注漿法進行采空區治理的探討

摘 要：文章以煤礦采空區治理為背景，介紹了利用注漿填充法進行采空區治理時各個工序的工程要求及各個工序的工作要點。利用文章提出的注漿填充進行采空區治理取得了良好的效果，滿足了設計要求，對類似采空區治理提供了有益的參考。

關鍵詞：采空區；注漿填充；礦山生產

前言

經過近十年的發展，陜西煤炭生產水平得到了長足發展，特別是陜北地區，借由優越的礦產資源以及廣大從業人員的不懈努力，煤炭產量逐年增加，為我國煤炭能源的戰略儲備提供了保障。但是，隨著煤炭開采的進一步進行，采空區所引起的地面下沉，不規則變形極大影響了當地生態環境，為當地安全生產及人民安全帶來了不利影響[1-2]。

文章結合陜北某礦區采空區的注漿治理工程為例，系統分析了相關問題，對相似工程具有有益的參考價值[3-4]。

1 采空區治理方式

1.1 前期勘察調研

在對采空區進行治理之前，應當通過地質勘察、調研、原位試驗、室內試驗、現場監測等方式，確定采空區的地表影響區域，以及采空區的下沉深度、最不利影響形態，最終對采空區進行綜合的穩定評價，為最終治理方案的確定提供依據。

1.2 治理方案確定

通過對礦區的綜合評定，最終確定采用支碹支護與注漿填充相結合的治理方案進行采空區治理。通過對后期支護效果的監測評價發現，通過采用上述綜合治理方案可以有效發揮兩種支護方法的優點，對采空區實現了有效治理，達到了預期的治理效果。

在進行采空區治理時，由于只針對一層采空區進行治理，所以可以使用套管注漿法進行注漿施工。該方法的優點是注漿與鉆孔可以實現一次完成，既節省了時間，又降低了工程成本。通過前期的地質勘查等工作，確定了空區范圍，從而為注漿范圍的確定提供了依據。同時確定注漿區埋深在145-160m之間。根據勘查數據及國際相關規定，最終確定水泥漿擴散半徑為5-10m。鉆孔的布置方式以梅花形和矩形相結合的形式進行布置。鉆孔的間距初步定為15m，個別位置可根據要求進行調整。在進行鉆孔作業時，順序按照由注漿區域外圍向中間靠攏，同時應當首先在地下水下游位置進行注漿作業，以便保證注漿效果。由地質勘查資料顯示，在進行注漿治理過程中，需要對注漿區域邊緣加設阻漿墻，從而堵住漿液流失路徑，進一步保證注漿質量。阻漿墻厚度應在2.5-3.5m之間，砂漿采用M10號。

注漿材料：在進行漿液配比時，應當充分考慮現場地質要求，選擇合適的原料進行配液，在必要時可以添加速凝劑或其他的添加劑以提高漿液的某些特性。通過分析，要求所使用水泥標號應大于32.5號，優先選用礦渣硅酸鹽水泥。沙子使用天然砂或人工砂，沙子的硬度應該滿足一定要求，沙子的直徑小于2mm；沙子應該以純凈為好，其中的有機物應該小于3%。

注漿設備要求：在對鉆機的選擇上，應根據地質特點進行，本工程的鉆機最終采用回鉆式鉆機。對于攪拌機型號的要求，應該兼顧注漿泵型號，只有兩者的工作速率配合合理，才有利于工程的正常進行。當今進行注漿填充治理時，注漿泵常常使用多缸栓塞式，在進行工作時，要求注漿泵其最大排漿以能夠保證施工按照設計進度進行，而不會耽誤工期，同時，在進行注漿泵選擇時，為了充分保證工期，一般選擇比設計型號較大的進行工作。注漿管的選擇應當和鉆孔的要求一致，根據本工程的需要，要求注漿管的直徑采用50mm，同時其材質選擇為鋼管，要求鋼管承受張力2.5MPa，以充分保證鋼管在高壓作用下的安全。為了能夠實時監測注漿過程中關鍵部位的壓力，需要在注漿泵、注漿孔口處安裝壓力表，要求表的量程為6MPa。為了保證在施工過程中能夠快速應對突發事件，上述設備中，對于容易消耗或破壞的部件應當準備備用品。

2 注漿工藝

鉆孔工藝：由于工程施工區域中只有一層煤層，而且地質結構單一，在進行鉆孔施工時，可以按照一般施工工藝進行施工。在基巖以上時，可以采用直徑為150mm的鉆頭進行鉆孔開口作業，當鉆孔施工到基巖之下5m左右時，此時把直徑為110mm的護壁管探入到設計位置。接下來，灌注配比設計好的水泥，注入壓力應該大于2.5MPa。在這之后，用提前預備的鉆頭進行鉆孔。在鉆孔作業過程中應當時刻注意施工質量，如果發現鉆孔破壞或者掉塊等工程現象，應當及時采取有效措施進行處理，以保障鉆孔作業順利進行。在上述工作中，主要的工藝包括巖芯鉆探工藝和無芯鉆進工藝，只有在對采空區區域的工程地質條件有充分認識，同時施工隊伍能夠熟練掌握無芯鉆進工藝技術時，才能采用后者進行鉆孔作業。在進行鉆孔時，要求鉆孔傾斜角度不大于1°/100m。一般情況下，在該工作中不應使用化學泥漿，同時要求止漿高度應該高于5m。當鉆孔完成之后，應當進行密切監測，及時采取修復措施，充分保證鉆孔的質量。

注漿工藝：水灰比應當控制在1：1.3左右。在進行漿液配比時，應當保證水泥和粉煤灰的總和所占的比例大于30%，同時應當保證砂小于70%。在進行比例計算時，如果加入碎石，則把碎石當做砂進行計算。在進行注漿工作前，應保證注漿管的貫通。同時應當用專用裝置進行注漿作業。在注漿時，應當注意不同注漿階段的注漿工藝的特點：在注漿前期，應當用水灰比為1：1的漿液進行注漿作業，當注漿量為總量的35%時，觀察壓力表，如果滿足要求，在改變水灰比，繼續精細注漿作業。當孔口有壓力顯現時，應當根據顯現特點設置注漿工藝，完成注漿作業。再注漿過程中，除了注意壓力變化外，還應時刻注意水位變化及附近地層變化，及時發現問題，及時采取應對措施。在注漿過程中，由于漿液壓力的作用，會使得地層中的空隙、裂縫等被其充滿，從而導致壓力增大，而同時注入的漿液量也會隨之減小，當注漿完畢時，孔口壓力暫時增大，由此可以判斷停止注漿。

3 治理效果

采用注漿填充法對該采空區進行治理，當工程完畢后，持續進行監測，同時進行工程質量評價，通過監測及分析發現，經過注漿治理后的采空區經過大約8個月的漸變期后，逐漸穩定，工程質量滿足了設計要求，保證采空區附近生產正常進行及人員安全。

4 結束語

文章以陜北某煤礦采空區治理為工程背景，詳細分析利用注漿填充工藝進行采空區治理的工序及注漿各參數的取值依據，通過后期監測，治理效果滿足設計要求，對類似采空區治理提供了有益的參考。

參考文獻

[l]郭廣禮，鄧喀中.采動破裂巖體地基注漿加固及其檢測技術[J].中國礦業大學學報，2000，29（3）：293-296.

[2]劉慶順，蘇林祥.注漿充填技術在處理大巷冒頂區中的應用[J].河北煤炭，2005（5）：18-19.

[3]張俊英，王金莊.建筑地基采空區注漿充填及檢測技術[J].西安科技學院學報，2004，24（2）：151-154.

[4]林宗元.巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.