[发明专利]砂土液化测试系统、新型矿井井筒及缓解其不平衡地压的方法

权利要求书

1.一种砂土液化测试系统，包括待测井筒试件、数据采集组件、电子应变箱和计算机，所述数据采集组件、电子应变箱和计算机顺次连接成应力监测系统，所述数据采集组件包括多个应变片，上述应变片分别粘贴在待测井筒试件外圆周上，并通过应变片数据线与所述电子应变箱相连，其特征在于：其还包括施压装置、高压水泵和可计量的贮水箱，施压装置包括基板、外环和多个液压缸，所述待测井筒试件上均匀设有多个高压注水管，上述高压注水管的轴心线均与待测井筒试件的轴心线垂直相交，每个高压注水管均贯穿所述待侧井筒试件的侧壁，其外端与待测井筒试件外圆周面齐平，其内端露出待测井筒试件内侧壁，并设有阀门，所述待测井筒试件下端压在基板上，所述外环套在待测井筒试件外，待测井筒试件的轴心线与外环的轴心线重合，且外环下沿与基板固定连接，基板上方的待测井筒试件与外环之间形成环形砂土容纳空间，所述液压缸围绕待测井筒试件轴心线，均匀分布在环形砂土容纳空间上方，每个液压缸顶部固定，其下端固连在一压头上，所有压头围成一个可压入环形砂土容纳空间的分体环形压头，所有液压缸分别配有液压操作阀，并通过液压操作阀与配用高压乳化液泵的出口相通，

所述高压水泵的入口管与可计量的贮水箱相通，所述高压水泵的出口管上设有单向阀，并与各个高压注水管内端相通。

2.一种新型矿井井筒，包括矿井井筒本体、数据采集组件、电子应变箱和计算机，所述数据采集组件、电子应变箱和计算机顺次连接成应力监测系统，所述数据采集组件包括多个应变片，上述应变片分别粘贴在矿井井筒本体外圆周上，并通过应变片数据线与所述电子应变箱相连，其特征在于：位于砂质地层的矿井井筒本体上均匀设有多个高压注水管，上述高压注水管的轴心线均与矿井井筒本体的轴心线垂直相交，每个高压注水管均贯穿所述矿井井筒本体的侧壁，其内端露出矿井井筒本体内侧壁，并设有阀门。

3.一种缓解新型矿井井筒不平衡地压的方法，包括下述步骤：

①.购入或建造权利要求1所述的砂土液化测试系统；开挖、建造权利要求2所述新型矿井井筒，并将开挖出的岩土，按地层高度分别标记、分别储存，各个高压注水管上的阀门均关闭；

②.新型矿井井筒正常投用，通过计算机通过各个应变片实时监测新型矿井井筒外围地层的地压变化，并比较新型矿井井筒上不同深度的应变片感应到的地压变化；

③.当发现某一深度的新型矿井井筒一侧应变片感应到地压与该深度下另一侧应变片感应到地压的差值达到相应新型矿井井筒的设计破坏极限压力的80%时，判断为该深度的新型矿井井筒周边地层出现了急需处理的不平衡地压；

④.取第①步时所储存同一深度的岩土，置入所述砂土液化测试系统的环形砂土容纳空间内，然后操纵所述砂土液化测试系统的各个液压缸，使各个液压缸下端的压头挤压其下方的岩土，并使待测井筒试件外圆周上应变片显示的数据，与第②、③所得出现不平衡地压的深度的新型矿井井筒上应变片感应出的地压数值相等，即用权利要求1所述的砂土液化测试系统模拟出出现不平衡地压的新型矿井井筒周边地层出现的不平衡地压状态，

⑤.启动高压水泵，打开待测井筒试件的高压注水管上的阀门，向环形砂土容纳空间内的岩土注清水，并通过砂土液化测试系统的计算机监测待测井筒试件外圆周上各个应变片感应到岩土压强变化，直至待测井筒试件外圆周上各个应变片感应到岩土压强相等或相差不超过10%，

此时，环形砂土容纳空间内的岩土已在注入清水及重压的双重作用下流动起来，然后，计算并记录可计量的贮水箱内的清水量的变化数值，该变化数值即为该深度的岩土液化所需清水量，然后操纵各个液压缸收缩，将其下端压头升起，露出环形砂土容纳空间内的岩土，晾干后，重新取出，封存备用，

⑥.将第③所得出现不平衡地压的相应深度的新型矿井井筒上的高压注水管与配用高压水源相接，并打开相应高压注水管上的阀门，向该深度的新型矿井井筒周边的岩土注入第⑤步所得相应深度的岩土液化所需清水量，然后关闭各个高压注水管上的阀门，

⑦.利用所述新型矿井井筒的计算机监测其相应深度的矿井井筒本体外圆周应变片感应到地压数值，并判断各个应变片感应到地压数值是否相等或相差不超过10%，若是，则判断该深度的不平衡地压已被有效缓解，回到第②步，若否，则判断该深度的不平衡地压未被有效缓解，回到第⑥步，重复操作。

4.如权利要求3所述缓解新型矿井井筒不平衡地压的方法，其特征在于：第①步开挖、建造权利要求2所述新型矿井井筒时，遇有邻近采空或规划采空区的粘土层或岩石层，扩大相应粘土或岩石开孔，并在开孔与矿井井筒之间填充遇水流动性好的细砂。