采空區治理粉煤灰等級對漿液性能指標的影響研究

邵鳳局 耿 金

(中交通力建設股份有限公司，陜西 西安 710075)

我國地下開采礦山目前的實際情況是采空區災害發生頻繁，因事故死亡人數和國外同類相比相對較高，安全生產形勢相當嚴峻，危及到人民群眾的生命安全，對生態環境造成了嚴重破壞，給國家造成了巨大的經濟損失，制約了我國礦山企業的可持續發展[1]。

目前，采空區治理大部分采用壓力注漿的形式進行治理[2]，其中采用水泥粉煤灰漿液者居多。而漿液的各項性能指標是檢驗注漿質量好壞的一個很重要的檢測內容，其性能指標主要有密度、粘度、結石率和抗壓強度。注漿效果既要達到一定的填充率，又要滿足上部土體及結構物承載力和變形的要求，還要求注漿工作便于開展施工。漿液的各項性能指標既要滿足設計及施工要求，又要多方面兼顧，以求達到最佳的注漿效果，滿足工程建設的需要。本文主要針對粉煤灰等級進行試驗研究，以探討粉煤灰等級對水泥粉煤灰漿液各項性能指標的影響規律，得出不同工程需要條件下注漿用粉煤灰等級的選取標準。

1 試驗材料及試驗方案

試驗材料主要有：水泥(32.5號礦渣硅酸鹽水泥)、粉煤灰(Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級)、水，采用不同細度的粉煤灰在相同固相比、不同水固比條件下測定水泥粉煤灰漿液各項性能指標。試驗方案見表1。

表1 試驗方案匯總表

2 試驗結果分析

采用的試驗設備主要有：泥漿比重計、泥漿粘度計、量筒及抗壓試驗機，各指標的測試均按照相關規范標準要求進行。

表2 試驗結果匯總

通過對1∶1.0和1∶1.3兩種水固比條件下的水泥粉煤灰漿液的試驗結果可初步得到以下結論：

1)粉煤灰等級越高，水泥粉煤灰漿液的密度越大。漿液的密度越大，注漿效果越好；2)粉煤灰等級越高，水泥粉煤灰漿液的粘度越高。粘度越低，越便于注漿施工的開展；粘度越高，對注漿設備的要求也越高；3)粉煤灰等級越高，水泥粉煤灰漿液的結石率越高。漿液的結石率越高，注漿的填充效果越好，處理后的巖土體抵抗水平和垂直變形能力越強；4)粉煤灰等級越高，水泥粉煤灰漿液結石體的抗壓強度越高。漿液結石體的抗壓強度越高，處理后的巖土體的地基承載力越高。

為了得到粉煤灰等級對漿液性能指標更為直觀的影響規律，將表2中的各項試驗結果數值在直角坐標系中進行繪制，見圖1～圖4。

由圖1～圖4可見，密度和粘度與粉煤灰的關系曲線基本呈線性關系，結石率和抗壓強度與粉煤灰等級的關系曲線可用二階多項式進行擬合，可初步得到漿液各項指標和粉煤灰等級的數值擬合公式。由于試驗數據有限，該數值規律有無共性還有待驗證。

3 結論及施工控制

1)粉煤灰等級越高，水泥粉煤灰漿液的密度越大、粘度越高、結石率越高、漿液結石體的抗壓強度也越高；2)密度和粘度與粉煤灰的關系曲線基本呈線性關系，結石率和抗壓強度與粉煤灰等級的關系曲線可用二階多項式進行擬合；3)采空區治理工程水泥粉煤灰漿液盡量采用Ⅲ級粉煤灰進行漿液的配制，其密度、結石率和抗壓強度均能達到較高的數值。無論是其填充效果，還是處理后巖土體的地基承載力及抗變形的能力都較高；對于細微裂隙的注漿可采用Ⅰ級粉煤灰進行漿液的配制，這樣能使漿液最大限度的填充細微裂隙，達到最佳的治理效果。

參考文獻：

[1] 康宏申，秦海清.煤礦安全經濟開采研究[M].北京：煤炭工業出版社，2011.

[2] 童立元.建筑下老采空區塌陷區地基注漿填充材料試驗研究[J].建筑技術，2003,36(6)：456-459.