采空区注浆方案.doc

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1、1、治理方案选择依据矿山开采沉陷学理论及煤矿“三下”采煤阅历，结合国内多个采空区治理工程实践，通常承受条带式注浆法和全胶结注浆 法。条带式注浆法是在采空区影响范围内，在采空区形成类似煤炭系统的“保安煤柱”，起着支撑采空区及上覆岩层的作用，该方法材料用量较小，但施工相对简单。全胶结注浆法是在采空区影响范围内，按肯定孔距和排列方式， 布设足量的注浆孔，用钻机成孔，通过注浆泵、注浆管，将水泥粉煤灰浆注入采空区及上覆岩体裂隙中，浆液经过固化，胶结岩层裂隙带， 同时采空区的浆液形成的结石体对其上覆岩层形成支撑作用，阻挡上覆岩层的进一步冒落塌陷。全胶结注浆法已在国内多个采空区治理工程中取得了成功的阅历，该

2、方法施工相对简洁，安全性高，施工工艺成熟，施工易于治理，但缺点是材料用量较大。两种方法比较，本次注浆承受全胶结法。2、采空区注浆治理范围2.1 采空区治理长度治理长度为铁路路线走向上采空区空洞实际分布长度。当采空区煤层较厚，地表变形破坏严峻，采空区治理长度应考虑增加覆岩移动角影响范围内的治理长度。2.2 采空区治理宽度采空区治理宽度可按如下公式计算：倾斜岩层时路线与岩层走向平行或者斜交：L=D+2B+2h ctg+Hctg+ Hctg下上水平岩层时：L=D+2B+2h ctg+H ctg式中：L垂直铁路中线的水平方向宽度m； D铁路路基底面宽度m； B路基维护带一侧的宽度一般为 10m； h上

3、覆松散层厚度m； H采空区上覆基基岩厚度m； 松散移动角，一般取 45； 走向方向采空区上覆基岩移动角； 下山方向采空区上覆基岩移动角； 上山方向采空区上覆基岩移动角；2.3 采空区治理深度采空区治理深度一般不小于采空区底板深度。4、采空区注浆体积与注浆量采空区空隙体积为拟处理采空区范围内的矿层体积乘以回采率， 并扣除采空区因顶板冒落已经产生的变形。全胶结注浆治理的实质就是以水泥粉煤灰浆液对采空区空隙体积进展充填和固结。总注浆量可按下式估算：Q = A S m K DV hC式中： Q -采空区总注浆量m3； S -采空区治理面积m2； m -采空区煤层厚度m；DV -采空区剩余空隙体积率，即

4、煤层被采出后，原空间经塌陷冒落岩块充填后剩余的空隙率，其取值在 0.21 之间；K -煤层采出率，参照采掘平面图经矿山调查选取； A -浆液损耗系数，阅历值取 1.1 1.5；h -注浆充填率，阅历值取 0.9；C -浆液结石率，取 0.9；5、采空区注浆设计5.1 注浆材料及配比注浆材料选用水泥粉煤灰浆液，其水固比 1：1.01：1.4，水泥含量占固相的 30%，粉煤灰占固相的 70%，帷幕孔依据具体状况实行较稠的浆液或在浆液中掺加水泥质量的 2%速凝剂水玻璃，模数2.43.4，浓度 30Be40Be，使注入采空区的浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。5.2 注浆孔帷幕孔设计1） 钻孔布

5、设注浆孔设计的深度为地面至采空区煤层底板以下 1.5m，注浆孔的主要灌注长度为采空区最上部岩层顶面以下 5m 至采空区底板，孔口管长度为地面上 0.5m 至基岩下 5m 变径处的深度。为了防止在压力注浆过程中浆液的四处集中，为此设计了帷幕孔。帷幕孔布在处理区周边，孔距依据阅历可选择 1820m。注浆孔在采空区治理范围内梅花型布置，注浆孔孔距 1020m， 排距 1020m。为检查施工质量，通常按灌浆孔的 25设置检查孔数量，检查孔可随机布置。检查孔长度应为原地面至采孔区底板的深度。2） 钻孔构造注浆管接口掩盖层及风化带止浆部位法兰盘注浆管基岩采空区(1) 孔 深采空区注浆孔(帷幕孔)设计深度为

6、m，实际以揭穿采空区底板0.30.5m 处为准。(2) 孔 径钻孔开孔直径宜在 130-150mm，进入完整基岩 5m 后变径，终孔直径不小于 91mm。(3) 取 芯取芯孔数量应占总孔数的 5%。采空区段和岩层裂开段岩芯实行率不低于 30%，其它部位不低于 60%。(4) 止 浆可承受似法兰盘简易止浆法完成止浆。6、采空区注浆施工工艺及质量把握6.1 工艺流程概述采空区治理工艺流程是采空区治理工程的核心内容，是关系到采空区治理工程质量和效益的关键环节，包括成孔工艺、制浆工艺、注浆工艺等一系列前后连续、协作严密的工艺流程。观看注浆状况，抽样试验定点成孔及下套管下注浆管、浇注孔口管注浆终止注浆备

