淺析注漿填充法在采空區治理中的應用

高鵬

摘 要：在現階段的礦山的開采過程中，在采空區的治理方面存在許多問題，文章分析了采空區圍巖特點，總結介紹了應用注漿填充法進行采空區治理的工藝方法，對采空區治理施工具有指導意義。

關鍵詞：采空區；注漿填充；礦山生產

引言

礦山是一種統稱，它指進行開采工業原料（如煤炭、鐵、銅等工業原料）或者稀有礦石（如金、玉等）的施工場地。針對現代礦山開采工藝的需要，礦山開采一般由若干個露天開采場地、地下礦井系統和開采系統以及地面辦公和調控設施等。由于現階段的礦山開采技術還存在缺陷，無法保證開采過后的采空區充分滿足施工安全要求，由于危險因素的存在，會對開采工作面及對應地表造成不同程度的影響，甚至會引發冒頂、突水、塌陷等工程事故[1]。因此，必須積極應用先進的治理工藝技術，對采空區進行有效的安全控制，保證施工及生產安全。注漿充填是較成熟的采空區治理工藝，由于其治理效果明顯、工藝簡單、工程造價小等特點，在礦山開采采空區治理中得到廣泛應用[2]。

1 礦山生產中的問題

1.1 生產系統不健全

現代礦山生產要求，完整的生產系統應當包括運輸、通風、壓氣和供水等設施。只有滿足上述各部件設施的要求，才能保證回采工作正常進行。特別注意的是應當充分保證系統中各個設備組件的安全，這樣才能實現生產的正常化以及實現長期的安全生產。但是，由于當時生產水平的限制、管理機制的不科學以及對安全生產的重視不夠等原因，起初在進行工業生產設計時，沒有建設完整的維持礦山安全生產的主系統。有些企業雖然安全生產系統較為完善，但是在生產過程中沒有對實時維護工作足夠重視，這對礦山開采生產帶來了很大的安全隱患[3]。

1.2 缺乏高素質人才

隨著我國礦山開采的迅猛發展，相關的生產技術及工藝也得到了快速提高。但是現有的技術人才遠遠不能滿足生產要求，造成專業技術人才的嚴重不足，特別是具有豐富實踐經驗，并且有較強的理論基礎的高素質人才少之又少。上述問題在大多數民營企業和一些國營企業中尤其突出，有些企業甚至由于專業人員不足，不能有效利用先進的生產設備，而由于管理人才的不足又使得在生產管理過程中難免存在漏洞，而一旦發生生產事故，很難保證得到及時科學的處理。正是由于專業人員的不足，在生產過程中的安全預防及事前應對措施很難保證合理科學的規劃安排，由此大大降低了采礦生產工作的安全性。

1.3 安全管理薄弱

通過對以往的生產事故進行總結分析發現，在進行礦山生產時發生事故的最主要原因是在生產過程中由于生產人員大意或者基本生產技術的缺失，同時安全管理環節的疏忽以及缺乏科學性也是發生事故的主要原因。雖然當今我國的礦山生產技術及工藝在某些方面已經達到了世界領先水平，但是安全管理環節的薄弱依然使得我國礦山生產蒙受重大的、不可挽回的損失。

1.4 生產工序繁雜

地下采礦生產作業是一種相對較復雜的生產過程。在生產過程中要受到許多外在因素影響，當遇到復雜的或者較差的地質條件時，極大的增加了生產的困難程度，給生產增加了嚴重的安全隱患。由于生產工序的復雜、生產環境的惡劣及不確定性，在進行井下作業時，操作稍有不當即有可能造成嚴重的安全事故。同時在生產過程中，如果處置不當，產生的有害氣體或者粉塵對生產人員及生產本身也會帶來不利影響[4]。

2 采空區特點

依據開采工程的特點，如采空區上部特點，開采范圍、開采深度等，采空區具有不同的特點：

（1）采空區附近的圍巖穩定性較低。由于受到開采生產的影響，采場周圍的圍巖受到嚴重的擾動，從而極大降低了圍巖穩定性，一般在礦山開采過程中上覆巖層會產生破碎帶、裂隙帶和下沉帶。

（2）對采空區難以進行精確分析。由于采區工程地質資料有限，對于上覆巖層的地層特點、含水特點等不能實現精細測定，從而影響了采空區的分析精度。

（3）對地表安全造成影響。在采礦生產過程中，由于采空區的影響，導致上覆巖層下沉，最終影響地表地層穩定，最終對地表建筑安全造成不利影響，同時對當地環境以及礦區帶來安全隱患。

3 注漿充填工藝

在進行注漿充填進行采空區治理時，首先應當對需治理區域進行細致的地質勘查，把握地質特點及破壞程度，為注漿治理提供科學依據。

3.1 選擇鉆孔位置

在進行鉆孔位置選擇時，需要考慮兩種因素：一是應盡量靠近治理區域；二是為注漿治理留有足夠空間。同時應該考慮施工安全需求，如選擇地點應有利于工作通風以及漿液排出等。

3.2 注漿前的準備工作

該項工作對于注漿工作的順利進行有至關重要的作用。首先應當對所需的設備儀器進行全面的檢修測試，如對工程車輛、鋼繩、注漿泵等進行檢修，同時對道路、水路、電路等進行安全排查，充分保證施工中工作人員安全及器械的正常運轉。此外，應當做好突發事件的緊急預案，保證能夠科學及時的應對突發事件。

3.3 鉆孔施工

應當根據地質特點及注漿治理要求進行鉆機參數、位置的選擇。根據以前的注漿施工特點，一般在栽管5～7天后抗壓力一般可以到3kg/cm2，此時可以認為滿足注漿要求，可以進行注漿。在進行注漿時，應當充分考慮外在因素的影響，如當注漿環境溫度過低時，應當采取延長凝固時間、添加速凝劑等措施保障注漿凝固質量。在進行注漿作業時，應當保證注漿孔時刻通暢，同時應當避免發生掉塊現象發生。

在鉆探注漿進行采空區治理的同時，應當按照工作規程檢測鉆孔和注漿的質量。其檢測標準包括：第一，當階段性注漿工作完成后，應當及時對治理區域進行鉆孔檢測，檢查頂部的漿液是否存在裂縫現象，如果出現，則會嚴重影響注漿治理質量，應當及時采取合理的應對措施，如進行補漿等，保證注漿質量；第二，檢測漿液的力學特性，應當對每次使用的漿液進行力學實驗，從而指導現場配漿，保證漿液能夠充分發揮相應的效用；第三，保證鉆孔質量，鉆孔角度偏差、方位角偏差應當控制在一定范圍內；第四，封堵墻的抗壓能力應當不小于22MPa。

4 結束語

文章系統分析了當今礦山開采存在的問題，同時在分析采空區圍巖特點的基礎上，總結介紹了應用注漿填充法進行采空區治理的工藝方法，對采空區治理施工具有指導意義和工程價值。

參考文獻

[l]郭廣禮，鄧喀中.采動破裂巖體地基注漿加固及其檢測技術[J].中國礦業大學學報，2000，29（3）：293-96.

[2]劉慶順，蘇林祥.注漿充填技術在處理大巷冒頂區中的應用[J].河北煤炭，2005（5）：18-19.

[3]張俊英，王金莊.建筑地基采空區注漿充填及檢測技術[J].西安科技學院學報，2004，24（2）：151-154.

[4]林宗元巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.