空区治理（共10篇）
空区治理 篇1
1 工程概况
松卜岭隧道位于山西省临汾市临吉高速公路第11标段, 全长2400m, 左幅为:ZK203+300~ZK205+700, 右幅为:K203+330~K205+731。在施工过程中有瓦斯和有毒有害气体, 瓦斯涌出浓度最高可达10%, 90%的区域与2#煤和10#煤并行或穿越, 周边大大小小分布着60多座煤矿和黑煤窑。其中, 隧道有1600m穿越松卜岭煤矿矿区 (2#煤层已基本采完, 10#煤层为部分开采, 两煤层分布着多个大小形状不规则的采空区) 。
针对以上情况, 施工的首要问题是采空区的处理。对此, 从地面治理和洞内治理两个方面提出采空区的处理方案。
2 采空区地面治理方案
采空区施工顺序采取从隧道进口和出口分别向隧道中间顺序施工注浆, 目的是不影响隧道施工工期。
注浆顺序[1]:
先施工帷幕孔后施工注浆孔。注浆采用隔孔注浆法。按煤层倾斜方向, 先施工采空区低的钻孔, 后施工采空区高的钻孔。
浆液浓度应先稀后稠。灌浆开始时, 要定时观测泵的吸浆量和泵压, 记录灌浆过程中发生的各种现象, 根据实际情况及时调整灌浆量和浆液浓度。
注浆过程中出现地表裂隙大量跑浆时, 采用间隙式注浆, 或减小泵量以及采取地表充填裂隙等措施, 阻止浆液从地面大量流失。
注浆时, 避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆, 当注浆量较大时, 采用间隙式注浆法施工。
在灌浆孔的注浆末期, 泵压逐渐升高, 当泵量小于70L/min时, 孔口压力应在1.0~1.5MPa之间, 稳定时间应为10~15min。
注浆施工工艺流程如图1:
帷幕孔沿采空区治理范围周边布置, 孔距10m, 局部地段适当调整。ZK203+515~ZK203+636段采空区共设帷幕孔13个;K203+715~K203+794段采空区共设帷幕孔16个;K203+794~K203+990段采空区共设帷幕孔78个;K203+990~K204+455段采空区共设帷幕孔186个;K204+455~K204+740段共设帷幕孔58个;K204+740~K204+892段共设帷幕孔31个;K205+330~K205+660段共设帷幕孔66个。
注浆孔在采空区治理范围内按梅花形布置, 孔距15m, 排距在高速公路线维护带范围内10m, 以外为15m。ZK203+515~ZK203+636段采空区共设注浆孔9个;K203+715~K203+794段采空区共设注浆孔28个;K203+794~K203+990段采空区共设注浆孔90个;K203+990~K204+455段采空区共设注浆孔209个;K204+455~K204+740段共设注浆孔142个;K204+740~K204+892段共设注浆孔44个;K205+330~K205+660段共设注浆孔89个。
2.1 钻孔结构
(1) 钻孔深度
钻孔深度在ZK203+515~ZK203+636和K203+715~K203+794段以揭穿2#煤层底板1m为准, 其余部位以揭穿10#煤层底板1m为准。
(2) 孔径
钻孔开孔直径130~150mm, 进入完整基岩6~8m后变径, 终孔直径≮91mm。
(3) 取芯
为了进一步验证采空区埋深, 对采空区进行补充探测, 探明周边孔深, 为隧道施工提供地质剖面图, 且重新绘制地质断面图, 为隧道开挖、支护提供依据。
取芯孔的布置, 取芯孔占注浆孔和帷幕孔总数的5%, 孔深以揭穿煤层底板3m为准。ZK203+515~ZK203+636段布置取芯孔1个;K203+715~K203+794段布置取芯孔2个;K203+794~K203+990段布置取芯孔8个;K203+990~K204+455段布置取芯孔20个;K204+455~K204+740段布置取芯孔10个;K204+740~K204+892段布置取芯孔4个;K205+330~K205+660段布置取芯孔8个。采空区段和岩层破碎段岩芯采取率不低于30%, 其它部位不低于60%。
(4) 注浆管管径
注浆管直径不小于Φ50mm或Φ127mm的钢管, 如投入骨料时, 管径≮89mm。
(5) 止浆
采用法兰盘简易止浆或套管止浆。
2.2 注浆方法
(1) 单层采空区
钻孔揭露基岩6~8m后变径, 注浆管长度一般取钻孔变径深度加1m, 本标段注浆管长度10~100m, 平均35m。
将下端带有Φ120~Φ130mm之间法兰托盘的Φ50~Φ127mm注浆管下入孔内变径处, 在注浆管外放入少量砾石, 将法兰托盘与孔壁之间的空隙封堵, 再放入少量粘土, 防止浆液大量渗漏, 然后用泥浆泵注入水灰比为1∶20的水泥浆或42.5快硬水泥稠浆将注浆管与孔壁胶结在一起, 浆液在孔内的高度应≮8m。水泥浆液中应添加水泥重量2%的速凝剂, 快速将注浆管与孔壁固结。
(2) 双层采空区
当分布有上下两层采空区, 而只需对下层进行注浆时, 钻孔要钻至上层采空区底板以下8~10m后方可变径。浇注孔口管时, 下端带有Φ120~Φ130mm之间法兰托盘的Φ50~Φ127mm注浆管。
当分布有上下层或多层时, 而上下层或多层均需注浆时, 应采用下行法注浆。下行法注浆宜选用套管止浆, 以开孔孔径钻入完整基岩8m, 灌注1∶2.0或更浓的加水玻璃的水泥浆, 孔内水泥浆柱的高度≮8m, 紧接着下入止浆管。待水泥浆终凝或24h后再变径钻至上面一层煤层采空区的设计深度, 在孔口管上安装注浆用的三通管即可注浆。
3 采空区洞内治理方案
本工程松卜岭隧道穿越采空区大体分为四种情况, 采空区位于隧道上部, 采空区位于隧道下部, 隧道穿越采空区, 隧道位于两煤层采空区之间。具体治理措施如下:
3.1 采空区位于隧道上部治理方案
本隧道右线K204+740~K204+892段位于采空区下部, 分布有10#煤层, 本段采空区治理长度为152m, 宽度为75~85m。右线K205+330~K205+622段和ZK205+568~ZK205+622段位于10#煤层采空区下部, 治理长度330m, 宽度为75~85m。当采空区位于隧道断面上部6m范围以外时, 采取洞外注浆, 当局部采空区位于隧道上部6m、长度15m范围以内时, 先清理拱顶破碎带岩层, 然后在隧道拱部施做1m厚的C25混凝土护拱, 护拱上铺设2m厚的砂做为缓冲层, 最后注水泥-水玻璃双液浆。
3.2 采空区位于隧道下部治理方案
本隧道左线ZK203+515~ZK203+636段位于采空区上部, 分布2#和10#煤层, 本段采空区治理长度为120m, 宽度为21~23m。右线K203+715~K203+794段位于采空区上部, 分布2#和10#煤层, 仅2#煤层采空, 采空长度为79m, 宽度为108~110m。本隧道右线K203+794~K203+990段位于采空区上部, 分布有2#和10#煤层采空区, 本段采空区治理长度为196m, 2#煤层采空区治理宽度108~110m, 10#煤层采空区治理宽度146~152m。当采空区位于隧道下6m以外范围时, 采取“探”、“灌”相结合的处理原则。对采空区采用Φ75钢管注浆加固, 钢管纵向与横向间距均采用1.0m, 在查明采空区底板后整孔处理。钢管内压注水泥-水玻璃双液浆, 水泥和水玻璃浆液比一般为1∶1~1∶0.6, 浆液浓度为1∶1.25~1∶0.8, 水玻璃浓度为35Be', 缓凝剂掺量为2%~2.5%, 注浆终压为1.5~2.0MPa。当局部采空区位于隧道以下6m、长度15m范围以内时, 先放炮炸掉覆盖层, 然后回填片石混凝土。
3.3 隧道穿越采空区治理方案
本隧道与2#煤层采空区交于K203+990, 与10#煤层采空区交于K204+740。在未揭开煤层采空区前, 根据超前探测结果, 对未坍塌充填、但有水的地段, 采取钻孔排水的方式放水;对已经坍塌充填的地段, 采取超前支护, 有水时采取超前注浆固结、堵水等手段加固[2]。
3.4 隧道位于两煤层之间治理方案
本隧道右线K203+990~K204+455段位于2#和10#煤层采空区之间, 本段采空区治理长度为465m, 2#煤层采空区治理宽度75~80m, 10#煤层采空区治理宽度128~145m。右线K204+455~K204+740段位于2#和10#煤层采空区之间, 本段采空区治理长度为285m, 采空区治理宽度116~128m。当隧道穿越两采空区中间时, 采取同上相结合的方法处理。
为了验证采用以上方法治理的结果, 决定按照检验要求进行钻孔取芯, 根据钻探过程中出现的钻进情况 (进尺快慢、掉钻、循环液消耗量、岩心采取率及破碎程度等) , 结合室内岩土测试和野外原位测试及检查孔注浆情况, 对采空区治理效果进行评价[3]。
根据采空区内布置的3个检查孔检测资料, 采空区中浆液凝固程度高 (结石体单轴抗压强度大于0.3MPa) ;填充率均在85%以上;冒落带注浆前横波平均速度为134m/s, 治理后达285m/s, 满足设计要求。
4 结语
通过以上采空区地面和洞内治理措施, 确保了采空区治理的效果, 为以后隧道的顺利贯通打下了坚实的基础。
摘要：松卜岭隧道穿越大量采空区, 采空区的存在使得隧道施工面临很大的安全问题, 人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害, 故应先治理采空区, 然后再进行隧道施工。对此特提出采空区的处理方案, 根据实际情况出发, 采用从地面治理和洞内治理两个方面进行处理。通过检测, 证明此方案是行之有效的。
关键词：隧道,采空区治理,注浆
参考文献
[1]TB10120-2002, 铁路瓦斯隧道技术规范[S].
