煤层采空区注浆治理方法是通过定向钻孔区域注浆充填，达到治理水害、火区、有害气体及固破碎覆岩的综合目的，从而实现遗煤区安全复采。

煤层采空区注浆治理方法

步骤一：确定治理区域范围

(1)根据以往资料圈定采空区范围，采空区边界外推20m作为治理区域平面范围

(2)治理区垂向范围为采空区垮落带以内，垮落带高度可专门施工钻孔进行实测，也可根据经验公式或利用区内实测资料进行计算;

步骤二：钻孔布设及施工

1)以“地面区域注浆、井下局部引流、检查注浆补强”为总体思路，布设地面定向探查注浆孔、井下引流注浆孔、地面检查补强孔;

2)地面钻孔布设方式可根据施工场地与治理区域的关系选择图1所示“梳状”、 “鱼骨状”、 “叉状”的布孔方式，钻孔水平段间距可根据现场注浆试验确定，一般为30‑40m;

3)钻孔水平段终孔层位设计在垮落带(2)的顶部，该处岩层垮落不充分、以裂隙破坏为主，具备实施注浆和扩散条件;

4)地面钻施工顺序，由边缘往内部进行钻探和注浆施工;

5)地面探查注浆孔采用三开方式钻进，一开垂直段进入稳定基岩10m，并下入表层套管，固井水泥浆返至地面;二开造斜段进入垮落带顶部，下入地质套管，固井水泥浆返至地面;三开沿垮落带顶部(2)水平钻进，裸孔完井，考虑到注浆和骨料需求，终孔孔径一般不小于152mm;止水标准及检查方法应符合DZ/T 0148—2014中13.7止水与封闭的规定。

6)需施工高位(8)、低位(9)引流钻孔，形成动水环境，扩大注浆孔浆液扩散范围。

步骤三：注浆充填

通过注浆孔以垮落带顶部为注浆层位进行采空区注浆，采用边钻边注的方式进行，注浆方式、压力、材料等需根据现场情况实时调整。通过注浆充填替换采空区内积水、有害气体，充填采空区破碎岩体空间，固结破碎煤岩，达到多灾害综合治理的目的，为下覆遗煤复采创造安全开采条件。

注浆工艺如下：

1)注浆方式：采用孔口止浆、静压前进式分段注浆方式，设计每钻进50m进行一序次的注浆，如钻进过程中大漏，则停钻注浆;

2)注浆材料：地面钻孔施工至采空区边缘时，时刻关注漏失情况，遇到漏失应开始注水泥浆液，水灰比在1:0.5～1:1之间选3个等级，浆液由稀到浓，井下引流孔同步泄水，泄水量稍大于注浆量，形成动水扩散条件;注浆孔应采用前进分段式注浆，钻孔施工至采空区上方后，加大注浆量，先注水泥浆液，水灰比1:0.5～1:1，由稀到浓，随后注水泥粉煤灰，水泥与粉煤灰质量比宜为2:8～3:7;如长时间不起压，可加入早凝剂，参量为水泥质量的3%～5%，再注砂骨料，直至达到注浆标准，关闭引流孔，侯凝48h;随后再次钻进50m，进行下一个循环注浆，确保采空区被逐步充填，形成多批次的注浆充填体;

水：应符合拌制混凝土用水要求，其PH值大于4;

水泥：应优先选用矿渣水泥，其次是普通硅酸盐水泥或其它类型水泥。如果是采空区中的水对浆液结石体有强至中等腐蛀性，应采用抗硫酸水泥。注浆用的水泥必须符合国家质量标准;

粉煤灰：应符合国家质量标准的二～三级;

骨料：砂应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于2.5mm：有机物含量不宜大于3%。石屑或矿渣**粒径一般情况下不宜大于1.0cm，有机物含量不宜大于3%;

外加剂水玻璃：模数宜为2.4～3.0，浓度宜为30～45波美度;

3)浆液浓度：浆液的浓度使用，应由稀到浓，逐级变换浆液的水固可比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.7:1、0.6:1等七个浓度比级。当然，根据施工现场的具体情况，可选用其中3个或4个浓度比级。当采空区充水时，宜采用浓度较大的3或4个浓度比级，反之，则从浓度较稀的比级开始。

4)注浆压力：注浆压力是控制注浆质量、提高注浆效益的重要因素。结束压力与采空垮裂带的空隙、裂隙的大小或多少、水文地质及工程性质条件等相关，一般是通过现场注浆试验后确定。注浆稳定压力取采空区地下水的静水压力的1.5～2倍;

5)注浆结束标准：终压条件下，注浆量不大于60L/min，稳定时间不小于30min时，注浆结束。回次注浆压力结束标准不宜小于终孔压力的80%;

6)由两侧往中间逐步缩小注浆范围，确保空间被浆液替代，最终低位引流孔出现浆液后对其进行关闭，打开高位引流孔，通过低位引流孔注浆，直至高位引流孔出浆后停注;候凝48h后再次注浆，确保浆液析水后空间被再次充填。

7)注浆总量可通过下式进行计算：

Q 总 =A · S · m · K · ΔV · η/C (式1)

式中Q 总 —采空区总注浆量(m 3 );

S—为采空区治理面积，其值为采空区治理长度与采空区治理宽度之积(m 2 )。当采空区治理宽度不一致时，可采用平均值;

m—采空区煤层厚度(m);

ΔV—采空区剩余空隙率：即煤层被采出后，原空间经塌陷冒落岩块充填后剩余的空隙，其取值在0.2～1之间。一般情况下闭矿时间在五年之内，取值在0.3～1之间;闭矿时间在五年之上，取值在0.2～0.3之间。当采空区的顶板和覆岩为较坚硬的岩石时，取值宜稍大;

K—煤层回采率。一般通过采矿实际调查确定;

A—注浆总量浆液损耗系数，取值在1.0～1.5之间;

η—注浆充填系数，取值在0.75～0.95之间。该值宜根据公路工程的性质确定，对于路基范围内的采空区取值在0.75～0.85之间;对于构筑物范围的采空区取值在0.85～0.95之间;

C—浆液结石率，取值在0.7～0.95之间。一般经试验确定。

步骤四：充填效果检查及补强

由于地面钻孔注浆层位为垮落带顶部，局部采空区如垮落不充分将影响注浆效果，故需施工注浆效果检查和补强钻孔。

1)由地面施工多组定向检查补强孔，层位为垮落带下部采空区内，检查注浆充填情况，检查补强与注浆孔间隔布孔，如出现漏失，进行补强注浆，注浆材料可根据漏失情况和空洞情况选择单液浆、双液浆和骨料，注浆结束标准取采空区地下水的静水压力的1.5～2倍;

2)从地面施工多个垂直检查取芯孔，通过岩芯查看充填注浆效果，确保浆液结石体的无侧限抗压强度不应小于2MPa。通过多个序次完成采空区注浆充填，利用浆液替换采空区水、气，形成采空区治理、填充、固结效果，为下覆遗煤复采创造有利条件。