采空區(qū)治理粉煤灰等級(jí)對(duì)漿液性能指標(biāo)的影響研究

邵鳳局 耿 金

(中交通力建設(shè)股份有限公司，陜西 西安 710075)

我國(guó)地下開(kāi)采礦山目前的實(shí)際情況是采空區(qū)災(zāi)害發(fā)生頻繁，因事故死亡人數(shù)和國(guó)外同類(lèi)相比相對(duì)較高，安全生產(chǎn)形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，危及到人民群眾的生命安全，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，給國(guó)家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，制約了我國(guó)礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

目前，采空區(qū)治理大部分采用壓力注漿的形式進(jìn)行治理[2]，其中采用水泥粉煤灰漿液者居多。而漿液的各項(xiàng)性能指標(biāo)是檢驗(yàn)注漿質(zhì)量好壞的一個(gè)很重要的檢測(cè)內(nèi)容，其性能指標(biāo)主要有密度、粘度、結(jié)石率和抗壓強(qiáng)度。注漿效果既要達(dá)到一定的填充率，又要滿足上部土體及結(jié)構(gòu)物承載力和變形的要求，還要求注漿工作便于開(kāi)展施工。漿液的各項(xiàng)性能指標(biāo)既要滿足設(shè)計(jì)及施工要求，又要多方面兼顧，以求達(dá)到最佳的注漿效果，滿足工程建設(shè)的需要。本文主要針對(duì)粉煤灰等級(jí)進(jìn)行試驗(yàn)研究，以探討粉煤灰等級(jí)對(duì)水泥粉煤灰漿液各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響規(guī)律，得出不同工程需要條件下注漿用粉煤灰等級(jí)的選取標(biāo)準(zhǔn)。

1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方案

試驗(yàn)材料主要有：水泥(32.5號(hào)礦渣硅酸鹽水泥)、粉煤灰(Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí))、水，采用不同細(xì)度的粉煤灰在相同固相比、不同水固比條件下測(cè)定水泥粉煤灰漿液各項(xiàng)性能指標(biāo)。試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)方案匯總表

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

采用的試驗(yàn)設(shè)備主要有：泥漿比重計(jì)、泥漿粘度計(jì)、量筒及抗壓試驗(yàn)機(jī)，各指標(biāo)的測(cè)試均按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。

表2 試驗(yàn)結(jié)果匯總

通過(guò)對(duì)1∶1.0和1∶1.3兩種水固比條件下的水泥粉煤灰漿液的試驗(yàn)結(jié)果可初步得到以下結(jié)論：

1)粉煤灰等級(jí)越高，水泥粉煤灰漿液的密度越大。漿液的密度越大，注漿效果越好；2)粉煤灰等級(jí)越高，水泥粉煤灰漿液的粘度越高。粘度越低，越便于注漿施工的開(kāi)展；粘度越高，對(duì)注漿設(shè)備的要求也越高；3)粉煤灰等級(jí)越高，水泥粉煤灰漿液的結(jié)石率越高。漿液的結(jié)石率越高，注漿的填充效果越好，處理后的巖土體抵抗水平和垂直變形能力越強(qiáng)；4)粉煤灰等級(jí)越高，水泥粉煤灰漿液結(jié)石體的抗壓強(qiáng)度越高。漿液結(jié)石體的抗壓強(qiáng)度越高，處理后的巖土體的地基承載力越高。

為了得到粉煤灰等級(jí)對(duì)漿液性能指標(biāo)更為直觀的影響規(guī)律，將表2中的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值在直角坐標(biāo)系中進(jìn)行繪制，見(jiàn)圖1～圖4。

由圖1～圖4可見(jiàn)，密度和粘度與粉煤灰的關(guān)系曲線基本呈線性關(guān)系，結(jié)石率和抗壓強(qiáng)度與粉煤灰等級(jí)的關(guān)系曲線可用二階多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，可初步得到漿液各項(xiàng)指標(biāo)和粉煤灰等級(jí)的數(shù)值擬合公式。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，該數(shù)值規(guī)律有無(wú)共性還有待驗(yàn)證。

3 結(jié)論及施工控制

1)粉煤灰等級(jí)越高，水泥粉煤灰漿液的密度越大、粘度越高、結(jié)石率越高、漿液結(jié)石體的抗壓強(qiáng)度也越高；2)密度和粘度與粉煤灰的關(guān)系曲線基本呈線性關(guān)系，結(jié)石率和抗壓強(qiáng)度與粉煤灰等級(jí)的關(guān)系曲線可用二階多項(xiàng)式進(jìn)行擬合；3)采空區(qū)治理工程水泥粉煤灰漿液盡量采用Ⅲ級(jí)粉煤灰進(jìn)行漿液的配制，其密度、結(jié)石率和抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到較高的數(shù)值。無(wú)論是其填充效果，還是處理后巖土體的地基承載力及抗變形的能力都較高；對(duì)于細(xì)微裂隙的注漿可采用Ⅰ級(jí)粉煤灰進(jìn)行漿液的配制，這樣能使?jié){液最大限度的填充細(xì)微裂隙，達(dá)到最佳的治理效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康宏申，秦海清.煤礦安全經(jīng)濟(jì)開(kāi)采研究[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2] 童立元.建筑下老采空區(qū)塌陷區(qū)地基注漿填充材料試驗(yàn)研究[J].建筑技術(shù)，2003,36(6)：456-459.