摘 要：文章以煤礦采空區(qū)治理為背景，介紹了利用注漿填充法進(jìn)行采空區(qū)治理時(shí)各個(gè)工序的工程要求及各個(gè)工序的工作要點(diǎn)。利用文章提出的注漿填充進(jìn)行采空區(qū)治理取得了良好的效果，滿足了設(shè)計(jì)要求，對類似采空區(qū)治理提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：采空區(qū)；注漿填充；礦山生產(chǎn)

前言

經(jīng)過近十年的發(fā)展，陜西煤炭生產(chǎn)水平得到了長足發(fā)展，特別是陜北地區(qū)，借由優(yōu)越的礦產(chǎn)資源以及廣大從業(yè)人員的不懈努力，煤炭產(chǎn)量逐年增加，為我國煤炭能源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備提供了保障。但是，隨著煤炭開采的進(jìn)一步進(jìn)行，采空區(qū)所引起的地面下沉，不規(guī)則變形極大影響了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，為當(dāng)?shù)匕踩a(chǎn)及人民安全帶來了不利影響[1-2]。

文章結(jié)合陜北某礦區(qū)采空區(qū)的注漿治理工程為例，系統(tǒng)分析了相關(guān)問題，對相似工程具有有益的參考價(jià)值[3-4]。

1 采空區(qū)治理方式

1.1 前期勘察調(diào)研

在對采空區(qū)進(jìn)行治理之前，應(yīng)當(dāng)通過地質(zhì)勘察、調(diào)研、原位試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場監(jiān)測等方式，確定采空區(qū)的地表影響區(qū)域，以及采空區(qū)的下沉深度、最不利影響形態(tài)，最終對采空區(qū)進(jìn)行綜合的穩(wěn)定評價(jià)，為最終治理方案的確定提供依據(jù)。

1.2 治理方案確定

通過對礦區(qū)的綜合評定，最終確定采用支碹支護(hù)與注漿填充相結(jié)合的治理方案進(jìn)行采空區(qū)治理。通過對后期支護(hù)效果的監(jiān)測評價(jià)發(fā)現(xiàn)，通過采用上述綜合治理方案可以有效發(fā)揮兩種支護(hù)方法的優(yōu)點(diǎn)，對采空區(qū)實(shí)現(xiàn)了有效治理，達(dá)到了預(yù)期的治理效果。

在進(jìn)行采空區(qū)治理時(shí)，由于只針對一層采空區(qū)進(jìn)行治理，所以可以使用套管注漿法進(jìn)行注漿施工。該方法的優(yōu)點(diǎn)是注漿與鉆孔可以實(shí)現(xiàn)一次完成，既節(jié)省了時(shí)間，又降低了工程成本。通過前期的地質(zhì)勘查等工作，確定了空區(qū)范圍，從而為注漿范圍的確定提供了依據(jù)。同時(shí)確定注漿區(qū)埋深在145-160m之間。根據(jù)勘查數(shù)據(jù)及國際相關(guān)規(guī)定，最終確定水泥漿擴(kuò)散半徑為5-10m。鉆孔的布置方式以梅花形和矩形相結(jié)合的形式進(jìn)行布置。鉆孔的間距初步定為15m，個(gè)別位置可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，順序按照由注漿區(qū)域外圍向中間靠攏，同時(shí)應(yīng)當(dāng)首先在地下水下游位置進(jìn)行注漿作業(yè)，以便保證注漿效果。由地質(zhì)勘查資料顯示，在進(jìn)行注漿治理過程中，需要對注漿區(qū)域邊緣加設(shè)阻漿墻，從而堵住漿液流失路徑，進(jìn)一步保證注漿質(zhì)量。阻漿墻厚度應(yīng)在2.5-3.5m之間，砂漿采用M10號(hào)。

注漿材料：在進(jìn)行漿液配比時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮現(xiàn)場地質(zhì)要求，選擇合適的原料進(jìn)行配液，在必要時(shí)可以添加速凝劑或其他的添加劑以提高漿液的某些特性。通過分析，要求所使用水泥標(biāo)號(hào)應(yīng)大于32.5號(hào)，優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。沙子使用天然砂或人工砂，沙子的硬度應(yīng)該滿足一定要求，沙子的直徑小于2mm；沙子應(yīng)該以純凈為好，其中的有機(jī)物應(yīng)該小于3%。

