采空区沉陷分层沉降观测方法探析

薛伟

摘 要：采空区剩余沉降对于上覆建筑来说具有一定程度的危害，从而在采空区域进行上覆建筑时要使用分层沉降观测方法，能直接对采空区的状况进行观察。但是在实际应用中一定要注意基岩，由于基岩的性质在内测试环固定上较为困难，并且大深度采空区上覆岩层中进行分层沉降观测是国内闻所未闻的方式。进而笔者针对这一问题，对采空区沉陷分层沉降观测方法进行分析。

关键词：采空区；沉陷分层沉降；观测方法；探析

引言

当前进行采空区治理的行为中，要实现对采空区沉陷机理以及变形规律的研究的基础是，进行采空区上覆岩层内的沉降观测。但是在实现的过程中要考虑到当前我国所进行的分层沉降观测方法仅仅适用于浅土层，对深部基岩进行观测的方式从未尝试过。在发展中一些人员尝试将相适宜的观测法应用在其中，但是都由于各种各样的原因而受到限制。当前国外所应用的基岩分层沉降观测设备运用较为成熟，但是其价格上的限制，导致其设备无法在国内进行广泛的推广。根据这一状况，笔者对采空区基岩沉降观测技术方法进行详细的研究，并希望为这一问题带去实用的解决方法。

1 土体分层沉降观测系统

土体分层沉降观测系统在应用中主要是由沉降管、感应环、测尺以及电感探头及部分组合而成。分层沉降管其外表是由波纹状柔性的塑料管制成，管外会在一定距离之外设置一个测试环，地层沉降过程中还会引发测试环的共同下沉，电感探头在应用中是通过沉降管对测试环的准确位置进行感应，此外在应用中还能依据测试环位置的深浅的变化，从而在此基础上对不同标高岩层的沉降变化状况进行分信息。分层沉降观测的过程中需要對各测试环的深度上微量的变化进行检测，进而依据此对观测的数据精度以及测试环与岩层固定的程度相关联，基于此，在测试环是否进行了正确的安置是进行分层沉降的关键步骤。在测试环安置过程中，安置人员需要在工作中牢牢记住以下几点：第一，测试环安置必须要确保稳定性，进而当发生岩层移位时，测试环能在自然作用力下进行自然沉降[1]。第二，确认测试环所安置的位置在预定位置之上，分层沉降观测时利用的是沉降管，同时将测试环定位之后带入孔中，并采用灌入细沙的方式将其稳定的固定在预设土层之中。并且在采空区进行分层沉降观测，其中的直接目标是：对观测采空区上覆岩层不同深度处的沉降特征进行分析，在分析的过程中尤其注意的应该是沉降区的机理，同时对采空区上覆建筑物危害程度进行评定，测试环必须设置在采空区上覆岩层中，如若在这个过程中仍然采用土层固定的方式，显然很难实现上述的安置成效。

2 “变径成孔、锚固器固环”的安装过程

在实际工程进行之前需要对煤矿开采沉陷规律进行有效地分析，国内的研究学者曾在分层沉降观测方法中采用软木塞法，这个方法中是将膨胀木下到孔内的预定位置，依靠膨胀木遇水膨胀的原理来将其固定在土层中，将膨胀木连接到钢丝上引到井口，在之后的实践段中通过对井口钢丝长度变化的观察，从而达到分层沉降观测的目标。但是在这个过程中测试环位置的固定容易受到地下水位等因素的影响，同时软木塞应用的范围也会受到极大程度的影响，且观测精度逐渐降低，而在对采空区剩余沉降量的分析中，这样的精准度很难满足实际的情况。为解决这一问题在使用中笔者借鉴了土层中的观测方法，并在此基础上对观测方法、钻探工艺等进行深入的研究分析，从而在此基础上研发出了“阳螺旋锥形测试环锚固器”[2]。在这之中利用的是内部镶嵌的形式，将锚固器固定在测试环之中，再由钻将其送到固定的位置，同时在锚固器锥形阳螺旋的固定作用下，将测试环与岩层进行稳固。笔者通过多次的实验发现，更改形势下的锚固器具有极大的稳定性以及抗压性，采用这种形式极大程度的解决了测试环固定设计的岩层中，相关的技术难题。

变径成孔、锚固器固环施工工艺的具体操作过程如下：第一，将变径成孔工艺应用中变径的具体位置设置在测试环的位置，变径成熟设置测试环的个数根据实际状况进行定夺。成孔后，需要在环境允许的条件下应用钻具将不同直径大小的阳螺旋转锥测试环锚固器由下至上的形式对变径位置进行确认，在此过程中需要确认的是固定稳定之后需要将测试环与岩层进行位移。同时当测试环固定在岩层之后，再将带有导向性的重锤的沉降管穿过各测试环下至孔底，在这个过程中所应用的沉降管要用PE直管，这是为了防止在下降管下沉的过程中有泥沙进入其中，因此在下沉的过程中需要施工人员将沉降管的底部与接头进行密封，同时还需要把沉降管调离孔底，促使沉降管在外部重力的作用下，在施工的过程中始终保持顺直，进而在此基础上还能确保观测孔的安全性，预防人为的破坏，造成的观测控报废的现象，此外在井口处还需再对可建造孔口平台进行有效地安装[3]。

3 结束语

综上所述，在当前我国采空区分层沉降观测方法探析的过程中，不能一成不变的借鉴国外的技术，进而造成技术上的缺陷，应该在国家科学技术发展的过程中利用研究学家的智慧，将“变径成孔、锚固器固环”施工工艺进行研究探索，在具有理应优势与技术的基础上，对其中所应用的工具以及工艺进行分析。同时在此工艺的试用期间取得了相当客观的成就，解决了基岩深孔分层沉降观测固环困难的缺陷，并在应用的基础上，制定出了经济且有效的方法。此外笔者通过对分层沉降观测资料的分析，发现其在实际应用中对于每个观测孔不同层位沉降规律的体现有了明显的比较与认识，这为采空区剩余沉降规律的研究，提供了相关的且具有科学依据的数据信息。

参考文献

[1] 王万顺，耿玉岭，袁巧红，等.采空区沉陷分层沉降观测方法研究[J].中国煤田地质，2005，（3）：37-39.

[2] 鞠江庆. 分层沉降观测在采空区治理中的应用与研究[J]. 西部探矿工程，2004，16（12）：144-145.

[3] 李洪胜，曹增增，张智强. 建井过程中采空区地表沉降监测技术探讨[J]. 水力采煤与管道运输，2016（4）：86-91.