崔御風(fēng)

(晉城市建筑設(shè)計(jì)院，山西晉城 048000)

談注漿法采空區(qū)治理設(shè)計(jì)

崔御風(fēng)

(晉城市建筑設(shè)計(jì)院，山西晉城 048000)

根據(jù)晉城市某采空區(qū)的地質(zhì)勘察報(bào)告，制定了采空區(qū)治理的目標(biāo)，并從注漿孔設(shè)計(jì)、注漿工藝、注漿材料、漿液配比、質(zhì)量檢測(cè)等方面，闡述了采用注漿法進(jìn)行采空區(qū)治理的設(shè)計(jì)方案，為類似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

采空區(qū)，注漿法，注漿材料，質(zhì)量檢測(cè)

0 引言

近年來(lái)，晉城市建成區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，原來(lái)屬鄉(xiāng)村之間的大片煤礦采空區(qū)也列入了城市擴(kuò)建范圍，采空區(qū)經(jīng)過(guò)治理后作為建設(shè)用地的項(xiàng)目也越來(lái)越多。由于大多數(shù)采空區(qū)開(kāi)采深度較深，開(kāi)采后任其垮塌，終采關(guān)閉礦后時(shí)間較長(zhǎng)，許多采空區(qū)已無(wú)法下人采取治理施工，所以大多采用了注漿法治理采空區(qū)，本人參照相關(guān)規(guī)范，總結(jié)了部分工程治理設(shè)計(jì)實(shí)例，提出了注漿法采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的基本方法步驟，作為注漿法采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的參考，以期獲得推廣運(yùn)用。

1 采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的基本條件

采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的基本條件是詳實(shí)準(zhǔn)確的《采空區(qū)勘查報(bào)告》，由于采空區(qū)現(xiàn)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(chǎn)狀、開(kāi)采方式、回采放頂方式、終采時(shí)間等各方面因素有關(guān)，而采空區(qū)勘察的手段又有一定的局限性，因此要求實(shí)現(xiàn)詳實(shí)準(zhǔn)確的采空區(qū)勘查報(bào)告難度較大，所以，盡管要求采空區(qū)勘查報(bào)告要詳實(shí)準(zhǔn)確，但一定要考慮動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工，在施工過(guò)程中進(jìn)一步查明采空區(qū)情況，調(diào)整采空區(qū)治理設(shè)計(jì)。

2 采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的目的

采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的最終目的是要滿足場(chǎng)地穩(wěn)定性要求，滿足上部建筑的承載力和變形要求，因此采空區(qū)治理設(shè)計(jì)以及上部建筑的情況，要依據(jù)采空區(qū)現(xiàn)狀塌陷情況，以及采空區(qū)對(duì)地表的影響情況，采取不同的治理設(shè)計(jì)要求以期達(dá)到治理設(shè)計(jì)的目的。

2.1 采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括:注漿孔的設(shè)計(jì)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(qū)注漿量確定，注漿治理質(zhì)量檢測(cè)。

2.2 注漿孔的設(shè)計(jì)布置

注漿孔的設(shè)計(jì)布置，要結(jié)合采空區(qū)勘查報(bào)告進(jìn)行，其范圍的確定應(yīng)在采空區(qū)圈定的范圍基礎(chǔ)上，考慮建筑物的保護(hù)帶寬度，考慮采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)影響寬度。建筑物的保護(hù)帶寬度，可依據(jù)建筑物的安全等級(jí)，按一級(jí)的30 m、二級(jí)的20 m、三級(jí)的15 m確定。采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)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(qū)上山和下山邊界上覆巖層厚度;β'為采空區(qū)下山方向上覆巖層斜交移動(dòng)影響角;γ'為采空區(qū)上山方向上覆巖層斜交移動(dòng)影響角。

式中:β——采空區(qū)下山方向上覆巖層移動(dòng)影響角;

γ——采空區(qū)上山方向上覆巖層移動(dòng)影響角;

