李 保 平

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

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陽泉蔭營煤礦棚戶區(qū)二期采空區(qū)注漿處治實(shí)例

李 保 平

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

以蔭營煤礦礦區(qū)西南部某擬建場區(qū)為例，介紹了其工程概況，并闡述了采空區(qū)注漿孔設(shè)計(jì)、漿液參數(shù)設(shè)計(jì)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(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)，結(jié)果顯示其強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

采空區(qū)，注漿孔，鉆孔，水泥

1 工程概況

1.1 工程概述

擬建場區(qū)位于蔭營煤礦礦區(qū)西南部，家屬區(qū)鍋爐房側(cè)，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(wěn)定，埋藏淺，賦存深度40 m～50 m，地層穩(wěn)定，開采條件良好，建國后尤其是改革開放以來，鄉(xiāng)鎮(zhèn)等地方煤業(yè)對場區(qū)及其周邊區(qū)域進(jìn)行了多次無序采掘。其特點(diǎn)是：1)開采方式多為房柱式或無規(guī)律式開采；2)頂板只進(jìn)行簡單支護(hù)；3)回采后即廢棄；4)無資料記載。此類開采留下的采空區(qū)地表變形的特點(diǎn)是：1)地表變形小，穩(wěn)定時(shí)間長；2)地表變形破壞規(guī)律性差。

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，采用壓力注漿方法進(jìn)行處理。為保證處理效果的可靠性，采用帷幕法灌漿，以防止?jié){液沿不利構(gòu)造形跡滲漏；基于場地軟硬巖層相間的特征，在構(gòu)造和采空區(qū)條件下，硬巖層會產(chǎn)生虛脫空間，灌漿應(yīng)將此空間填滿，尤其在地基持力層范圍內(nèi)更是如此，為達(dá)此目的，采用全孔注漿。

1.2 工程地質(zhì)及地貌

場區(qū)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(gè)出口窄內(nèi)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(fēng)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(jīng)場地人工挖掘和整平作用，現(xiàn)場地地形較平坦，自西向東呈5°～10°微傾斜。

2 采空區(qū)注漿孔設(shè)計(jì)

采空區(qū)注漿孔設(shè)計(jì)深度為地表至采空區(qū)底板下0.5 m。注漿孔孔距均按7.5 m間距進(jìn)行梅花形布置，圍護(hù)帶按12.5 m考慮。位于異常區(qū)和掉鉆冒落孔的擬建建筑物范圍內(nèi)布置3排孔，在樓外圍兩側(cè)各增加1排孔，掉鉆冒落孔周圍再補(bǔ)孔注漿。

3 采空區(qū)注漿漿液參數(shù)設(shè)計(jì)及材料選擇

1)漿液設(shè)計(jì)。本工程揭露采空區(qū)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(jìn)行調(diào)整。

2)注漿量設(shè)計(jì)。本工程治理面積約16 901 m2，注漿量估算按照以下公式計(jì)算：

Q總=A×S×M×K×ΔV×η/c。

其中，A為漿液損耗系數(shù)，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(shù)，取值0.90；c為漿液結(jié)石率，取值0.85。

根據(jù)以上公式，計(jì)算采空區(qū)注漿量為16 105 m3。

3)材料選擇。本工程漿液由符合設(shè)計(jì)與規(guī)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(qū)內(nèi)煤層傾向?yàn)橹饕獏⒖家蛩兀仁┕M建建(構(gòu))筑物樓邊線上的注漿孔，后施工中部注漿孔；應(yīng)按采空區(qū)的走向，先施工采空區(qū)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(yīng)用GPS進(jìn)行實(shí)地測量放樣，鉆孔點(diǎn)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(zhì)鉆機(jī)，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(shù)量為注漿孔和帷幕孔總數(shù)的3%～5%。取芯孔施工過程中應(yīng)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(zhì)量提供依據(jù)。

4)鉆進(jìn)結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗，孔底沉積厚度不得超過設(shè)計(jì)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(yīng)對所有注漿孔(段)進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈為止。不返水時(shí)，在注漿泵70 L/min～100 L/min的排量下，沖洗時(shí)間不少于10 min。

