水泥粉煤灰浆液注浆在兰花物流园区采空区治理工程中的应用

水泥粉煤灰浆液注浆在兰花物流园区采空区治理工程中的应用
摘要：现如今，采空区治理工程中水泥粉煤灰浆液注浆工艺技术越来越被人们所关注，本文就兰花物流园区采空区实际情况入手，介绍了此次工程的概况，阐述了具体的水泥粉煤灰浆液注浆法工艺流程，浅析了水泥粉煤灰浆液注浆法在兰花物流园区采空区治理工程中的应用，以期为类似采空区治理工程提供良好的借鉴。

关键词：水泥粉煤灰浆；采空区治理；施工应用
一、工程概况
1、地理位置
本工程项目位于晋城市东南方向，霍秀村和龙华村境内，位于老207国道东侧，规划中的西岭街南侧、龙华路西侧。

2、地形地貌
勘查区位于太行山东南部，沁水煤田向斜南边缘，泽洲盆地北部，属丘陵区。

区内地势总体平坦，以剥蚀—堆积作用为主，小型冲沟较发育，地形坡度不大，均被第四系黄土覆盖。

3、治理区范围及工作量预计
治理区范围：治理区东西长约1000米，南北宽约550米；根据地质勘察，基本上探明了地表下35－90米有9#和15#煤层，并经勘探验证，9#煤采空占较大面积，必须治理满足设计要求，15#煤层采空区待中标单位进场后进行勘查评估再决定是否进行处理。

需治理面积289386m2（根据物流实际情况修改）。

预计钻孔总数597个，钻探进尺29850m，其中帷幕孔106个，钻探进尺5300m，注浆孔491个，钻探进尺24550m；预计注浆注浆总量101835m3。

二、采空区治理
1、施工方案
采空区治理采取注浆施工，主要工序包括钻孔、封孔、制浆、灌浆等，针对不同采空区类型，施工工艺流程可适当进行调整。

施工时，应先施工边缘帷幕孔，以形成有效的止浆帷幕，阻挡浆液的外流，后施工中间注浆孔。

钻孔分序次间隔进行，一般分三个序次成孔，部分一序次孔作为先导孔对采空区可以起到补勘作用，根据实际地层及采空区情况对后序孔的孔位、孔距、孔数进行适当调整，以弥补均匀布孔的设计不足。

注浆工作也应间隔式分序次进行，一序次孔浆液可能扩散范围较大，二、三序次孔注浆将使前序次未充填的空洞得到再次充填，从而提高充填率。

灌浆按一序、二序、三序孔依次进行，每序孔必须间隔一定时间，
满足浆液凝固要求。

本工程采空区为单层采空区，施工采用一次成孔，孔口封闭，一次全灌注施工方式。

对设计图孔进行编号，编序，编制钻探参数表，每个孔明确的孔位坐标及每个孔具体的深度。

注浆整体流程图如下图所示
注浆整体流程图
2、施工方法
1.1 钻孔
钻孔分为不取芯孔（一般帷幕孔、注浆孔）和取芯孔（包括试验孔、先导孔和检查孔）要求如下：
1）帷幕孔、注浆孔钻孔
(1)钻探流程
①注浆孔定位
注浆孔应用全站仪、钢尺，根据设计的注浆钻孔坐标进行实地测量放样。

钻孔实际位置原则上不应超过设计位置 1.0m。

因地形影响，钻孔不能放在设计位置时，可视具体情况予以调整。

鉴于煤矿开采和塌陷变形的复杂性，通过有限的勘探钻孔尚难以精确查明地下的全部情况，当因地貌影响，钻孔不能放在原设计位置时，可视具体情况经监理工程师批准后进行调整。

②钻机就位
平整场地，设置机台，安装钻机，调平机架、机体，因地物、管线影响时移动不宜超过0.5米。

准备钻具：备好套管、钻头以及钻杆、岩心管等设备。

钻机安装应平整稳固，钻孔前应按监理人指示埋设孔口管，钻孔时必须保证孔向准确。

③帷幕孔、注浆孔的成孔工艺。

用φ130mm～φ150mm钻头开钻，钻至基岩下5～10m后，下入套管护壁，或跟管钻进，然后变径（经一次或两次变径），钻至采空区底板或9#煤层底板以下300cm终孔。

