CN115977635B - 一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法及系统，涉及地下工程安全技术领域。方法包括：通过在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系；在矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并对注浆孔进行注浆处理；在采空区正上方地表，注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，并根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。采用本申请可以精准测量采空区冒落矸石的碎胀系数。

Description

一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法及系统

技术领域

本申请涉及地下工程安全技术领域，特别是涉及一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法及系统。

背景技术

在煤炭井工开采中，全部垮落法为采空区处理最常用的方法。在全部垮落法开采过程中，随着采煤工作面不断地向前推进，顶板岩层会不断冒落填充采空区。冒落的破碎岩石（即冒落矸石）体积较完整状态下会显著增大，即岩石的碎胀性，其可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与破碎前处于完整状态下的体积的比值来表征，即岩石的碎胀系数。由于冒落矸石碎胀性的存在，利用顶板岩层冒落的破碎岩石填充采空区，不仅可以及时减少工作面的控顶面积，减轻工作面顶板压力，还能对上覆岩层起到一定的支承作用，抑制覆岩运动和地表沉陷。

但是，由于采空区内的冒落矸石处于一种长期承压变形的状态，时间效应极为显著，随着时间的推移，冒落矸石会因承载能力降低而减弱对覆岩的支承作用，极易加剧采空区围岩结构失稳。其中，冒落矸石的碎胀系数越大，破碎岩体在压力的作用下可变形的空间就越大，覆岩的支撑结构就越容易破坏。因此，为了分析上覆岩层（即覆岩）的结构是否会发生失稳，精准测量冒落矸石的碎胀系数具有重要意义。

目前，对采空区冒落矸石的碎胀系数的测试一般采用室内实验法。然而，室内实验法所用的冒落矸石一般为从井下提取大块顶板岩样后人工破碎形成，与冒落矸石的自然赋存特征，例如块度级配、接触类型和组合形式等存在一定的差异性，导致得到的冒落矸石的碎胀系数精确度较低，无法有效进行采空区覆岩结构的稳定性计算。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法及系统。

第一方面，提供了一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法，所述方法包括：

通过在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，确定所述矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系；

在所述矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并对所述注浆孔进行注浆处理；

在所述采空区正上方地表，所述注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，并根据所述岩芯确定所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；所述冒落矸石结石体为所述采空区在所述注浆孔进行注浆处理后，在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成的；

根据所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，所述根据所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数，包括：

针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，在所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度；

将所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落后厚度的和值，与所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，所述方法还包括：

针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，将该岩层对应的所述冒落后厚度与所述冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，所述对所述注浆孔进行注浆处理，包括：

向所述注浆孔内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至所述注浆孔达到预设封孔标准。

作为一种可选地实施方式，所述基准孔和在钻取包含所述冒落矸石结石体的岩芯时施工的取芯孔的孔间距，小于预设孔间距阈值。

第二方面，提供了一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统，所述系统包括：

钻机，用于在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔；

所述钻机，还用于在所述矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔；

注浆设备，用于对所述注浆孔进行注浆处理；

取芯机，用于在所述采空区正上方地表，所述注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯；所述冒落矸石结石体为所述采空区在所述注浆孔进行注浆处理后，在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成的；

钻孔编录装置，用于在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔的过程中，确定所述矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系；

所述钻孔编录装置，还用于根据所述岩芯确定所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；

所述钻孔编录装置，还用于根据所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，所述钻孔编录装置，具体用于：

针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，在所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度；

将所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落后厚度的和值，与所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，所述钻孔编录装置，还用于：

针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，将该岩层对应的所述冒落后厚度与所述冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，所述注浆设备，具体用于：

向所述注浆孔内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至所述注浆孔达到预设封孔标准。

作为一种可选地实施方式，所述基准孔和在钻取包含所述冒落矸石结石体的岩芯时施工的取芯孔的孔间距，小于预设孔间距阈值。

第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的方法步骤。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法步骤。

