[發明專利]一種探測深部采空區體積的方法

有效

• 申請號: 201711377077.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108168474B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 薛翊國;夏騰;楊穎;蘇茂鑫;薛振龍;張學亮;張開;李廣坤
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東省地礦工程勘察院
• 主分類號: G01B13/00
• 分類號: G01B13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種探測深部采空區體積的方法，對施工區域進行地球物理勘探，劃定采空區的初步范圍；根據物理勘探結果，對地下存在有采空區的地表進行若干鉆孔處理，分為注入端口和擴散端口，并對所有端口下放收集裝置，記錄收集裝置的體積；通過注入端口向采空區內部注入氣體，并在擴散端口測定氣體密度，當擴散端口氣體密度突然增大并趨于穩定時，停止氣體注入；繼續在擴散端口測定氣體密度，當氣體密度穩定時，密封所有擴散端口，記錄密度；重新通過注入端口向采空區內注入一定質量的氣體；氣體注入完成后，密封注入端口，待采空區內部氣體充分擴散后，在擴散端口測定氣體密度，記錄密度；根據測得的參數進行計算，獲得深部采空區的體積。

技術領域

本發明涉及一種探測深部采空區體積的方法。

背景技術

隨著社會的不斷發展，土地資源愈發緊張，越來越多的采空區土地被利用起來。采空區的存在嚴重影響了地表建筑物的穩定性，其不均勻沉降作用極易導致地表建筑物發生傾斜、局部開裂甚至垮塌，造成無法挽回的后果。當今建筑設計會針對地下采空區進行地質資料分析，并制定解決方案。但由于多數工區地質資料的不足或缺失，無法有效獲得地下采空區，尤其是深部采空區的體積，影響了采空區的充填，對地表建筑物帶來極大的隱患。因此，對地下采空區進行探測是十分有必要的。

地下不僅存在有100m以下的淺部采空區，同樣存在有100m以上甚至200m以上的深部采空區，所有深度范圍的采空區對地表建筑物的安全均存在巨大威脅。目前采空區的體積探測主要是100m以下的深度范圍，而針對100m以上的采空區，以現有的方法和設備都只能確認其大體位置，無法實現深部采空區的體積探測，這對深部采空區的充填帶來很大的不方便，易造成充填不完整或材料的浪費，進而影響建筑物的穩定性及施工進度。但如果能實現對深部采空區體積的探測，便可精確的制定充填方案，既能確保地表建筑物的安全，又能提高施工效率。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種探測深部采空區體積的方法，本發明能夠實現地下采空區，尤其是大于100m的深部采空區的探測，精確獲得采空區的體積，進而準確制定充填量，提高了施工效率，間接保證了地表建筑物的穩定及安全。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種探測深部采空區體積的方法，包括以下步驟：

(1)對施工區域進行地球物理勘探，劃定采空區的初步范圍；

(2)根據物理勘探結果，對地下存在有采空區的地表進行若干鉆孔處理，分為注入端口和擴散端口，并對所有端口下放收集裝置，記錄收集裝置的體積；

(3)通過注入端口向采空區內部注入氣體，并在擴散端口測定氣體密度，當擴散端口氣體密度突然增大并趨于穩定時，停止氣體注入；

(4)繼續在擴散端口測定氣體密度，當氣體密度穩定時，密封所有擴散端口，記錄密度；

(5)重新通過注入端口向采空區內注入一定質量的氣體，記錄注入氣體的質量；

(6)氣體注入完成后，密封注入端口，待采空區內部氣體充分擴散后，在擴散端口測定氣體密度，記錄密度；

(7)根據測得的參數進行計算，獲得深部采空區的體積。

所述步驟(1)中，物探方法采用高密度電法以及瞬變電磁法，劃定出采空區的大體范圍。

所述步驟(2)中，至少1個注入端口及1個擴散端口。

所述步驟(2)中，注入端口及擴散端口置于采空區范圍的兩端，且兩種端口的連線長度達到采空區長度的3/4，保證采空區內原有氣體的擠壓排出及輸入氮氣的充分擴散。

優選的，收集裝置為護筒，護筒的材料選用PVC管，有效防止鉆孔塌孔和氮氣流失。