注漿技術在礦山采空區中的應用研究

吳兆軍，吳 婧

（1.山東省地質礦產勘查開發局物化探勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省地質礦產勘查開發局八〇一水文地質工程地質大隊（山東省地礦工程勘察院），山東 濟南 250014）

1 壓力注漿技術概述

1.1 壓力注漿技術工作原理

壓力注漿技術應用范圍廣泛，其主要利用高壓設備將人工配比的漿液材料通過注漿孔壓入地層中的砰石顆粒及其他堆積物之間的孔隙、巖石裂隙、巖石空洞中，使其擴散、膨脹、膠凝和固化，以提高地層的強度和模量，減少地層變形的一類地基加固處理技術[1]。

1.2 施工工藝及技術要求

1.2.1 鉆孔施工及技術要求

（1）成孔工藝：

①在對注漿區進行鉆孔工作時，首先采用Φ130mm頭開孔，在鉆至基巖5m后下入Φ127mm套管護壁；

②用Φ89mm鉆頭鉆至采空塌陷區或煤層底板以下0.5m處終孔。

（2）施工技術要求：

①根據施工規范要求，為了更好判斷采空區底板位置，在打鉆工程中需要進行鉆探取芯工作，因此，在采空區上覆巖石部位取芯率要＞50%；

②對已經完成的注漿孔進行驗收時需要將一端帶有Φ1 20 ? Φ130mm注漿管插入注漿孔中，在注漿管于巖壁之間的間隙注漿砂漿，并將水：水泥=1.0∶2.0的水泥漿液注入其間，使注漿管與巖壁緊密結合。

1.2.2 注漿施工技術要求

①在注漿過程中及注漿完成后需要注漿區域進行多次振搗，并且每次振搗時間不少于15min，振搗間隔不大于30min；

②在注漿過程中應嚴格按照應施工標準進行，在注漿10?15min后及時注意注漿管上的壓力值≥51MPa，當注漿壓力，泵量＜70L/min時即可停止注漿；

③在注漿時及注漿完成后需要對注漿效果進行檢測，在注漿2小時內對漿液比重和漿液結石情況進行抽樣檢測，在注漿完成7d及28d時對注漿效果進行檢測。

1.2.3 注漿效果檢查

（1）注漿效果檢測方法：

根據國家規定的礦山采空區注漿效果檢查條例，在對采空區注漿完成三個月后對實際注漿效果進行檢測，檢測方法如下：

①根據注漿時布設的觀測樁沉降情況，對樁的沉降量進行統計分析；

②采用地球物理方法在注漿前后相同位置進行物探檢測；

根據觀測樁沉降量以及物探檢測成果圖對注漿效果進行分析總結，判斷注漿效果是否達到國家規定的礦山采空區注漿效果要求[2]。

（2）注漿效果檢測位置及工作量：

①在對注漿效果進行檢測時每隔50m設置1根測樁；

②運用地球物理方法對注漿區域進行探測，檢測面積應大于實際注漿面積的20%，在測線布置上保證與勘測時測線布置方式相同，以便對注漿效果進行比較。

2 礦山采空區治理應用與效果

礦山采空區位于四川省綿陽市李家鎮寮里村，踩空區域面積較大，主要分布在SK4 1+ 5 00SK4 1+ 9 00,SK4 2 + 200 ?SK42 + 600兩段區 域[3]，由于礦山開采方式為豎井開采，在采空區范圍內出現地表沉降現象，周圍建筑物傾斜嚴重，墻壁出現較大裂縫，裂縫寬度達到1?70cm，在采空區中心地段地表裂縫較大，延伸最大長度100m；地表沉陷最大深度達到1. 5m。

2.1 壓力注漿施工應用

2.1.1 鉆探施工

鉆探儀器選擇國內外最先進的CM351型高壓露天潛孔鉆機和型鉆探設備。在鉆探工程中，嚴格按照鉆探技術標準進行鉆探施工。

2.1.2 注漿施工

注漿設備選擇BW? 3 20,BW?250變量注漿泵，80m3/h? 100m3/h、25m3/h? 50m3/h揚程潛水泵，漿液攪拌機等；

2.1.3 注漿材料參數

（1）水泥材料。水泥材料選擇425#礦渣硅酸鹽水泥，為了保證原材料質量，對選用的425#礦渣硅酸鹽水泥進行質量檢測與配比試驗，檢驗結果為：425#礦渣硅酸鹽水泥細度 為3.0% ? 3.1%，初凝 時 間3h3 3min? 4h5 8min，終 凝時間4h5 4min? 7h0 6min，7d抗 壓 強 度21.9MPa? 29.0MPa，28d抗折強度43.0MPa，28d抗壓強度，抗折強度8.7MPa，符合施工規范要求。

（2）漿液配比。漿液配合比例選擇為水：水泥：粉煤灰=1.0 ∶0.18∶1.02，試驗檢測結果為 ：初凝時間3h2 1min，終凝時間7h0 7min，結石率82.5% ? 92.7%，7d抗壓強度0.2MPa，7d抗折強度，符合施工規范要求。

2.2 注漿效果檢驗

在注漿完成后，運用地球物理中的激電測深法檢測采空區注漿效果，供電電極AB間距為600m，測量電極NM間距為12m，每個測點距為10m，在斷電后75ms? 3000ms分M1 ?M8進行采樣，為了保證注漿效果，在測量完成后將測量結果導入處理軟件中進行正反演成圖，根據反演結果對注漿效果進行判定，如果反演圖中出現低阻異常區則表明注漿效果不佳，反之則表明注漿效果良好。

3 結語

礦山采空區的存在對礦山開采有著重要影響，將注漿技術運用于礦山采空區的治理可以有效減小采空區影響，治理效果顯著。本文結合實際工程案例對注漿技術在礦山采空區中的應用進行深入探討，結果表明壓力注漿技術在礦山采空區治理中注漿效果良好，可在以后的類似治理工程中推廣應用。