[2]防治煤与瓦斯突出细则 (煤安字[1995]第30号) .
[3]张波.高速公路下伏采空区治理工程质量检测方法研究[J].中国煤田地质, 2004, 16 (5) :53-57.
空区治理 篇2
发包方（甲方）： 承包方（乙方）：
依照《合同法》及相关法律、行政法规，双方就帽帽山煤业有限责任公司采空区灾害综合治理项目工程施工事项协商一致，订立本合同。
一、工程概况
工程名称： 采空区治理项目。工程地点：。工程内容：甲方所属采空区治理项目工程的全部内容，包括林业用地、土地、房屋及附属设施征用；剥离土石方的挖、装、运，装载残煤、破碎、筛选、坑内排水，洒水降尘，排土场征用、采场、排土场边坡整治；运输干线、临时道路、采剥工作面道路，排土工作面道路维护；残煤销售价格确定，行业主管部门协调；甲方交办的其他事项等。
二、工程承包范围
本工程属一般性总包，工程涉及资源产权属甲方所有。
三、工程施工范围
以大同市左云县煤炭工业管理局批复的范围为准。
四、工程费用及承担
涉及上述工程的全部费用，由乙方承担。
五、工程质量标准
工程质量达到行业有关验收合格标准及甲方要求的标准。
六、合同价款
合同价款：人民币 元整，（￥： 万元）。
七、施工工期
工期 个月。
开工日期： 年 月 日 竣工日期： 年 月 日
七、甲方的权利义务
（一）协助乙方办理土地征用、拆迁补偿、平整施工场地等事项，使施工场地具备施工条件，费用由乙方负担。
（二）协助乙方办理施工场地与公共道路的通道，费用由乙方负担。
（三）合同签订后三日内提供图纸两份。
（四）确定水准点与坐标控制点，以书面形式交给乙方，进行现场交验。
（五）完成甲方应做的其他工作。
八、乙方的权利义务
（一）负责办理土地征用、拆迁补偿、平整施工场地等手续并承担相关费用。
（二）每月月末向监理提交下月进度计划及相应进度统计报表。
（三）根据工程需要，负责施工场所的安全保卫工作，并承担由此产生的民事纠纷及相关法律责任。
（四）必须遵守政府主管部门对施工场所的交通、噪音、环境保护和安全生产规定，依法办理有关手续，并承担由此发生的费用。
（五）必须保证施工场地环境清洁指标符合政府环境及卫生管理的有关规定。如因环境问题造成行政罚款或经济损失的，概由乙方自己承担。
（六）必须按照行业部门绿化要求标准，完成整个项目的复垦绿化工作。
（七）乙方应当完成的甲方交办的其他工作。
九、财务管理与结算
（一）本合同为包干制，甲方应对本项目独立核算，直至本项目终结。
（二）成本款项均由财务收转。所有税、费等费用必须于每月10日前由双方结算清楚（以税、费票凭证吨数所应交的税、费票凭证为准）。
（三）乙方在工程开采、煤炭销售过程中所产生的费用凭证，— 2 —
在国家相关政策允许下，甲方应为乙方办理抵扣税费的工作。
（四）当月结算次月10日前支付所剩余的成本款给乙方。
十、工程管理
（一）乙方在工程施工中，必须服从行业主管部门和甲方的管理。
（二）乙方必须强化安全管理工作，因管理不善发生安全事故所产生费用全部由乙方自己承担。
（三）工程施工中产生的残煤，必须严格由双方核算、计量和统计，销售定价以甲方指导价为主，使用甲方煤票销售，并由甲方备案，出现弄虚作假行为甲方有权进行处罚，情节严重甲方有权终止合同。
（四）所有工程款均由甲方财务收转结算。
（五）乙方违反上述规定的，甲方可根据具体情况决定对乙方进行处罚，处罚金额由甲方决定，罚金从收回销售货款中扣除。
十一、复垦绿化
复垦绿化工程项目行业部门所征收的复垦保证金由乙方交纳，复垦绿化工程由乙方自己组织实施，经验收合格后，其复垦保证金退归乙方。
十二、工程转包
全部工程涉及产权属甲方所有，乙方不得将工程一部或全部转包给他人，必须由乙方自行经营，否则甲方有权终止合同，并不予退还施工保证金。
十三、工程资质
乙方必须具有国家认定的地质灾害治理资质。
其中，土石方工程需具备二级以上资质；灭火工程需具备行业资质；爆破工程需具备行业资质。
乙方应当按照行业主管部门的要求与具有相关资质的公司签订相关合同，规范双方权利义务，并承担由此发生的费用。
十四、工程开工
乙方必须按照合同约定的开工日期开工，无特殊原因，开工日期不得顺延。
十五、工期延误
因不可抗力及政府政策原因造成工期延误的，乙方可向主管部门申请工程延期，甲方应当积极协助。由此造成的损失由乙方承担。
十六、工程竣工
（一）乙方必须于本合同签订之日起三年内完成本项目所有工程。
（二）因乙方原因不能按时完工的，甲方有权另行处置该项目，乙方必须无条件接受，并承担违约责任及损失。
十七、工程质量
工程质量应当达到本合同约定的质量标准，因乙方原因工程质量达不到约定的质量标准，乙方承担违约责任。
十八、残煤成本核算及数量的确认
（一）残煤成本由甲乙双方核算确定。
（二）残煤销售中，税务机关，政府相关部门收取的税金及费用由乙方承担，如有政策性调整，执行新标准。
（三）施工费由乙方出具发票入账。
（四）残煤的出煤量根据销售量核算。
（五）在施工过程中甲方不承担如因风化煤，无煤区所产残煤量减少，造成工程费用大于残煤销售额的情况。
十九、竣工验收
工程具备竣工验收条件，乙方按行业工程竣工验收有关规定，向甲方提供完整竣工资料及竣工验收报告。
二十、违约责任
（一）因乙方转包、转卖本合同，甲方可行使合同解除权，同时乙方承担违约责任，违约金计算方式为：乙方已交销售货款的20%。
（二）因乙方原因，致使合同无法履行或中途无法继续履行的，乙方承担违约责任，违约金计算方式为：乙方已交销售货款的20%。
（三）合同履行中乙方存在不按合同约定履行义务的其他情况时，乙方即承担违约责任，赔偿因其违约甲方造成的损失。
二十一、争议解决
合同履行发生争议的，双方可协商解决，也可以向鄂尔多斯仲裁委员会申请仲裁。
二十二、合同解除
（一）甲乙双方协商一致，可以解除合同。
（二）乙方将其承包的全部工程转包给他人或者肢解以后以分包的名义分别转包给他人，甲方有权解除合同。
（三）乙方违约致使合同无法履行，甲方可以解除合同。二
十三、本合同正本四份，双方各执。二
十四、本合同自双方签字之日起生效。
甲方（盖章）: 乙方（盖章）:
法定代表人： 法定代表人：
委托代理人： 委托代理人：
空区治理 篇3
关键词：采空区、治理、注浆、检验
1、项目概况
浙江省湖州市敢山煤矿位于浙江省湖州市经济技术开发区西塞山分區杨家埠9#区块内，1970年1月投产，于1992年关闭。敢山煤矿采空区面积为1014亩，局部采空区埋深较浅，存在塌陷隐患，故未经治理不能作为建设用地。治理区内东部采空区埋藏较浅，于上世纪80年代曾经发生过地面塌陷并伴随沉陷。为了集约、节约利用土地，拟将敢山煤矿采空区进行治理，在治理后作为工业建设用地进行开发利用。本矿区采空区面积共计1014亩，结合《岩土工程勘察规范》的相关规定要求，对场地东部的采深采厚比低于30的区域进行注浆治理，治理面积约304亩。
2、采空区治理
因敢山煤矿已停采，各采煤井筒已封闭，进人到巷道内进行填埋已经不可能；即使能打开各个井筒进行填埋工作，但因为巷道内有积水，且部分地段已经坍塌，同时可能存在有瓦斯等有毒有害气体，进入巷道施工无法保证人员的安全，故本次治理工作采用注浆的手段。
注浆孔按均匀布孔方式布设，注浆孔距及排距均为15米，注浆孔平面布置呈"梅花形"，在注浆范围周边布置帷幕孔，孔距为10米。水泥粉煤灰注浆材料为水、水泥粉煤灰及速凝剂，水泥粉煤灰的水固比为1：1～0.6：1，具体的配比根据现场试验确定，水泥采用32.5号普通硅酸盐水泥，其含量占固相的18%，帷幕孔须在浆液中掺加水泥重量的2%的速凝剂。
