談注漿法采空區治理設計

崔御風

(晉城市建筑設計院，山西晉城 048000)

談注漿法采空區治理設計

崔御風

(晉城市建筑設計院，山西晉城 048000)

根據晉城市某采空區的地質勘察報告，制定了采空區治理的目標，并從注漿孔設計、注漿工藝、注漿材料、漿液配比、質量檢測等方面，闡述了采用注漿法進行采空區治理的設計方案，為類似工程施工積累了經驗。

采空區，注漿法，注漿材料，質量檢測

0 引言

近年來，晉城市建成區范圍不斷擴大，原來屬鄉村之間的大片煤礦采空區也列入了城市擴建范圍，采空區經過治理后作為建設用地的項目也越來越多。由于大多數采空區開采深度較深，開采后任其垮塌，終采關閉礦后時間較長，許多采空區已無法下人采取治理施工，所以大多采用了注漿法治理采空區，本人參照相關規范，總結了部分工程治理設計實例，提出了注漿法采空區治理設計的基本方法步驟，作為注漿法采空區治理設計的參考，以期獲得推廣運用。

1 采空區治理設計的基本條件

采空區治理設計的基本條件是詳實準確的《采空區勘查報告》，由于采空區現狀與礦層厚度、埋層深度、采深采厚比、上伏巖層特性、頂板、偽頂板特性、礦層產狀、開采方式、回采放頂方式、終采時間等各方面因素有關，而采空區勘察的手段又有一定的局限性，因此要求實現詳實準確的采空區勘查報告難度較大，所以，盡管要求采空區勘查報告要詳實準確，但一定要考慮動態設計、動態施工，在施工過程中進一步查明采空區情況，調整采空區治理設計。

2 采空區治理設計的目的

采空區治理設計的最終目的是要滿足場地穩定性要求，滿足上部建筑的承載力和變形要求，因此采空區治理設計以及上部建筑的情況，要依據采空區現狀塌陷情況，以及采空區對地表的影響情況，采取不同的治理設計要求以期達到治理設計的目的。

2.1 采空區治理設計的基本內容

采空區治理設計的基本內容包括:注漿孔的設計布置;注漿孔的工藝要求;注漿材料;注漿液配合比;注漿漿液添加劑;注漿工藝要求;采空區注漿量確定，注漿治理質量檢測。

2.2 注漿孔的設計布置

注漿孔的設計布置，要結合采空區勘查報告進行，其范圍的確定應在采空區圈定的范圍基礎上，考慮建筑物的保護帶寬度，考慮采空區上覆巖層移動影響寬度。建筑物的保護帶寬度，可依據建筑物的安全等級，按一級的30 m、二級的20 m、三級的15 m確定。采空區上覆巖層移動影響寬度可按D'=2hcotφ+H1cotβ'+ H2cotγ'確定。其中，h為地表松散層厚度;H1，H2分別為采空區上山和下山邊界上覆巖層厚度;β'為采空區下山方向上覆巖層斜交移動影響角;γ'為采空區上山方向上覆巖層斜交移動影響角。

式中:β——采空區下山方向上覆巖層移動影響角;

γ——采空區上山方向上覆巖層移動影響角;

δ——走向方向采空區上覆巖層移動影響角;

θ——圍護帶邊界與礦層傾向線之間所夾的銳角(公式字母含義見圖1)。

圖1 公式字母含義示意圖

采空區影響寬度基巖移動影響角(γ，δ)可按表1取值。

表1 基巖移動影響角取值表

注漿孔的間距可按表2選取。

表2 注漿孔間距選取表

在采空區范圍邊緣部位設置帷幕孔，宜按雙排、三角形布置、間距可取普通注漿孔間距的1/2～2/3且不宜大于10 m。

注漿孔的深度應鉆至煤層下1 m～2 m。注漿孔開孔孔徑宜控制在130 mm～150 mm。經變徑后孔徑不應小于91 mm，變徑應在進入完整基巖4 m～6 m處(軟巖取大值，硬巖取小值)，變徑處為注漿管的封口位置。

