采空區(qū)注漿地基處理方案的設(shè)計(jì)與施工探析

1、<p>　　采空區(qū)注漿地基處理方案的設(shè)計(jì)與施工探析</p><p>　　摘要：煤礦采空區(qū)無(wú)法直接作為城鎮(zhèn)建筑用地，為有效運(yùn)用土地資源，可在對(duì)采空區(qū)采空范圍和地質(zhì)條件深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用注漿地基處理方案，本文選取采空區(qū)注漿地基處理角度，并展開(kāi)相應(yīng)論述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：采空區(qū)；注漿地基；處理方案 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TU47

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　XX城鎮(zhèn)選定的搬遷場(chǎng)地中有煤礦采空區(qū)，該采空區(qū)有1km&sup2;的范圍，因上世紀(jì)九十年代百姓無(wú)序開(kāi)采而形成，有30個(gè)遺留的采煤井硐，雖然已經(jīng)停止采煤，但這一區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)下沉跡象，且局部區(qū)域已經(jīng)形成地表移動(dòng)盆地，采空區(qū)頂部也可見(jiàn)少量的拉裂縫。該場(chǎng)地是XX城鎮(zhèn)

3、搬遷的最理想?yún)^(qū)域，但場(chǎng)地內(nèi)存在下伏采空區(qū)，將對(duì)上覆蓋層和基巖形成破壞，使其無(wú)法承受建筑荷載和交通荷載，容易出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，對(duì)地面建筑及人員都構(gòu)成安全隱患。正因如此，極為有必要選取適合的工程措施，改善場(chǎng)地地質(zhì)條件，從而保障XXX城鎮(zhèn)新址建設(shè)的順利進(jìn)行。 </p><p>　　二、采空區(qū)場(chǎng)地工程條件 </p><p>　　1.地層結(jié)構(gòu)和巖性特征 </p><p>　

4、　受地層結(jié)構(gòu)和巖性特征影響，煤礦采空區(qū)形成自身采空特點(diǎn)，對(duì)建筑物形成不同程度影響。XX城鎮(zhèn)新址采空區(qū)的地層結(jié)構(gòu)和巖性特征為： </p><p>　　(1)采空區(qū)出現(xiàn)緩傾。XX城鎮(zhèn)新址內(nèi)煤礦總體構(gòu)造單斜，其傾斜角度為17°左右。 </p><p>　　(2) 存在開(kāi)采層差異。煤礦礦區(qū)內(nèi)的煤層較為集中，且各煤層間的距離不大，一般采取立體多層開(kāi)采的方式，只有較少的區(qū)域開(kāi)采單層或五層，而

5、大多區(qū)域開(kāi)采三到四層。該區(qū)域煤層開(kāi)采具有復(fù)雜性，這決定了該采空區(qū)變形復(fù)雜，需要較長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間。 </p><p>　　(3)重復(fù)開(kāi)采的影響。開(kāi)采行為會(huì)對(duì)巖層和地表形成影響，使其發(fā)生移動(dòng)、變形、甚至是破壞，而重復(fù)開(kāi)采行為將對(duì)巖層和地表形成更大的影響。 </p><p>　　(4)采空區(qū)的埋深淺。XX城鎮(zhèn)新址礦區(qū)的傾斜角度不大，在煤層的淺層甚至有所露頭，地層結(jié)構(gòu)上不為復(fù)雜，且采空區(qū)的埋深很淺。

6、 </p><p>　　(5)地質(zhì)條件很復(fù)雜。XX城鎮(zhèn)新址礦區(qū)因?yàn)殚L(zhǎng)期的、高強(qiáng)度的排水，水位已經(jīng)大幅下降，又由于局部區(qū)域有大量水砂填充，往往形成高壓水勢(shì)，將給后期注漿治理帶來(lái)難度。 </p><p>　　2.簡(jiǎn)要概述采空區(qū)塌陷原理 </p><p>　?。?）淺部出現(xiàn)塌陷坑。當(dāng)煤礦開(kāi)采深度不大時(shí)，煤層尚不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)上覆巖層局部受破壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致地表出現(xiàn)分布不均勻

7、的塌陷坑。 </p><p>　　（2）地表大面積下沉。地下煤層因被采出而形成采空區(qū)，致使采空區(qū)頂板變形，出現(xiàn)彎曲、移動(dòng)或破碎掉落現(xiàn)象，而這種變動(dòng)將波及到地表，導(dǎo)致地表地面大面積下沉。XXX城鎮(zhèn)新址采空區(qū)受多層、反復(fù)、長(zhǎng)期煤礦開(kāi)采的影響，地表地面下沉情況嚴(yán)重，治理難度較大。 </p><p>　?。?）復(fù)采活化的不利影響。當(dāng)煤礦上部煤層被開(kāi)采后，將對(duì)該煤層下一工作面或下部煤層進(jìn)行開(kāi)采，導(dǎo)致