单孔注浆结束标准：在注浆孔灌浆末期，泵压逐渐升高，当孔口管压力在1.0～1.5MPa，泵量小于70L/min，稳定在50～70Lmin，稳定10～15min以上，即可结束该孔的注浆施工。
治理区注浆施工完成的主要工程量，见表1。
表1 治理区注浆施工完成的主要工程量
3、治理效果评价
3.1注浆量评价
根据原敢山煤矿地质勘探详查报告，煤层厚b为1.0米计，根据《浙江省湖州市敢山煤矿矿区压覆矿产资源储量核实报告》回采率为€%`1为46%，本项目实施方案中考虑坍塌及膨胀影响，冒落带内的空洞率€%`2按40%考虑，治理区布置面积S为203990平方米，计算空隙体积为△V=S·b·€%`1·€%`2=37534立方米，由于部分钻孔未钻，实际钻孔占总布置孔数的82.3%，故实际注浆计算空隙为37534€？2.3%=30890立方米。治理区实际注浆量为27359 立方米，与计算量相近。
3.2物探测试评价
治理区域内注浆孔完成后，布置了瞬变电磁物探测试。本次瞬变电磁资料的解释，主要是依据各测线的视电阻率断面图，结合注浆钻孔资料，对视电阻率断面图进行标定，从而验证钻孔注浆后的效果。根据治理前后的地层物探测试数据进行比对，基本达到治理效果。
以23测线的A级注浆效果区域为例，见图1。注浆前260～300号测点90～120米埋深视电阻率较低，等值线向大号测点方向急剧下降，视电阻率值小于70€%R·m；注浆后该异常区视电阻率值明显变大，与围岩视电阻率值相差不大，等值线较为平直，视电阻率值大于160€%R·m；表明注浆后采空区填充程度较高，注浆效果较好。
图1 注浆前后23测线视电阻率断面对比图（附后）
3.3检查孔评价
根据注浆成果资料分析，按监理工程师指定共布置了36个取芯钻孔（占完成总注浆孔的3.7%）作为检查孔，试点区检查孔已在2011年7月完成，检查孔施钻时间距注浆孔施工一般在90天以上，部分检查孔距注浆时间较短，并在检查孔内进行了压水试验。
从检查孔取芯芯样及其相应部位作原位测试分析，采空区和其它空隙、裂隙内浆液充填良好，无空洞；N63.5>5，N=19（动探值、标贯值未经修正）。注浆后结石体芯样灰白色，多呈粉土、粉细砂状碎块状，局部呈砂浆体短柱状，手捏易碎。作为地基土工程力学性质尚可，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002估算，经处理后的地基土承载力特征值大于130KPa。裂隙带中见少量灰白色浆体碎屑，胶结松散。
经对检查孔钻孔完成后压水试验测试，在孔口管压力在1.0～1.5MPa时，无明显漏水现象。在压水试验后及时进行注浆，通过单孔的验证压浆量来判断其注浆效果，确定检测孔中有无未充填的冒落裂隙区间，同时可间接检测注浆的充填率。对检查孔重新注浆后，注浆量占未治理前该区块平均注浆量的10%以内，说明注浆治理后采空区充填效果明显。
4、结束语
对敢山煤矿采空区进行治理，对于集约、节约利用土地有重要作用。选择注浆的方式进行采空区的治理，并介绍了治理工程概况。治理后，采用注浆量计算、瞬变电磁物探测试、检查孔钻探、压水试验等多种手段，对治理效果进行检验，经分析，治理工程达到了预期的效果。
谈注浆法采空区治理设计 篇4
关键词：采空区,注浆法,注浆材料,质量检测
0 引言
近年来, 晋城市建成区范围不断扩大, 原来属乡村之间的大片煤矿采空区也列入了城市扩建范围, 采空区经过治理后作为建设用地的项目也越来越多。由于大多数采空区开采深度较深, 开采后任其垮塌, 终采关闭矿后时间较长, 许多采空区已无法下人采取治理施工, 所以大多采用了注浆法治理采空区, 本人参照相关规范, 总结了部分工程治理设计实例, 提出了注浆法采空区治理设计的基本方法步骤, 作为注浆法采空区治理设计的参考, 以期获得推广运用。
1 采空区治理设计的基本条件
采空区治理设计的基本条件是详实准确的《采空区勘查报告》, 由于采空区现状与矿层厚度、埋层深度、采深采厚比、上伏岩层特性、顶板、伪顶板特性、矿层产状、开采方式、回采放顶方式、终采时间等各方面因素有关, 而采空区勘察的手段又有一定的局限性, 因此要求实现详实准确的采空区勘查报告难度较大, 所以, 尽管要求采空区勘查报告要详实准确, 但一定要考虑动态设计、动态施工, 在施工过程中进一步查明采空区情况, 调整采空区治理设计。
2 采空区治理设计的目的
采空区治理设计的最终目的是要满足场地稳定性要求, 满足上部建筑的承载力和变形要求, 因此采空区治理设计以及上部建筑的情况, 要依据采空区现状塌陷情况, 以及采空区对地表的影响情况, 采取不同的治理设计要求以期达到治理设计的目的。
2.1 采空区治理设计的基本内容
采空区治理设计的基本内容包括:注浆孔的设计布置;注浆孔的工艺要求;注浆材料;注浆液配合比;注浆浆液添加剂;注浆工艺要求;采空区注浆量确定, 注浆治理质量检测。
2.2 注浆孔的设计布置
注浆孔的设计布置, 要结合采空区勘查报告进行, 其范围的确定应在采空区圈定的范围基础上, 考虑建筑物的保护带宽度, 考虑采空区上覆岩层移动影响宽度。建筑物的保护带宽度, 可依据建筑物的安全等级, 按一级的30 m、二级的20 m、三级的15 m确定。采空区上覆岩层移动影响宽度可按D'=2hcotφ+H1cotβ'+H2cotγ'确定。其中, h为地表松散层厚度;H1, H2分别为采空区上山和下山边界上覆岩层厚度;β'为采空区下山方向上覆岩层斜交移动影响角;γ'为采空区上山方向上覆岩层斜交移动影响角。
式中:β———采空区下山方向上覆岩层移动影响角;
γ———采空区上山方向上覆岩层移动影响角;
δ———走向方向采空区上覆岩层移动影响角;
θ———围护带边界与矿层倾向线之间所夹的锐角 (公式字母含义见图1) 。
采空区影响宽度基岩移动影响角 (γ, δ) 可按表1取值。
注浆孔的间距可按表2选取。
在采空区范围边缘部位设置帷幕孔, 宜按双排、三角形布置、间距可取普通注浆孔间距的1/2~2/3且不宜大于10 m。
注浆孔的深度应钻至煤层下1 m~2 m。注浆孔开孔孔径宜控制在130 mm~150 mm。经变径后孔径不应小于91 mm, 变径应在进入完整基岩4 m~6 m处 (软岩取大值, 硬岩取小值) , 变径处为注浆管的封口位置。
2.3 注浆材料及配合比添加剂
注浆材料选用普通硅酸盐水泥, 强度等级不低于32.5;粉煤灰符合国家二、三级质量标准;砂粒径不大于2.5 mm, 有机物含量不大于3%;石屑或矿渣最大粒径不大于10 mm, 有机物含量不大于3%;水符合拌制混凝土要求, p H值大于4;水玻璃, 模数2.4~3.4, 浓度50°Be'以上。水泥、粉煤灰的比例应为2∶8或3∶7, 水与干料的比例应为1∶1.0~1∶1.3。并按试验确定试块抗压强度, 按设计要求达到1.0 MPa~2.0 MPa。遇采空区注浆孔吃浆量较大或采空区有水时, 可加入添加剂水玻璃, 一般为水泥重量的3%~5%。
2.4 注浆工艺要求
注浆顺序应先帷幕孔、倾斜矿层先下山脚孔, 后中间孔;注浆压力控制在1.5 MPa~2.0 MPa;单孔结束注浆标准:在1.5 MPa~2.0 MPa下, 持续15 min, 注浆孔吃浆量小于50 L/min。当地表冒浆时, 也可在孔口压力不小于0.3 MPa时结束, 后期补注浆处理。当采空区为单层时, 采用一次成孔, 自下到上, 一次全灌注施工;当采空区为多层采空区, 矿层间隔较小, 各矿层冒落、裂隙带互相贯通时, 采用上行法注浆施工工艺, 一次成孔, 自下到上, 一次全灌注施工;当采空区为多层采空区, 矿层间隔较大, 各矿层冒落、裂隙带没有互相贯通时, 采用下行法注浆施工工艺, 自上到下, 分段成孔, 分段注浆。当单孔注浆量较大时, 可采用多次间歇注浆法注浆, 注浆间隔时间12 h, 每次注浆前用清水冲孔5 min~10 min, 采空区充水时, 可灌注石粉、砂等粗骨料、加入水玻璃, 采用低压浓浆灌注等方法。
