采空區(qū)上的大型水泥生產(chǎn)線(xiàn)工程地基與基礎(chǔ)治理技術(shù)分析.doc

采空區(qū)上的大型水泥生產(chǎn)線(xiàn)工程地基與基礎(chǔ)治理技術(shù)分析許稀罕(河南焦作煤業(yè)集團(tuán)公司電業(yè)分公司，河南焦作454000)摘要該文對(duì)采空區(qū)上的大型水泥生產(chǎn)線(xiàn)工程地基與基礎(chǔ)治理技術(shù)進(jìn)行了分析，對(duì)國(guó)內(nèi)今后合理開(kāi)發(fā)大面積煤礦采空區(qū)具有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞采空區(qū)地基處理注漿煤礦開(kāi)采后留有大量的采空區(qū)，當(dāng)?shù)乇碛米鹘ㄔO(shè)用地時(shí)需要對(duì)地基與基礎(chǔ)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)和治理。地表與巖層的變形與移動(dòng)，破壞了建(構(gòu))筑物的初始平衡狀態(tài)，導(dǎo)致其變形，直至破壞。采區(qū)地表與巖層的變形、移動(dòng)日益成為礦區(qū)及民用建筑乃至礦業(yè)發(fā)展的制約因素。河北邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)金牛水泥廠22500t/d水泥生產(chǎn)線(xiàn)是建立在煤礦采空區(qū)上的工程項(xiàng)目，工程載荷大，對(duì)沉降非常敏感，其窯尾單柱載荷1200kN，熟料庫(kù)單庫(kù)重4105kN，建(構(gòu))筑物載荷為300767kNm2，擬建場(chǎng)地采空區(qū)埋深僅3010m，上部巖石為風(fēng)化軟巖，施工難度非常大。1水泥廠主要建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)特征一條2500t/d新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)有52個(gè)子項(xiàng)，其中主要建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)形式及特征見(jiàn)表1。表1建筑物結(jié)構(gòu)形式及特征序號(hào)建(構(gòu))筑物名稱(chēng)結(jié)構(gòu)形式平面尺寸(m)建筑高度(m)基礎(chǔ)形式載荷特征(kN)采空區(qū)的處理方式1石灰石均化堆場(chǎng)圓形鋼彎頂結(jié)構(gòu)86(單層)2917單獨(dú)未處理2生料庫(kù)鋼混筒倉(cāng)154700環(huán)形152935全充填注漿3生料粉磨鋼混框架142753245單獨(dú)單柱7330全充填注漿4煤粉制備鋼混框架103251700單獨(dú)單柱5637全充填注漿5燒成窯頭鋼混框架165308.07單獨(dú)單柱41007全充填注漿6燒成窯中鋼混大塊式435l047大塊式基礎(chǔ)(三個(gè))單個(gè)基礎(chǔ)15666全充填注漿7燒成窯尾鋼塔架141658197整板基礎(chǔ)單柱19019全充填注漿8熟料儲(chǔ)庫(kù)鋼混筒倉(cāng)264250樁基礎(chǔ)庫(kù)重511203半充填注漿9水泥粉磨鋼混框架235601650半充填注漿10水泥儲(chǔ)庫(kù)鋼混筒倉(cāng)3600整板基礎(chǔ)單庫(kù)124540半充填注漿2采空區(qū)注漿處理技術(shù)由于新建水泥廠后產(chǎn)生較大的附加載荷，巖體應(yīng)力會(huì)發(fā)生較大變化，而且窯尾、窯中和石灰石均化場(chǎng)等地段采空區(qū)埋深較淺，加載后地表仍有發(fā)生較大變形的可能性，加之采空區(qū)原頂板炭質(zhì)泥巖均發(fā)生冒落，冒落高度510m，冒落層破碎松散。因此需在主生產(chǎn)線(xiàn)及重要建筑物區(qū)段對(duì)采區(qū)進(jìn)行注漿處理。依據(jù)水泥生產(chǎn)線(xiàn)不同單位工種所需不同地基承載力的具體情況，對(duì)水泥生產(chǎn)線(xiàn)(窯系統(tǒng)、生料系統(tǒng)、煤磨及電力室、中央控制室、耐火磚庫(kù)等)采用地下采空區(qū)全部充填注漿處理，對(duì)水泥粉磨、熟料庫(kù)、水泥儲(chǔ)庫(kù)區(qū)段的地下采空區(qū)采用半充填注漿處理，即通過(guò)注漿形成頂托砂巖頂板的柱或條帶，單柱直徑67m。注漿起止深度為2#煤井底板以上810m(主要指采空區(qū)冒落帶高度)。21采空區(qū)(地基)注漿施工技術(shù)注漿順序按照先疏后密，先內(nèi)后外，先下游后上游的原則實(shí)施，加密孔按照相鄰孔施工結(jié)束24h后施工。