帷幕注浆技术止水及加固效果明显,被广泛应用到煤矿采空区填充,这对于注浆技术要求很高,本文将浅析煤矿采空区帷幕注浆技术的应用。
煤矿采空区注浆方案设计
根据采空区及不良地质作用勘察结论和岩土工程勘察钻探资料,本次治理设计中心思想为:所有拟建建(构)筑物均按采空区进行设计治理,异常区按拟建建(构)筑物场区和采空区影响范围进行设计;非异常区进行“边探边治、探治结合”,并依据施工治理情况进行调整。
异常区治理设计,采用全充填压力全孔注浆方法进行治理。经物探,拟建建(构)筑物下伏的采空区和掉钻、冒落钻孔区域及其周边均进行注浆治理。
拟建建(构)筑物范围内非异常区采用“边探边治、探治结合”的方法,若发生掉钻、冒落现象均在其周边增加注浆孔,远至围护带。
设计采用帷幕注浆技术,该技术是用液压或气压将能凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔,压送到规定的岩土层中,填补岩土体中的裂缝或孔隙,旨在改善注浆对象的物理力学性质,以满足工程的需要。它是在具有合理孔距的钻孔中,注入浆液,使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙,以此截断水流,从而达到防渗堵漏的目的。基于场地构造特征,采用帷幕法灌浆,以防止浆液沿不利构造渗漏;基于场地软硬岩层相间的特征,在构造和采空区条件下,灌浆时应将此空间填满,尤其在地基持力层范围内更是如此,为达此目的,采用全孔注浆。
煤矿采空区帷幕注浆技术的应用
1注浆孔设计
煤矿采空区注浆孔设计深度为地表至采空区底板下0.5m。
由于开采方式为老式的穿洞扩帮或高落式开采,且无坚硬顶板,根据以往工程经验,回采率按30%考虑,并依据勘察报告及钻探情况,判定建筑场区下地层裂隙发育,岩层破碎,裂隙之间连通性较差。
布孔原则:
1、位于异常区和掉钻冒落孔的拟建建筑物范围内布置3排孔,在楼外围两侧各增加1排孔,掉钻冒落孔周边再补孔注浆;
2、位于非异常区和见煤孔的拟建建筑物沿楼边线环绕布孔,若遇采空,在其内外继续补孔注浆;
3、注浆孔孔距均按7.5m间距进行梅花型布置,围护带按12.5m考虑。钻孔设计深度为15#煤底板以下0.5m、掉钻或揭露冒落带,注浆管采用φ50钢管,封孔托盘深度下至完整基岩下3~5m处,注浆管均为白管,注浆管下至完整基岩9m处,下管长度约为12m,根据基岩深度调整托盘深度、注浆管长度等。
2浆液配合比设计
严格按照注浆施工工艺和相关标准进行注浆施工,针对揭露的采空区注浆,对吸浆量较大的注浆孔,应采用间歇式注浆和掺加骨料的方法;对未揭露采空区的钻孔、但在钻进时存在裂隙发育或破碎较严重的岩层,注浆时应采用1:1的稀浆充填。
3注浆材料及其质量要求
本设计方案中所规定的注浆材料由水、水泥、粉煤灰、速凝剂、砂或石屑组成。
施工拌制用水符合《混凝土拌合用水标准》。
粉煤灰需符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/1596-2005)国家Ⅲ级标准,采用汽车运输。
速凝剂可选用水玻璃或速凝剂。
石屑或砂参照有关规定。
4注浆程序设计
开孔(孔口管安装)→钻孔→下栓塞→钻孔清洗→简易压水试验→灌浆(变换水灰比、压力、浆材等)→闭浆封孔→拔管。注浆胶凝时间的确定:根据压水试验确定。
5注浆结束标准
注浆压力均匀持续上升达到设计终压,作为注浆结束标准。在注浆过程中,个别孔段注浆量特别大的孔段,可采用双液注浆。