煤层开采后,煤层采空区上部的岩层会崩塌、冒落,需要采用注浆充填法治理煤层塌陷的采空区,煤层采空区注浆充填加固选择水泥粉煤灰作为主要的注浆材料,其中包括水泥黄土、水泥粉煤灰浆液。
采空区注浆站设计
注浆法可使浆液在设定的压力下充填采空区裂隙带,使碎裂岩体的完整性加强,起到防止地下采空区“活化”的目的。
注浆材料及配比
注浆材料选用水泥粉煤灰浆液,其水固比1:1.0~1:1.4,水泥含量占固相的30%,粉煤灰占固相的70%,帷幕孔根据具体情况采取较稠的浆液或在浆液中掺加水泥质量的2%速凝剂(水玻璃,模数2.4~3.4,浓度30ºBe~40ºBe),使注入采空区的浆液尽快凝固,以形成帷幕,防止浆液流失。
注浆开始后,要定时观测泵的吸浆量和泵压,及时记录灌浆过程中发生的各种现象,完成现场测试和原始数据采集,并根据实际情况及时调整浆液配比和注浆方法。
注浆孔(帷幕孔)设计
1)钻孔布设
注浆孔设计的深度为地面至采空区煤层底板以下1.5m,注浆孔的主要灌注长度为采空区上部岩层顶面一下5M至采空区底板。
2)钻孔结构
孔深、孔径、取芯、制浆
采空区治理工艺流程是采空区治理工程的核心内容,是关系到采空区治理工程质量和效益的关键环节,包括成孔工艺、制浆工艺、注浆工艺等一系列前后连续、配合紧密的工艺流程。
注浆系统技术要求
料场:堆放材料的料场场地要平整,运料车辆能正常通行,且紧邻搅拌机,使材料便于运输、搬运;要求设有防潮、防雨措施。
搅拌机:要求能满足正常施工要求,搅拌后的浆液应均匀,符合设计要求,一次搅拌量应≥1.5m3。
搅拌池:修建的搅拌池应满足正常施工要求,池为圆柱体,中间设置搅拌系统,使得搅拌后的浆液均匀,符合要求,一次搅拌量应≥1.5m3。
蓄水池:制浆站应根据施工注浆总量需要,建立数个蓄水池,以**正常施工,蓄水池建筑规模及要求视工地具体情况而定。
注浆泵:宜采用变量泵,其额定排浆量不小于200L/min,注浆泵压力应大于注浆设计压力的1.5倍。
压力表:注浆孔压力表指数应大于2.0MPa。帷幕孔压力表指数应大于5.0MPa。
封孔装置:注浆孔采用Φ50mm钢管,在管子前端20~30cm处焊接一圆形法兰托盘(托盘直径Φ120~125mm之间),下入孔内变径处。封孔装置也可采用球形止浆塞,封孔位置在基岩内5~10m处,或采空区上方10~20m处。该封孔装置具体封孔位置由现场试验来定。
注浆管:采用Φ50mm钢管,丝扣连接。