一种采空区注浆充填率测算方法、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及采矿施工技术领域，特别涉及一种采空区注浆充填率测算方法、装置及介质。不同于一般设计思路，通过计算注浆前后采空区的空白区域比例计算采空区充填率，但无论是通过电感分布图或其它方式测量采空区空白区域均会出现误差，特别是空白区域中体积极小的部分无法准确识别，会对最终计算得到的采空区充填率造成极大的误差。本发明专利技术通过注浆时的注浆体积修正采空区充填率，可显著提高测算准确度。将采空区分为了三种最常见的空洞类型，针对每种空洞类型分别计算充填率更利于风险评价，相同充填率的前提下不同空洞类型可能造成的风险大小并不相同。险大小并不相同。险大小并不相同。

【技术实现步骤摘要】
一种采空区注浆充填率测算方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及采矿施工
，特别涉及一种采空区注浆充填率测算方法、装置及介质。

技术介绍

[0002]随着我国采矿、隧道行业的发展，地下空间中存在越来越多的采空区，导致地面沉降等问题。在采矿、隧道工程等地下工程中，采空区注浆充填被认为是一种有效的措施来加固和稳定岩土体，以提高工程的安全性和可靠性。
[0003]目前，常用的采空区注浆效果评价方法主要有以下几种：1、钻孔取样法：在采空区内进行钻孔取样，并对岩土体的物理力学性质、结构特征等进行分析和测试，通过对取样结果的比较和分析，来评估采空区注浆充填效果。2、声波透射率法：利用声波透射率仪对采空区进行检测和测量，从而判断采空区注浆充填效果。3、电磁法：利用电磁感应原理对采空区进行检测和测量，从而评估采空区注浆充填效果；该方法可以检测到采空区的电导率和电阻率等指标。4、地形测量法：通过采用全站仪等设备对采空区地形进行测量和记录，从而评估采空区注浆充填效果；该方法需要进行专门的地形测量和处理。
[0004]以上方法的不足之处在于：
[0005]1、不同的评价方法适用范围不同，存在使用局限性。
[0006]2、以上方法需要对采空区进行取样或探测，可能存在取样难度大、操作复杂、信息获取不充分等问题。
[0007]3、以上方法难以直接将采空区注浆充填效果转化为定量化的数值，存在主观性和不确定性。
[0008]4、以上评价方法都是根据测量直接得到充填率，并未考虑到实际注浆量与测得充填率之间的误差。
[0009]5、以上评价方法都没有考虑到采空区具体的结构，将采空区当成一个整体进行评价，误差大。

