1、1、治理方案選擇依據礦山開采沉陷學理論及煤礦“三下”采煤經驗，結合國多個采空區治理工程實踐，通常采用條帶式注漿法和全膠結注漿法。條帶式注漿法是在采空區影響圍，在采空區形成類似煤炭系統的“保安煤柱”，起著支撐采空區及上覆巖層的作用，該方法材料用量較小，但施工相對復雜。全膠結注漿法是在采空區影響圍，按一定孔距和排列方式，布設足量的注漿孔，用鉆機成孔，通過注漿泵、注漿管，將水泥粉煤灰漿注入采空區及上覆巖體裂隙中，漿液經過固化，膠結巖層裂隙帶，同時采空區的漿液形成的結石體對其上覆巖層形成支撐作用，阻止上覆巖層的進一步冒落塌陷。全膠結注漿法已在國多個采空區治理工程中取得了成功的經驗，該方法施工相對簡單，

2、安全性高，施工工藝成熟，施工易于管理，但缺點是材料用量較大。兩種方法比較，本次注漿采用全膠結法。2、采空區注漿治理圍2.1采空區治理長度治理長度為鐵路路線走向上采空區（空洞）實際分布長度。當采空區煤層較厚，地表變形破壞嚴重，采空區治理長度應考慮增加覆巖移動角影響圍的治理長度。2.2采空區治理寬度采空區治理寬度可按如下公式計算：傾斜巖層時路線與巖層走向平行或者斜交：L=D+2B+（2h ctg+H下ctg+ H上 ctg）水平巖層時：L=D+2B+2（h ctg+H ctg）式中：L垂直鐵路中線的水平方向寬度（m）；D鐵路路基底面寬度（m）；B路基維護帶一側的寬度（一般為10m）；h上覆松散層厚

3、度（m）；H采空區上覆基基巖厚度（m）；松散移動角（°），一般取45°；走向方向采空區上覆基巖移動角（°）；下山方向采空區上覆基巖移動角（°）；上山方向采空區上覆基巖移動角（°）；2.3采空區治理深度采空區治理深度一般不小于采空區底板深度。4、采空區注漿體積與注漿量采空區空隙體積為擬處理采空區圍的礦層體積乘以回采率，并扣除采空區因頂板冒落已經產生的變形。全膠結注漿治理的實質就是以水泥粉煤灰漿液對采空區空隙體積進行充填和固結。總注漿量可按下式估算： 式中：-采空區總注漿量（m3）； -采空區治理面積（m2）； -采空區煤層厚度（m）； -采空區剩

4、余空隙體積率，即煤層被采出后，原空間經塌陷冒落巖塊充填后剩余的空隙率，其取值在0.21之間； -煤層采出率，參照采掘平面圖經礦山調查選取； -漿液損耗系數，經驗值取1.1 1.5； -注漿充填率，經驗值取0.9； -漿液結石率，取0.9；5、采空區注漿設計5.1 注漿材料及配比注漿材料選用水泥粉煤灰漿液，其水固比1：1.01：1.4，水泥含量占固相的30%，粉煤灰占固相的70%，帷幕孔根據具體情況采取較稠的漿液或在漿液中摻加水泥質量的2%速凝劑（水玻璃，模數2.43.4，濃度30ºBe40ºBe），使注入采空區的漿液盡快凝固，以形成帷幕，防止漿液流失。5.2 注漿孔（帷幕孔

5、）設計1）鉆孔布設注漿孔設計的深度為地面至采空區煤層底板以下1.5m，注漿孔的主要灌注長度為采空區最上部巖層頂面以下5m至采空區底板，孔口管長度為地面上0.5m至基巖下5m變徑處的深度。為了防止在壓力注漿過程中漿液的四處蔓延，為此設計了帷幕孔。帷幕孔布在處理區周邊，孔距根據經驗可選擇1820m。注漿孔在采空區治理圍梅花型布置，注漿孔孔距1020m，排距1020m。為檢查施工質量，通常按灌漿孔的25設置檢查孔數量，檢查孔可隨機布置。檢查孔長度應為原地面至采孔區底板的深度。2）鉆孔結構(1)孔 深 采空區注漿孔(帷幕孔)設計深度為 m，實際以揭穿采空區底板0.30.5m處為準。 (2)孔 徑 鉆孔