注漿設(shè)備要求：在對鉆機(jī)的選擇上，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行，本工程的鉆機(jī)最終采用回鉆式鉆機(jī)。對于攪拌機(jī)型號(hào)的要求，應(yīng)該兼顧注漿泵型號(hào)，只有兩者的工作速率配合合理，才有利于工程的正常進(jìn)行。當(dāng)今進(jìn)行注漿填充治理時(shí)，注漿泵常常使用多缸栓塞式，在進(jìn)行工作時(shí)，要求注漿泵其最大排漿以能夠保證施工按照設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行，而不會(huì)耽誤工期，同時(shí)，在進(jìn)行注漿泵選擇時(shí)，為了充分保證工期，一般選擇比設(shè)計(jì)型號(hào)較大的進(jìn)行工作。注漿管的選擇應(yīng)當(dāng)和鉆孔的要求一致，根據(jù)本工程的需要，要求注漿管的直徑采用50mm，同時(shí)其材質(zhì)選擇為鋼管，要求鋼管承受張力2.5MPa，以充分保證鋼管在高壓作用下的安全。為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測注漿過程中關(guān)鍵部位的壓力，需要在注漿泵、注漿孔口處安裝壓力表，要求表的量程為6MPa。為了保證在施工過程中能夠快速應(yīng)對突發(fā)事件，上述設(shè)備中，對于容易消耗或破壞的部件應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備備用品。

2 注漿工藝

鉆孔工藝：由于工程施工區(qū)域中只有一層煤層，而且地質(zhì)結(jié)構(gòu)單一，在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，可以按照一般施工工藝進(jìn)行施工。在基巖以上時(shí)，可以采用直徑為150mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔開口作業(yè)，當(dāng)鉆孔施工到基巖之下5m左右時(shí)，此時(shí)把直徑為110mm的護(hù)壁管探入到設(shè)計(jì)位置。接下來，灌注配比設(shè)計(jì)好的水泥，注入壓力應(yīng)該大于2.5MPa。在這之后，用提前預(yù)備的鉆頭進(jìn)行鉆孔。在鉆孔作業(yè)過程中應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意施工質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔破壞或者掉塊等工程現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，以保障鉆孔作業(yè)順利進(jìn)行。在上述工作中，主要的工藝包括巖芯鉆探工藝和無芯鉆進(jìn)工藝，只有在對采空區(qū)區(qū)域的工程地質(zhì)條件有充分認(rèn)識(shí)，同時(shí)施工隊(duì)伍能夠熟練掌握無芯鉆進(jìn)工藝技術(shù)時(shí)，才能采用后者進(jìn)行鉆孔作業(yè)。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，要求鉆孔傾斜角度不大于1°/100m。一般情況下，在該工作中不應(yīng)使用化學(xué)泥漿，同時(shí)要求止?jié){高度應(yīng)該高于5m。當(dāng)鉆孔完成之后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行密切監(jiān)測，及時(shí)采取修復(fù)措施，充分保證鉆孔的質(zhì)量。

注漿工藝：水灰比應(yīng)當(dāng)控制在1：1.3左右。在進(jìn)行漿液配比時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證水泥和粉煤灰的總和所占的比例大于30%，同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證砂小于70%。在進(jìn)行比例計(jì)算時(shí)，如果加入碎石，則把碎石當(dāng)做砂進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行注漿工作前，應(yīng)保證注漿管的貫通。同時(shí)應(yīng)當(dāng)用專用裝置進(jìn)行注漿作業(yè)。在注漿時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不同注漿階段的注漿工藝的特點(diǎn)：在注漿前期，應(yīng)當(dāng)用水灰比為1：1的漿液進(jìn)行注漿作業(yè)，當(dāng)注漿量為總量的35%時(shí)，觀察壓力表，如果滿足要求，在改變水灰比，繼續(xù)精細(xì)注漿作業(yè)。當(dāng)孔口有壓力顯現(xiàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)顯現(xiàn)特點(diǎn)設(shè)置注漿工藝，完成注漿作業(yè)。再注漿過程中，除了注意壓力變化外，還應(yīng)時(shí)刻注意水位變化及附近地層變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取應(yīng)對措施。在注漿過程中，由于漿液壓力的作用，會(huì)使得地層中的空隙、裂縫等被其充滿，從而導(dǎo)致壓力增大，而同時(shí)注入的漿液量也會(huì)隨之減小，當(dāng)注漿完畢時(shí)，孔口壓力暫時(shí)增大，由此可以判斷停止注漿。

3 治理效果

采用注漿填充法對該采空區(qū)進(jìn)行治理，當(dāng)工程完畢后，持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)進(jìn)行工程質(zhì)量評價(jià)，通過監(jiān)測及分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過注漿治理后的采空區(qū)經(jīng)過大約8個(gè)月的漸變期后，逐漸穩(wěn)定，工程質(zhì)量滿足了設(shè)計(jì)要求，保證采空區(qū)附近生產(chǎn)正常進(jìn)行及人員安全。

4 結(jié)束語

文章以陜北某煤礦采空區(qū)治理為工程背景，詳細(xì)分析利用注漿填充工藝進(jìn)行采空區(qū)治理的工序及注漿各參數(shù)的取值依據(jù)，通過后期監(jiān)測，治理效果滿足設(shè)計(jì)要求，對類似采空區(qū)治理提供了有益的參考。

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