注浆法在煤矿采空区地基处理中的应用分析

摘 要 随着对煤炭资源的开采，有许多的煤矿采空区出现。如何对煤矿采空区进行地基处理是一个比较重要的问题，文章针对采空区地基处理使用的注浆法进行分析，分别讲述了在地基处理中注浆法的基本原理和效果，然后从地基处理工程的流程上分析注浆法的应用。

关键词 注浆法；煤矿采空区；地基处理；分析

中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0118-02

1 建设土地需求紧缺以及煤矿采空区处理的急迫性

随着煤炭资源的过度开采，导致了许多矿区地面出现了很大程度的沉降，并且伴随着自然或认为的一些原因加剧了地面塌陷的可能性。更有甚者，有些非法的小型煤矿不顾环境恶化胡乱采挖，而且不按照国家相关规定对附近房屋进行保护，导致有些居民房主墙体开裂，道路塌陷引发交通事故，给人们的居住环境与出行安全造成重大影响。鉴于此，对于煤矿采空区的范围治理一定要考虑各种可能性，保证采空区地基处理范围的合理性与准确性。

2 在煤矿采空区地基处理中注浆法的原理及意义

所谓煤矿采空区是指，地下煤矿层被挖完之后，其周围的岩石骤然滑落而引发的岩层错位或断裂，从而在地下岩层中形成孔洞或裂缝。

注浆法，顾名思义是根据液压、电气学或者气压的压力，将特定物质形成的浆体压注到地下岩石层的裂缝和孔洞中去，使得浆体充实孔洞和裂缝，增强地基的承载重量的能力，从而保证采空区上方的房屋、建筑安全、稳定。一般情况下，采空区使用压入式注浆的方法，在地下无其他扰动的条件下，利用内外的大气压差，使得浆体渗入进到地下采空区的孔洞中。在采空区使用注浆法进行地基的处理以后，能够使得采空区防漏、纠偏、加固以及防渗等。

3 注浆法在煤矿采空区地基处理中的流程工艺分析

3.1 确定煤矿采空区地基处理的范围

塌陷到表面的煤矿采空区无疑对建筑物的地基是有害的，对于那些采空较深、垮落并没有到地表的，应当对其进行分析，确定其能够承受住附加重量避免塌陷。对于煤矿采空区的范围确定一定要考虑各种可能性，保证处理范围的合理性与准确性。

3.2 工程前期准备

煤矿采空区注浆法处理地基工程需要直径127 mm的无缝钢套管和制作浆体所需的材料，考虑到成本控制，浆液材料应当就地、就近取材，包括工业废渣、硅酸盐水泥、石粉、水玻璃掺合剂以及自来水。

所需要的施工设备有：工程钻机、多台搅拌机、高压注浆管以及泥浆泵。工程施工人员按照不同分工分为注浆组与钻机组，每组两班，每班七到八个人。

3.3 设计钻孔与放线测量

按照前面所做的处理范围，并根据浆体压力理论计算出注浆孔的半径、间隔与数量。在工程处理现场，根据相关图纸，专业测量人员利用专业仪器（如经纬仪、水准仪）对地基处理施工放线。在进行孔洞开钻前，技术人员要到场测量并确认，保证不大于0.5 mm的孔位误差。

3.4 浆液制作工艺

首先，根据每次所要配制的浆液的量计算出各个材料的用量、所需水的体积，在浆液制作的过程中必须对粉煤灰、水泥的重量进行测量抽查，然后根据现场钻探的需要，实验出合适的材料配比，确保所制的浆液符合标准要求，最后要针对不同的采空区控制浆液的配比材料，满足工程的实际需要。

3.5 压入式注浆施工工艺

在实际对煤矿采空区地基进行注浆处理时，为了确保工程的质量，避免浆液流到非注浆区域，在注浆工程实施中应当要先对边界进行注浆处理，而后才是采空区的中间部分；边界区域要用稠浆，中间注浆孔用稀浆。

1）对场区帷幕孔的注浆要求。浆液的配合比要求1：0.5：1，为减少浆液流动的距离需要加入水玻璃加速其凝聚，并且投入大量的石粉，使得采空区空隙快速充填，延长间歇时间促使注浆液尽早凝固。为了避免跑浆，需控制注浆的用量与次数。

2）中间孔的注浆要求。首先用自来水对孔壁进行清洁处理，保证孔内通畅，以此来确保浆液能够顺利注入。注浆采用间歇注浆法，浆液的浓度要求先稀后稠，每次注入浆液不得超过65立方米。在注浆的过程中，要对相邻的孔洞进行观察，根据相邻孔的反映现象，及时调整实际注浆中的操作。

3）在进行注浆时，要避免在极短的时间里把大量的粉煤灰水泥浆注入钻孔中，当需要较大量的浆液时，一定要用辅助设施——漏斗状的注入器，将粉煤灰用纯水泥浆液带入钻孔内。

4）注浆的质量要求。在注浆法的施工当中，对于煤矿采空区较大的范围，要采用静注法与加压注浆法相结合的综合性方法，要求，浆液结石率均大于85%，注浆充填率要高于75%，结石体的单向抗压能力要大于500 kPa。

5）停止注浆的标准要求。当孔口管压力到达0.5 MPa时，采用灰、水比为2：1的水泥浆液进行注入；当注入孔口的管压力达到1 MPa时，继续增大压力进行封顶灌注，同时为了保证孔口压力的稳定性，每分钟泵量应当小于30 L，超过30分钟后应当立即结束此孔口的注浆操作。

3.6 注浆法处理效果检测

在注浆处理工程完成之后，根据依据《直流电阻率法技术规范》、《岩土工程勘察规范》的要求，需要采用高密度电法对注浆的效果进行检测，主要对水泥填充物的强度检测、采空区内的阻抗检测、是否漏水、漏钻等检测，并对施工过程中留存下来的试样进行检测，要求其结石率不低于85%。

4 结束语

利用注浆法对煤矿采空区内的建筑地基进行加固处理，能够有效地避免地面因采空区的原因发生塌陷的情况。注浆浆液的主要材料选取当地的工业废料，利用水泥与粉煤灰的适当比例进行搅拌，能够提高浆液的粘着性，使得浆液注入到地层中的孔洞和缝隙中，能够非常有效地起到充填、支撑的作用进而确保采空区建筑物的整体安全性，才能够保证居民的生命财产安全与出行安全，才能解决煤矿省份的建筑用地紧缺的困难境地。

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作者简介

许黎（1971-），男，湖北荆州人，讲师（资源勘查系教师），中国地质大学（北京）地球化学专业理学硕士。endprint