本申请提供了一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法及系统，本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

首先，通过在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。然后，在矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并对注浆孔进行注浆处理。待注浆孔内的浆液凝固后，采空区在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成冒落矸石结石体，之后在采空区正上方地表，注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，并根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系。最后，根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。以上方法具有施工操作简便，适用范围广的优点，并且测量出的冒落矸石综合碎胀系数可以真实地反应施工现场采空区冒落矸石的碎胀程度，精确度较高，能够为后续采空区覆岩结构的稳定性计算提供更符合施工现场实际情况的数据支持。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法的施工现场示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基准孔柱状图；

图5为本申请实施例提供的一种注浆孔柱状图；

图6为本申请实施例提供的一种取芯孔柱状图；

图7为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

附图标记：

1、弯曲下沉带；2、裂隙带；3、冒落带；4、煤层；5、基准孔；6、注浆孔；7、取芯孔。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法，可以应用于采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统。如图1所示，该系统包括钻机110、注浆设备120、取芯机130和钻孔编录装置140。其中，钻机110用于在矿井的地表施工基准孔和注浆孔；注浆设备120用于对注浆孔进行注浆处理；取芯机130用于施工取芯孔并钻取岩芯；钻孔编录装置140用于确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，以及进一步确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

下面将结合具体实施方式，对本申请实施例提供的一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法进行详细的说明，图2为本申请实施例提供的一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法的流程图，如图2所示，具体步骤如下：

步骤201，通过在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。

在实施中，图3为本申请实施例提供的一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法的施工现场示意图，如图3所示，煤层4的上方为冒落带3，冒落带3的上方为裂隙带2，裂隙带2的上方为弯曲下沉带1。随着采煤工作面的推进，煤层4在开采后形成采空区，冒落带3（即顶板岩层）冒落的破碎岩石（即冒落矸石）填充采空区。本申请实施例中，为了确定矿井采空区内冒落矸石的综合碎胀系数，首先通过钻机在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔5，然后钻孔编录装置确定出矿井在原始状态下（即破碎前处于完整状态下）各岩层的岩性和厚度的对应关系。其中，基准孔5的施工位置为基于矿井采掘工程平面图设计的，钻孔深度为能够达到煤层底板的预设钻孔深度。进一步的，钻孔编录装置可以根据基准孔5的施工结果编录形成基准孔柱状图，图4为本申请实施例提供的一种基准孔柱状图，如图4所示，基准孔柱状图可以反映矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。例如，煤层对应的厚度为6.00m，粉砂岩对应的厚度为3.29m。

需要说明的是，通过取芯机施工基准孔5，钻取矿井在原始状态下的岩芯，也可以确定出矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。本申请实施例中采用钻机施工基准孔5，是考虑到实际施工场景中取芯机的施工速度较慢，而采用钻机施工可以明显提高施工速度，节约成本。

步骤202，在矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并对注浆孔进行注浆处理。

在实施中，冒落矸石一般是由多个岩层冒落的破碎岩石形成的，而取芯机无法钻取出破碎岩石的岩芯，也就无法通过岩芯对冒落矸石中各岩层的岩性特征进行分层辨别。因此，如图3所示，本申请实施例中，通过钻机在矿井中冒落带3冒落填充后的采空区的正上方地表施工注浆孔6，并通过注浆设备对注浆孔6进行注浆处理。这样，待注浆孔6内的浆液凝固后，注入的浆液将浆液扩散半径之内的岩体裂隙充满，采空区在浆液扩散半径之内的冒落矸石可以胶结形成一个完整的冒落矸石结石体，便于进行取芯和对冒落矸石的岩性特征进行分层辨别。其中，注浆孔6的施工位置为基于矿井采掘工程平面图设计的，钻孔深度为能够达到煤层底板的预设钻孔深度。

