采空區沉陷分層沉降觀測方法探析

薛偉

摘 要：采空區剩余沉降對于上覆建筑來說具有一定程度的危害，從而在采空區域進行上覆建筑時要使用分層沉降觀測方法，能直接對采空區的狀況進行觀察。但是在實際應用中一定要注意基巖，由于基巖的性質在內測試環固定上較為困難，并且大深度采空區上覆巖層中進行分層沉降觀測是國內聞所未聞的方式。進而筆者針對這一問題，對采空區沉陷分層沉降觀測方法進行分析。

關鍵詞：采空區；沉陷分層沉降；觀測方法；探析

引言

當前進行采空區治理的行為中，要實現對采空區沉陷機理以及變形規律的研究的基礎是，進行采空區上覆巖層內的沉降觀測。但是在實現的過程中要考慮到當前我國所進行的分層沉降觀測方法僅僅適用于淺土層，對深部基巖進行觀測的方式從未嘗試過。在發展中一些人員嘗試將相適宜的觀測法應用在其中，但是都由于各種各樣的原因而受到限制。當前國外所應用的基巖分層沉降觀測設備運用較為成熟，但是其價格上的限制，導致其設備無法在國內進行廣泛的推廣。根據這一狀況，筆者對采空區基巖沉降觀測技術方法進行詳細的研究，并希望為這一問題帶去實用的解決方法。

1 土體分層沉降觀測系統

土體分層沉降觀測系統在應用中主要是由沉降管、感應環、測尺以及電感探頭及部分組合而成。分層沉降管其外表是由波紋狀柔性的塑料管制成，管外會在一定距離之外設置一個測試環，地層沉降過程中還會引發測試環的共同下沉，電感探頭在應用中是通過沉降管對測試環的準確位置進行感應，此外在應用中還能依據測試環位置的深淺的變化，從而在此基礎上對不同標高巖層的沉降變化狀況進行分信息。分層沉降觀測的過程中需要對各測試環的深度上微量的變化進行檢測，進而依據此對觀測的數據精度以及測試環與巖層固定的程度相關聯，基于此，在測試環是否進行了正確的安置是進行分層沉降的關鍵步驟。在測試環安置過程中，安置人員需要在工作中牢牢記住以下幾點：第一，測試環安置必須要確保穩定性，進而當發生巖層移位時，測試環能在自然作用力下進行自然沉降[1]。第二，確認測試環所安置的位置在預定位置之上，分層沉降觀測時利用的是沉降管，同時將測試環定位之后帶入孔中，并采用灌入細沙的方式將其穩定的固定在預設土層之中。并且在采空區進行分層沉降觀測，其中的直接目標是：對觀測采空區上覆巖層不同深度處的沉降特征進行分析，在分析的過程中尤其注意的應該是沉降區的機理，同時對采空區上覆建筑物危害程度進行評定，測試環必須設置在采空區上覆巖層中，如若在這個過程中仍然采用土層固定的方式，顯然很難實現上述的安置成效。

2 “變徑成孔、錨固器固環”的安裝過程

在實際工程進行之前需要對煤礦開采沉陷規律進行有效地分析，國內的研究學者曾在分層沉降觀測方法中采用軟木塞法，這個方法中是將膨脹木下到孔內的預定位置，依靠膨脹木遇水膨脹的原理來將其固定在土層中，將膨脹木連接到鋼絲上引到井口，在之后的實踐段中通過對井口鋼絲長度變化的觀察，從而達到分層沉降觀測的目標。但是在這個過程中測試環位置的固定容易受到地下水位等因素的影響，同時軟木塞應用的范圍也會受到極大程度的影響，且觀測精度逐漸降低，而在對采空區剩余沉降量的分析中，這樣的精準度很難滿足實際的情況。為解決這一問題在使用中筆者借鑒了土層中的觀測方法，并在此基礎上對觀測方法、鉆探工藝等進行深入的研究分析，從而在此基礎上研發出了“陽螺旋錐形測試環錨固器”[2]。在這之中利用的是內部鑲嵌的形式，將錨固器固定在測試環之中，再由鉆將其送到固定的位置，同時在錨固器錐形陽螺旋的固定作用下，將測試環與巖層進行穩固。筆者通過多次的實驗發現，更改形勢下的錨固器具有極大的穩定性以及抗壓性，采用這種形式極大程度的解決了測試環固定設計的巖層中，相關的技術難題。

變徑成孔、錨固器固環施工工藝的具體操作過程如下：第一，將變徑成孔工藝應用中變徑的具體位置設置在測試環的位置，變徑成熟設置測試環的個數根據實際狀況進行定奪。成孔后，需要在環境允許的條件下應用鉆具將不同直徑大小的陽螺旋轉錐測試環錨固器由下至上的形式對變徑位置進行確認，在此過程中需要確認的是固定穩定之后需要將測試環與巖層進行位移。同時當測試環固定在巖層之后，再將帶有導向性的重錘的沉降管穿過各測試環下至孔底，在這個過程中所應用的沉降管要用PE直管，這是為了防止在下降管下沉的過程中有泥沙進入其中，因此在下沉的過程中需要施工人員將沉降管的底部與接頭進行密封，同時還需要把沉降管調離孔底，促使沉降管在外部重力的作用下，在施工的過程中始終保持順直，進而在此基礎上還能確保觀測孔的安全性，預防人為的破壞，造成的觀測控報廢的現象，此外在井口處還需再對可建造孔口平臺進行有效地安裝[3]。

3 結束語

綜上所述，在當前我國采空區分層沉降觀測方法探析的過程中，不能一成不變的借鑒國外的技術，進而造成技術上的缺陷，應該在國家科學技術發展的過程中利用研究學家的智慧，將“變徑成孔、錨固器固環”施工工藝進行研究探索，在具有理應優勢與技術的基礎上，對其中所應用的工具以及工藝進行分析。同時在此工藝的試用期間取得了相當客觀的成就，解決了基巖深孔分層沉降觀測固環困難的缺陷，并在應用的基礎上，制定出了經濟且有效的方法。此外筆者通過對分層沉降觀測資料的分析，發現其在實際應用中對于每個觀測孔不同層位沉降規律的體現有了明顯的比較與認識，這為采空區剩余沉降規律的研究，提供了相關的且具有科學依據的數據信息。

參考文獻

[1] 王萬順，耿玉嶺，袁巧紅，等.采空區沉陷分層沉降觀測方法研究[J].中國煤田地質，2005，（3）：37-39.

[2] 鞠江慶. 分層沉降觀測在采空區治理中的應用與研究[J]. 西部探礦工程，2004，16（12）：144-145.

[3] 李洪勝，曹增增，張智強. 建井過程中采空區地表沉降監測技術探討[J]. 水力采煤與管道運輸，2016（4）：86-91.