技术实现思路

[0010]本专利技术公开了一种采空区注浆充填率测算方法、装置及介质，它通过注浆实际体积修正由注浆前、后采空区空白区域体积比计算得到的充填率，其测算方式简单可操作性强，可显著提升充填率的准确度。
[0011]为达到上述目的，一方面公开了一种采空区注浆充填率测算方法，包括：注浆前信息采集步骤、注浆时信息采集步骤、注浆后信息采集步骤和充填率计算步骤；
[0012]注浆前信息采集步骤，在对采空区注浆前，采集注浆前采空区的电感分布图，识别电感分布图得到注浆前空白区域体积；
[0013]注浆时信息采集步骤，在对采空区注浆时，记录注浆体积；
[0014]注浆后信息采集步骤，在对采空区注浆后，采集注浆后采空区的电感分布图，识别
电感分布图得到注浆后空白区域体积；
[0015]充填率计算步骤，计算注浆前、后空白区域体积差与注浆体积的差，定义为误差体积，根据误差体积计算充填率修正值，通过充填率修正值修正注浆前、后空白区域的体积比例，计算采空区注浆充填率。
[0016]该实施例的优点在于，通过识别电感分布图测量采空区空白区域，信息获取难度低，测量准确度相对较高，可操作性强；按照一般设计思路，计算注浆前后采空区的空白区域比例既可算得采空区充填率，但无论是通过电感分布图或其它方式测量采空区空白区域均会出现误差，特别是空白区域中体积极小部分无法准确识别，在大量无法识别部分的干扰下，最终计算得到的采空区充填率误差极大，通过注浆时的注浆体积修正采空区充填率，可显著提高测算准确度。
[0017]进一步地，注浆前信息采集步骤和注浆后信息采集步骤中，识别电感分布图得到的注浆前、后空白区域包括任意一个以上的区域类型，区域类型包括：垮落带两侧靠近煤壁的煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域、裂隙带断裂岩梁中的离层空洞区域；
[0018]充填率计算步骤中，计算得到的采空区注浆充填率包括：煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率。
[0019]该实施例的优点在于，将采空区分为了三种最常见的空洞类型，针对每种空洞类型分别计算充填率更利于风险评价，相同充填率的前提下不同空洞类型可能造成的风险大小并不相同。
[0020]具体地，煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率的计算方法为：
[0021]分别计算注浆前、后煤壁空洞区域的体积、松散矸石堆积空洞区域的体积和离层空洞区域的体积；
[0022]分别计算煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值；
[0023]通过煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值，分别修正注浆前、后煤壁空洞区域体积比例、离层空洞区域体积比例和离层空洞区域体积比例，计算得到煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率。
[0024]进一步地，还包括风险评估步骤，煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率，分别乘以各自被赋予的权重值再相加得到采空区安全性评估值；
[0025]权重值根据煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域和离层空洞区域各自的风险系数人为确定。
[0026]该实施例的优点在于，不同的空洞类型对应不同的风险系数，通过权重的方式综合评估当前空洞类型充填率所带来的风险，相较于单纯的用充填率评估采空区风险更合理，也更准确。
[0027]可选地，煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值的计算方法为：
[0028]注浆后煤壁空洞区域的体积所占注浆后空白区域体积的比值，乘以误差体积得到
煤壁空洞区域充填修正值，煤壁空洞区域充填修正值除以注浆前煤壁空洞区域体积得到煤壁空洞区域充填率修正值；
[0029]注浆后松散矸石堆积空洞区域的体积所占注浆后空白区域体积的比值，乘以误差体积得到松散矸石堆积空洞区域充填修正值，松散矸石堆积空洞区域充填修正值除以注浆前松散矸石堆积空洞区域体积得到松散矸石堆积空洞区域充填率修正值；
[0030]注浆后离层空洞区域的体积所占注浆后空白区域体积的比值，乘以误差体积得到离层空洞区域充填修正值，离层空洞区域充填修正值除以注浆前离层空洞区域体积得到离层空洞区域充填率修正值。
[0031]该实施例中，误差总量是可测定的，充填率越高的空洞类型所分得误差越少，相反充填率越高的空洞类型分得误差越多，经该方法修正后充填率合理性更高，计算量小易操作。
[0032]可选地，煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值的计算方法为：
[0033]将煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域和离层空洞区域的深度作为第一特征；
[0034]将煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域和离层空洞区域的相邻空间关系作为第二特征；
[0035]将煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域和离层空洞区域的体积比例关系作为三特征；
[0036]将第一特征、第二特征和第三特征输入神经网络模型中，输出特征为煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域和离层空洞区域分配得到的注浆体积比例。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采空区注浆充填率测算方法，其特征在于，包括：注浆前信息采集步骤、注浆时信息采集步骤、注浆后信息采集步骤和充填率计算步骤；所述注浆前信息采集步骤，在对采空区注浆前，采集注浆前采空区的电感分布图，识别电感分布图得到注浆前空白区域体积；所述注浆时信息采集步骤，在对采空区注浆时，记录注浆体积；所述注浆后信息采集步骤，在对采空区注浆后，采集注浆后采空区的电感分布图，识别电感分布图得到注浆后空白区域体积；所述充填率计算步骤，计算注浆前、后空白区域体积差与注浆体积的差，定义为误差体积，根据误差体积计算充填率修正值,通过充填率修正值修正注浆前、后空白区域的体积比例，计算采空区注浆充填率。2.如权利要求1所述的采空区注浆充填率测算方法，其特征在于，所述注浆前信息采集步骤和所述注浆后信息采集步骤中，识别电感分布图得到的所述注浆前、后空白区域包括任意一个以上的区域类型，所述区域类型包括：垮落带两侧靠近煤壁的煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域、裂隙带断裂岩梁中的离层空洞区域；所述充填率计算步骤中，计算得到的所述采空区注浆充填率包括：煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率。3.如权利要求2所述的采空区注浆充填率测算方法，其特征在于，所述煤壁空洞区域充填率、所述松散矸石堆积空洞区域充填率和所述离层空洞区域充填率的计算方法为：分别计算注浆前、后煤壁空洞区域的体积、松散矸石堆积空洞区域的体积和离层空洞区域的体积；分别计算煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值；通过煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值，分别修正注浆前、后煤壁空洞区域体积比例、离层空洞区域体积比例和离层空洞区域体积比例，计算得到煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率。4.如权利要求3所述的采空区注浆充填率测算方法，其特征在于，还包括风险评估步骤，煤壁空洞区域充填率、松散矸石堆积空洞区域充填率和离层空洞区域充填率，分别乘以各自被赋予的权重值再相加得到采空区安全性评估值；所述权重值根据煤壁空洞区域、松散矸石堆积空洞区域和离层空洞区域各自的风险系数人为确定。5.如权利要求3所述的采空区注浆充填率测算方法，其特征在于，所述煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域充填率修正值和离层空洞区域充填率修正值的计算方法为：注浆后煤壁空洞区域的体积所占注浆后空白区域体积的比值，乘以误差体积得到煤壁空洞区域充填修正值，煤壁空洞区域充填修正值除以注浆前煤壁空洞区域体积得到煤壁空洞区域充填率修正值；注浆后松散矸石堆积空洞区域的体积所占注浆后空白区域体积的比值，乘以误差体积得到松散矸石堆积空洞区域充填修正值，松散矸石堆积空洞区域充填修正值除以注浆前松
散矸石堆积空洞区域体积得到松散矸石堆积空洞区域充填率修正值；注浆后离层空洞区域的体积所占注浆后空白区域体积的比值，乘以误差体积得到离层空洞区域充填修正值，离层空洞区域充填修正值除以注浆前离层空洞区域体积得到离层空洞区域充填率修正值。6.如权利要求3所述的采空区注浆充填率测算方法，其特征在于，所述煤壁空洞区域充填率修正值、松散矸石堆积空洞区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢振华，程实，王金铜，陈见磊，夏彬伟，付抗，夏宁，周宴民，邹建，刘兴达，钟贸行，
申请(专利权)人：中建铁投建设发展有限公司重庆大学，
类型：发明
国别省市：