采空区注浆方案

１、治理方案选择

依据《矿山开采沉陷学》理论及煤矿“三下”采煤经验，结合国内多个采空区治理工程实践,通常采用条带式注浆法与全胶结注浆法。

条带式注浆法就就是在采空区影响范围内，在采空区形成类似煤炭系统得“保安煤柱”,起着支撑采空区及上覆岩层得作用,该方法材料用量较小，但施工相对复杂。

全胶结注浆法就就是在采空区影响范围内,按一定孔距与排列方式,布设足量得注浆孔,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,同时采空区得浆液形成得结石体对其上覆岩层形成支撑作用,阻止上覆岩层得进一步冒落塌陷。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得经验,该方法施工相对简单,安全性高,施工工艺成熟,施工易于管理，但缺点就就是材料用量较大。

两种方法比较，本次注浆采用全胶结法。

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,地表变形破坏严重,采空区治理长度应考虑增加覆岩移动角影响范围内得治理长度。

2、2采空区治理宽度

采空区治理宽度可按如下公式计算:

①倾斜岩层时路线与岩层走向平行或者斜交：

L＝D+2B+（2hｃtgφ+H下ctgβ‘＋H上ｃtgγ’)

②水平岩层时：

L=Ｄ+2B＋2(ｈctgφ+Hｃtgδ）

式中:L——垂直铁路中线得水平方向宽度(m);

Ｄ——铁路路基底面宽度（m);

Ｂ——路基维护带一侧得宽度(一般为１０m);

h——上覆松散层厚度(m)；

Ｈ——采空区上覆基基岩厚度（ｍ）;

φ——松散移动角(°)，一般取４5°;

δ——走向方向采空区上覆基岩移动角(°);

β‘——下山方向采空区上覆基岩移动角(°);

γ’——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得矿层体积乘以回采率,并扣除采空区因顶板冒落已经产生得变形。

全胶结注浆治理得实质就就就是以水泥粉煤灰浆液对采空区空隙体积进行充填与固结。

总注浆量可按下式估算:

式中:-采空区总注浆量(ｍ3);

-采空区治理面积(m２)；

-采空区煤层厚度(m);

-采空区剩余空隙体积率,即煤层被采出后,原空间经塌陷冒落岩块充填后剩余得空隙率,其取值在0、2~1之间；

-煤层采出率,参照采掘平面图经矿山调查选取;

-浆液损耗系数,经验值取1、1～1、5;

－注浆充填率,经验值取0、9;

-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、0～1:1、4,水泥含量占固相得３0%,粉煤灰占固相得７0％,帷幕孔根据具体情况采取较稠得浆液或在浆液中掺加水泥质量得２%速凝剂(水玻璃,模数２、4~3、4，浓度3０ºBe~40ºBe),使注入采空区得浆液尽快凝固,以形成帷幕,防止浆液流失。

5、2 注浆孔(帷幕孔)设计

1)钻孔布设

注浆孔设计得深度为地面至采空区煤层底板以下１、5m，注浆孔得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变径处得深度。

为了防止在压力注浆过程中浆液得四处蔓延,为此设计了帷幕

孔。帷幕孔布在处理区周边,孔距根据经验可选择１８~20ｍ。

注浆孔在采空区治理范围内梅花型布置,注浆孔孔距1０~20m,排距10~2０m。

为检查施工质量，通常按灌浆孔得2～5%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得深度。

2）钻孔结构

基岩止浆部位注浆管法兰盘

采空区注浆管接口

覆盖层及风化带 (1）孔深

采空区注浆孔(帷幕孔)设计深度为ｍ,实际以揭穿采空区底板0、3~０、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得5%。采空区段与岩层破碎段岩芯采取率不低于３０%,其它部位不低于60％。

（４)止浆

可采用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控制

6、1 工艺流程概述

采空区治理工艺流程就就是采空区治理工程得核心内容,就就是关系到采空区治理工程质量与效益得关键环节，包括成孔工艺、制浆工艺、注浆工艺等一系列前后连续、配合紧密得工艺流程。

采空区治理工艺流程内各环节得相互关系如下图所示:

6

1)

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,可视具体情况进行调整。

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2～3个取芯钻孔，对地层情况进行勘测与验证,确定与指示周边钻孔得钻进层位,其余钻孔可参照取芯钻孔得钻进情况实施不取芯钻进。

为保证按时完成治理施工任务,须采用相应得施工工艺与施工设备。

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;中等及微风化基岩选用复合体钻头钻进。

施工设备需采用1０台以上得工程地质钻机,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:

①用Φ130mm钻头开孔,钻进至基岩面下5m后，下入127mｍ套管护壁,然后变径Φ89mm。

②用Φ８9mm钻头,钻进至采空区中得塌陷冒落或煤层底板０、３～0.５m终孔。

③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

①钻孔位置要与测量所定孔位一致,偏差不应超过0.5ｍ,如因地形影响钻机不能就位时,报技术部视具体情况，请示监理工程师变更孔位,不得擅自改变孔位。

②钻孔测斜频率：在终孔前测量一次孔斜(顶角、方位角),要求