4.1.4 鉆孔施工技術(shù)要求

1)每個(gè)注漿孔至少測斜2次，孔斜不超過2%。

2)鉆孔過程中準(zhǔn)確做好鉆探原始記錄和巖芯收集工作。

3)鉆進(jìn)施工過程中，如發(fā)現(xiàn)漏水、卡鉆、埋鉆現(xiàn)象，及時(shí)準(zhǔn)確記錄。

4)每個(gè)注漿孔檢測孔位、孔徑、孔深、孔底沉渣等項(xiàng)目。

4.2 注漿工序施工

4.2.1 注漿工程量

本工程設(shè)計(jì)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(yīng)按設(shè)計(jì)漿液配合比進(jìn)行，并隨機(jī)抽查漿液的各項(xiàng)指標(biāo)。

4.3.1 原材料計(jì)量

1)施工現(xiàn)場自制的容器計(jì)量施工用水；

2)水泥按袋或現(xiàn)場過磅(散裝水泥)計(jì)量；

3)粉煤灰用自制定量容器計(jì)量，并要求抽查水泥、粉煤灰的數(shù)量。

4.3.2 漿液配制及攪拌

1)先在一級攪拌池內(nèi)按配合比進(jìn)行水泥漿液的攪拌；攪拌完成后使?jié){液流入二級攪拌池進(jìn)行攪拌，漿液攪拌時(shí)間控制以獲得流動(dòng)性與穩(wěn)定性較好的穩(wěn)定漿液為原則。

2)漿液從開始制備至用完時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)視為廢漿。

4)漿液每次攪拌時(shí)間不得少于5 min。

5)原材料嚴(yán)格按配比計(jì)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(gòu))筑物樓邊線上的注漿孔，再施工其他注漿孔；應(yīng)按采空區(qū)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(dāng)鉆孔鉆至設(shè)計(jì)要求成孔后，采用φ127 mm鋼管(套管)下至孔內(nèi)變徑處(完整基巖下3 m～5 m)。同時(shí)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(dǎo)入孔中待水泥凝結(jié)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(jìn)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(shí)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(shù)據(jù)，依據(jù)注漿情況及時(shí)調(diào)整注漿泵的工作參數(shù)。當(dāng)注漿量較大時(shí)，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(nèi);

3)在漿液中加入2%的速凝劑。

4.4.4 注漿技術(shù)要點(diǎn)

1)注漿及間歇注漿前用清水洗孔，洗孔時(shí)間大于10 min。

2)稀漿灌注量取設(shè)計(jì)單孔注漿量的30%為宜。

3)單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

a.壓力管壓力在1.0 MPa～1.5 MPa，穩(wěn)定10 min～15 min，且灌注量小于70 L/min，可結(jié)束該孔的注漿施工。

b.若出現(xiàn)大量跑漿時(shí)，應(yīng)采用間歇式注漿，如此反復(fù)3次以上，仍跑漿時(shí)即可結(jié)束該孔注漿施工。

4)注漿過程準(zhǔn)確記錄壓力、流量、注漿量、孔位編號等相關(guān)參數(shù)，隨時(shí)測量漿液濃度。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

注漿施工完成后，通常對注漿區(qū)采用鉆孔取芯、波速檢測、壓水實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測，本工程布置的檢查孔，取出的漿液結(jié)石體,結(jié)石體完整性較好，呈柱狀，結(jié)石體試樣由山西省太原城通工程檢測有限公司試驗(yàn)測定，所測試試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于1.8 MPa，完全滿足設(shè)計(jì)要求；采空注漿段(水泥、粉煤灰漿液結(jié)石體)的剪切波速在765 m/s～980 m/s之間，滿足注漿設(shè)計(jì)要求且大于160 m/s。壓水實(shí)驗(yàn)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(tài)緩慢降低，直至試驗(yàn)結(jié)束上升幅度低，大多在3 L/min以下，最高不超過9 L/min。

6 結(jié)語

采空區(qū)治理采用全充填結(jié)合壓力注漿的施工方法完全符合設(shè)計(jì)要求，適宜在煤礦采空區(qū)的地質(zhì)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(jià)低廉、工期時(shí)間短、加固效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。漿液配制中加入粉煤灰，工程造價(jià)大大降低，雖然注漿膠結(jié)體在早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長率明顯，其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)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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