用注浆法处理采空区

第28 卷第3 期

2002 年9 月

湖南交通科技

HUNAN COMMUN ICA T ION SC IENCE AND TECHNOLOGY

V ol. 28No. 3

Sept. 2002

文章编号: 10082844X (2002)0320019202

用注浆法处理采空区

X

肖永贵1, 肖亚辉2, 曹自强1

(11 湖南省公路桥梁建设总公司, 湖南长沙410004; 21 湖南省航务勘察设计研究院, 湖南长沙410005)

摘要: 结合耒宜路采空区处理施工实践, 介绍了采空区的探测方法, 阐述了采空区处理方

案、范围的确定, 以及注浆法施工效果检验。

关键词: 注浆法; 采空区; 探测方法; 高速公路

中图分类号: U 41611文献标识码: B

京珠高速公路耒阳至宜章段k207+ 550～k213+

325 地处重丘地区, 地形起伏大, 地质构造复杂, 煤层

含量丰富。由于煤层开采, 下伏采空区极为复杂, 它

造成的沉降、水平位移对高速公路路堑、路基稳定有

极大影响, 故采空区的处理, 成了施工中的重点、难

点。

1高速公路路线经过采空区的探测方

法

由于高速公路经过地段私采、乱采煤现象极为严

重, 所以形成许多小的巷通、采空区, 这些采空区没

有任何资料可查, 具有不可预见性, 给探测工作带来

了难度。交通部二院在勘察的基础上设计出需处理的

采空区有4 处, 而实际施工中发现的采空区有7 处, 且

在方量上亦有极大差距, 故采空区的探测手段还须完

善。

111现场走访观测

在路线经过范围, 仔细观察地形有无沉降, 山体

有无裂缝, 以及附近有无采煤巷通出口, 根据走访沿

线村民对各处采煤情况的反映, 可以取得一些较为直

观的资料。比如: k208+ 330、k208+ 560、k209+ 878

等3 处是原设计须处理的采空区(均有采煤巷通口),

而k210+ 900 处山体裂缝, 设计中该处并没有引起重

视, 我们通过多次现场走访观测, 发现该处下伏一大

采空区。

112物探探测

物探的方法有很多种, 包括石波勘探法、地震波

反射勘探法、定点源测法、高密度电测法、瞬变电磁

法等。对采空区的探测, 物探探测是利用采空区异体

电磁波不同的反应以及采空区形成空洞的电阻聚变来

确定。

113钻探

在前两种方法的指导下进行钻孔探测, 亦是最为

直观有效的方法。钻探对采空区的具体分布、走向以

及采空区的规模大小的探明最具说服力。但钻孔主要

出于对前两种方法的验证。以及对采空区的进一步探

测, 如果用于发现采空区则显得有些盲目。

上述对采空区的几种探测方法存在一定缺陷, 在

实际应用中要相互配合使用才能发挥最佳效果。

2处理方案的确定

采空区处理方案有以下几种: ①填碎块石; ②反

挖回填; ③炸塌; ④设计高架桥跨越采空区; ⑤注浆。

结合采空区的实际情况, 经比较确定采用注浆方案。

在采空区注浆, 必须解决以下几个问题: ①设计

要求先抽水后注浆, 确认施工中抽水的可行性; ②满

足工程质量以最低成本的浆液组成材料及最佳配比;

③浆液固化收缩对路基的影响如何降低到最低限度;

④采空区为一连通的整体, 如何控制浆液不流到处理

范围以外。

针对这些问题, 我们采取了如下措施: ①抽干水

的可能性小, 可采用如水下砼浇灌作法一样进行水下

注浆; ②通过试验选择水泥∶水∶粉煤灰= 2195∶1∶

31428 的配合比, 满足水固比为1∶115 及水泥占固比

为20%～30%的要求; ③采用压力复灌方法, 解决固

化收缩问题; ④采用巷通堵头的方法, 控制浆液不流

到处理范围以外, 封堵用的浆液, 必须加一定量的水

玻璃作为速凝剂来加强封堵效果。

3采空区处理范围的确定

采空区处理范围的确定亦是本方案的关键, 其处

理范围确定分两步走: ①采空区下伏深度及规模是否

X 收稿日期: 2002204218

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对路基的稳定构成威胁, 也就是需不需要处理; ②采

空区处理的临界点确定, 也就是处理多少的问题。

采空区处理范围的确定, 依据煤炭部行业标准

《“三下”开采规程》进行。煤层开挖深厚比H m <

30 时地面为非连续变形, 地面可能出现塌陷坑, 将会

严重影响路基质量。因此, 要经计算, 按规范的破坏

等级, 决定采空区是否需要处理。同时根据国家有关

规定(高速公路占地边界线外20 m 为围护带宽度),

用确定煤柱边界的方法确定采空区需处理的临界范围。具体作法是:

1) 采用垂直剖面法, 按地表特征选择几条垂直于

公路中心线的剖面。

2) 根据围护带宽度和各剖面的参数绘制煤柱, 并

图解求得各剖面中心距端点水平距离, 按各剖面所得数据将剖面端转绘到平面图上, 然后将平面图上煤柱角点顺序自然连接组成煤柱边界线亦为采空区处理范围(见图1)。

图1路基采空区处理范围剖面图

4采空区注浆施工

411注浆孔的布置

注浆孔布置的总体原则是先中后边, 先深后浅, 即

先布置路基范围内的注浆孔, 然后布置边坡范围, 最

后是围护带范围(如果需要封堵时, 优先布置封堵孔)。布孔时, 要充分考虑地形情况及所掌握的采空区情况。孔间距与注浆速度有一定的关系, 实际施工中, 布孔间距最小为18m, 最大为32m, 实践结果证明:

该间距满足注浆要求。

412注浆的实施

1) 钻孔: 采用钻机在已确定的注浆孔位置进行钻

孔, 根据布孔原则, 优先对封堵孔及路基位置孔进行

钻孔。2) 封堵: 在大量注浆施工前, 先实施封堵注浆。

3) 注浆: 先采用输浆钻杆静压注浆, 待浆液溢出

观察孔后, 提出输浆钻杆加压注浆。

4) 复灌: 浆液终凝后, 再钻孔复灌。

413注浆应注意的问题

1) 注浆的同时, 必须要有观察孔。

2) 注浆时, 输浆钻杆一定要下入孔内采空区底

部, 以便注浆排水, 防止浆液被水稀释。

3) 泵送过程最好连续, 如出现中断, 则时间不能

超过浆液的初凝时间。

4) 注浆孔孔口必须有加压套管, 并在孔口设置阻

塞器, 保证加压的实现。

5) 从注浆完到复灌的时间, 必须大于浆液固化时

间, 对比加压复灌量与理论计算值, 确定复灌效果。

5注浆效果的检验

511物探验证采空区的处理效果

同物探探测采空区的原理相同, 其探测没有显示

出有采空区, 说明采空区的处理达到了一定的效果。512钻孔取芯

在两注浆孔之间, 钻孔取芯, 通过从钻孔过程是

否掉钻, 以及芯样的完整性等方面来看, 采空区的处

理效果较好。