6、開孔直徑宜在 130-150mm，進入完整基巖5m后變徑，終孔直徑不小于91mm。 (3)取 芯 取芯孔數量應占總孔數的5%。采空區段和巖層破碎段巖芯采取率不低于30%，其它部位不低于 60%。 (4)止 漿 可采用似法蘭盤簡易止漿法完成止漿。6、采空區注漿施工工藝及質量控制6.1 工藝流程概述采空區治理工藝流程是采空區治理工程的核心容，是關系到采空區治理工程質量和效益的關鍵環節，包括成孔工藝、制漿工藝、注漿工藝等一系列前后連續、配合緊密的工藝流程。采空區治理工藝流程各環節的相互關系如下圖所示：定點成孔及下套管tontaoguan下注漿管、澆注孔口管注漿終止注漿tontaoguan備料拌制漿液

7、 tontaoguan觀察注漿情況，抽樣試驗圖6.1 采空區治理工藝流程圖6.2 成孔工藝1）定點注漿孔應用經緯儀、皮尺進行實地測量放樣，鉆孔實際位置原則上不應超過設計位置0.5m，當因地面影響，鉆機不能就于設計位置時，可視具體情況進行調整。2）成孔工藝及技術要求（1）成孔工藝鉆進初始階段，各采空區治理區域分別布設23個取芯鉆孔，對地層情況進行勘測和驗證，確定和指示周邊鉆孔的鉆進層位，其余鉆孔可參照取芯鉆孔的鉆進情況實施不取芯鉆進。為保證按時完成治理施工任務，須采用相應的施工工藝和施工設備。在施工工藝方面，土層及強風化基巖選用合金鉆頭鉆進，泥漿或套管護壁；中等及微風化基巖選用復合體鉆頭鉆進。施

8、工設備需采用10臺以上的工程地質鉆機，并配備大功率空氣壓縮機實施潛孔錘鉆進。成孔工藝簡述如下：用130mm鉆頭開孔，鉆進至基巖面下5m后，下入127mm套管護壁，然后變徑89mm。用89mm鉆頭，鉆進至采空區中的塌陷冒落或煤層底板0.30.5m終孔。鉆孔經鉆探技術員及現場監理驗收同意后，澆鑄注漿管。（2）技術要求鉆孔位置要與測量所定孔位一致，偏差不應超過0.5m，如因地形影響鉆機不能就位時，報技術部視具體情況，請示監理工程師變更孔位，不得擅自改變孔位。鉆孔測斜頻率：在終孔前測量一次孔斜（頂角、方位角），要求終孔孔斜2°。鉆進時必須采用一定的導向措施，以保證成孔質量。基巖面5m以下必須

9、采取清水鉆進，回水池巖粉要及時清理干凈。采空區底板巖芯必須取芯并拍照。鉆孔施工過程中，要做好鉆探原始記錄，尤其是采空區塌陷冒落帶。鉆探記錄要使用藍、黑色鋼筆填寫，記錄要整齊、清晰、真實、規，地層分界、巖性鑒定要準確，并有施鉆和記錄人員簽字。鉆孔施工過程中，如發現漏水、漏風、掉鉆、埋鉆、卡鉆等異常現象要詳細記錄其深度、層位和耗水量、耗風量，并通知技術部。鉆孔施工過程中和終孔后，要進行水位觀測，并記錄。鉆進過程中要及時觀察并記錄鉆孔耗水量。終孔后經技術人員檢查鉆探原始記錄和巖芯編錄后，報監理驗收并簽發終孔通知書后，方可轉入下一道工序。3）澆鑄孔口管鉆孔結束后，采用50mm鋼管，在管子前端2030c

10、m處焊接一圓形法蘭托盤（托盤直徑120130mm之間），下入孔變徑處，松動原127mm護壁管，再灌入水灰比為11.5-11.2的稠水泥漿，澆鑄長度為46m，然后起拔護壁管。澆鑄質量要求達到注漿過程中將液不會從孔口管外溢出。水泥漿液中應加入水泥重量2%的速凝劑，快速將注漿管與孔壁固結。50mm鋼管要高出地面0.5m，并在管口安裝堵頭。6.3制漿工藝1) 注漿材料要求注漿材料主要由水、水泥、粉煤灰、速凝劑等組成，水為甲方提供，參照混凝土拌合用水標準（JTJ-89），其SO4-2含量<1.0%，PH>5；水泥采用質量符合國家標準的標號為P·O 32.5的普通硅酸鹽水泥；粉煤灰質

11、量等級為二級三級，SIO2、AL2O3和Fe2O3的總含量大于70%，SO3含量不大于3%，其它方面應符合注漿工程的要求；速凝劑可選用水玻璃，水玻璃模數2.43.0，濃度30ºBe40ºBe；砂、碎石可就近取材。2）注漿材料的配制漿液配制應按設計配合比進行，并隨機抽查漿液的各項指標。原材料：水用水表或定量容器計量；水泥按袋計量；粉煤灰用容器計量，并要求用磅稱抽查水泥、粉煤灰的數量;漿液拌制過程如下圖所示：水泥一級攪拌機（池）（池）tontaoguan二級攪拌機（池）混合攪拌注漿泵鉆孔tontaoguan清水粉煤灰一級攪拌機（池）（池）tontaoguan清水速凝劑圖6.2