2.5 采空区注浆量的确定
总注浆量可按下式估算:
式中:S———采空区地基处理面积, 按采空区处理范围确定;
M———采空区平均厚度;
K———矿层回采率, %;
τ———灌注损耗率, 可取1.2~2.0;
η———充填系数, 取0.85~0.95;
C———结石率, 以试验确定, 并不小于80%;
α———矿层倾角;
ΔV———采空区剩余空隙率, 由采空区勘查报告确定。
单孔注浆量可按下式估算:
其中, R为注浆孔半径, 其他字母同总注浆量公式中的含义。
2.6 注浆治理质量检测
注浆治理质量检测, 一般在注浆完成6个月后, 委托第三方检测。检测指标标准见表3。
注浆孔检测数量一般为注浆孔总量的3%~5%, 位置选取可在主要建筑物下, 施工有疑点的地方, 以及设计单位认为有必要的地方。
3 结语
上述方法步骤检测标准等, 基本涵盖了采空区治理设计的主要内容。在具体的工程实践中, 应针对主要问题进一步分析研究细化, 必要时组织相关专家论证, 以期达到经济合理, 技术可行的标准。
参考文献
[1]JTG/T D31—03—2011, 采空区公路设计与施工技术细则[S].
空区治理 篇5
关于原XXX煤矿采空区灾害综合治理项目 《土地复垦方案报告书》需延续生效的申请
XXX人民政府：
《XXX煤田原太平地煤矿灭火工程》是2010年政府立项，2012年底项目开工所需环评报告、初步设计、土地复垦、水土保持方案等支撑文件得以批复，2012年4月公司正式启动灭火工程。2015年7月经自治区煤炭工业局批准的《关于XX市煤矿采空区灾害综合治理总体规划的批复》（内煤局字【2015】181号）和《关于对部分火区和采空区治理情况进行处理的通知》（内煤局字【2015】157号），灭火工程项目转为原太平地煤矿采空区灾害综合治理试点项目。
项目《土地复垦方案报告书》于2011年8月由XXX土地整理技术咨询有限责任公司编制完成，2011年9月由XX市国土资源局评审通过，建设工期为1.5年，应于2014年5月完成。2013年年末，因XXX露天矿依然在使用的排土线上的高压输电线路，以及坑下疏干水管线处于施工场地范围内，经与XX露天矿多次协商未能达成协议，项目被迫停工。截至到2013年12月工程总剥离土方逾180万立方米，累计投入3000余万元。后由我方申请，经XXX区委区政府同意，确定灭火工程暂停实施，至今未能复工。《土地复垦方案报告书》因受期限限制已过期，此项目因特殊情况导致中期停滞未能完成。
该治理工程停滞已近三年，开挖的坑场和楼子店河护堤以及与XXX露天闭坑采场界脊因风雨冲刷，侵蚀严重，无形中对治理场地和XXX露天坑下埋下重大的安全隐患，亟待排除。2016年末XXX露天煤矿已经闭坑，《原XXXX煤矿采空区灾害综合治理项目》未完工程继续实施件具备，恳请市政府领导核实实际情况，批准项目《土地复垦方案报告书》继续有效。
此申请。
中厚煤层采空区煤炭自燃治理技术 篇6
松藻煤矿开采煤层共有3层, 以K3煤层发育最好, 煤质松软, 煤层倾角在25°~35°, 煤厚1.06~4.06 m, 平均2.45 m, 体积质量1.45 t/m3, 普氏系数为0.5~1, 灰分18.9%, 挥发分7.7%, 固定碳72%, 含硫量1.4%~3.6%, 发热量28.35 MJ/kg。K3煤层是矿井的主采煤层, 2003年11月20日经煤炭科学研究总院重庆研究院鉴定为3类, 属不易自燃煤层。出人意料的是, 2008年3月, 该矿在不易自燃的K3中厚煤层2311-1工作面采空区内, 发现火灾标志性气体CO浓度 (体积分数) 有明显上升趋势, 出现了自然发火隐患。
1 采空区自然发火情况
2311-1回采工作面位于+327 m~+280 m阶段主石门至S2#石门之间, 走向长度600 m, 倾斜宽120 m, 采用走向长壁式开采, 割煤机综合机械化采煤, 采面于2006年8月回采结束, 工作面设备采用无通道回撤, 9月对采面进回风石门及尾排石门等通往采空区的全部通道构筑了5道砖墙密闭, 墙厚1 m。
采面回采结束19个月后, 2008年3月, 在一区+280S2#石门进场施工2314回风石门, 5月4日, 发现+280S2#石门瓦斯涌出量较大, 取样化验石门密闭墙外CO浓度达5×10-5, 墙内CO浓度达2×10-4。立即采取均压通风后, 采空区CO浓度下降为正常值2.4×10-5。8月24日, 2314采面即将推采过主石门, 该矿在+280S2#运输石门给2314采面配风后, 发现从密闭墙内出来的瓦斯浓度达1.8%, 在+280S2#运输石门处有烟雾和煤焦油味, 密闭墙及围岩温度比正常值高出2 ℃, 墙内CO浓度达3.8×10-4, 且CO浓度、温度随时间开始急剧上升, CO浓度最高达到1×10-3, 温度高达30 ℃, CO浓度和温度变化情况如图1所示。
2 采空区CO异常原因分析
1) 2311-1综采面采用无通道回撤, 切割段采用锚网梁索联合支护, 回撤后方留有通风道。当液压支架回撤后, 终采线切割垮落不充分造成沿倾斜形成1~2 m2的空间, 采面封堵后, 留有新鲜空气在内, 有可能造成回撤通道着火。
2) 由于回撤的原因, 使2311-1采面运输石门密闭墙构筑在距K3煤层底板2 m处的破碎岩石中, 在石门金属支柱回撤后, 墙体顶部受力, 上部垮穿K3煤层, 造成密闭不严引起密闭上方着火。
3) 2311-1终采线及运输石门, 存在煤壁垮落的煤炭和石门未清理干净的浮煤, 加之有氧气补给, 因此判定为运输石门密闭上方着火, 其着火点分析如图2所示。
3 中厚煤层采空区防灭火措施
由于K3工作面采空区从未发生过自然发火现象, CO取样也未出现过异常, 对采空区防灭火治理没有可借鉴的经验。通过对2311-1采空区CO异常原因分析, 采取措施进行综合治理。
3.1 清风堵漏, 采取均压通风
2008年8月27日, 对采空区密闭墙进行了清风堵漏, 新建了+280S2#石门瓦斯巷的砖墙密闭2道, 截断了采空区的供氧通道。9月3日, 调整2314采面在+280 m主回风上山配风, 并将+280S2#石门调整为进风, 拆除+280S1#石门挡风墙, 使采空区着火点处于均压状态, 减少采空区漏风, 其均压通风系统如图3所示。
3.2 对采空区进行打孔注浆
采空区注浆采用黄泥石灰浆和高倍泡沫水溶剂相结合的方式。
1) 对切割终采线及采空区进行注浆。
在2314采面回风+280S2#下座石门落平处进山帮施工4个注浆孔 (N1#—N4#) , 终孔在2311-1采面回撤切割+280 m以上10~15 m, 孔内取气样化验无CO, 采用Φ25 mm铁管插入孔底, 孔口用马丽散封孔, 封孔长度1.5 m;9月4—11日, 灌注固体黄泥石灰浆22 m3, 使孔口有黄泥浆渗出、水温恒定才停止。
2) 对终采线运输巷进行注浆。
在2314回风+280S2#下座石门以北7 , 17 m施工本层孔2个 (本10#—11#) , 钻孔穿到2311-1运输巷。9月12—17日, 灌注固体黄泥石灰浆19.8 m3, 在孔口有黄泥浆渗出、水温恒定才停止。9月18日, 对本10#孔又注入高倍泡沫水溶剂150 kg。
