承德某采空區注漿治理檢測分析與總結

楊 林

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000)

0 引言

承德某規劃區內采空區分布廣泛，為了保護人民群眾的生命財產安全，對該采空區進行注漿治理，并對其注漿效果進行檢測。

1 工程概況

對規劃區內注漿場地進行施工檢測，注漿前布置7個勘查性試驗孔，注漿后布置7個檢測孔，通過前后對比和綜合分析，判定規劃區內的注漿效果。

2 檢測手段

檢測手段主要為：漿液充填率檢查；波速測井法檢查；壓水試驗法檢查；結石體強度檢查；注漿檢測。

3 檢測結果

3.1 鉆孔及漿液充填率檢查

檢測孔的巖芯采取率均大于85%，檢測孔內發現結石體，結石體狀態呈短柱狀及薄片狀，可見柱長3.5 cm～15 cm，目測裂隙充填率大于90%。

3.2 波速試驗

注漿后在檢測孔J1,J2,J3,J4,J5,J6,J7中進行剪切波速試驗，注漿后J1,J3檢測孔波速信號完整，波速不小于350 m/s。J2,J4,J5,J6,J7在檢測孔100 m以下剪切波速值低，上部的信號連續完整，波速不小于350 m/s。剪切波速注漿前(橫波)值為367 m/s～1 385 m/s，剪切波速注漿后(橫波)值為510 m/s～1 617 m/s，注漿后明顯比注漿前提高了1.2倍～1.4倍。

3.3 壓水試驗

本次共計完成壓水試驗7個孔，總壓水段96段，除去J1檢測孔35 m～45 m和J7檢測孔17 m～27 m超過50 L/min，其他各壓水段穩定流量均小于50 L/min。壓水試驗成果統計見表1。

3.4 抗壓強度試驗

J1,J2,J4結石體抗壓強度分別為11.8 MPa,14.00 MPa,17.20 MPa，漿液結石體巖芯抗壓強度均大于2 MPa，滿足設計要求。對不能進行完整切塊的結石體巖芯進行點荷載試驗，以補充結石體強度抗壓試驗數據，點荷載巖石單軸飽和抗壓強度均大于2 MPa。

表1 壓水試驗成果統計表

3.5 檢測注漿

在鉆孔完成波速測試、壓水試驗等工作后對檢測孔進行一次性全孔注漿，注漿水灰比為1∶1.1，注漿結束條件為單位時間注入孔內漿液量小于50 L/min，注漿持續時間15 min～20 min，終孔壓力2 MPa。其中J2,J4,J5檢測注漿量大于K2,K4,K5勘查性試驗孔總注漿量的5%。

4 檢測結果分析

4.1 橫向比較分析

主要針對勘查性試驗孔采空區的位置與檢測孔位置進行對比分析論證。根據設計報告共布置7個勘查性試驗鉆孔，在7個鉆孔中有4個鉆孔發現采空區和冒落帶，如表2所示。

針對勘查性試驗孔取得的數據和采空區冒落帶位置，與檢測孔取得的數據進行對比分析，如表3所示。

表2 勘查性試驗孔采空區位置統計表

表3 檢測孔對應的采空區位置數據統計表

4.2 綜合鉆探取芯、波速測試、壓水試驗、室內抗壓強度試驗及檢測注漿結果進行縱向分析

1)鉆探及裂隙充填率：7個檢測孔的巖芯采取率均大于85%，鉆孔內發現水泥固結體，目測裂隙充填率不小于90%。

2)波速測試：J2,J4,J5,J6,J7在檢測深度范圍主要在鉆孔底部信號拾取困難。深度分別為J2(136 m～140 m)，J4(99 m～145 m),J5(118 m～125 m),J6(130 m～145 m),J7(103 m～114 m)。因地層主要為砂巖和泥巖，泥巖在水中軟化破碎，導致信號受干擾，剪切波速注漿前(橫波)值為367 m/s～1 385 m/s，剪切波速注漿后(橫波)值為510 m/s～1 617 m/s，注漿后比注漿前提高了1.2倍～1.4倍。

3)壓水試驗:J1檢測孔35 m～45 m壓力最大達到0.8 MPa，流量達到68 L/min，水從旁邊勘察試驗孔流出。該檢測孔在35 m～45 m處的巖芯比較破碎，地層主要為頁巖強風化層，對比勘查性試驗孔K1在35 m～45 m處無采空區及冒落帶，且檢測注漿量達到設計要求，說明注漿后無空洞。J7檢測孔17 m～27 m壓力最大達到0.25 MPa，流量達到68 L/min，井口不返水。該處巖芯極其破碎，裂隙發育，造成壓水試驗水量較大，通過檢測注漿量分析滿足設計要求，綜合分析判斷為地層巖石破碎造成。

4)結石體抗壓強度：J3檢測孔在92.00 m～92.40 m,94.00 m～94.20 m有注漿結石體，呈灰白色，較軟，出露地表風化變硬。充填率不小于90%。結石體抗壓強度均大于2.00 MPa。

5)注漿檢測：J2,J4，J5檢測孔檢測注漿量比勘查性試驗孔注漿量的5%分別多出2.1 m3，0.35 m3，1.65 m3。結合壓水試驗進行對比分析：J2，J4，J5檢測孔壓水試驗時井口返水，說明檢測孔孔壁破碎，造成注漿量大于勘查性試驗孔總注漿量的5%。

5 結語

1)檢測時要了解地層特征，如地層巖性，采空區位置，地下水情況等，做到檢測時更加有針對性，鉆孔中的檢測方法可以在采空區位置進行加密的檢測工作，以達到檢測的準確性。

2)結石體檢測，在鉆孔中取得的漿液結石體，多數結石體呈薄片狀、碎塊狀，無法進行切割，進行切塊檢測的結石體數量不夠，針對這一問題，對碎塊狀的結石體進行了點荷載試驗，以補充試驗數據，達到試驗數據的完整性和可靠性。

3)波速測試設計為孔內波速測井法，該方法具有局限性，在鉆孔較深，地層破碎的場區內測試時，受周圍施工干擾影響較大，在檢測時應避免周圍施工對波速試驗的干擾，對于鉆孔較深處采取的數據，因橫向打擊枕木傳回的信號微弱，現場改為縱向打擊枕木采取剪切波速(縱波)，以尋求更好的波速測試信號，室內整理轉換成剪切波速(橫波)。

4)壓水試驗時對于破碎的地層，且無地下水的地層，在進行壓水試驗時在取得相應試驗數據后，應馬上停止壓水，放出水壓栓塞里的水10 min后，應立即提鉆，以免造成孔內掉塊栓塞被卡，造成栓塞損壞或無法提鉆，無法進行下一步工作。

5)為了監測水壓栓塞的封堵狀態，在水泵和栓塞之間，設計了一個三通裝置和一個壓力表，一是方便水壓栓塞放水，二是實時監測水壓栓塞的工作狀態，根據壓力表的不同讀數，判定栓塞是否正常工作及孔壁是否破碎，如果壓力表讀數偏大，可能孔壁破碎造成，并及時分析工作原因。

6)通過鉆探取芯、波速測試、壓水試驗、室內抗壓強度試驗及檢測注漿結果表明該場地注漿后取得的效果明顯，各項指標明顯提高，通過橫向比較勘查孔采空區和冒落帶位置與檢測孔對應的檢測情況分析，并結合5項檢測指標進行縱向分析論證，注漿工程達到了預期的治理效果。