2.3 注漿材料及配合比添加劑

注漿材料選用普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于32.5;粉煤灰符合國家二、三級質量標準;砂粒徑不大于2.5 mm，有機物含量不大于3%;石屑或礦渣最大粒徑不大于10 mm，有機物含量不大于3%;水符合拌制混凝土要求，pH值大于4;水玻璃，模數2.4～3.4，濃度50°Be'以上。水泥、粉煤灰的比例應為2∶8或3∶7，水與干料的比例應為1∶1.0～1∶1.3。并按試驗確定試塊抗壓強度，按設計要求達到1.0 MPa～2.0 MPa。遇采空區注漿孔吃漿量較大或采空區有水時，可加入添加劑水玻璃，一般為水泥重量的3%～5%。

2.4 注漿工藝要求

注漿順序應先帷幕孔、傾斜礦層先下山腳孔，后中間孔;注漿壓力控制在1.5 MPa～2.0 MPa;單孔結束注漿標準:在1.5 MPa～2.0 MPa下，持續15 min，注漿孔吃漿量小于50 L/min。當地表冒漿時，也可在孔口壓力不小于0.3 MPa時結束，后期補注漿處理。當采空區為單層時，采用一次成孔，自下到上，一次全灌注施工;當采空區為多層采空區，礦層間隔較小，各礦層冒落、裂隙帶互相貫通時，采用上行法注漿施工工藝，一次成孔，自下到上，一次全灌注施工;當采空區為多層采空區，礦層間隔較大，各礦層冒落、裂隙帶沒有互相貫通時，采用下行法注漿施工工藝，自上到下，分段成孔，分段注漿。當單孔注漿量較大時，可采用多次間歇注漿法注漿，注漿間隔時間12 h，每次注漿前用清水沖孔5 min～10 min，采空區充水時，可灌注石粉、砂等粗骨料、加入水玻璃，采用低壓濃漿灌注等方法。

2.5 采空區注漿量的確定

總注漿量可按下式估算:

式中:S——采空區地基處理面積，按采空區處理范圍確定;

M——采空區平均厚度;

K——礦層回采率，%;

τ——灌注損耗率，可取1.2～2.0;

η——充填系數，取0.85～0.95;

C——結石率，以試驗確定，并不小于80%;

α——礦層傾角;

ΔV——采空區剩余空隙率，由采空區勘查報告確定。

單孔注漿量可按下式估算:

其中，R為注漿孔半徑，其他字母同總注漿量公式中的含義。

2.6 注漿治理質量檢測

注漿治理質量檢測，一般在注漿完成6個月后，委托第三方檢測。檢測指標標準見表3。

表3 采空區治理質量驗收標準

注漿孔檢測數量一般為注漿孔總量的3%～5%，位置選取可在主要建筑物下，施工有疑點的地方，以及設計單位認為有必要的地方。

3 結語

上述方法步驟檢測標準等，基本涵蓋了采空區治理設計的主要內容。在具體的工程實踐中，應針對主要問題進一步分析研究細化，必要時組織相關專家論證，以期達到經濟合理，技術可行的標準。

［1］JTG/T D31—03—2011，采空區公路設計與施工技術細則［S］.

［2］山西省交通廳，中交通辦公路勘察設計工程有限公司.高速公路采空區(空洞)勘察設計與施工治理手冊［M］.北京:人民交通出版社，2005.

On design for goaf treatment with grouting method

Cui Yufeng
(Jincheng Architectural Design Institute，Jincheng 048000，China)

According to the geological survey report of some goaf in Jincheng，the paper makes out the aims for th e goaf treatment，and illustrates the design scheme for the goaf treatment with the grouting method from the grouting hole design，grouting craft，grouting materials，grout mix ratio，and quality detection，so as to accumulate experience for similar projects.

goaf，grouting method，grouting material，quality detection

TU472

:A

1009-6825(2016)36-0078-03

2016-10-13

崔御風(1960-)，男，工程師