8、礦區(qū)地表和巖層的移動(dòng)范圍增大，而總體穩(wěn)定時(shí)間也有所增長(zhǎng)。復(fù)采活化不利影響加劇了煤礦巖層和地表的移動(dòng)變化。 </p><p>　　（4）對(duì)松散層的沖蝕。在煤礦礦區(qū)開(kāi)采范圍內(nèi)，某些區(qū)域因?yàn)槊簩勇裆钶^淺而出現(xiàn)裂隙帶或冒落帶，在水流動(dòng)力的作用之下，大量水砂涌入采空區(qū)，也能引起該區(qū)域地表的塌陷。 </p><p>　　三、采空區(qū)的注漿處理方法 </p><p>　　1.可行性

9、治理方案 </p><p>　　依據(jù)煤礦采井公式計(jì)算，該礦區(qū)所存采空區(qū)有沉降中心，以垂向下沉為主，傾斜角度偏小，更多的是水平位移；但盆地邊緣和外緣裂隙拉伸帶卻存在水平位移和傾斜位移，并以這兩種位移為主。鑒于采空區(qū)地質(zhì)對(duì)建筑工程的影響，需要采取特定措施加以規(guī)避，針對(duì)XXX城鎮(zhèn)礦區(qū)采空區(qū)狀況，有如下兩種方案可供選擇： </p><p>　　A方案:在保留采空區(qū)原有保安煤柱的前提下，依據(jù)煤硐距地

10、表的不同而采取不同策略。對(duì)于距地表較深的煤硐，可沿巷道按特定間距與規(guī)格設(shè)置灌漿孔，然后實(shí)施灌漿加固工序，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤硐上覆變形巖體的加固；對(duì)于距地表較低的煤硐，可以用塊石混凝土加以填充。 </p><p>　　B方案：在礦區(qū)未從事開(kāi)采活動(dòng)的情形下，可先將地表居民遷移，再?gòu)牡乇碜⒖?，?shí)施孔內(nèi)爆破，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤硐采空區(qū)的填充。 </p><p>　　2.注漿方案的選定 </p>

11、<p>　　A方案具體設(shè)計(jì)：對(duì)于采空區(qū)已然直接穿越的煤硐，可根據(jù)其與地表的距離采用不同的手段。首先是針對(duì)淺層煤硐的治理，在穿越煤硐長(zhǎng)度1.5倍的場(chǎng)地范圍內(nèi)，可以用煤硐內(nèi)現(xiàn)存的塊石混凝土進(jìn)行回填充實(shí)處理。其次是針對(duì)深層煤硐的治理，因?yàn)榕c地表間距離較大，受治理工程費(fèi)用及治理效果的雙重影響，不能采用和淺層煤硐相同的治理辦法。在采空區(qū)頂板巖體質(zhì)量及安全厚度均不能達(dá)到要求的情形下，可以選用灌漿治理方案，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體裂隙的填充和加固，

12、這在極大程度上減輕了采空區(qū)巖體變形狀況，也有效增強(qiáng)了采空區(qū)上覆的荷載能力。 </p><p>　　XX城鎮(zhèn)新址采空區(qū)注漿治理工程中，所采用的注漿孔徑為120mm，間距為4m。該注漿治理工程中共涉及到主干道地段廢棄煤硐12個(gè)，壓實(shí)處理長(zhǎng)度共為270m,灌漿處理長(zhǎng)度為150m，共有28個(gè)注漿孔。根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有消費(fèi)水平，需要支付100.36萬(wàn)元的費(fèi)用。 </p><p>　　B方案具體設(shè)計(jì)：需搬遷

13、12家住戶(hù)，拆毀住房2458?，通過(guò)地表爆破方法來(lái)填充煤硐采空區(qū)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主干道地段廢棄煤硐的治理。其中，共處理爆破填充長(zhǎng)度301.5m，需要支付180.95萬(wàn)元的費(fèi)用。 </p><p>　　上述兩種采空區(qū)治理方案皆能解決該地地質(zhì)災(zāi)害，都有利于采空區(qū)地表建筑工程的實(shí)施，但結(jié)合所用經(jīng)費(fèi)、施工難度和地表建設(shè)等諸多因素，A方案都優(yōu)于B方案，應(yīng)選用A方案，即選用采空區(qū)注漿治理方案。 </p><p&