进一步的，钻孔编录装置可以根据注浆孔6的施工结果编录形成注浆孔柱状图，图5为本申请实施例提供的一种注浆孔柱状图，如图5所示，注浆孔柱状图可以反映矿井在冒落带3破碎后处于松散状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。其中，冒落矸石对应的厚度（即冒落矸石堆积总高度）为30.03m，掉钻高度（即空洞的厚度）为0.2m。需要说明的是，注浆孔柱状图中的信息，可以佐证矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和后续确定出的冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系的准确性，辅助确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，注浆设备对注浆孔进行注浆处理如下：向注浆孔内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至注浆孔达到预设封孔标准。

在实施中，如图3所示，注浆设备向注浆孔6内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至注浆孔6达到预设封孔标准。其中，预设封孔标准可以是工程人员根据矿井采掘现场的施工条件确定的。

步骤203，在采空区正上方地表，注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，并根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；其中，冒落矸石结石体为采空区在注浆孔进行注浆处理后，在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成的。

在实施中，如图3所示，由于采空区在浆液扩散半径之内的冒落矸石在浆液凝固后，胶结形成了一个完整的冒落矸石结石体，因此，取芯机可以在采空区正上方地表，注浆孔6的浆液扩散半径之内施工取芯孔7，钻取包含冒落矸石结石体的地层岩芯。然后，钻孔编录装置可以根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系。其中，取芯孔7的施工位置为基于矿井采掘工程平面图设计的，钻孔深度为能够达到煤层底板的预设钻孔深度。进一步的，钻孔编录装置可以根据冒落矸石结石体的岩芯编录形成取芯孔柱状图，图6为本申请实施例提供的一种取芯孔柱状图，如图6所示，取芯孔柱状图可以反映矿井在冒落带3破碎后处于松散状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。其中，通过对岩芯中冒落矸石结石体部分显露出来的岩性特征进行辨别，可以得到冒落矸石结石体的岩性组合和厚度（即冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系），自下而上岩性分别为泥岩、砂质泥岩和中粒砂岩，对应的厚度分别为9.58m、12.28m和8.17m。

步骤204，根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

在实施中，采空区的冒落矸石综合碎胀系数可以通过岩石破碎后处于松散状态下的厚度与破碎前处于完整状态下的厚度的比值确定。其中，采空区的顶板岩石破碎后处于松散状态下的厚度可以通过冒落矸石结石体中各岩层的厚度的和值确定，也可以通过步骤202中确定出的冒落矸石堆积总高度确定。同时，采空区的顶板岩石破碎前处于完整状态下的厚度可以根据冒落矸石结石体中各岩层的岩性和原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系确定。

进一步的，钻孔编录装置根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数的处理过程如下：

步骤一，针对冒落矸石结石体中的每个岩层，在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度。

在实施中，针对冒落矸石结石体中的每个岩层，在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度。进一步的，为了保证确定出的冒落矸石结石体中的岩层的冒落前厚度准确，可以首先根据基准孔柱状图和取芯孔柱状图（或注浆孔柱状图），确定出在原始状态下发生冒落的各岩层的岩性和厚度的对应关系。例如，根据如图4所示的基准孔柱状图和图6所示的取芯孔柱状图，确定出发生冒落的各岩层在原始状态下岩性和厚度的对应关系为：泥岩对应的厚度为7.58m，砂质泥岩对应的厚度为9.90m，中粒砂岩对应的厚度为6.75m。然后，针对冒落矸石结石体中的每个岩层，在原始状态下发生冒落的岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度。例如，查询到泥岩对应的冒落前厚度h1=7.58m，冒落后厚度h1’=9.58m；砂质泥岩对应的冒落前厚度h2=9.90m，冒落后厚度h2’=12.28m；中粒砂岩对应的冒落前厚度h3=6.75m，冒落后厚度h3’=8.17m。

要说明的是，为了提高确定出的采空区的冒落矸石综合碎胀系数的准确性，基准孔、注浆孔和在钻取包含冒落矸石结石体的岩芯时施工的取芯孔三者的孔间距在技术条件许可的范围内应尽可能小。优选的，基准孔和取芯孔的孔间距小于预设孔间距阈值，这时，基准孔和取芯孔中同一岩层的厚度可以看做是相等的。