12、漿液拌制過程攪拌過程配制漿液時，水泥與粉煤灰準確計量后混入一級攪拌池中攪拌，然后經過濾網注入二級攪拌池攪拌。每次攪拌時間不得低于10分鐘，待漿液攪拌均勻后，通過注漿泵注入采空區。注漿開始后，要定時觀測泵的吸漿量和泵壓，及時記錄灌漿過程中發生的各種現象，完成現場測試和原始數據采集，并根據實際情況及時調整漿液配比和注漿方法。6.4 注漿工藝1) 注漿系統配置（1）注漿系統構成注漿系統由：料場、一級攪拌池（機）、二級攪拌池（機）、供水系統、注漿泵、注漿管道、封孔裝置等組成。注漿系統的平面布置如下圖所示: 圖6.3 注漿系統平面布置示意圖 圖6.4 注漿系統結構示意圖（2）注漿系統技術要求料場：堆放材

13、料的料場場地要平整，運料車輛能正常通行，且緊鄰攪拌機，使材料便于運輸、搬運；要求設有防潮、防雨措施。攪拌機：要求能滿足正常施工要求，攪拌后的漿液應均勻，符合設計要求，一次攪拌量應1.5m3。攪拌池：修建的攪拌池應滿足正常施工要求，池為圓柱體，中間設置攪拌系統，使得攪拌后的漿液均勻，符合要求，一次攪拌量應1.5m3。蓄水池：制漿站應根據施工注漿總量需要，建立數個蓄水池，以保證正常施工，蓄水池建筑規模及要求視工地具體情況而定。注漿泵：宜采用變量泵，其額定排漿量不小于200L/min，注漿泵壓力應大于注漿最大設計壓力的1.5倍。壓力表：注漿孔壓力表最大指數應大于2.0MPa。帷幕孔壓力表最大指數應大

14、于5.0MPa。封孔裝置：注漿孔采用50mm鋼管，在管子前端2030cm處焊接一圓形法蘭托盤（托盤直徑120125mm之間），下入孔變徑處。封孔裝置也可采用球形止漿塞，封孔位置在基巖510m處，或采空區上方1020m處。該封孔裝置具體封孔位置由現場試驗來定。 注漿管：采用50mm鋼管，絲扣連接。2)注漿工藝及其有關參數(1)施工順序：先施工帷幕孔，再施工注漿孔，注漿分二序次進行。按煤層傾斜方向，先施工采空區低的鉆孔，后施工采空區高的鉆孔。(2)注漿在注漿施工的開始階段，注意搜集整理各地段各種配比漿液的灌注充填情況，獲取更為合理的注漿施工參數。注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，注漿開始后，要定時觀

15、測泵的吸漿量和泵壓，記錄注漿過程中發生的各種現象，收集原始數據，并根據實際情況及時調整注漿量和漿液濃度。注漿設備宜采用灰漿泵。當地下采空區空隙較小時，可采用水灰比1:1.01:1.2的水泥粉煤灰漿，水泥為固體總重的30%，粉煤灰為固體總重的70%。制漿材料中增添水泥重量25%的速凝劑。當地下采空區空洞體積較大或向場區外側滲漏漿液時，可于孔口處增設一漏斗狀的投砂器，用漿液將砂或石粉帶入孔。防止漿液向場區外側滲漏是實現本期采空區治理工程經濟性的個關鍵環節，需密切觀測場區邊緣帷幕孔及接近邊緣注漿孔的灌注情況，必要時及時增加漿液中砂或石粉的投送數量。(3) 單孔注漿孔結束標準在注漿孔的注漿末期，泵壓逐漸升高，當泵量小于70L/min時，孔口管壓力在1.0MPa以上穩定1015分鐘后，或注漿孔周圍有冒漿等現象出現時，可報監理工程師同意后結束該孔的注漿施工。7 注漿質量檢驗7.1 檢驗方法采空區治理工程結束后，可委托第三方進行注漿質量檢測。根據以往經驗，建議采用下列方法進行注漿質量檢測：1.鉆探：注漿施工結束6個月后，進行鉆孔檢驗。通過孔取芯直接觀察采空區的漿液充填情況，巖芯無側限抗壓強度0.3MPa，并結合鉆探過程中循環液的漏失情況及孔壁的穩定性等評價注漿質量。2.波速測井：在檢查孔進行波速測試，采空塌陷冒落