合理確定采空區(qū)治理注漿孔間距

1、合理確定采空區(qū)治理注漿孔間距 合理確定采空區(qū)治理注漿孔間距 摘要：以某鐵路采空區(qū)治理工程為例，根據(jù)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并根據(jù)該采空區(qū)特點(diǎn)，合理確定采空區(qū)注漿孔孔間距，有效指導(dǎo)工程實(shí)踐。 關(guān)鍵詞：采空區(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)注漿孔間距 中圖分類(lèi)號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 隨著地下煤層的開(kāi)挖不斷，采空區(qū)上覆巖層頂板斷裂、破碎而冒落延伸到地表后，造成地面拉裂、塌陷、傾斜等不良地質(zhì)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著鐵路的建設(shè)與平安運(yùn)營(yíng)，必須對(duì)采空區(qū)進(jìn)行治理。注漿壓力、漿液配合比等參數(shù)的大小將決定漿液的擴(kuò)散半徑和充填、壓密效果，注漿壓力大，注漿孔孔間距受地質(zhì)條件、及其他注漿工藝參數(shù)影響，注漿孔間距越小，空隙中漿液充填的程度較高1、2

2、，但容易較大程度地增加采空區(qū)治理工程投資，造成浪費(fèi)，因此，在確保良好的采空區(qū)治理效果前提下，合理確定注漿孔間距尤為重要。 1.工程概況 新建東平鐵路在東都鎮(zhèn)經(jīng)沈村礦區(qū)，DK1+480DK3+522地面下有多層、富水、煤層采空區(qū)分布,其中DK2+530DK2+590為斷層保護(hù)煤柱，線(xiàn)下空間上分布45層復(fù)雜采空區(qū)，采空區(qū)變形引起地面多處塌陷、不均勻下沉及房屋變形,對(duì)東平鐵路工程的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)平安產(chǎn)生嚴(yán)重影響，設(shè)計(jì)采用自上而下逐層注漿，然后復(fù)鉆至下一層采空區(qū)進(jìn)行注漿的方法對(duì)采空區(qū)進(jìn)行治理，遇見(jiàn)較大空洞時(shí)充填粗骨料，注漿終止壓力為1.0MPa。沿鐵路線(xiàn)方向該采空區(qū)各煤層采空區(qū)情況統(tǒng)計(jì)如表1。 表1 各煤

3、層采空區(qū)情況統(tǒng)計(jì)表 根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采空區(qū)注漿壓力過(guò)大時(shí)引起注漿管封孔失效，易出現(xiàn)從孔口周邊返漿、注漿壓力加不上去等問(wèn)題；同時(shí)如采用塑料管作為注漿管，復(fù)鉆時(shí)將破壞已經(jīng)澆筑的注漿管，后續(xù)注漿時(shí)需要在鉆至下一層采空區(qū)后重新澆筑，不僅浪費(fèi)材料，而且延誤后續(xù)施工，因此必須對(duì)封孔工藝進(jìn)行完善。 2.采空區(qū)特點(diǎn) 煤系地層中煤層采空后形成采空區(qū)，其上覆巖層工程地質(zhì)穩(wěn)定性變差，易發(fā)生冒落，不同特點(diǎn)采空區(qū)對(duì)注漿工藝及參數(shù)有較大影響，該采空區(qū)具有以下特點(diǎn)： 煤層采空區(qū)緩傾。該采空區(qū)位于向斜的東翼，總體形態(tài)為一單斜構(gòu)造，傾角18°。 多層采空區(qū)。礦區(qū)范圍煤層比擬集中，煤層間距不大，一般開(kāi)采層數(shù)為3-4層。