步骤二，将冒落矸石结石体中各岩层对应的冒落后厚度的和值，与冒落矸石结石体中各岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

在实施中，钻孔编录装置将冒落矸石结石体中各岩层对应的冒落后厚度的和值，与冒落矸石结石体中各岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为采空区的冒落矸石综合碎胀系数。例如，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数为：

；

其中，K表示冒落矸石综合碎胀系数，i表示发生冒落的岩层编号，由煤层顶板向地表依次增大，n表示发生冒落的岩层层数，hi’表示第i层岩层的冒落后厚度，hi表示第i层岩层的冒落前厚度。

作为一种可选地实施方式，钻孔编录装置的处理过程还包括：针对冒落矸石结石体中的每个岩层，将该岩层对应的冒落后厚度与冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。

在实施中，冒落矸石单层碎胀系数为发生冒落的岩层对应的碎胀系数，可以用于分析碎胀系数的变化规律。针对冒落矸石结石体中的每个岩层，钻孔编录装置将该岩层对应的冒落后厚度与冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。例如，确定出泥岩对应的冒落矸石单层碎胀系数为K1=h1’/h1=9.58/7.58≈1.26，砂质泥岩对应的冒落矸石单层碎胀系数为K2=h2’/h2=12.28/9.90≈1.24，中粒砂岩对应的冒落矸石单层碎胀系数为K3=h3’/h3=8.17/6.75≈1.21。

需要说明的是，现有技术中通过现场实测法对采空区冒落矸石的碎胀系数进行测试时，通常是通过定向预裂钻孔，采用钻孔窥视仪进行测量，这种测量方式由于测试环境的局限性，主要是在切顶留巷的情况下使用。此外，由于切顶留巷的情况下冒落矸石是顶板岩石沿人为设定的切缝面垮落而成，与正常全部垮落法形成的冒落矸石有所不同，得到的碎胀系数也具有特殊性。而本申请实施例提出的碎胀系数的测试方法，不局限于在切顶留巷的情况下使用，冒落矸石可以为顶板岩层全部垮落形成的，因此，本申请实施例提出的碎胀系数的测试方法相比现有技术具有适用范围广的优点。

本申请实施例提供了一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法，首先，通过在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。然后，在矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并对注浆孔进行注浆处理。待注浆孔内的浆液凝固后，采空区在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成冒落矸石结石体，之后在采空区正上方地表，注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，并根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系。最后，根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。以上方法具有施工操作简便，适用范围广的优点，并且测量出的冒落矸石综合碎胀系数可以真实地反应施工现场采空区冒落矸石的碎胀程度，精确度较高，能够为后续采空区覆岩结构的稳定性计算提供更符合施工现场实际情况的数据支持。

应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

可以理解的是，本说明书中上述方法的各个实施例之间相同/相似的部分可互相参见，每个实施例重点说明的是与其他实施例的不同之处，相关之处参见其他方法实施例的说明即可。

本申请实施例还提供了一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统，如图1所示，该系统包括：

钻机110，用于在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔；

钻机110，还用于在矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔；

注浆设备120，用于对注浆孔进行注浆处理；

取芯机130，用于在采空区正上方地表，注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯；冒落矸石结石体为采空区在注浆孔进行注浆处理后，在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成的；

钻孔编录装置140，用于在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔的过程中，确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系；

钻孔编录装置140，还用于根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；

钻孔编录装置140，还用于根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，该钻孔编录装置，具体用于：

针对冒落矸石结石体中的每个岩层，在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度；

将冒落矸石结石体中各岩层对应的冒落后厚度的和值，与冒落矸石结石体中各岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，该钻孔编录装置，还用于：

针对冒落矸石结石体中的每个岩层，将该岩层对应的冒落后厚度与冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。