7、料拌制浆液采空区治理工艺流程内各环节的相互关系如以下图所示：6.2 成孔工艺图 6.1 采空区治理工艺流程图1） 定点注浆孔应用经纬仪、皮尺进展实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应超过设计位置 0.5m，当因地面影响，钻机不能就于设计位置时，可视具体状况进展调整。2） 成孔工艺及技术要求（1） 成孔工艺钻进初始阶段，各采空区治理区域内分别布设 23 个取芯钻孔， 对地层状况进展勘测和验证，确定和指示周边钻孔的钻进层位，其余钻孔可参照取芯钻孔的钻进状况实施不取芯钻进。为保证按时完成治理施工任务，须承受相应的施工工艺和施工设备。在施工工艺方面，土层及强风化基岩选用合金钻头钻进，泥浆或套管护壁；中等

8、及微风化基岩选用复合体钻头钻进。施工设备需承受 10 台以上的工程地质钻机，并配备大功率空气压缩机实施潜孔锤钻进。成孔工艺简述如下：用130mm 钻头开孔，钻进至基岩面下 5m 后，下入 127mm 套管护壁，然后变径89mm。用89mm 钻头，钻进至采空区中的塌陷冒落或煤层底板 0.3 0.5m 终孔。钻孔经钻探技术员及现场监理验收同意后，浇铸注浆管。（2） 技术要求钻孔位置要与测量所定孔位全都，偏差不应超过 0.5m，如因地形影响钻机不能就位时，报技术部视具体状况，请示监理工程师变更孔位，不得擅自转变孔位。钻孔测斜频率：在终孔前测量一次孔斜顶角、方位角，要求终孔孔斜2。钻进时必需承受肯定的

9、导向措施，以保证成孔质量。基岩面5m 以下必需实行清水钻进，回水池岩粉要准时清理干净。采空区底板岩芯必需取芯并拍照。钻孔施工过程中，要做好钻探原始记录，尤其是采空区塌陷冒落带。钻探记录要使用蓝、黑色钢笔填写，记录要整齐、清楚、真实、标准，地层分界、岩性鉴定要准确，并有施钻和记录人员签字。钻孔施工过程中，如觉察漏水、漏风、掉钻、埋钻、卡钻等特别现象要具体记录其深度、层位和耗水量、耗风量，并通知技术部。钻孔施工过程中和终孔后，要进展水位观测，并记录。钻进过程中要准时观看并记录钻孔耗水量。终孔后经技术人员检查钻探原始记录和岩芯编录后，报监理验收并签发终孔通知书后，方可转入下一道工序。3） 浇铸孔口管

10、钻孔完毕后，承受50mm 钢管，在管子前端 2030cm 处焊接一圆形法兰托盘托盘直径120130mm 之间，下入孔内变径处，松动原127mm 护壁管，再灌入水灰比为11.5-11.2 的稠水泥浆，浇铸长度为 46m，然后起拔护壁管。浇铸质量要求到达注浆过程中将液不会从孔口管外溢出。水泥浆液中应参加水泥重量 2%的速凝剂， 快速将注浆管与孔壁固结。50mm 钢管要高出地面 0.5m，并在管口安装堵头。6.3 制浆工艺1) 注浆材料要求注浆材料主要由水、水泥、粉煤灰、速凝剂等组成，水为甲方提供，参照混凝土拌合用水标准JTJ-89，其 SO-2 含量5； 4水泥承受质量符合国家标准的标号为PO 3

11、2.5 的一般硅酸盐水泥；粉煤灰质量等级为二级三级，SIO 、AL O 和Fe O的总含量大于 70%，22 32 3SO 含量不大于 3%，其它方面应符合注浆工程的要求；速凝剂可选用3水玻璃，水玻璃模数 2.43.0，浓度 30Be40Be；砂、碎石可就近取材。2注浆材料的配制浆液配制应按设计协作比进展，并随机抽查浆液的各项指标。原材料：水用水表或定量容器计量； 水泥按袋计量；粉煤灰用容器计量，并要求用磅称抽查水泥、粉煤灰的数量;浆液拌制过程如以下图所示：清水速凝剂水泥一级搅拌机池二级搅拌机池混合搅拌注浆泵钻孔粉煤灰一级搅拌机池清水搅拌过程图 6.2 浆液拌制过程配制浆液时，水泥与粉煤灰准确