3) 对采面运输石门密闭墙周围进行注浆。
在2314回风+280S2#斜石门落平处靠K3巷一侧打3个孔 (7#—9#) , 在13 m斜坡上打2个孔 (5#—6#) , 在K3第2道密闭前向2311-1运输石门第1道密闭打3个孔 (12#—14#) , 终孔在2311-1运输巷石门密闭墙周围5 m范围内。9月19—25日, 对所有孔灌注固体黄泥石灰浆22 m3, 直到不能注浆为止, 其钻孔灌浆布置如图4所示。
3.3 采用罗克休泡沫中空填充材料治理
在2314回风巷本10#孔注入罗克休泡沫0.5 t, 密闭2311-1运输巷采空区, 预防运输巷采空区漏风;9月24—25日, 在2311-1运输石门12#—14#孔灌注罗克休1.5 t, 对密闭墙上方空间进行充填隔绝, 同时还在+280S2#下座石门8#—9#孔向+280S2#石门K3第2道密闭墙处灌注马丽散1 t, 加固密闭墙。
罗克休、马丽散灌注方法:将2根Φ8 mm金属管送入孔底, 金属管前端连接注射枪, 采用罗克休灌注专用泵, 罗克休按催化剂∶树脂为1∶4的比例分别输送到孔底, 并使催化剂和树脂混合后出料充填。马丽散催化剂与树脂按1∶1比例配注, 灌注后呈一球体, 体积约达35~40 m3。罗克休灌注效果如图5所示。
4 各种措施的效果比较
1) 采取均压通风、清风堵漏措施后, 暂时减少了采空区漏风和着火点的氧气补充, 但没有彻底杜绝供氧, 从采空区抽放管内取样化验结果显示, CO浓度从6.1×10-4~8.0×10-4下降到1.3×10-4~2.0×10-4, 但时间只维持了1 d, 治理效果并不理想。
2) 采取向采空区灌注黄泥石灰浆, 只能对低洼处的采空区发火和隔绝着火点具有积极的作用, 对采空区凸起较高的地点灭火效果不佳, 原因是灌注的黄泥石灰浆在重力作用下流动到低洼处, 灰浆到达的方向不可控制性。通过近30 d的灌注, 采空区CO浓度从8.0×10-4~1.0×10-3只下降到5.5×10-4左右 , 对CO异常治理效果不明显。
3) 采用新型材料罗克休充填灭火, 具有反应速度快, 2 min内反应完毕, 1 t罗克休只需灌注40 min左右, 其膨胀体积是原体的30倍, 且渗透力强, 能够到达采空区的任何空间, 封堵严密。当在2314风巷和2311-1运输石门灌注罗克休48 h, 采空区CO浓度由4.7×10-4降到1.1×10-4, 7 d后降为正常值2.3×10-5, 到目前为止火区熄灭后没有发现复燃现象。采用各种措施后采空区CO浓度变化情况比较如图6所示。
5 结论
在不易自燃中厚煤层的采空区发现CO浓度超标后, 快速治理火灾隐患必须注意以下几点:
1) 准确判断出CO异常点, 采取有针对性的治理方法;
2) 均压通风、清风堵漏只适合于CO异常初期治理;
3) 灌注黄泥石灰浆只对低洼处出现CO异常时才有很好的作用;
4) 罗克休对治理采空区CO异常效果明显, 适应范围广, 具有灭火速度快, 膨胀体积大, 渗透力强, 封堵严密等特点, 是治理中厚煤层采空区CO异常的最佳材料。
摘要：在松藻煤矿不易自燃的K3中厚煤层采空区内, 火灾标志性气体CO浓度出现异常现象。通过对着火点的分析, 采取对采空区进行清风堵漏、均压通风、灌注黄泥石灰浆和泡沫灭火剂, 以及采用罗克休泡沫充填等措施, 最终将采空区火灾熄灭。同时, 通过对各种措施的效果比较, 得出采用罗克休充填是有效治理中厚煤层采空区CO浓度异常的最佳措施。
一种浅层金矿采空区的治理方法 篇7
我国地大物博, 矿产丰富, 有色矿产的开采利用为我国快速发展的重要保证, 然而, 矿产资源的过度开采却破坏了大片美好的自然环境, 很多矿产资源趋于枯竭。有色矿产的开采留下很多地下采空区, 由于这些采空区没有及时得到妥善可靠的回填治理, 时常会在媒体新闻中听到关于采空区坍塌而给人民带重大灾难的报道。本文以辽宁省丹东市某金矿采空区为例, 提出一种治理埋深较浅的金矿采空区的治理方法。
1 工程地质
1.1 地质构造
矿区位于中朝准地台 (Ⅰ) 胶辽台隆 (Ⅱ) 营口-宽甸台拱 (Ⅲ) 的北翼。矿区内构造不发育, 断裂构造多为层间小断裂, 规模小, 一般宽1.00m~4.00m, 总体产状与地层一致, 局部有小角度切层, 走向北东~南西, 倾角<20°~25°, 是矿体赋存的空间。区内褶皱构造为一个平缓的背斜, 其轴向北东50°, 背斜轴为硬碰硬桥组, 两翼为盖县组地层, 西翼地层倾向320°, 东翼地层倾向140°, 一般倾角<20°~25°。该背斜控制矿体的空间分布。
1.2 地层
矿区内出露地层为下元古界辽河群大石桥岩组 (Pt1Ld) 盖县岩组 (Pt1Lgx) 和新生界第四系。
(1) 大石桥岩组
矿区内主要出露该岩组上部二段和三段。大石桥岩组二段 (Pt1Ld2) :主要岩性为二云片岩, 夹二长浅粒岩、含墨透闪大理岩以及方解大理岩等。大石桥岩组三段 (Pt1Ld3) :主要岩石组合为白云石大理岩、透闪大理岩, 夹透辉透闪大理岩。其上部与盖县岩组接触部位是区内金矿体的主要赋矿层位。
(2) 盖县岩组 (Pt1Lgx)
在矿区内分布较为广泛, 岩石组合为含矽线二云片岩、二云片岩、黑去斜长变粒岩、黑云变粒岩夹大理岩透镜体。
(3) 新生界第四系 (Q)
在矿区内广泛分布, 包括坡积物和冲洪积物。主要分布在矿区北部、南部, 坡积物由砂质粘土、亚粘土和砂砾石组成, 冲洪积物由粘质砂土与砂砾石互层。
1.3 工程地质条件
盖县岩组片岩:岩性有云母片岩、矽线石云母片岩夹透闪变粒岩。该层上部岩层在区内分布较广, 层理不发育, 岩石质量等级分类属岩体中等完整。其抗压强度为55.1MPa, φ值为18.3°, 岩体质量系数为4.7, 岩体整体结构质量等级为特好, 岩石稳定性较好。但在断裂发育地段应注意采取防护措施。大石桥岩组大理岩:主要为白云石大理岩、透闪大理岩。其抗压强度52.2MPa, φ值为21.8°, 岩体质量系数为12.5, 岩体整体质量等级为特好。该岩性段岩体稳定性好, 不会对开采活动造成不利影响。矿区工程地质勘探类型属二类, 块岩类, 岩性以结晶变质岩为主, 块状结构, 岩体稳定性较好, 属于简单型。但对于局部构造发育地段, 应做重点调查, 并做相应的安全保护措施。
2 塌陷坑治理方案
2.1 坍塌采空区现况及周边环境 (图1和图2)
杨树金矿采空区分别于2015年4月26日晚和2015年5月2日发生了两次坍塌, 依据现场工程测量成果, 坍塌及地面出现裂缝的区域面积约为2970m2。塌陷坑最大坍塌落距约9m, 发生在塌陷坑的南侧。采空区的顶板距离地表35m~40m, 现已塌陷的采空区是多年前采矿所留下的采空区的一部分, 通往塌陷采空区的巷道分支已被封闭, 从现存未坍塌的巷道分支内可以观察到部分塌陷体也塌落至采空区底面。受采矿时留下的矿柱影响, 部分塌陷体未塌陷至采空区底面, 顶板、矿柱和底板之间还存在较大采空区空间, 形成不完全塌陷区。塌陷区塌落体现状示意如图3所示。
2.2 塌陷坑治理方案
未完全塌陷区可能再次发生坍塌, 因此采用充填的方法以防止塌陷体继续塌落。未完全坍塌采空区的充填首先进行钻孔充填碎 (卵) 石再进行注浆。
(1) 在未完全塌陷区上面布置填料注浆孔, 孔距根据采空区顶板与底板的距离确定, 按采空区平均高度6m, 不考虑石子自由落体速度因素, 碎 (卵) 石自然堆积坡度45°进行计算, 钻孔水平间距为5m。
(2) 采空区填充采用20mm~40mm碎 (卵) 石, 填充碎 (卵) 石时应注意保护孔壁安全, 速度不应过快, 防止填充孔被卡死。采空区碎 (卵) 石填充率≥0.8。