作为一种可选地实施方式，该注浆设备，具体用于：

向注浆孔内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至注浆孔达到预设封孔标准。

作为一种可选地实施方式，基准孔和在钻取包含冒落矸石结石体的岩芯时施工的取芯孔的孔间距，小于预设孔间距阈值。

本申请实施例提供了一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统，首先，通过钻机在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，钻孔编录装置确定矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系。然后，通过钻机在矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并通过注浆设备对注浆孔进行注浆处理。待注浆孔内的浆液凝固后，采空区在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成冒落矸石结石体，之后通过取芯机在采空区正上方地表，注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，钻孔编录装置根据岩芯确定冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系。最后，钻孔编录装置根据原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定采空区的冒落矸石综合碎胀系数。以上方法具有施工操作简便，适用范围广的优点，并且测量出的冒落矸石综合碎胀系数可以真实地反应施工现场采空区冒落矸石的碎胀程度，精确度较高，能够为后续采空区覆岩结构的稳定性计算提供更符合施工现场实际情况的数据支持。

关于采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统的具体限定可以参见上文中对于采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法的限定，在此不再赘述。上述采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，如图7所示，包括存储器及处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述采空区冒落矸石碎胀系数的测试的方法步骤。

在一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述采空区冒落矸石碎胀系数的测试的方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink）DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试方法，其特征在于，所述方法包括：

通过在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔，确定所述矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系；

在所述矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔，并对所述注浆孔进行注浆处理；

在所述采空区正上方地表，所述注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯，并根据所述岩芯确定所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；所述冒落矸石结石体为所述采空区在所述注浆孔进行注浆处理后，在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成的；

根据所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数；

所述根据所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数，包括：针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，在所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度；将所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落后厚度的和值，与所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，将该岩层对应的所述冒落后厚度与所述冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述注浆孔进行注浆处理，包括：

向所述注浆孔内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至所述注浆孔达到预设封孔标准。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准孔和在钻取包含所述冒落矸石结石体的岩芯时施工的取芯孔的孔间距，小于预设孔间距阈值。

5.一种采空区冒落矸石碎胀系数的测试系统，其特征在于，所述系统包括：

钻机，用于在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔；

所述钻机，还用于在所述矿井中顶板岩层冒落填充后的采空区正上方地表施工注浆孔；

注浆设备，用于对所述注浆孔进行注浆处理；

取芯机，用于在所述采空区正上方地表，所述注浆孔的浆液扩散半径之内钻取包含冒落矸石结石体的岩芯；所述冒落矸石结石体为所述采空区在所述注浆孔进行注浆处理后，在浆液扩散半径之内的冒落矸石胶结形成的；

钻孔编录装置，用于在矿井的煤柱正上方地表施工基准孔的过程中，确定所述矿井在原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系；

所述钻孔编录装置，还用于根据所述岩芯确定所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系；

所述钻孔编录装置，还用于根据所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系和所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系，确定所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数；

所述钻孔编录装置，具体用于：针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，在所述原始状态下各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落前厚度，并在所述冒落矸石结石体中各岩层的岩性和厚度的对应关系中，查询该岩层的岩性对应的冒落后厚度；将所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落后厚度的和值，与所述冒落矸石结石体中各所述岩层对应的冒落前厚度的和值的比值，确定为所述采空区的冒落矸石综合碎胀系数。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述钻孔编录装置，还用于：

针对所述冒落矸石结石体中的每个岩层，将该岩层对应的所述冒落后厚度与所述冒落前厚度的比值，确定为该岩层对应的冒落矸石单层碎胀系数。

7.根据权利要求5所述的系统，所述注浆设备，具体用于：

向所述注浆孔内注入纯水泥浆，采用先自流后加压的注浆模式，直至所述注浆孔达到预设封孔标准。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述基准孔和在钻取包含所述冒落矸石结石体的岩芯时施工的取芯孔的孔间距，小于预设孔间距阈值。

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