δ——走向方向采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)影響角;

θ——圍護(hù)帶邊界與礦層傾向線之間所夾的銳角(公式字母含義見(jiàn)圖1)。

圖1 公式字母含義示意圖

采空區(qū)影響寬度基巖移動(dòng)影響角(γ，δ)可按表1取值。

表1 基巖移動(dòng)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(qū)范圍邊緣部位設(shè)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(yīng)鉆至煤層下1 m～2 m。注漿孔開(kāi)孔孔徑宜控制在130 mm～150 mm。經(jīng)變徑后孔徑不應(yīng)小于91 mm，變徑應(yīng)在進(jìn)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(qiáng)度等級(jí)不低于32.5;粉煤灰符合國(guó)家二、三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);砂粒徑不大于2.5 mm，有機(jī)物含量不大于3%;石屑或礦渣最大粒徑不大于10 mm，有機(jī)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(shù)2.4～3.4，濃度50°Be'以上。水泥、粉煤灰的比例應(yīng)為2∶8或3∶7，水與干料的比例應(yīng)為1∶1.0～1∶1.3。并按試驗(yàn)確定試塊抗壓強(qiáng)度，按設(shè)計(jì)要求達(dá)到1.0 MPa～2.0 MPa。遇采空區(qū)注漿孔吃漿量較大或采空區(qū)有水時(shí)，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(yīng)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(jié)束注漿標(biāo)準(zhǔn):在1.5 MPa～2.0 MPa下，持續(xù)15 min，注漿孔吃漿量小于50 L/min。當(dāng)?shù)乇砻皾{時(shí)，也可在孔口壓力不小于0.3 MPa時(shí)結(jié)束，后期補(bǔ)注漿處理。當(dāng)采空區(qū)為單層時(shí)，采用一次成孔，自下到上，一次全灌注施工;當(dāng)采空區(qū)為多層采空區(qū)，礦層間隔較小，各礦層冒落、裂隙帶互相貫通時(shí)，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(dāng)采空區(qū)為多層采空區(qū)，礦層間隔較大，各礦層冒落、裂隙帶沒(méi)有互相貫通時(shí)，采用下行法注漿施工工藝，自上到下，分段成孔，分段注漿。當(dāng)單孔注漿量較大時(shí)，可采用多次間歇注漿法注漿，注漿間隔時(shí)間12 h，每次注漿前用清水沖孔5 min～10 min，采空區(qū)充水時(shí)，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(qū)注漿量的確定

總注漿量可按下式估算:

式中:S——采空區(qū)地基處理面積，按采空區(qū)處理范圍確定;

M——采空區(qū)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(shù)，取0.85～0.95;

C——結(jié)石率，以試驗(yàn)確定，并不小于80%;

α——礦層傾角;

ΔV——采空區(qū)剩余空隙率，由采空區(qū)勘查報(bào)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(zhì)量檢測(cè)

注漿治理質(zhì)量檢測(cè)，一般在注漿完成6個(gè)月后，委托第三方檢測(cè)。檢測(cè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 采空區(qū)治理質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

注漿孔檢測(cè)數(shù)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(diǎn)的地方，以及設(shè)計(jì)單位認(rèn)為有必要的地方。

3 結(jié)語(yǔ)

上述方法步驟檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等，基本涵蓋了采空區(qū)治理設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在具體的工程實(shí)踐中，應(yīng)針對(duì)主要問(wèn)題進(jìn)一步分析研究細(xì)化，必要時(shí)組織相關(guān)專家論證，以期達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行的標(biāo)準(zhǔn)。

［1］JTG/T D31—03—2011，采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則［S］.

［2］山西省交通廳，中交通辦公路勘察設(shè)計(jì)工程有限公司.高速公路采空區(qū)(空洞)勘察設(shè)計(jì)與施工治理手冊(cè)［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(fēng)(1960-)，男，工程師