陽泉蔭營煤礦棚戶區二期采空區注漿處治實例

李 保 平

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

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陽泉蔭營煤礦棚戶區二期采空區注漿處治實例

李 保 平

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

以蔭營煤礦礦區西南部某擬建場區為例，介紹了其工程概況，并闡述了采空區注漿孔設計、漿液參數設計及材料的選擇，從鉆孔施工工序、注漿工序施工、漿液配制、注漿施工四方面，分析了注漿施工方法，并進行了質量檢驗，結果顯示其強度符合設計要求。

采空區，注漿孔，鉆孔，水泥

1 工程概況

1.1 工程概述

擬建場區位于蔭營煤礦礦區西南部，家屬區鍋爐房側，建筑紅線面積77 664 m2。本場地地層為煤系建造地層，15號煤層厚度大，分布穩定，埋藏淺，賦存深度40 m～50 m，地層穩定，開采條件良好，建國后尤其是改革開放以來，鄉鎮等地方煤業對場區及其周邊區域進行了多次無序采掘。其特點是：1)開采方式多為房柱式或無規律式開采；2)頂板只進行簡單支護；3)回采后即廢棄；4)無資料記載。此類開采留下的采空區地表變形的特點是：1)地表變形小，穩定時間長；2)地表變形破壞規律性差。

根據以往工程經驗，采用壓力注漿方法進行處理。為保證處理效果的可靠性，采用帷幕法灌漿，以防止漿液沿不利構造形跡滲漏；基于場地軟硬巖層相間的特征，在構造和采空區條件下，硬巖層會產生虛脫空間，灌漿應將此空間填滿，尤其在地基持力層范圍內更是如此，為達此目的，采用全孔注漿。

1.2 工程地質及地貌

場區地貌屬山地剝蝕型地貌特征。場地西部和西北部地域分布兩個出口窄內闊的葫蘆形溝谷，二者毗鄰相交部位的山脊匯集于場地部位，由于風化剝蝕和山洪的切蝕作用，山脊凸出部位漸失。于場地部位兩溝匯于一谷。經場地人工挖掘和整平作用，現場地地形較平坦，自西向東呈5°～10°微傾斜。

2 采空區注漿孔設計

采空區注漿孔設計深度為地表至采空區底板下0.5 m。注漿孔孔距均按7.5 m間距進行梅花形布置，圍護帶按12.5 m考慮。位于異常區和掉鉆冒落孔的擬建建筑物范圍內布置3排孔，在樓外圍兩側各增加1排孔，掉鉆冒落孔周圍再補孔注漿。

3 采空區注漿漿液參數設計及材料選擇

1)漿液設計。本工程揭露采空區均使用水固比1∶1.2、固相比為3∶7的漿液注漿，漿液配合比以水固比1∶1.2、固相比為3∶7的漿液注漿為主，特殊情況進行調整。

2)注漿量設計。本工程治理面積約16 901 m2，注漿量估算按照以下公式計算：

Q總=A×S×M×K×ΔV×η/c。

其中，A為漿液損耗系數，取值1.5；S為治理面積，取值16 901 m2；M為15號采煤厚度，取值4 m；K為回采率，取值30%；ΔV為剩余孔隙率，取值50%；η為注漿充填系數，取值0.90；c為漿液結石率，取值0.85。

根據以上公式，計算采空區注漿量為16 105 m3。

3)材料選擇。本工程漿液由符合設計與規范要求的水，水泥，粉煤灰，速凝劑，砂和石屑組成。

4 施工

4.1 鉆孔施工工序

4.1.1 鉆孔施工順序

鉆孔的施工順序以區內煤層傾向為主要參考因素，先施工擬建建(構)筑物樓邊線上的注漿孔，后施工中部注漿孔；應按采空區的走向，先施工采空區帷幕孔，再沿走向由低向高展開施工。

4.1.2 測量放線要求

注漿孔應用GPS進行實地測量放樣，鉆孔點位偏差不大于0.5 m。

4.1.3 施工方法

1)鉆孔采用WD-200地質鉆機，均在地表施工。

2)用φ127 mm鉆頭開孔，鉆至完整基巖3 m～5 m后，然后變徑為91 mm。

3)取芯孔數量為注漿孔和帷幕孔總數的3%～5%。取芯孔施工過程中應做好鉆探原始記錄和巖芯編錄及拍照工作，為繪制竣工剖面圖及評定注漿質量提供依據。

4)鉆進結束后，應進行鉆孔沖洗，孔底沉積厚度不得超過設計孔深的2.0%。

5)鉆孔沖洗。在注漿前，為確保水泥顆粒順利通過透漿通道，應對所有注漿孔(段)進行裂隙沖洗，直至回水清凈為止。不返水時，在注漿泵70 L/min～100 L/min的排量下，沖洗時間不少于10 min。