12、计量后混入一级搅拌池中搅拌， 然后经过滤网注入二级搅拌池搅拌。每次搅拌时间不得低于 10 分钟， 待浆液搅拌均匀后，通过注浆泵注入采空区。注浆开头后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，准时记录灌浆过程中发生的各种现象，完成现场测试和原始数据采集，并依据实际状况准时调整浆液配比和注浆方法。6.4 注浆工艺1) 注浆系统配置（1） 注浆系统构成注浆系统由：料场、一级搅拌池机、二级搅拌池机、供水系统、注浆泵、注浆管道、封孔装置等组成。注浆系统的平面布置如以下图所示:一级搅拌池槽钢搅拌齿二级搅拌池水泥粉煤灰浆池电机减速机放浆管沉淀池输浆通道吸浆池吸浆口注浆泵振动机流向注浆孔水泥粉煤灰浆池粉煤灰料场散装水泥罐

13、一级搅拌池水泥粉煤灰浆池图 6.3 注浆系统平面布置示意图粉煤灰料场一级搅拌池水泥粉煤灰浆池电机地面或人工供料平台m减速机搅拌齿转动轴mc0 6二级搅拌池振动机使吸浆口上下摇摆，避开注浆堵管0c 2放浆管 沉淀池水泥粉煤灰浆池流向注浆孔30cm池底为斜坡面输浆通道电机减速机搅拌齿注浆泵mc 051转动轴吸浆池吸浆口池底为斜坡面图 6.4 注浆系统构造示意图（2） 注浆系统技术要求100cm料场：堆放材料的料场场地要平坦，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌机，使材料便于运输、搬运；要求设有防潮、防雨措施。搅拌机：要求能满足正常施工要求，搅拌后的浆液应均匀，符合设计要求，一次搅拌量应1.5m3。搅拌池

14、：修建的搅拌池应满足正常施工要求，池为圆柱体，中间设置搅拌系统，使得搅拌后的浆液均匀，符合要求，一次搅拌量应1.5m3。蓄水池：制浆站应依据施工注浆总量需要，建立数个蓄水池， 以保证正常施工，蓄水池建筑规模及要求视工地具体状况而定。注浆泵：宜承受变量泵，其额定排浆量不小于 200L/min，注浆泵压力应大于注浆最大设计压力的 1.5 倍。压力表：注浆孔压力表最大指数应大于 2.0MPa。帷幕孔压力表最大指数应大于 5.0MPa。封孔装置：注浆孔承受50mm 钢管，在管子前端 2030cm 处焊接一圆形法兰托盘托盘直径120125mm 之间，下入孔内变径处。封孔装置也可承受球形止浆塞，封孔位置在

15、基岩内 510m 处， 或采空区上方 1020m 处。该封孔装置具体封孔位置由现场试验来定。注浆管：承受50mm 钢管，丝扣连接。2) 注浆工艺及其有关参数(1) 施工挨次：先施工帷幕孔，再施工注浆孔，注浆分二序次进展。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。(2) 注浆在注浆施工的开头阶段，留意搜集整理各地段各种配比浆液的灌注充填状况，猎取更为合理的注浆施工参数。注浆承受浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开头后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据， 并依据实际状况准时调整注浆量和浆液浓度。注浆设备宜承受灰浆泵。当地下采空区空隙较小时，可承受水

16、灰比 1:1.01:1.2 的水泥粉煤灰浆，水泥为固体总重的 30%，粉煤灰为固体总重的 70%。制浆材料中增加水泥重量 25%的速凝剂。当地下采空区空洞体积较大或向场区外侧渗漏浆液时，可于孔口处增设一漏斗状的投砂器，用浆液将砂或石粉带入孔内。防止浆液向场区外侧渗漏是实现本期采空区治理工程经济性的个关键环节，需亲热观测场区边缘帷幕孔及接近边缘注浆孔的灌注状况，必要时准时增加浆液中砂或石粉的投送数量。(3) 单孔注浆孔完毕标准在注浆孔的注浆末期，泵压渐渐上升，当泵量小于 70L/min 时， 孔口管压力在 1.0MPa 以上稳定 1015 分钟后，或注浆孔四周有冒浆等现象消灭时，可报监理工程师同

17、意后完毕该孔的注浆施工。7 注浆质量检验7.1 检验方法采空区治理工程完毕后，可托付第三方进展注浆质量检测。依据以往阅历，建议承受以下方法进展注浆质量检测：1. 钻探：注浆施工完毕 6 个月后，进展钻孔检验。通过孔内取芯直接观看采空区的浆液充填状况，岩芯无侧限抗压强度0.3MPa，并结合钻探过程中循环液的漏失状况及孔壁的稳定性等评价注浆质量。2. 波速测井：在检查孔内进展波速测试，采空塌陷冒落带经治理后，横波波速应大于 160m/s。3. 结合钻探和物探资料，做出综合评价。在全面分析争辩这些资料的根底上，最终确定注浆质量是否合格；是否需补充注浆。7.2 注浆质量检测位置及工作量 1注浆质量检测位置应随机布设。2为检查施工质量，通常按注浆孔的 25设置检查孔数量， 考虑到本工程按区进展治理，因此每区设置一个检查孔。检查孔于治理区域内随机布设。检查孔长度应为原地面至采空区底板的深度。