采空区回填灌浆技术可以解决煤矿采空区塌陷等安全隐患，采用水泥砂浆进行回填灌浆可以节约材料，降低工程成本，并且采空区回填灌浆加固效果好。

1.采空区回填灌浆加固处理施工工艺流程图

测量放线确定采空区范围→钻机设备安装、机械成孔→水泥砂浆浆液拌制→灌浆(必要时采用间歇式灌浆)→灌浆效果检测→满足设计要求→交付使用。检测如发现局部薄弱环节,采取补灌措施直到满足设计要求为止。

2.采空区回填灌浆加固原理

在采煤巷道或采空区分布范围内机械钻孔,将搅拌好的水泥砂浆在泵压作用下经钻孔灌入软弱地基土中去。水泥砂浆经充填、扩散、挤密、劈裂等作用,并与软弱地基土(采煤巷道或采空区)中的固体颗粒胶结硬化,形成结构稳定的、强度高的复合地基土,从而达到填充、挤密采煤巷道或采空区,并提高其承载力的目的。

3.测量放线确定采空区范围

根据甲方提供的采煤巷道或采空区分布图,由测量工程师采用徕卡全站仪实地测放该采煤巷道或釆空区分布范围,并埋设木桩作为标记,标识出采空区分布范围。

4.采空区回填灌浆施工顺序及灌浆孔布置

(1)回填灌浆施工顺序:先进行建筑物场地外围的灌浆施工(目的是封堵),后进行场地中间灌浆施工(以便填充、挤密等作用的实现)。灌浆孔分Ⅰ、Ⅱ和I序孔,先施工I序孔,再施工Ⅱ和序孔。

(2)灌浆孔布置:因灌浆加固处理的对象是采空区,浆液的有效扩散半径适当大些,灌浆孔布设依据采空区高度,排距控制在200~250m,孔距控制在1.50~250m。

5.灌浆孔成孔方法

灌浆孔采用机械成孔进行,杂填士层采用钻机冲击钻进,泥岩采用硬质合金清水钻进成孔;为便于回填灌浆顺利进行,终孔直径应控制在φ10~9130mm。

(1)回填灌浆方法的选择

因采空区较空,应选择自下前上的灌浆方法进行,即在完成灌浆孔后下入灌浆管,水泥砂浆在水泥砂浆泵的压力作用下,经泵进人灌浆管及其底部,流入采空区经扩散、充填等作用,自孔底不断自致密实。当某一灌浆段完成灌浆后,将灌浆管往上提升0.50~080m,继续进行上一灌浆段灌注,直到完成采空区的灌浆。

(2)回填灌浆材料

①水泥:釆用蒲水泥厂生产的古庙牌普通硅酸盐水泥,强度等级325MPa;

②砂:细砂;

③水:生活饮用自来水。

(3)浆液搅拌

浆液搅拌采用柷械现场搅拌,搅拌均匀。搅拌顺序:先搅拌好水泥浆,水灰比为1:1要求搅拌均匀;再加人按水泥用量的30%-40%的砂进行机械搅拌,搅拌成均匀的水泥砂浆。

(4)回填灌浆量的控制

根据甲方提供的勘察资料和物探资料,依据国家现行的规范,可预计本回填灌浆工程所需的水泥和细砂的用量。预计灌浆用量可按下式进行计算

Q=AXVxnxa×p

式中Q受灌地层吸浆量,m3;A-浆液损耗系数,取11~13;V受灌地层的体积,m3;n-受灌地层的孔隙率,该受灌地层为釆空区6;α-浆液的充填率,一般取085~095;β-浆液的结石率,一般取090~0.95。

(5)回填灌浆压力的控制

灌浆压力的选用:由于灌浆孔布置密度基本满足灌浆加固要求,且灌浆加固深度多在10~20m,经计算,本次灌浆加固压力应控制在0.5~06MPa为宜。具体回填灌浆压力的选用,应当根据灌浆实际情况适当适当调整。

6.采空区回填灌浆施工注意事项

(1)在成孔过程中,应当及时、准确地记录钻孔的实际情况,尤其是采空区顶板和底板的具体位置,为后续灌浆提供可靠的依据。

(2)在灌人水泥砂浆过程中,为避免水泥砂浆发生堵塞,使用水泥砂浆泵进行注浆。

(3)在灌浆过程中,应当注意观察地面情况,如发现地面冒浆肘,应当及时停止灌浆;必要时,可采取间歇式灌浆,以满足灌浆设计要求。

(4)在灌浆过程中,应当注意观察压力表的变化和受灌地层的吸浆量情况,如发现压力骤然升高时,应当及时停止灌浆,待查明原因或排除故障后,方能继续灌浆,以确保施工安全。

(5)在回填灌浆加固处理效果自检中,如发现采空区浆液充填不满或其承载力未能满足设计要求等薄弱环节，应根据灌浆效果自检情况，针对薄弱环节进行灌浆补强，直至满足工程质量要求为止。