由于煤层开采较大，采空区因为滞后产生自落性的破坏，一定要及时对采空区采取措施，利用注浆填充法进行处理。本文将详细介绍下采空区治理注浆系统设计方案。

采空区注浆的原则

根据煤层顶板的特点敏密、中强度)进行利用,不但可以使采空区进行注浆充填后,所形成的结石体起到有效的充填作用,还能使其发挥支撑的作用,从而**老顶板的砂岩处于长期稳定的状态。根据观察可以看到处于钻孔附近的充填效果相对较好,因此为了**地基能够长期保持稳定性,注浆钻孔时一定要避兔孔距过大。根据煤矿井下资料分析,本工程前期需要进行帷幕施工,以便对后期的注浆充填质量进行**。

采空区注浆材料的选取

1、材料使用分析。施工设计方案设计注浆量3138m3,钻探施工结果发现所布置钻孔18#、22#、25#、29#钻入煤柱,21#、24#钻孔掉钻不明显,说明采空区有杂物媒层顶板塌落造成存在),其余钻孔掉钻明显,掉钻高度平均在3.0~3.5m之间,因此采空区治理以充填主,用水泥粉煤灰浆液从孔口携带细砂注入采空区,部分孔加入10~20mm石子。水:水泥:粉煤灰的重量比为1:0.3:0.7,1:0.3:0.8,1:0.4:0.9三种,水固比1:1.3。

2、注浆材料使用要求。水:应符合拌制砼用水要求;水泥:标号须高于42.5号,尽量使用硅酸盐矿渣水泥,若没有则可使用普通水泥;粉煤灰:不低于“水工混凝士用粉煤灰技术规范”Ⅲ级标准;砂:应选质地坚硬的天然砂或人工砂,粒径不大于2.5mm,有机物含量不大于3%;粗骨料:填注孔洞与裂隙时使用石子,粒径不大于20mm,有机物含量不大于3%;速凝剂:水玻璃模数2.4~3.0,浓度为30~40波美度。

3、采空区注浆钻孔的布置

通过对以往的施工经验进行分析,将浆液的扩散半径设置为8~15m,此种距离和浆液的密度、地层压力、注浆时的压力及将要进行的充填体密度等方面有着密切关系。考虑到该加压泵站为应急供水水源工程,因此帷幕孔孔距布置以8m和注浆孔间距布置以13m为宜。位于加压泵站和办公楼附近注浆孔应相对加密。共布置了40个钻孔,位于加压泵站西北向共4注浆施工。

采空区注浆施工

1、注浆量计算

本工程采空区治理面积11050m。

注浆总量计算公式:

Q总=A·S·m·K·△V·n/C

Q总—采空区总注浆量

A—浆液损耗系数,取1.2~2.0之间。

一采空区治理面积。

m-采**煤层厚度,以调查资料为准。

K一煤层采出率。

△V一采空区剩余空隙率,取0.2~0.3之间。

η注浆充填率,取0.75~0.95之间

C一浆液结石率,取0.7~0.95之间,一般经试验确定。

计算得:Q总=1.2×1050×2.98×0.30×0.3×0.75/0.85=3138m³

2、采空区注浆站建设示意图

3、注浆孔成孔工艺

按钻孔布置位置定位,其定位误差不得超过0.5m。开孔用Φ190mm钻头,钻至完整基岩下1m,下入Φl60mm的套管,其中用水、水泥和砂按照1:1:1的比例进行,完成水泥砂浆的固管护壁,并进行试压,对于其压力不可以低于1.5Mpa,从而**在进行注浆时避免发生串浆的现象。然后变径Φ133mm钻头钻到煤层底板下0.5m终孔,钻至目的层位后用清水冲洗孔内岩粉以利注浆。

4、注浆施工顺序

注浆施工顺序选择先施工帷幕孔、注浆,后对中间孔的进行注浆施工,然后按照外围向内的顺序,将充填料充填合理的应用在设计治理的每个区域内。

5、浆液灌注要求

在进行浆液灌注时,一定要注意将静压注浆作为主要方法。当水泥和粉煤灰浆液处于孔口管时,此时的压力可达0.5Mpa,然后使用比例为1:2的水泥浆进行再次灌注,并将孔口管的压力进行提高,使其高于1.5Mpa,继续加压进行封顶灌注,直到处于终量水平停止。下骨料孔,首先使用钻机进行通孔,然后在孔口注稀浆液携带粗骨料通过钻孔注入采空区。当孔口的管压力升高,高于2.0Mpa、泵量低于60L/s,并且持续此种状态30min以上,保持稳定,则可结束此孔的注浆。待注浆结束后,用水泥浆封孔。

6、浆液配合比

在进行施工前,需要对所有的水泥和粉煤灰浆液进行配比,去部分材料于试验室中进行配合比试验,试验出每一个级配每立方米浆液的干量含量、浆液浓度、比重、结石率、初终凝时间、试件无侧限抗压强度等指标,以方便对现场施工进行指导。水泥粉煤灰浆液的级配一般选择水固比为1:1,1:1.1,1:1.2,1:1.3。根据以前采空区治理的经验,一般采用水泥粉煤灰浆液中水泥占固相的30%,粉煤灰占固相的70%。