(3) 注浆管采用DN40铁管, 管一端1m长度范围内打孔, 孔径10mm, 孔间距20mm, 制作成花管。
(4) 注浆浆体配合比, 水泥∶粉煤灰∶水=1∶1∶1~1.5, 水泥采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥。
(5) 注浆压力控制在0.7 M P a~2MPa, 注浆流量大于20L/min时应适当添加早强剂。
(6) 注浆压力会逐渐升高, 当注浆压力达到1.5MPa左右, 保压持续10min后可终止注浆孔, 首次注浆24h后应二次补浆。
未完全坍塌采空面积均较小, 以采空区形成的自然边界为界进行区内充填注浆。注浆过程中, 应视察邻近巷道情况, 如有浆液从周边岩缝流入到巷道, 应调整注浆压力、浆液配比, 根据现场实验添加早强剂或速凝剂, 并进行不同时间分阶段多次注浆。
结语
本文所用的浅层金矿采空区塌陷坑周边环境相对简单, 对于塌陷坑的治理本着低施工成本、施工工艺简单、能就地取材的原则进行, 塌陷坑的治理满足了塌陷区治理范围内不再发生严重二次坍塌;恢复塌陷区范围内土地的使用功能的要求。经过半年时间的观察, 地表没有发生再次沉降, 治理方法有效。
参考文献
[1]山西省交通厅.调整公路采空区 (孔洞) 勘察设计与施工治理手册[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[2]JTG/TD31-03-2011, 采空区公路设计与施工技术细则[S].
[3]国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2000.
煤矿采空区的治理原则及技术手段 篇8
关键词：煤矿,采空区,治理
0 引言
某市西北段有26.83千米的环城高速公路，其中采空路段就占到16处，总长度为6342米，总面积达到862342平方米，这些采空路段长短不一，零散的分布在整个公路里程中，还有体积为720517立方米的空洞，分布于三个规模很大的矿区并十多个小型的煤矿地区，要进行治理的采空区主要有3#以及7#两处。这些区域的埋深范围为30～140米；其回采率范围是35%～94%，此外还有范围为37%～100%的剩余孔隙率。已发生塌陷、并波状沉陷的区域，通过全面的分析最后得出，这些区域不管是剩余倾斜阿值还是曲率值以及水平变形值等都超过规定的变形值标准，采空区的稳定状况可以分为欠稳定和不稳定两种，对路线的作用程度可以分为较重与严重两类。
1 采空区在进行治理的过程中的技术规范以及原则
1.1 采空区在治理过程中的原则
(1)为了明确采空区在空间方面的具体实际，包括发展状况以及变更设计，所有的采空区要准备不低于3份的地质断面图，关于全取芯孔的安置，要以5%～10%的全部注浆孔为依据。(2)在进行采空区治理的时候，设计方通过动态设计，并结合以前设计勘探的具体实际，在施工过程中同时进行采空区的大小以及深度并边界等内容的改进，参考注浆钻探孔的相关资料对设计不断改进完善，以使采空区有一个良好的治理结果。(3)治理采空区的步骤：帷幕孔优先，注浆孔随后；边沿孔优先，中间孔随后；深部孔优先，浅部孔随后。(4)治理完成的采空区路段情况。地基变形程度必须符合公路工程关于地基稳定的标准。也就是说治理完成后的采空区路段对公路的正常施工以及正常运营不产生重大影响例如发生变形等，为公路的顺利运作提供一个保障。
1.2 采空区在进行治理过程中的技术规范
该工程主要依据的是《高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册》来开展招标以及设计工作的，该手册是由该省的交通厅负责制定的，此外还参考《高速公路下伏采空区治理工程———勘察设计、施工、监理、招投标》以及一些相关的关于治理公路路段采空区的成功经验，在这个基础上开展了采空区的治理工程。
2 采空区在进行治理过程中的处理措施
现今关于采空区的治理大体包括灌注支撑措施和充填注浆措施。以该处采空区的特殊形成状况、以及其回采率并空洞的体积等具体实际为依据，因为和该处相比而言，其他处的采空区采深具有较高的平均值和程度很大的冒落、其上覆岩体发生破碎以及地形具有较大的变形值，在对两种措施进行分析的并实践的基础上，最后决定通过全孔一次注浆的措施进行解决，这样的话不仅有利于对冒落带的其他沉降空间进行有效的填充，而且有利于加固裂隙，此外，还能使注浆质量优良，最大程度的减少注浆材料的使用，至于那些掉钻情况显著的帷幕孔以及注浆孔最好把投砂器安置在孔口，在孔内放入石屑以及矿渣等物质，这个过程可以借组投砂器等来实现，所以关于该高速路中16处需要进行治理的采空区的处理措施是：充填骨料结合注水泥粉煤灰浆的解决办法以及只通过注水泥粉煤灰浆的解决办法。
充填骨料基本应用在还没有彻底塌陷的采空地区，在其很高的空洞处应用较多，图1是其施工步骤示意图。
在施工过程中，要是采空区需要进行治理的地段和现采区紧挨的话，需要把阻浆墙安置在其基本的巷道内，这样的话，不仅能降低注浆量损失程度，而且还可以使采区在生产的过程中更加安全可靠。
3 在进行采空区治理过程中的技术手段
3.1 关于注浆钻孔的步骤
孔位测量在完成放样以后，帷幕孔优先，注浆孔随后，以较低位置的地板标高处的灌浆孔为出发点，最后到达较高位置的底扳标高处。对每一个灌浆孔必须经过测量定点→安装钻探设备→技术指标校正→钻探→测孔斜→终孔报验→提交钻探成果资料。
3.2 浇铸孔口管的方式
(1)单层问题：首先让有法兰盘一侧的50毫米注浆管放到注浆孔变径位置，接着通过一些碎石以及粘土等物质堵塞法兰盘和孔壁中间的缝隙，最后通过1:2比例的水泥浆把注浆管和孔壁粘住。(2)多层问题：如果钻孔钻达到了基岩下5米的位置，就把1∶2比例的水泥浆灌进孔底，接着再将准127毫米的套管放在孔底，当水泥完全凝结以后孔口管浇铸工作就算结束。最好把占2%～5%比例水泥重量的速凝剂混入水泥浆液内，尽快让套管和孔壁凝结。
3.3 关于注浆操作的工艺过程
灌浆孔施工步骤例外，针对窜浆孔采取的灌浆要先进行考虑。所有的灌浆孔在实施灌浆的过程中，一定要按这样的步骤进行，即首先是造浆和检测浆液的性能指标，其次通过泵压进行浆液的输送以及灌浆，接着是泵量、以及对孔口的压力进行经常性的观察并做好记录，以及符合单孔结束要求，最后是做好终注报验和水泥砂浆封孔以及把灌浆成果的所有资料进行提交。具体情况见图2。
4 采空区治理质量的一些控制办法
4.1 成孔工艺必须要注意的问题
(1)对级别为3～8范围的可钻性岩石进行钻进，钻头的压力范围一般是40～60MPa。(2)在对软硬进行换层的过程中，要注意慢转，以及轻压，最好是在30～40MPa范围内。(3)准91mm钻头钻进时，采用清水钻进而不用泥浆钻进，以免泥浆堵糊岩石裂隙，影响注浆；钻进时，建议使用钻铤，以控制钻孔的垂直度。(4)开孔时要使天轮中心、立轴中心、钻孔中心3点在同一垂线上。立轴导管与主动钻杆空隙过大时，要及时更换。(5)作好钻探原始记录和岩芯编录工作，对具有代表性的岩芯进行详细编录，装箱保存备查；并认真编制实际钻孔状图作为钻孔最终成果资料归档；对突然漏水掉钻、埋钻、掉快、卡钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量。(6)对钻具进行经常性的检验，以确保其没有弯曲情况，避免通过弯曲的钻杆进行钻进。
4.2 浆液制备过程中需要注意的问题
