王 寧

(兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦，新疆 昌吉 831100)

利用地球物理勘探，采用地空協(xié)同時頻域電磁探測方法[1]，根據(jù)地下空洞特征、現(xiàn)場地形條件及擬建工程情況，通過分析收集的資料和工程地質(zhì)調(diào)查初步結(jié)果，根據(jù)物探結(jié)合鉆探相互印證方法，確定地下空洞的特征和范圍，從技術(shù)角度分析了采空區(qū)勘探及治理經(jīng)驗及做法[2]，提出了操作性較強的治理方案。

擬建場地受采空區(qū)影響，地基整體性、穩(wěn)定性和抗變形性能不足。通過對治理方案的設(shè)計和優(yōu)化，針對煤場重點區(qū)域進行重點治理，通過注漿，對地基穩(wěn)定性影響較大的巖土體空洞、裂縫進行充填，發(fā)揮固結(jié)作用，以改善巖體結(jié)構(gòu)的力學(xué)強度和抗變形能力，提高地基的整體性和穩(wěn)定性[3]，以滿足建設(shè)工程施工需要。

1 勘察成果

1.1 物探成果

高阻異常包括空洞、巷道、采空區(qū)及異常高阻巖體，低阻異常包括水、金屬及異常低阻巖體。通過對原始數(shù)據(jù)的處理得出了各條測線時域瞬變電磁法電阻率反演斷面圖(圖1)，結(jié)合鉆孔資料及搜集到的原礦區(qū)資料，對勘探成果進行了分析(表1)。

圖1 綜合電阻率成果圖Fig.1 Comprehensive resistivity results

表1 物探異常區(qū)成果表Tab.1 Results of geophysical anomaly area

2.2 鉆探成果

2019年，采空區(qū)專項勘察共完成22個鉆孔，鉆探工程量4 621.19 m，其中10個鉆孔中均揭露4～5煤、9～15煤有掉鉆現(xiàn)象，掉鉆深度123.3～195.0 m，掉鉆0.4～4.0 m。其他12個鉆孔內(nèi)4～5煤、9～15煤層均完整，未揭露空洞。選取擬建工程區(qū)域內(nèi)鉆孔，介紹揭露情況如下：

表2 鉆孔成果一覽表Tab.2 List of drilling results

2.3 采動影響區(qū)范圍

鉆孔CK06-CK11均揭露采動影響區(qū)。鉆孔CK06-CK11控制范圍即為確定的采動影響A區(qū)范圍(圖2)，鉆孔CK01、CK02、CK03、BCK01、BCK02、BCK03、BCK04控制范圍為采動影響B(tài)區(qū)。圖2中，紅色橢圓范圍A區(qū)、B區(qū)為確定的采動影響區(qū)范圍。

圖2 采動影響區(qū)A、B區(qū)范圍示意圖Fig.2 Schematic diagram of the scope of mining influence zone A and B

1.4 場地穩(wěn)定性及工程建設(shè)適宜性評價

通過停采時間、地表移動變形特征等對勘察區(qū)擬建工業(yè)場地范圍內(nèi)場地穩(wěn)定性進行綜合評價，結(jié)合以上各種評價結(jié)果，綜合判斷。擬建工業(yè)場地范圍內(nèi)采動影響A區(qū)場地穩(wěn)定性等級為基本穩(wěn)定，采動影響B(tài)區(qū)場地穩(wěn)定性等級為基本穩(wěn)定。

根據(jù)定性及工作量分析、結(jié)合其他工程特征綜合判斷：擬建工業(yè)場地范圍內(nèi)采動影響A區(qū)工程建設(shè)適宜性評價分級為基本適宜；擬建工業(yè)場地范圍內(nèi)采動影響B(tài)區(qū)工程建設(shè)適宜性評價分級為基本適宜。

2 工程設(shè)計

編制了煤場及配套設(shè)施場地下采空區(qū)治理工程施工設(shè)計，設(shè)計中鉆孔分4排布置，共計40個鉆孔，治理區(qū)域為條形儲煤場、汽車快裝站及皮帶走廊，設(shè)計鉆探工程量7 357 m，注漿工程量6 000方。

3.1 鉆探工程

以采空區(qū)影響范圍為重點治理位置，各布置1個鉆孔，共計3個鉆孔。以受煤坑為中心，半徑20 m處，平行、垂直煤場中軸線方向各布置2個鉆孔，共計12個鉆孔。此外，在條形儲煤場混凝土墻基礎(chǔ)位置各布置2個鉆孔，煤場上邊界內(nèi)部布置2個鉆孔，共計6個鉆孔，合計21個鉆孔。鉆孔設(shè)計終孔深度為采空區(qū)或老巷道底板以下1～2 m；若鉆孔未揭露采空區(qū)或老巷道，則鉆進至9～15煤層底板下1～2 m。開孔直徑不小于130 mm。穿透第四系進入基巖穩(wěn)定地段1.0～2.0 m后，下入φ127mm套管，套管內(nèi)徑110 mm，并用水泥漿液封閉套管與地層之間的間隙。換用φ110 mm口徑鉆頭繼續(xù)鉆進，直至設(shè)計孔深。

圖3 煤場區(qū)域注漿孔平面布置圖Fig.3 Coal yard area grouting hole layout

圖4 鉆孔設(shè)計結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structural drawing of drilling design

3.2 注漿工程

注漿加固按分序加密的原則，采用分段純壓式注漿法[4]。即每個注漿孔，如能夠一次成孔，自下而上分段純壓式注漿施工，按注入率為70～100 L/min的泵量控制，當孔口注漿壓力達到設(shè)計壓力時，注漿孔維持10 min，結(jié)束該段注漿，上提栓塞50 m左右，進行封閉注漿。依次逐段往上循環(huán)作業(yè)，直至孔口段注漿。注入率控制為70～100 L/min，各注漿段的孔口注漿壓力達到設(shè)計壓力并維持10 min，結(jié)束該段注漿。距注漿孔口10.0 m范圍冒漿，結(jié)束注漿。注入率控制為70～100 L/min，當注漿段的孔口注漿壓力陡升，超過設(shè)計壓力值后，難以維持穩(wěn)定、繼續(xù)上升，可直接結(jié)束該段注漿。

4 效果評價

本工程于2020年6月11日開工，9月20日野外工程全部完成，共施工鉆孔22個(掉鉆鉆孔9個，漏漿鉆孔12個，實體鉆孔1個)，總工程量3 992.16 m。根據(jù)鉆孔勘探情況，按照設(shè)計要求，分別對鉆孔進行了注漿、投料工作，共鉆孔注漿6 436方(11 247.261 t)，投料462方(785.4 t)。工程施工的所有鉆孔注漿壓力均達到設(shè)計壓力，施工工序、施工工藝均符合設(shè)計要求。通過對治理區(qū)域的采空區(qū)、巷道、裂隙的充填和固結(jié)，提高了場地地基的整體性和穩(wěn)定性，治理場地穩(wěn)定性等級為穩(wěn)定，場地可作為擬建工業(yè)場地進行建設(shè)。

5 結(jié)語

后期計劃在擬建工業(yè)場地采空區(qū)范圍內(nèi)建立地表沉降監(jiān)測站[5]，定期進行監(jiān)測，形成完整的地面沉降監(jiān)測體系，以便監(jiān)測采空區(qū)地表及建筑物下沉情況，根據(jù)變形程度采取措施并及時治理。