4、重復(fù)采動(dòng)。根據(jù)調(diào)查資料分析，該采空區(qū)開(kāi)采歷史悠久，淺層煤層開(kāi)采較早，隨著采煤技術(shù)的不斷開(kāi)展，較深層的煤層陸續(xù)開(kāi)采。 采空區(qū)埋深較淺。該煤系地層傾角較小，各煤層淺部均有露頭，地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，埋深較淺。 3.注漿孔孔間距影響因素分析 采空區(qū)注漿孔間距影響因素較多，主要受地下空洞的連通性、漿液的黏滯性與濃度、注漿壓力的大小和持續(xù)注漿時(shí)間等因素影響，連通性越好、漿液濃度越小、注漿壓力越大、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，相同注漿條件下擴(kuò)散半徑就大，注漿效果越好。 根據(jù)擴(kuò)散半徑理論，不同鉆孔間距與漿液擴(kuò)散半徑如下： R0.6R0 R漿液擴(kuò)散半徑； R0鉆孔間距。 鉆孔間距為20m擴(kuò)散半徑R0.6×20=12m；

5、鉆孔間距為15m擴(kuò)散半徑R0.6×15=9m； 鉆孔間距為10m擴(kuò)散半徑R0.6×10=6m。 因此合理確定注漿孔間距對(duì)漿液擴(kuò)散半徑影響顯著，直接影響這采空區(qū)治理效果，因此必須合理確定采空區(qū)注漿孔間距，孔間距過(guò)大，注漿效果較差，孔間距過(guò)小，增加不必要的工程投資。 4.注漿孔孔間距現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 為了模擬地下采空區(qū)漿液擴(kuò)散情況，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的傾斜底板注漿材料擴(kuò)散模擬，試驗(yàn)選用與地面成18°角的平板作為采空區(qū)底板，向平板上緩緩傾倒?jié){液，模擬采空區(qū)注漿情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出如下結(jié)論： 2：8漿液的擴(kuò)散范圍很大； 砂+2：8漿液的擴(kuò)散范圍很大； 在漿液里邊加速凝劑可以適當(dāng)降低注漿

6、材料的擴(kuò)散范圍，很大程度上減少漿液流失； 試驗(yàn)段施工期間按照設(shè)計(jì)施工方案并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況考慮，孔間距暫按路基范圍內(nèi)排距、孔間距均為15m，路基坡腳外至采空區(qū)處理邊界排距、孔間距均為20m，相鄰排孔交錯(cuò)布置，每層采空區(qū)最外邊一排為帷幕孔。為確定注漿效果，采用以上孔間距進(jìn)行了試驗(yàn)性施工，通過(guò)檢查孔的鉆探情況、孔內(nèi)彈性波CT及地震波CT等物探方法對(duì)試驗(yàn)性施工的注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)，分析漿液的擴(kuò)散半徑，進(jìn)而驗(yàn)證上述孔位布置間距排距是否合理。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，注漿孔孔間距為15m時(shí)，采空區(qū)注漿效果良好，采空區(qū)充填率達(dá)87%，鉆探驗(yàn)證時(shí)，鉆孔輕微漏水，注漿孔孔間距為20m時(shí)，采空區(qū)注漿效果較好，采空區(qū)充填率79%，鉆探驗(yàn)證過(guò)程中整體效果良好，個(gè)別區(qū)段漏水稍嚴(yán)重。 5.結(jié)論 注漿孔孔間距受地下采空區(qū)的連通性、漿液的黏滯性與濃度、注漿壓力的大小和持續(xù)注漿時(shí)間等因素影響，合理的注漿孔間距，不僅保證良好的注漿效果，還能很大程度上節(jié)省工程投資，設(shè)計(jì)施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理確定注漿孔間距，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證進(jìn)行合理優(yōu)化。該工程通過(guò)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定：路基范圍內(nèi)排距、孔間距均為15m，路基坡腳外至采空區(qū)處理邊界排距、孔間距均為20m是合理的?？蔀榻窈蟛煽諈^(qū)治理設(shè)計(jì)、施工提供成功借鑒。 參考文獻(xiàn)