终孔孔径不小于91mm。

(2)钻探技术要求
①每个注浆孔测斜至少一次，终孔孔斜要求不超过2°。

孔斜超过设计要求时，应及时纠正或采取补救措施。

②注浆孔的成孔过程中，全取芯孔的数量应为注浆孔、帷幕孔总数的10%。

对于取芯孔，采空区上部岩芯采取率为60%，采空区塌陷区部位岩芯采取率应大于30%。

岩芯摆放整齐并予照相。

③做好钻探原始记录和岩芯编录工作。

④钻孔施工过程中，如发现漏水、掉钻、埋钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量等数据。

⑤取芯孔钻孔完成后，应对钻孔进行纵波波速测试，详细记录测试结果。

⑥对监理人指定进行钻孔电视工作的，应提交钻孔电视录像资料。

⑦钻孔完成后，需验收孔深、孔径和孔斜。

(3)浇筑孔口管
将一端带有法兰托盘的注浆管下入孔内变径处，注浆管长度为地表至采空区处治范围顶高程或至完整岩层顶面以下5～10m变径处的距离。

孔内放入少量砾石，以堵塞大的缝隙，然后放入少量黏土，防止浆液大量渗漏。

然后灌入水固比为1：1.5～1:2的水泥浆，浇筑长度为地表至基岩下5～10m处。

水泥浆液中应加入水泥重量2%的速凝剂，或采用42.5级快凝水泥，快速将注浆管与孔壁固结。

注浆管选用直径不小于Ф50mm的钢管，需填砂砾料时，管径不小于Ф89mm。

1.2 灌浆
1）制浆
制浆材料必须称量，称量误差应小于5%，水泥采用袋装水泥计量法，砂采用体积计量，粉煤灰采用台秤计量。

（1）各类浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，并作好记录。

（2）水泥粉煤灰浆液的搅拌时间：使用普通搅拌机时，应不少于5min；使用高速搅拌机时，应不少于40s。

浆液从开始制备至用完的时间宜小于4h。

2）注浆过程及结束标准
本工程采空区为单层采空区，施工采用一次成孔，孔口封闭，自下而上，一次全灌注施工方式。

注浆流程及要求：
①帷幕孔、注浆孔注浆工艺流程见下图。

帷幕孔、注浆孔注浆工艺流程图
②注浆前必须用清水洗孔，当洗孔压力较大且无压力时应立即停止该工序，当洗孔具有一定压力时，压水时间应≤10min,冲洗孔内裂隙和空隙，使浆液可以顺利进入受注层。

观察孔内单位时间吸水量和孔内压力，通过这两项指标判断注浆时初始注浆浆液浓度。

若单位时间吸水量小，出现孔口压力，这时注浆初始浆液就应采取最稀一级配合比，以求能够冲开裂隙达到充填密实的效果。

③帷幕孔和注浆孔施工工艺，注浆结束标准基本相同，不同的是施工先后顺序，孔距，添加剂等。

④帷幕孔注浆时需增加2%～5%的速凝剂等。

⑤钻孔注浆应按煤矿采空区的底板倾斜方向, 先施工采空区底板标高较低位置的注浆孔及构造物工点处的注浆孔, 再沿倾斜方向由低向高、由边部向中心展开施工。

三、施工过程异常情况处理措施
1）地面或孔壁与注浆管间冒浆时，应采取的措施：①调整灌浆压力；②小流量注浆；③间歇注浆；④重新安装注浆管。

2）浆液过量流失到非注浆区域以外的地方：①采用低压注浆；②提高浆液的浓度；③水泥粉煤灰浆液中掺入适量速凝剂等，加快注入浆液的凝结时间，封堵孔内裂隙发育地区的裂缝；④采用间歇式注浆法施工。

3）注浆中断采取的紧急措施（不超30min直接恢复注浆）：①中断时间超过30min，应立即设法冲洗注浆灌路、注浆泵、注浆孔；②恢复注浆时，开始采用最稀一级浆液进行注浆；③中断时间过长的，无法正常恢复注浆的，要及时重
新钻孔后再注浆。

4）遇地下采空区空洞特别大处的注浆措施：当单孔注浆量严重超过设计注浆量，而且可查地下存在大面积采空空洞区的，考虑先回填砂石等填充物，并预先在孔内放置注浆管，然后进行注浆。

据我单位的类似工程的灌注经验，加工D100的三通灌浆装置（如图6-2），上部焊接漏斗形状的填料容器，在灌注过程中加入砂、细石、矿渣等填充料；在D100的三通部分，一侧管道进行注浆，一侧根据实际情况确定的要求注入的外加剂；在灌注满足要求后，拆除本装置的漏斗，再进行孔口封闭灌浆施工。

灌注装置如下图所示：
三通漏斗型灌注装置示意图
5）现场施工中，遇到其他特殊的情况，积极配合业主、监理、设计单位查明原因，采取切实可行的灌浆施工方法。

结束语
总而言之，水泥粉煤灰浆液注浆在治理兰花物流园区采空区中，有着施工工艺简单、机械化施工投入劳动力少、进度快、质量好等的优点，同时可重复利用施工作业过程中产生废弃资源，大大节约工程投资，是兰花物流园区采空区治理工程处理的一种有效施工方法。

参考文献
[1]童立元.高速公路与下伏采空区相互作用分析理论与处理技术研究[D].东南大学.2003年
[2]山西省交通厅.高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册[M].北京.人民交通出版社.2005年
[3]潘立文，伍松.全胶结注浆法在煤矿采空区治理工程中的应用[J].中国地质灾害与防治学报.2010年
个人简介：许长林，男，汉族，1985年11月生，青海省乐都县人，2008年
参加工作，毕业于武汉地质大学土木工程专业，工作单位：山西铁龙水利水电工程有限公司助理工程师。