亚克力塑料矩形板或者透明玻璃钢矩形板。
5.如权利要求1所述的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，其特征在于，所述的扶正器采用滚珠扶正器。
6.如权利要求1所述的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，其特征在于，所述的沉降杆采用不锈钢杆，所述的沉降杆的下部焊接有不锈钢的锯齿状辅助支撑片。
7.如权利要求1所述的煤矿采空区注浆充填治理效果检测装置，其特征在于，所述的不同深度的采空区和离层的沉降监测装置可根据构筑物占据采空区上部的面积和载荷大小设置一组或者多组。
8.一种煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法，其特征在于，该煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法具体包括以下步骤：
S101：在采空区注浆充填的拟建构筑物区域对达到凝固龄期的部位进行钻孔取样，把钻杆安装在原位测试钻机的下部，启动原位测试钻机进行钻孔，在钻孔内进行取样和标准贯入原位测试试验，取出原状岩心在土工实验室进行物理力学性质检测和分析；
S102：在采空区和非采空区检测沉降量，模拟拟建构筑物载荷检测充填区地基，检测标准为充填区地基达到稳沉并不再沉降为准；
S103：对S101和S102取得的原位测试试验指标和岩心测试取得的物理力学性质参数，以及监测设置在注浆后的采空区、裂隙带和垮落带、弯曲带的监测孔内的沉降杆，并记录监测到的沉降杆的沉降量，以上参数作为综合评价采空区注浆充填质量和效果的重要参数。
9.如权利要求8所述的煤矿采空区注浆充填治理效果的检测方法，其特征在于，在S102中，S201原位测试钻机对采空区和非采空区非标打监测孔，监测孔的布设位置、取样深度及钻孔深度：注浆充填后的采空区的中上部、注浆后的裂隙带和垮落带的地层埋深中上部、弯曲带的地层埋深中上部，在以上部位每个地层层位取样不少于3件；钻孔深度应控制在注浆充填后的采空区、裂隙带、垮落带和弯曲带所处空间深度的中部或中上部；S202,打孔结束后，在孔内加保护管，保护管的内部加沉降杆,保护管和沉降杆的之间设置有3至5个扶正器；S203,把静力水准仪分别螺栓安装在保护管的内侧上部，在钢板的上部的载荷放置腔内从上之下依次放置载荷；S204，通过静力水准仪观察记录保护管内的沉降杆在采空区和非采空区下的沉降量。
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