文章编号 :1004 —5716 (2006) 12 —0061 —03

中图分类号 :U416 　文献标识码 :B

注浆技术在高速公路下伏煤矿采空区治理中的应用

王 　桂

1

,

李维平

1

,

夏立元

2

(1.

河南省水文地质工程地质勘察院

,

河南 新乡

453002 ; 2.

新乡医学院基建处

,

河南 新乡

453003)

摘 　要

:

结合工程实践

,

介绍了注浆技术在某高速公路下伏煤矿采空区治理中的应用效果

,

并对部分施工措施进行了探

讨 。

关键词

:

煤矿采空区

;

注浆方案

;

注浆设计施工

;

效果检测

1

　工程概况

郑少高速公路是河南省重点建设项目之一

,

该公路穿越的

煤矿采空区有两个

,

即新密市小王庄煤矿四井

(

李马沟矿

)

采空区

和五井

(

砦脖矿

)

采空区 。两个采空区位于河南省新密市牛店镇

李马沟村和砦脖村之间

,

集中分布在拟建高速公路

S K41 + 500

～

S K41 + 900 ,S K42 + 200

～

S K42 + 600

两段 。

两个矿井的开采方式均为竖井开采

,

并开采同一层煤 。据调

查

,

砦脖矿

1992

年投产

,1997

年闭井停产

;

李马沟矿

1994

年投

产

,

治理时仍在生产 。两个采空区已在地表形成裂缝 、

沉陷及建

筑物破坏等现象

,

裂缝宽度

1

～

70cm

不等

,

延伸最大长度

100m ;

地表沉陷最大深度约

1. 5m

。目前拟建公路下方的煤矿采空区尚

未完全塌陷冒落 。

2

　工程地质条件

按照河南省工程地质分区

,

本区属稳定工程地质区

,

工程地

质条件较好 。但已闭坑的煤矿形成的采空区及现在仍在生产的

煤矿形成的采空区对本区工程地质条件产生了不良影响 。区内

地层主要有

:

(1)

第四系

:

中密 —松散状砾卵石及粘土 、

粉质粘土 。占覆岩

厚度的

5 %

～

15 %

。

(2)

二叠系

:

砂岩 、

泥岩 、

砂质泥岩

,

微 —强风化

,

岩芯呈碎块

状 、

短柱状

,

占覆岩厚度的

85 %

～

95 %

。

上述覆岩结构导致了煤矿采空区至今尚未完全塌陷冒落

;

未完全塌陷冒落的另一个原因是小煤矿开采预留煤柱较多

,

使

煤矿采空区塌陷冒落的时间延长 。

3

　煤矿采空区空洞体积计算

采空区空洞体积是指采空区治理范围内采出的煤层体积

,

再扣除采空区因顶板冒落已发生的变形后的体积 。

根据采矿沉陷学经验公式及本区煤矿采空塌陷区实际特

征

,

综合评述认为截止目前砦勃矿已发生的变形量占煤矿采空

区的

75 % ;

李马沟矿已发生的变形量占煤矿采空区总量的

65 %

。

经 计 算

,

治 理 区 范 围 内 砦 勃 矿 采 空 塌 陷 区 空 洞 体 积 为

33517m

3

,

李马沟矿采空塌陷区空洞体积为

22154m

3

。

4

　确定治理方案

煤矿采空区防止地表变形的措施主要有两方面

:

一是开采

工艺方面的措施

,

如减少开采厚度等

;

二是治理方面

,

主要采用回

填或压力注浆 。

由于各个采空区之间的地质条件 、

开采方式 、

停采时间等不

同

,

所以治理方案亦不同 。在确定采空区的治理方案时

,

首先着

眼于方案的安全可靠性

,

同时也注意到施工设备与施工技术的

复杂程度与技术经济上的合理性 。根据国内外治理采空区的工

程实践

,

结合公路工程的特征

,

本段采空区采用全充填压力注浆

法进行治理 。

5

　注浆法主要施工参数

5. 1

　注浆量

根据计算砦勃矿采空区的空洞体积为

33517m

3

,

李马沟矿采

空区的空洞体积为

22154m

3

。注浆浆液的结石率按

80 % ,

浆液

对采空区及上覆岩层中的裂隙 、

裂缝的充填率按

75 %

。此数值

已考虑了在注浆过程中

,

浆液向注浆孔壁周围 、

采空区上覆岩层

裂隙的渗透损失

,

空洞因冒落坍塌形成的部分堆积的空隙而渗

入的浆液损失 等 。由 此 确 定

,

砦 勃 矿 采 空 区 注 浆 浆 液 体 积 为

31422m

3

,

李马沟矿采空区注浆浆液体积为

20769m

3

,

总注浆体

积为

52191m

3

。

5. 2

　注浆孔的设计

砦脖矿采空区注浆孔在路基的空洞区沿纵向为

3

排

,

排距

15m ,

每排孔距

15m ;

路基两侧的空洞区沿纵向排距为

30m ,

每排

孔距为

20

～

25m ;

裂隙带沿纵向排距为

35

～

40m ,

每排孔距

30

～

35m

。

李马沟矿采空区治理范围内空洞区最右侧一排孔为帷幕

孔

,

孔距

15m ;

其余孔为充填空洞注浆孔

,

沿纵向排距为

20m ,

每

排孔距为

20

～

25m ;

裂隙带沿纵向排距为

35

～

40m ,

每排孔距为

30

～

50m

。

空洞区注浆孔的深度为地表至采空区底板以下

2. 0m ,

裂隙

带注浆孔深度为地表至裂隙带以下

4. 0m

。注浆孔的注浆段长度

为最上部完整基岩下

5. 0m

至注浆孔的深度

,

孔口管长度为地面

至最上部完整基岩下

5. 0m

变径处的深度 。注浆孔的平面布置

近三角形 。

5. 3

　浆液配合比

浆液的构成为液相和固相两部分 。液相为清水

,

是浆液的分

散剂和固相的载体 。固相为水泥和粉煤灰 。水泥在浆液构成中

作为固结剂

,

与粉煤灰结合共同形成固结体 。

根据目前国内煤矿采空区治理经验

,

浆液性能的主要控制

指标是浆液的结石率以及浆液对治理区域

(

采空区和裂隙

)

的充

总第

128

期

2006

年第

12

期

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　西部探矿工程

W ES T - C H INA EXPL O RA TION EN GIN EERIN G

　　　　　　　　　　

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Dec. 2006