注漿孔的平面誤差不大于10cm，孔深誤差不大于20cm，孔底最大偏差不大于15m；應(yīng)有不少于注漿孔總數(shù)5的鉆孔鉆取巖芯，取芯孔在整個(gè)注漿區(qū)要分布均勻，巖芯RQD值不低于85。成孔采用清水鉆進(jìn)，冒落帶及采空區(qū)成孔直徑不大于108mm。制漿采用325級(jí)普通硅酸鹽水泥，粉煤灰二級(jí)以上；注漿采用兩類(lèi)三種漿液；第一類(lèi)為水泥漿，水灰比1：1；第二類(lèi)為水泥、粉煤灰漿，水固比l：1(采空區(qū)上部漏水嚴(yán)重的地段、序孔、成孔時(shí)返沖洗液的孔)和075：1(下部冒落帶、采空區(qū)段、落鉆段采用本類(lèi)漿液)，水泥和粉煤灰的比例為6：4。各類(lèi)漿液要攪拌均勻，采用普通攪拌機(jī)時(shí)，攪拌時(shí)間不得小于60s，采用高速攪拌機(jī)時(shí)不得小于30s。注漿的計(jì)量要采用流量計(jì)或經(jīng)事先標(biāo)定的具有明顯標(biāo)記的容器進(jìn)行計(jì)量，誤差應(yīng)小于5。如上部巖層發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重漏水地段(正常鉆進(jìn)孔內(nèi)不返水)或鉆進(jìn)過(guò)程中遇到煤層頂板炭質(zhì)頁(yè)巖時(shí)，須做單點(diǎn)壓水試驗(yàn)，當(dāng)單位吸水率大于007Lminm時(shí)應(yīng)進(jìn)行注漿。在頂板冒落帶及采空區(qū)內(nèi)注漿應(yīng)分段進(jìn)行，注漿長(zhǎng)度不宜大于5m，否則注漿管下放至孔底的距離不應(yīng)大于1m。注漿塞應(yīng)塞在孔壁完整處或已灌段段底以上1m處，以防漏漿。在某一注漿段當(dāng)某一比級(jí)的漿液注入外圍I序下游孔已大于3000L/m，其它孔大于2000Lm，或注漿時(shí)間已達(dá)2h并且注入率和壓力沒(méi)有明顯變化時(shí)，漿液應(yīng)加濃一級(jí)；當(dāng)注漿量大難以結(jié)束時(shí)，應(yīng)采用低壓限量間歇灌漿或在漿液中摻入緩凝劑(、序孔除外)。采用一般漿液時(shí)待凝時(shí)間為36h，摻入速凝劑時(shí)可視摻入量的多少來(lái)決定。注漿壓力根據(jù)孔順有所差異，I順孔1MPa，順孔15MPa，順孔20MPa。在規(guī)定壓力下，當(dāng)有效注漿段注入率不大于6Lminm，持續(xù)30min灌漿可結(jié)束。所有注漿孔注漿結(jié)束時(shí)，均應(yīng)進(jìn)行封孔注漿，漿液采用水泥灰比為1：1的水泥漿，壓力1MPa，注漿管下放至孔底的距離應(yīng)小于50m。22注漿質(zhì)量檢驗(yàn)采用單點(diǎn)壓水試驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)單位吸水率小于007Lminm時(shí)方為合格，檢查孔數(shù)量不應(yīng)小于注漿鉆孔總數(shù)的5，檢查孔結(jié)束后應(yīng)封孔，方法同注漿孔；檢查時(shí)間應(yīng)在注漿結(jié)束后3日后進(jìn)行，檢驗(yàn)孔段的合格率應(yīng)在80，不合格孔段的吸水率不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的2倍，且不集中，注漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。但是下列情況應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)注和補(bǔ)驗(yàn)：在采空區(qū)及頂板頁(yè)巖段出現(xiàn)明顯的落鉆和視落鉆現(xiàn)象，即進(jìn)尺非常快；檢驗(yàn)孔在采空段和炭質(zhì)頁(yè)巖段正好打在原來(lái)所留的煤柱上，壓水試驗(yàn)結(jié)果大于01Lminm。注漿加固力學(xué)性質(zhì)檢驗(yàn)應(yīng)在注漿結(jié)束28d進(jìn)行，最后一個(gè)注漿段進(jìn)入采空區(qū)底板不小于1m，并取得較完整的巖芯；當(dāng)、序鉆孔遇到煤柱時(shí)，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整鉆孔位置。3結(jié)語(yǔ)注漿后各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了場(chǎng)地的穩(wěn)定性，經(jīng)勘探后評(píng)價(jià)該場(chǎng)地適合2500td水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)。對(duì)該工程項(xiàng)目