14、gt;　　四、注漿施工、質(zhì)量控制方法 </p><p>　　選取注漿治理方案后，應(yīng)注重注漿施工和質(zhì)量控制，從而保證注漿施工的順利進(jìn)行。 </p><p><b>　　1.實(shí)施注漿工藝 </b></p><p>　?。?）配制漿液。可用的材料為粉煤灰、水、325普通硅酸鹽水泥。漿液配制具有一定比例，其中，水泥與粉煤灰比例為0.3：0.7；水與固體

15、比例為l：1.5；速凝劑水玻璃與水泥比例為1:50。 </p><p>　?。?）注漿順序。先對(duì)外圍注漿，后對(duì)采空區(qū)進(jìn)行集中加壓注漿，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)路基下空間的盡數(shù)填充，確保重要地段獲得主要工程量。 </p><p>　　（3）實(shí)施復(fù)灌。受諸多因素影響，井下巷道和采空區(qū)間可能未實(shí)現(xiàn)連通，面對(duì)這一現(xiàn)狀，在實(shí)施一次注漿后，可將采空區(qū)和可疑地段爆破，爆破所產(chǎn)生的沖擊波能將受堵孔道沖開(kāi)，可以在此基礎(chǔ)上

16、實(shí)施復(fù)灌舉措。 </p><p>　　2.應(yīng)特別關(guān)注的環(huán)節(jié) </p><p>　　（1）應(yīng)設(shè)置觀(guān)察孔，以便隨時(shí)觀(guān)察注漿情況。 </p><p>　?。?）實(shí)施注漿工藝時(shí)，應(yīng)將輸漿鉆桿通過(guò)注漿孔深達(dá)采空區(qū)底部，實(shí)現(xiàn)注漿排水，也有效避免積水稀釋漿液。 </p><p>　　（3）應(yīng)保障泵送的連續(xù)性，即使出現(xiàn)中斷情況，中斷時(shí)間也應(yīng)確保在漿液初凝時(shí)限

17、之內(nèi)。 </p><p>　?。?）在注漿孔孔口設(shè)置阻塞器和加壓套管，從而實(shí)現(xiàn)順利加壓。 </p><p>　?。?）應(yīng)計(jì)算好注漿與復(fù)灌間的時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)漿液的完全固化，實(shí)施炸裂爆破工藝之后，掌握好加壓復(fù)灌量，從而獲得良好的復(fù)灌效果。 </p><p><b>　　3.檢驗(yàn)注漿效果 </b></p><p>　?。?）實(shí)施

18、效果探測(cè)。一方面采用物探手段探測(cè)采空區(qū)是否完全治理好；另一方面采用聲波波速測(cè)試手段，檢測(cè)灌漿效果和區(qū)域巖體特性。 </p><p>　?。?）進(jìn)行鉆孔取芯。檢測(cè)采空區(qū)治理效果可以采用“鉆孔取芯”策略，在兩個(gè)注漿孔間鉆孔取芯，以鉆孔過(guò)程中的芯樣和掉鉆情形來(lái)觀(guān)測(cè)治理功效。 </p><p>　?。?)觀(guān)測(cè)沉降情況。觀(guān)測(cè)已治理采空區(qū)的沉降情況，將觀(guān)測(cè)結(jié)果和正常路基加以比對(duì)，對(duì)治理效果欠佳的采空區(qū)

19、予以重新治理，從而保障對(duì)采空區(qū)的治理效果。 </p><p>　　除上述三個(gè)方面外，鑒于地質(zhì)體存在不均一性和不連續(xù)性，可在工程實(shí)施前開(kāi)展注漿試驗(yàn)，將計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果相比較，從而對(duì)設(shè)計(jì)、投資和施工各環(huán)節(jié)形成有利引導(dǎo)。 </p><p><b>　　五、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　現(xiàn)存采空區(qū)成為制約當(dāng)下礦區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)的重要難題，本文以XXX城鎮(zhèn)

20、新址采空區(qū)治理為例，結(jié)合礦區(qū)開(kāi)采特點(diǎn)和采空區(qū)塌陷原理，制定可行性方案，在比較分析的基礎(chǔ)上選定注漿加固治理方案，實(shí)現(xiàn)了治理采空區(qū)和保障地表建筑物安全的目的。該采空區(qū)注漿治理方案的成功實(shí)施，是對(duì)采空區(qū)治理經(jīng)驗(yàn)的有益總結(jié)，也是對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效推動(dòng)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]張春;題正義;李宗翔.采空區(qū)孔隙率的空間立體