帷幕注浆技术在某煤矿采空区治理中的应用

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　　帷幕注浆技术在某煤矿采空区治理中的应用：结合某煤矿矿区建设工程,在充分了解工程详细勘察资料基础上进行了帷幕注浆设计和相应施工工艺的介绍，对帷幕注浆治理效果进行评价,为后序的全面施工提供有力的技术依据及指导,可供其它类似工程借鉴。　　关键词：帷幕注浆；采空区；设计；评定　　Abstract:biningtheconstructionofacoalmine,miningproject,infullyunderstandtheprojectdetailedinvestigationsmaterialbasesonthecurtaingroutingdesignandconstructiontechnologyofcorresponding,introducesthecurtaingroutingtreatmenteffectevaluation,aftertheprehensiveconstructionsequencetoprovidestrongtechnicalbasisandguidance,availableforothersimilarengineerings.　　Key，4#～6#为地上6层、H＜20.0m，平面形状均为矩形，长×宽均为44.16m×15.46m，拟建场地地层为煤系建造地层，15#煤层厚度大，分布稳定，埋藏浅，赋存深度40～50m，地层稳定，开采条件良好，改革开放以来，乡镇等地方煤业对场区及其周边区域进行了多次无序采掘。其特点是：①开采方式多为房柱式或无规律式开采；②顶板只进行简单支护；③回采后即废弃；④无资料记载。此类开采留下的采空区地表变形的特点是：①地表变形小，稳定时间长；②地表变形破坏规律性差。 　　1地形地貌、地质构造　　场区地貌属山地剥蚀型地貌特征。场地西部和西北部地域分布两个出口窄内阔的葫芦型沟谷，二者毗邻相交部位的山脊汇集于场地部位，由于风化剥蚀和山洪的切蚀作用，山脊突出部位渐失。于场地部位两沟汇于一谷。经场地人工挖掘和整平作用，现场地地形较平坦，自西向东呈5-10°微倾斜。　　场地出露地层一老一新，老地层为石炭系太原组C3煤系沉积建造地层，新地层为第四系杂填土、冲洪积地层，新老地层为不整合接触。结合周边钻孔及本次工程物探资料，由地表至煤层底板地层由新至老简述如下：　　1）第四系地层　　该层包括杂填土和粉质粘土，主要分布在场区的西南和东南部，厚度差异较大，于东南部最厚，中部次之，然后向南、北两侧渐薄。　　杂填土：杂色，稍湿，松散，由风化岩碎屑、碎块，煤屑，煤矸石，砖块和砂土等组成，一般均匀性差，分布厚度最厚15～20m，一般4～5m。 　　粉质粘土：土黄色，顶部棕红色，质地均匀，较密实，垂直裂隙发育，自立能力较强，其中夹两层砂卵石层，呈不连续分布，卵石最大粒径10～20cm，一般3～5cm，少数为棱角状，多数磨圆度较好，与基岩接触界面不规则，随原始沟谷切割形态而变化；其主要分布在场地中部局部区域。　　2）石炭系C3地层　　该套地层系构成场地采空区覆岩的主要地层，其特点是：①岩层稳定；②沉积韵律明显，自地表至采空区或煤层顶板呈韵律分布；③沿岩层走向或倾向较稳定，厚度变化不大；受沉积环境影响；④岩相变化较大，如透镜体等不规则地质体及砂岩层渐变为砂质泥岩或泥质砂岩现象普遍。　　拟建建筑物下伏采空区，采深40.00～50.00m，采高平均3.00m，采深采厚比为13.33～16.67，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009）5.5.5条及5.5.7条规定，采深采厚比小于30，判定地基不稳定。　　2方案设计　　根据采空区及不良地质作用勘察结论和岩土工程勘察钻探资料，本次治理设计中心思想为：所有拟建建（构）筑物均按采空区进行设计治理，异常区按拟建建（构）筑物场区和采空区影响范围进行设计；非异常区进行“边探边治、探治结合”，并依据施工治理情况进行调整。 　　