浆液的制备过程要注意这些问题：(1)要对原材料进行准确的计量：用一定的容器对水进行计量；以袋计量水泥；用定量容器进行粉煤灰的计量。必须通过磅秤对水泥以及粉煤灰的计量结果进行抽查；(2)浆液的配制要以设计也可以是现场试验且被上级认可的浆液配合比为依据，并对浆液的所有指标进行随机的抽查；(3)浆液在进行制备搅拌的过程中，一定要通过两级，以一次的制浆量为标准，二级搅拌池的大小要是一级搅拌池的1.5到2.0倍；(4)搅拌机的最大搅拌量要满足注浆泵的排量，在规定的时间内，实现注浆材料向均匀浆液的转变；(5)以单池为例，一级搅拌池每搅拌一次的时间要大于等于10分钟，浆液在二级搅拌池内要保持4个小时以下的时间；(6)在一级搅拌池内，投入制浆材料的顺序是：先是水、接着是水泥，最后是粉煤灰。
4.3 注浆过程需要注意的问题
(1)注浆步骤：路线边缘的帷幕孔优先灌注，中间注浆孔随后灌注。(2)帷幕孔灌浆：帷幕孔灌浆是确保整个治理工程的关键，亦是治理工程难度最大的环节。依据帷幕孔成孔过程中的岩芯破碎程度、孔内循环液的漏失及钻进过程的掉钻、卡钻等现象，判断孔内采空区空洞、孔隙的大小，以选择确定灌注浆液的类型，即水泥粉煤灰浆或水泥粉煤灰砂浆。帷幕孔注浆，宜采用定量定压分段注浆方法施工。为了使帷幕孔注浆浆液尽快凝固形成帷幕，在浆液中渗入水泥重量2%的速凝剂，并采用定量定压分散注浆方法施工，以达到快速凝固的目的。当地下采空区空隙较大时，可采用钻孔内边投干料充填，边注浆的施工方法。在孔口安装投砂器，将石屑、矿渣、砂等骨料通过投砂器投入孔内，边投边注浆。(3)注浆孔的灌注过程：在还未开始注浆前，要注入超过10分钟时间的清水，使岩石之间的裂缝无阻塞，这样的话，浆液容易扩散；在注浆的过程中，浓度小的浆液优先，浓度大的随后。在注浆过程中，要不断对泵吸浆量以及泵压进行观察，并对相关的变化做好记录，采集数据，并以灌注的具体实际为依据不断进行注浆量及其浓度的调节。在短时间内，要防止注入很多水泥粉煤灰浆，要是灌浆量很多的话，要通过间歇方式进行注浆工作，也可以把漏斗形状的投砂器安置在孔口，在合适的时候通过浆液把砂、以及矿渣等物质放在孔内，也可以把占到2%水泥重量的速凝剂放入浆液中。
5 结语
因为高速公路采空区还没有一个成熟的标准去规范治理过程，有的只是一些相关的经验，以上的观点是在综合参考晋城市的一段环城高速公路存在的采空区在进行治理过程中采用的设计方案并施工过程的具体实际的基础上总结出来的，希望文章能有助于改进采空区的设计方案以及规范施工过程。
参考文献
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空区治理 篇9
1.1 工程概况
K31+485小伙盘大桥位于大 (柳塔) 至石 (马川) 一级公路K31+221.9~K31+740.1路段, 桥梁全长518.2 m, 桥梁结构为17 m×30 m预应力混凝土连续箱梁, 最大桥高50 m;线路穿越处为黄土梁峁沟壑及黄土冲沟地貌, 该里程段地形起伏变化较大。
通过对该区域进行钻孔勘探, 在桥梁东侧K31+540~K31+760路段 (11号~17号桩基) 发现采空区, 高度2.1 m, 考虑到桥梁的安全性及正常使用, 要对该区域进行采空区治理;桥梁西侧K31+240~K31+540路段 (1号~10号桩基) 未发现采空区, 但经调查, 周边煤层已被开采, 考虑到周边采矿的影响, 该区域会产生塑性变形, 形成塑性区, 对此应采取相应措施进行加固。
1.2 采矿情况调查
通过现场采空区调查, 小伙盘大桥下伏煤矿采空区为2008年秦家沟煤矿整合后宝山煤矿开采形成的, 开采时间为2008年—2011年, 开采煤层为 (2) -2煤层, 厚度2.1 m~2.5 m, 平均厚度为2.3 m, 采空区埋深15 m~90 m (路基埋深约15 m~75 m) 平硐开拓, 房柱式开采, 一般采4.5 m~5 m, 预留7 m煤柱, 回采率约40%左右, 自由跨落法顶板管理方式。其中桥梁桩基底部距离采空区 (煤层) 顶部之间的顶板厚度0 m~40.3 m之间 (具体详见表1) , 顶板为微风化砂岩组成。
1.3 治理方案
针对小伙盘大桥的情况以及下部采空区的状况, 综合考虑社会影响、工程造价、施工工期以及施工工艺等方面因素, 本着“一次根治, 不留后患”的设计原则, 提出采用全充填式注浆治理+局部桩基加长方案。
在采空区影响桥梁的范围内采用注浆注砂全充填间歇式注浆, 同时对8号、9号、10号桩基进行加长, 使之穿过下部采空区, 嵌入底板微风化砂岩, 塑性区范围内注水泥浆。
2 采空区治理工程范围确定
2.1 治理设计标准
根据煤炭部1986年制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤规程》。
本设计选取标准如下:
工后最大下沉值为:W1=54.8 mm~109.6 mm (对于30 m跨径) 。
工后最大水平位移值:U1=16.44 mm~32.88 mm (对于30 m跨径) 。
工后允许的最大倾斜值:i≤±3.0 mm/m。
工后允许的最大竖曲率值:k≤±0.2 mm/m2。
工后允许的最大水平变形值:ε≤±2.0 mm/m。
2.2 治理加固范围
2.2.1 治理长度确定
根据采空区调查, K31+485小伙盘大桥位于在建大 (柳塔) 至石 (马川) 一级公路K31+221.9~K31+740.1路段, 桥梁全长518.2 m, 其中K31+240~K31+540段受周边采矿影响, 产生塑性变形, 形成塑性区;K31+540~K31+760段存在煤矿采空区。故塑性区加固段长度为300 m, 采空区加固段长度为220 m。
2.2.2 塑性区加固段宽度
依据JTG D63—2007公路桥涵地基与基础设计规范, 群桩作为整体基础计算, 桩基可视为如图1中的acde范围内的实体基础, 按式 (1) 计算:
其中, p为桩端平面处的平均压应力;为承台底面包括桩的重力在内至桩端平面土的平均重度;l为桩的深度;γ为承台底面以上土的重度;L为承台长度;B为承台宽度;N为作用于承台底面合力的竖向分力;A为假想的实体基础在桩端平面处的计算面积, A=a×b, a, b分别为假想的实体基础在桩端平面处的计算长度和宽度。
对实体基础, 基底处的附加应力 (p0=p-γ0d) 向下传递时按某一角度θ向外扩散分布于较大的面积上, θ按持力层与采空区所在煤层的压缩模量之比Es1/Es2确定, 取θ=25°。根据基底与计算深度处扩散面积上的附加应力相等的条件, 可得:
其中, a, b分别为基础底面长度和宽度;γ0为基础埋深范围内土的加权平均重度;d为基础埋深;z为基底以下附加应力计算深度, 取至0.1倍~0.2倍的原岩应力, pz≤0.1γm (d+z) ;θ为地基压力扩散角;pk为基底平均压力设计值。
治理范围计算示意图见图2, 塑性区治理宽度计算表如表2所示。
由表2可以看出, 桥梁每跨桩底荷载在煤层底板扩散范围为16 m×34 m, 确定塑性区加固段宽度34 m。对8号、9号、10号桩底以下煤层进行局部注浆, 每跨治理范围为16 m×34 m (同1号~7号桩基) 。
2.2.3 采空区加固段宽度
根据《矿山开采沉陷学》保护煤柱预留方法, 采空区对桥梁横向影响宽度是以桥梁桩基宽度20.6 m, 加每侧10 m保护带为起点, 向两侧第四系松散沉积层按移动角θ考虑, 基岩走向方向移动角按δ考虑, 由于沿线采空区地段的岩层产状近水平, 走向与路线轴线方向近于垂直, 因此, 计算时按两者垂直情况考虑。根据路基设计规范中对采空区路基的相关规定, 并参考已建的高速公路上对煤矿采空区设计和采空区治理经验, 结合本工程的具体特点, 对采空区治理宽度进行了综合确定。计算图如图3所示。
