采矿沉陷区治理效果与综合评价方法

本发明涉及采矿沉陷区治理评价，尤其涉及采矿沉陷区治理效果与综合评价方法。

背景技术：

1、采煤沉陷区土地作为建筑用地进行综合治理与利用是一项长期且艰巨的任务。对于危害大的采煤沉陷区，一般采用注浆加固法进行工程治理。由于其属于隐蔽工程，如何评价注浆加固治理效果，如何评估治理后的采煤沉陷区土地是否能满足工程建设需要，十分重要。

2、注浆质量是注浆充填法施工的核心问题，其工后质量检测及效果评价较为成熟，已形成一整套检测方法和评价指标，并已列入规范、行业标准及团体标准。规范提出钻探、室内试验方法检测结石体抗压强度，利用孔内电视开挖，压浆试验检测充填系数，孔内测井或跨孔ct检测横波波速，变形监测测量倾斜值、水平变形值及曲率值。此外，工程实践中还广泛利用瞬变电磁法、高密度电阻率法及地震法等物探方法，通过检测采空区治理前后物理性质的变化，对注浆效果进行区域性的检测。但是，对于注浆治理后沉陷区变形情况的长期预测，缺少采矿沉陷区治理效果多维超前精准预测评价方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，通过建立考虑时间效应的采矿沉陷区三维地质模型的四维评价方法，能够定量分析治理效果，为不同地质条件下的采空区治理及工程建设规划提供依据。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、本发明的实施例提供了采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，包括：

4、根据采空区治理过程、地球物理勘察和钻探勘察成果，建立采矿沉陷区治理后三维可视化地质模型；

5、进行室内试验，并监测拟建场地沉陷区现场数据；将室内试验结果与现场监测数据整合处理，建立评价指标；所述评价指标包括时间效应指标、空区指标、强度指标和沉降指标；

6、基于所述评价指标，利用神经网络算法预测治理后沉陷区的变形情况，得到三维可视化地质演化分析模型；

7、根据现场监测数据反馈至三维可视化地质演化分析模型实时修正预测治理效果。

8、作为进一步的实现方式，采矿沉陷区治理后三维可视化地质模型的建立方法为：

9、根据拟建场地沉陷区治理过程资料、采空区治理后的地球物理勘探和钻探测试大数据，确定采矿沉陷区赋存状态，构建基于采矿沉陷区多源数据的三维可视化地质模型。

10、作为进一步的实现方式，所述室内试验包括岩体力学特性试验、岩体流变试验、三维地质力学物理模型试验和数值模拟试验。

11、作为进一步的实现方式，依据注浆后的沉陷区为地质原型进行现场取芯，开展岩体力学特性试验和岩体流变试验；利用数值分析软件开展地面荷载下注浆后的采空地层运动演化数值模拟试验；结合采矿沉陷区治理后三维可视化地质模型，开展沉陷区注浆后的三维地质力学物理模型试验。

12、作为进一步的实现方式，建立考虑时间效应的采矿沉陷区三维地质模型的四维评价方法，利用bp神经网络算法预测注浆治理后沉陷区变形情况，实现多维分析评价采矿沉陷区治理效果。

13、作为进一步的实现方式，分析岩体力学特性试验和岩体流变试验、数值模拟试验及三维地质力学物理模型试验的试验结果和现场监测数据，建立时间效应指标、空区指标、强度指标、沉降指标四类变形指标，指标均达到标准后可评价采矿沉陷区治理效果合格。

14、作为进一步的实现方式，采用高密度电阻率法进行勘察，按照设定时间频率从现场获取沉降相关监测数据，实时修正已形成的预测结果。

15、作为进一步的实现方式，综合分析治理前后电阻率异常变化特征，利用治理前后岩层的电阻率变化特征对治理工程进行评价，反馈数据到三维可视化地质演化分析模型进行数据修正。

16、作为进一步的实现方式，所述时间效应指标包括岩体流变时间；空区指标包括注浆量、注采比、空隙填充率、结石率、空区形态分布及大小；强度指标包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、内聚力和内摩擦角；沉降指标包括沉降、沉降速度、沉降加速度、水平变形和倾斜。

17、作为进一步的实现方式，根据采矿沉陷区布设的监测点，提取分析注浆后沉陷区的现场监测数据。

18、本发明的有益效果如下：

19、本发明建立考虑时间效应的三维可视化地质模型的四维评价方法，定量分析采矿沉陷区治理效果，明确时间效应下不同类别沉陷区覆岩结构的变化对区域稳定性的影响，为不同地质条件下的采空区治理及工程建设规划提供依据。

技术特征：

1.采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，采矿沉陷区治理后三维可视化地质模型的建立方法为：

3.根据权利要求1所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，所述室内试验包括岩体力学特性试验、岩体流变试验、三维地质力学物理模型试验和数值模拟试验。

4.根据权利要求3所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，依据注浆后的沉陷区为地质原型进行现场取芯，开展岩体力学特性试验和岩体流变试验；利用数值分析软件开展地面荷载下注浆后的采空地层运动演化数值模拟试验；结合采矿沉陷区治理后三维可视化地质模型，开展沉陷区注浆后的三维地质力学物理模型试验。

5.根据权利要求1所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，建立考虑时间效应的采矿沉陷区三维地质模型的四维评价方法，利用bp神经网络算法预测注浆治理后沉陷区变形情况，实现多维分析评价采矿沉陷区治理效果。

6.根据权利要求5所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，分析岩体力学特性试验和岩体流变试验、数值模拟试验及三维地质力学物理模型试验的试验结果和现场监测数据，建立时间效应指标、空区指标、强度指标、沉降指标四类变形指标，指标均达到标准后可评价采矿沉陷区治理效果合格。

7.根据权利要求1或6所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，采用高密度电阻率法进行勘察，按照设定时间频率从现场获取沉降相关监测数据，实时修正已形成的预测结果。

8.根据权利要求7所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，综合分析治理前后电阻率异常变化特征，利用治理前后岩层的电阻率变化特征对治理工程进行评价，反馈数据到三维可视化地质演化分析模型进行数据修正。

9.根据权利要求1所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，所述时间效应指标包括岩体流变时间；空区指标包括注浆量、注采比、空隙填充率、结石率、空区形态分布及大小；强度指标包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、内聚力和内摩擦角；沉降指标包括沉降、沉降速度、沉降加速度、水平变形和倾斜。

10.根据权利要求1所述的采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，其特征在于，根据采矿沉陷区布设的监测点，提取分析注浆后沉陷区的现场监测数据。

技术总结
本发明公开了采矿沉陷区治理效果与综合评价方法，涉及采矿沉陷区治理评价技术领域，包括：根据采空区治理过程、地球物理勘察和钻探勘察成果，建立采矿沉陷区治理后三维可视化地质模型；进行室内试验，并监测拟建场地沉陷区现场数据；将室内试验结果与现场监测数据整合处理，建立评价指标；基于评价指标，利用神经网络算法预测治理后沉陷区的变形情况，得到三维可视化地质演化分析模型；根据现场监测数据反馈至三维可视化地质演化分析模型实时修正预测治理效果。本发明通过建立考虑时间效应的采矿沉陷区三维地质模型的四维评价方法，能够定量分析治理效果，不同地质条件下的采空区治理及工程建设规划提供依据。

技术研发人员：王琦,冯耀霞,江贝,高红科
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15