4.1.4 鉆孔施工技術要求

1)每個注漿孔至少測斜2次，孔斜不超過2%。

2)鉆孔過程中準確做好鉆探原始記錄和巖芯收集工作。

3)鉆進施工過程中，如發現漏水、卡鉆、埋鉆現象，及時準確記錄。

4)每個注漿孔檢測孔位、孔徑、孔深、孔底沉渣等項目。

4.2 注漿工序施工

4.2.1 注漿工程量

本工程設計注漿工程量16 105 m3。

4.2.2 制漿工藝

制漿工藝如圖1所示。

4.3 漿液的配制

漿液配制應按設計漿液配合比進行，并隨機抽查漿液的各項指標。

4.3.1 原材料計量

1)施工現場自制的容器計量施工用水；

2)水泥按袋或現場過磅(散裝水泥)計量；

3)粉煤灰用自制定量容器計量，并要求抽查水泥、粉煤灰的數量。

4.3.2 漿液配制及攪拌

1)先在一級攪拌池內按配合比進行水泥漿液的攪拌；攪拌完成后使漿液流入二級攪拌池進行攪拌，漿液攪拌時間控制以獲得流動性與穩定性較好的穩定漿液為原則。

2)漿液從開始制備至用完時間一般不超過2 h。

3)漿液溫度保持在5 ℃～40 ℃，低于或超過此標準的應視為廢漿。

4)漿液每次攪拌時間不得少于5 min。

5)原材料嚴格按配比計量摻入水泥、粉煤灰。

4.4 注漿施工

4.4.1 注漿施工順序

先施工擬建建(構)筑物樓邊線上的注漿孔，再施工其他注漿孔；應按采空區的走向，先施工帷幕孔，再沿走向由低向高展開施工。

4.4.2 注漿施工工藝

當鉆孔鉆至設計要求成孔后，采用φ127 mm鋼管(套管)下至孔內變徑處(完整基巖下3 m～5 m)。同時把φ50 mm的注漿管(加托盤)下入孔中(完整基巖下3 m～5 m)，將配制好的1∶2水泥漿導入孔中待水泥凝結后即完成孔口管的澆鑄。注漿管管口距地面高度0.5 m，以利于與注漿管連接。隨后進行注漿。具體施工工藝流程見圖2。

4.4.3 注漿方式

注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，稀漿的注漿時間不小于10 min，灌注量取單孔注漿量的30%為宜。注漿開始后，派專人觀測注漿泵的工作情況，記錄數據，依據注漿情況及時調整注漿泵的工作參數。當注漿量較大時，可選用以下幾種方法：

1)采用間歇式注漿法施工;

2)在孔口加一漏斗狀的投砂器，用漿液將砂或石屑帶入孔內;

3)在漿液中加入2%的速凝劑。

4.4.4 注漿技術要點

1)注漿及間歇注漿前用清水洗孔，洗孔時間大于10 min。

2)稀漿灌注量取設計單孔注漿量的30%為宜。

3)單孔注漿結束標準。

a.壓力管壓力在1.0 MPa～1.5 MPa，穩定10 min～15 min，且灌注量小于70 L/min，可結束該孔的注漿施工。

b.若出現大量跑漿時，應采用間歇式注漿，如此反復3次以上，仍跑漿時即可結束該孔注漿施工。

4)注漿過程準確記錄壓力、流量、注漿量、孔位編號等相關參數，隨時測量漿液濃度。

5 質量檢驗

注漿施工完成后，通常對注漿區采用鉆孔取芯、波速檢測、壓水實驗方法進行檢測，本工程布置的檢查孔，取出的漿液結石體,結石體完整性較好，呈柱狀，結石體試樣由山西省太原城通工程檢測有限公司試驗測定，所測試試件無側限抗壓強度均大于1.8 MPa，完全滿足設計要求；采空注漿段(水泥、粉煤灰漿液結石體)的剪切波速在765 m/s～980 m/s之間，滿足注漿設計要求且大于160 m/s。壓水實驗泵加壓送水不超過5 min，壓入流量升至峰值后，注水量呈直線緩慢降低或呈波狀起伏狀態緩慢降低，直至試驗結束上升幅度低，大多在3 L/min以下，最高不超過9 L/min。

6 結語

采空區治理采用全充填結合壓力注漿的施工方法完全符合設計要求，適宜在煤礦采空區的地質地層條件下采用，同挖土直接回填、漿砌片石等方法相比，具有造價低廉、工期時間短、加固效果明顯等優點。漿液配制中加入粉煤灰，工程造價大大降低，雖然注漿膠結體在早期強度低，但后期強度增長率明顯，其強度滿足設計要求。

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On examples of grouting treatment at goaf of second phase of shanty towns at Yinying coal mine of Yangquan city

Li Baoping

(Shanxi Mechanized Construction Group Company, Taiyuan 030009， China)

Taking some planned constructed area in the southwest of Yinying coal mine as the example, the paper introduces its engineering survey, illustrates the selection for the grouting hole design at goaf, serosity parameter design, and materials for the goaf, analyzes the grouting construction methods from the drilling construction sequence, grouting sequence construction, serosity preparation, and grouting construction, and undertakes the quality inspection, so it proves that the strength adheres to the design requirement.

goaf, grouting hole, drilling, cement

1009-6825(2017)16-0072-02

2017-03-27

李保平(1976- )，男，工程師

TB302

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