通过对采空区横向影响宽度的计算 (式 (3) ) , 考虑浆液的扩散性, 兼顾治理工程的经济性, 采空区横向治理宽度见表3。
式中:D———公路路基底面宽度;
B———路基围护带一侧宽度, 取10 m;
H———采空区上覆基岩厚度;
θ———松散层移动角;
δ———走向方向采空区上覆基岩移动角;
h———松散层厚度。
3 结语
1) 采空区治理长度根据采空区调查, 在桥梁全长范围内, 受周边采矿影响产生塑性变形加固段长度为300 m, 采空区加固段长度为220 m。
2) 对于1号桩基~7号桩基桥梁每跨桩底荷载在煤层底板扩散范围为16 m×34 m, 确定塑性区加固段宽度34 m。
3) 对于11号桩基~13号桩基桥梁, 确定采空区横向治理宽度75 m, 每跨治理范围为16 m×75 m;对于14号桩基确定采空区横向治理宽度82 m;对于15号桩基确定采空区横向治理宽度90 m;对于16号桩基~17号桩基桥梁, 确定采空区横向治理宽度110 m, 每跨治理范围为16 m×110 m。
4) 对8号、9号、10号桩基进行加长, 使之穿过下部采空区, 嵌入底板微风化砂岩。
参考文献
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空区治理 篇10
关键词：采空区,残矿回采,治理,工艺
1 矿山工程
双城铁矿和西双城铁矿从2003年开始建设，2004年建成投产，一直处于无序开采状态，从矿山建成至今，共掘竖井26条，其中双城铁矿10条，编号为范1井～范11井(没有范4井)，西双城铁矿16条，编号为1井～16井。这26条竖井均在岩石移动界线之内，井筒净直径均为2.6 m，均为简易箕斗井，井筒内没有梯子间，没有专用回风井。各竖井大部分为独眼井，开采中段标高不统一，空区凌乱。采矿方法属空场法，类似留矿法的巷道型采场，运输巷道布置在脉内，巷道即采场，采高为7 m～40 m不等，一般为10 m～15 m，平底结构，是一种极不正规而又最简单的采矿方法，存在安全隐患。该矿已经形成了80多万立方米的采空区，地表已经出现3处塌陷区，其中范3井已塌陷;范2井和7号井属于危井，不能继续使用。随着采空区暴露时间的增加，地压活动也会逐渐增强，逐渐威胁各个井筒的安全和深部阶段的生产安全，同时由于开采不规范，造成各中段遗留大量矿体未进行回采。随着地压活动的增加，将会使这部分矿体回采更加困难，甚至不能回采，成为永久性损失。
2 空区治理方案选择
目前，该矿已形成80多万立方米的采空区，1 112.91万t的矿石储量没有回收，因此若采用隔离法处理采空区，无疑会造成资源的浪费。而若采用崩落法处理采空区:1)地下空区凌乱，没有统一的开采中段，一旦崩落空区，1 112.91万t残矿的绝大部分将成为永久损失;2)不能利用现有23条井筒完好的竖井(在空区岩石移动界线内)，重新布置井巷工程量巨大;3)同时处理这么大面积的采空区施工组织困难，而且爆破时会产生较大的地震波，会对村庄的房屋产生影响，容易引发村民纠纷。
综上所述，采空区处理方案不能采用隔离法处理采空区和崩落采空区，只能采用充填法处理采空区，充填法处理采空区有干式充填和湿式充填，为了确保回收残矿时安全可靠，选择全尾砂胶结充填采空区处理方案，具有如下先决条件和优点:1)可以利用现有23条井筒完好的竖井，大大节省井巷工程的投入。虽然井筒处在空区岩石移动界线内，但可以通过技术途径解决存在的安全问题:即按矿体延伸方向，从井筒最深、最下部空区开始充填。2)充填物料充足，运距短，该矿的选矿厂距矿区不足500 m，选矿厂尾矿库堆置了大量的尾砂，尾砂是充填料的主要成分，运距不足500 m，可以节省大量的运费。充填物料的粘结剂主要成分是水泥，遵化、丰润、迁西均有水泥厂，所以水泥容易购买。3)全尾砂胶结充填体具有一定的强度，可以有效地降低空区围岩的应力集中，减小地压，充填体凝固一段时间后，即可进行残矿回采，给残矿回收提供了安全保证。4)全尾砂胶结充填体可以阻止或减缓上部涌水渗入深部各中段，降低井下排水费用。5)采用全尾砂胶结充填法，地表不会被破坏，有利于生态环保。
3 滞留空区充填工艺研究
采空区充填前要先封闭采空区的所有出口，封闭挡墙上设两个泄水管，泄水管打上孔之后，用土篷布包好，封闭挡墙要求坚实严密，不能跑浆。
平巷工程布置在空区顶板下盘岩石移动界线外，断面4.21 m2，充填完工后可作为残矿回采时的运输巷道，掘规格2 m×2 m的水平巷道与空区连通，充填口巷道底板标高比空区顶板标高低1 m～1.5 m左右，铺设充填管路至空区充填口。
移动充填站设在充填井口，尾砂和水泥通过皮带运至搅拌桶搅拌，搅拌好的尾砂水泥砂浆通过井筒充填管路和平巷充填管路自流到空区充填口进行充填，空区充填采用计算胶结配比，采空区底板残矿高度大于5 m的，需进行回收，为了确保回收残矿时顶板安全，空区底部先充填3 m厚的1∶4的高配比砂浆，养护期3 d，滤水后约剩2 m厚的充填体，然后上部再充填设计的低配比砂浆至充填口标高，采用滤水比较好的材料加高封堵充填口，距巷道顶板200 mm左右，架高充填管，边充边滤水，直至接顶，养护期设计龄期后方可进行回采作业(见图1，图2)。
由于采空区较大，当充填料高度高于巷道顶板时，就很难从泄水管滤水，上部回水采用溢流的方式从充填口经充填平巷流至充填井的水仓内，由水泵排出地表，从空区溢流的水比较混浊，在流入水仓前先进入沉淀池沉淀，然后再排入水仓内。
4 残矿回采方法研究
空区顶底板残矿回收采用空场法嗣后充填采矿方法(见图3)。矿块回采隔一采一，一步采完进行全尾砂胶结充填，水泥尾砂配比取计算值。充填料固结后进行二步采，采完后用全尾砂胶结充填。
矿块参数:当矿体厚度大于10 m时，矿块垂直走向布置，矿块宽度10 m，矿体厚度小于10 m时，矿块沿走向布置，矿块长度15 m，不留间柱，顶柱厚度4 m。采准切割:当矿体厚度大于10 m时，在上下盘围岩中掘天井至上阶段回风巷，每隔3 m～5 m掘联络道与矿房相通，天井、联络道规格为2 m×2 m，矿块不设底部结构，直接将矿房底部拉开，高度2 m。
落矿:以拉底为自由面，自下向上分层进行，分段落矿，用YT-27型凿岩机凿水平或垂直炮孔落矿，炮孔深度1.8 m～3 m，孔间距0.8 m～1 m，排间距0.8 m，炮孔交错布置。
爆破采用硝铵炸药，人工装填药卷，起爆器起爆导爆管起爆网路，毫秒微差爆破。矿石最大块度400 mm，不合格大块在采场二次破碎。第一分层回采高度为4.5 m，即拉底层形成后再向上采2.5 m，后续分层回采高度为2.5 m，以保证充填作业完成后留有2 m高的作业空间。残矿回采充填工艺研究(见图4):矿房大量放矿之后，即进行充填，一步、两步采矿块充填配比取计算值。
残矿回收充填和滞留空区治理充填工艺略有不同，主要表现在两个方面:
1)充填途径不同。
滞留空区治理是从巷道充填，巷道底板低于空区顶板，残矿回收采空区充填巷道底板要高于采空区顶板3 m～5 m，因此需要打钻孔充填，钻孔直径要略大于充填管直径，这样有利于排出空区内的空气。
2)滤水方式不同。
滞留空区治理时采空区体积较大，且下部巷道口仅有1个～2个，因此滤水主要是从空区顶部滤水。残矿回收采空区充填是随采随充，空区面积较小，高度不大，采用天井联络道和矿块下部出矿穿滤水。
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