煤矿采空区注浆治理中重点和难点的分析

马可

摘 要：该工程为注浆治理工程，在注浆过程中，如何把握钻孔的角度、方位、穿越岩石的破碎带以及注浆效果和封孔，成为了整个注浆系统中最为重要的工作，因为它关系到注浆质量的好坏，并且如何协调好注浆压力与注浆量，也是整个注浆治理中的重点与难点。

关键词：冒浆 串浆 封孔 施工顺序

中图分类号：TU746 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0092-01

七、八十年代董家沟煤矿开采过程中，该路段形成了多处地下采空区，并发生过地面塌陷和地裂缝地质灾害。鉴于某城市快轨通过该段采空区，该采空区经勘察评价为非稳定采空区，存在一定的隐患，需进行治理。

1 工程概况

煤矿采空区顶板的岩性

（1）第四系松散层，自西而东埋深逐渐变浅，岩性为回填土、粘土、粉质粘土为主。

（2）基岩，岩性为灰岩、页岩、砂岩、煤层，两侧岩性以灰岩为主，含砂岩夹层。中部地层沉积次序乱，层位极不稳定，含煤的层位呈蜂窝状，可分为二层，总体上也是自西而东埋深逐渐变浅。

2 施工重点、难点以及关键技术、工艺分析

本工程是采空区治理，治理方法以注浆为主，注浆目的是填充采空区与巷道。主要是通过钻孔将水泥浆注入地下原有煤矿的巷道或采空区。

（1）钻孔主要由斜孔、垂直孔、抽水孔等三部分组成。钻孔的成孔速度与质量是本工程施工的重点之一。而难点是如何控制钻孔的角度、方位以及如何穿越岩石的破碎带。关键技术是成孔工艺。

①垂直钻孔的难点是在钻孔过程中穿越岩石破碎带而未进入指定注浆部位（采空区、巷道和溶洞）时，当循环液渗漏严重时，应投放黄泥球，用其高稠度来堵破碎裂隙，若投球堵漏效果不佳或钻进困难，必要时改投水泥，停止钻进，让水泥凝固6 h后再继续复钻。

②对于斜孔，其钻孔的角度与方位至关重要。角度要根据设计给定具体孔位的角度施工钻孔。方位则要根据现场测放的实际位置现场进行确定，但原则一是尽量垂直于快轨的走向且朝向快轨路基下侧。二是要朝向采空区方向，特别是巷道方向。

（2）注浆效果是本工程施工的重点之一。其效果如何将直接关系到整个治理工程的质量能否达到合格标准。注浆压力是控制注浆效果的一个重要环节。应先根据设计的注浆压力在和现场试验钻孔注浆所得的效果后，加以调整。针对本工程还应注意，注浆压力过小，达不到设计的理想效果，压力过大，可能在场区及其周边发生串浆或地表冒浆等情况。所以进行及时调整注浆压力。

本工程的注浆关键技术与工艺是如何协调好注浆压力与注浆量，使其成为一个统一的有机整体。

①注浆中断：如不能立即恢复注浆或灌注浓浆有埋管危险时，应上提注浆管，以免造成埋管事故。待具备冲洗条件时，再进行强力冲洗，以恢复注浆条件。因采空区充填物等原因，有时注浆管不能下到设计位置时，应及时补钻或冲洗等有效方法使注浆管能够下至设计位置。冲洗无效时，应立即扫孔至孔底，并用压力水冲洗后，重新开始注浆。当恢复注浆后，注入率明显减少，并在短时间内停止吸浆时，应采取补救措施。

②串浆：对于本工程来说，采空区范围大，采空区范围的钻孔很有可能会出现串浆现象。对于巷道来说，也可能会发生类似情况。为防止串浆的主要措施为：适当地延长相邻两个次序先后施工的间隔时间。待前一次序孔注浆的浆液基本凝固后，再开始后一次序孔的钻注工作。

③冒浆：在注浆过程中，有时浆液会沿着裂隙或层面等往上串流而冒出地表，本工程注浆施工时应特别注意治理区旁边的虾池的变化，一旦发生冒浆，后果严重。所以在施工虾池附近的钻孔注浆时，应尽量降低在虾池旁的钻孔注浆的压力，但必须满足设计要求。

④大量漏失：对于本工程来说，注浆主要地段为采空区、巷道和溶洞等范围，需要的注浆量比较大，属于正常现象。但对于南北最外侧的帷幕孔来说，已超过设计的注浆量或远远超过设计的注浆量时，应停止注浆，分析原因。应采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法来灌注。必要时应加大速凝材料或调整沙浆比例来处理。

⑤涌水处理：当施工到有溶洞发育或可能发生涌水的钻孔时，可以适当增加速凝材料的含量或加大注浆压力，必要时可以采用自上而下分段进行注浆。

由以上发生各种情况可以看出：根据注浆试验来调整设计参数是必不可少的。所以对于施工中遇到的不可预见的复杂情况来说，在设备、工艺技术、材料方面应事先做好充分准备，以应付各种突发的情况。对于不稳定的采空区或巷道（已发生塌落现象），施工时严格控制注浆压力，以避免进一步的破坏；采用间歇式注浆的方式，少注多灌。

（3）封孔是注浆施工中最后一道重要工序，封孔的好坏，直接影响到注浆施工质量。因此，在被注孔施工完毕后，应采用浓水泥浆或水泥沙浆进行回填封孔，尤其在帷幕注浆施工中，封孔很重要。

（4）施工顺序对于本治理工程来说，直接关系到治理注浆效果。治理区快轨南侧离虾池较近，北侧离辽河东路相临。

本工程的施工顺序为：先施工排水孔。然后，按地层倾向，先施工采空区底板标高，由南到北的顺序先施工帷幕孔，再施工注浆孔。再结合4个施工工段（采空区轨道南、采空区轨道北、巷道轨道南、巷道轨道北）可同时进行施工工作。

（5）根据设计质量检测钻孔可安排在注浆质量可能的最弱部位。那么最弱的部位的选择是质量检测的关键。

对于巷道来说，相临钻孔之间可能为注浆质量的最弱部位。对于采空区，除了相临钻孔之间还有采空区的边缘地段，同时也要考虑快轨正下方两斜孔的中间位置。

3 结语

在治理采空区及巷道工程中，地层裂隙是注浆浆液的流动渠道，是不可控制的因素，注浆工艺、浆液配比、注浆压力等是可控的。注浆工艺、浆液配比、注浆压力应根据治理工程的特点和注浆试验具体确定，在注浆施工过程中，应跟据具体情况对其进行调整。

参考文献

[1] 梁炯.锚固与注浆技术手册[M].北京：中国电力出版社，1999.

[2] 林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2005.

[3] 毛洪渊，于文.地基与基础施工[M].北京：中国铁道出版社，2002.

[4] 龚晓南.地基处理手册[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[5] 常士骠，张苏民.工程地质手册[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[6] JGJ 79-2012.建筑地基处理技术规范[S].endprint