[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

说明书

本发明涉及一种砂土液化测试系统、新型矿井井筒及缓解其不平衡地压的方法。为填补现有技术空白，本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、计算机和施压装置、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、待测井筒试件上均匀设有多个高压注水管，外环套在待测井筒试件外，二者之间形成环形砂土容纳空间，液压缸围绕待测井筒试件轴心线均匀分布，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。本发明可以方便地缓解矿井井筒周边砂土出现的不平衡地压，适合煤矿等各种竖井开采的矿井使用。

技术领域

本发明涉及一种砂土液化测试系统、新型矿井井筒及缓解其不平衡地压的方法。

背景技术

煤矿开采中井壁的稳定性直接关系到采矿的安全和正常生产，由于矿井的大体型和地质条件的复杂性，难以在实验室实现对工程中井筒受力的试验。以往的室内井筒试验需要用到大型的伺服试验机对井筒施加围压，不能分析局部围压对井筒破坏特征的影响。

通常情况下，矿井井筒外壁受到地压大小基本一致，且均指向矿井井筒中心，矿井井筒受力平衡。受采空区影响或地质运动影响，也会出现某一深度的矿井井筒一侧外壁受到地压远大于另一侧外壁所受地压，这种不平衡地压对矿井井筒损害最大。现有技术缺乏缓解矿井井筒局部出现严重不平衡地压的方法和技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种砂土液化测试系统、新型矿井井筒及缓解其不平衡地压的方法。

为解决上述技术问题，本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。如此设计，便于测量各种砂土在重压下遇水液化到可流动状态所需水量。

本发明新型矿井井筒，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，并依照深度、方位不同对各个应变片分别标记，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。

如此设计，便于通过对出现严重地压不平衡的矿井井筒周边砂土注水，促使其液化、流动达到平衡地压的效果。

本发明缓解新型矿井井筒不平衡地压的方法，包括下述步骤：

①.购入或建造前述的砂土液化测试系统；开挖、建造前述新型矿井井筒，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；