异常区治理设计，采用全充填压力全孔注浆方法进行治理。经物探，拟建建（构）筑物下伏的采空区和掉钻、冒落钻孔区域及其周边均进行注浆治理。　　拟建建（构）筑物范围内非异常区采用“边探边治、探治结合”的方法，若发生掉钻、冒落现象均在其周边增加注浆孔，最远至围护带。　　设计采用帷幕注浆技术，该技术是用液压或气压将能凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔，压送到规定的岩土层中，填补岩土体中的裂缝或孔隙，旨在改善注浆对象的物理力学性质，以满足工程的需要。它是在具有合理孔距的钻孔中，注入浆液，使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙，以此截断水流，从而达到防渗堵漏的目的。基于场地构造特征，采用帷幕法灌浆，以防止浆液沿不利构造渗漏；基于场地软硬岩层相间的特征，在构造和采空区条件下，灌浆时应将此空间填满，尤其在地基持力层范围内更是如此，为达此目的，采用全孔注浆。　　同时，结合岩土工程勘察钻探资料，共布置22个深孔作为探查控制孔，其中ZK12、ZK30、ZK36、ZK64、ZK77、ZK87、ZK104、ZK115、ZK131均在15#煤层深度发生掉钻现象，ZK50在15#煤层赋存深度发现冒落后的岩体碎裂现象，其余钻孔均揭露15#完整煤层。　　2.1注浆孔设计　　采空区注浆孔设计深度为地表至采空区底板下0.5m。 　　由于开采方式为老式的穿洞扩帮或高落式开采，且无坚硬顶板，根据以往工程经验，回采率按30%考虑,并依据勘察报告及钻探情况，判定建筑场区下地层裂隙发育，岩层破碎，裂隙之间连通性较差。　　布孔原则：　　1、位于异常区和掉钻冒落孔的拟建建筑物范围内布置3排孔，在楼外围两侧各增加1排孔，掉钻冒落孔周边再补孔注浆；　　2、位于非异常区和见煤孔的拟建建筑物沿楼边线环绕布孔，若遇采空，在其内外继续补孔注浆；　　3、注浆孔孔距均按7.5m间距进行梅花型布置，围护带按12.5m考虑。钻孔设计深度为15#煤底板以下0.5m、掉钻或揭露冒落带，注浆管采用φ50钢管，封孔托盘深度下至完整基岩下3～5m处，注浆管均为白管，注浆管下至完整基岩9m处，下管长度约为12m，根据基岩深度调整托盘深度、注浆管长度等。　　综合论述，本场区布设注浆孔202个，孔深平均50m，总进尺10050m。　　2.2浆液配合比设计　　揭露采空区均使用水固比1:1.2、固相比为3:7注浆。 　　严格按照注浆施工工艺和相关标准进行注浆施工，针对揭露的采空区注浆，对吸浆量较大的注浆孔，应采用间歇式注浆和掺加骨料的方法；对未揭露采空区的钻孔、但在钻进时存在裂隙发育或破碎较严重的岩层，注浆时应采用1:1的稀浆充填。　　2.3注浆材料及其质量要求　　本设计方案中所规定的注浆材料由水、水泥、粉煤灰、速凝剂、砂或石屑组成。　　施工拌制用水符合《混凝土拌合用水标准》。　　水泥为符合国家标准的32.5#矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，采用汽车运输，运距15km。　　粉煤灰需符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/1596-2005)国家Ⅲ级标准，采用汽车运输，运距15km。　　速凝剂可选用水玻璃或速凝剂。　　石屑或砂参照有关规定。　　2.4注浆程序设计　　开孔(孔口管安装)→钻孔→下栓塞→钻孔清洗→简易压水试验→灌浆(变换水灰比、压力、浆材等)→闭浆封孔→ 拔管。注浆胶凝时间的确定：根据压水试验确定。如进浆量大于300(l/min)，泵压力长时间不升高，凝胶时间选用1～2分钟：如进浆量在100-300(l/min)，泵压力稳定上升，凝胶时间选用3～4分钟，如进浆量小于100(l／min），泵压力升高较快，凝胶时间选用5～6分钟，凝胶时间通过外加剂调节。　　2.5注浆结束标准　　注浆压力均匀持续上升达到设计终压，同时钻孔吸浆量小于10L