注漿技術(shù)在礦山采空區(qū)中的應(yīng)用研究

吳兆軍，吳 婧

（1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)（山東省地礦工程勘察院），山東 濟(jì)南 250014）

1 壓力注漿技術(shù)概述

1.1 壓力注漿技術(shù)工作原理

壓力注漿技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，其主要利用高壓設(shè)備將人工配比的漿液材料通過注漿孔壓入地層中的砰石顆粒及其他堆積物之間的孔隙、巖石裂隙、巖石空洞中，使其擴(kuò)散、膨脹、膠凝和固化，以提高地層的強(qiáng)度和模量，減少地層變形的一類地基加固處理技術(shù)[1]。

1.2 施工工藝及技術(shù)要求

1.2.1 鉆孔施工及技術(shù)要求

（1）成孔工藝：

①在對(duì)注漿區(qū)進(jìn)行鉆孔工作時(shí)，首先采用Φ130mm頭開孔，在鉆至基巖5m后下入Φ127mm套管護(hù)壁；

②用Φ89mm鉆頭鉆至采空塌陷區(qū)或煤層底板以下0.5m處終孔。

（2）施工技術(shù)要求：

①根據(jù)施工規(guī)范要求，為了更好判斷采空區(qū)底板位置，在打鉆工程中需要進(jìn)行鉆探取芯工作，因此，在采空區(qū)上覆巖石部位取芯率要＞50%；

②對(duì)已經(jīng)完成的注漿孔進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)需要將一端帶有Φ1 20 ? Φ130mm注漿管插入注漿孔中，在注漿管于巖壁之間的間隙注漿砂漿，并將水：水泥=1.0∶2.0的水泥漿液注入其間，使注漿管與巖壁緊密結(jié)合。

1.2.2 注漿施工技術(shù)要求

①在注漿過程中及注漿完成后需要注漿區(qū)域進(jìn)行多次振搗，并且每次振搗時(shí)間不少于15min，振搗間隔不大于30min；

②在注漿過程中應(yīng)嚴(yán)格按照應(yīng)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在注漿10?15min后及時(shí)注意注漿管上的壓力值≥51MPa，當(dāng)注漿壓力，泵量＜70L/min時(shí)即可停止注漿；

③在注漿時(shí)及注漿完成后需要對(duì)注漿效果進(jìn)行檢測，在注漿2小時(shí)內(nèi)對(duì)漿液比重和漿液結(jié)石情況進(jìn)行抽樣檢測，在注漿完成7d及28d時(shí)對(duì)注漿效果進(jìn)行檢測。

1.2.3 注漿效果檢查

（1）注漿效果檢測方法：

根據(jù)國家規(guī)定的礦山采空區(qū)注漿效果檢查條例，在對(duì)采空區(qū)注漿完成三個(gè)月后對(duì)實(shí)際注漿效果進(jìn)行檢測，檢測方法如下：

①根據(jù)注漿時(shí)布設(shè)的觀測樁沉降情況，對(duì)樁的沉降量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；

②采用地球物理方法在注漿前后相同位置進(jìn)行物探檢測；

根據(jù)觀測樁沉降量以及物探檢測成果圖對(duì)注漿效果進(jìn)行分析總結(jié)，判斷注漿效果是否達(dá)到國家規(guī)定的礦山采空區(qū)注漿效果要求[2]。

（2）注漿效果檢測位置及工作量：

①在對(duì)注漿效果進(jìn)行檢測時(shí)每隔50m設(shè)置1根測樁；

②運(yùn)用地球物理方法對(duì)注漿區(qū)域進(jìn)行探測，檢測面積應(yīng)大于實(shí)際注漿面積的20%，在測線布置上保證與勘測時(shí)測線布置方式相同，以便對(duì)注漿效果進(jìn)行比較。

2 礦山采空區(qū)治理應(yīng)用與效果

礦山采空區(qū)位于四川省綿陽市李家鎮(zhèn)寮里村，踩空區(qū)域面積較大，主要分布在SK4 1+ 5 00SK4 1+ 9 00,SK4 2 + 200 ?SK42 + 600兩段區(qū) 域[3]，由于礦山開采方式為豎井開采，在采空區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)地表沉降現(xiàn)象，周圍建筑物傾斜嚴(yán)重，墻壁出現(xiàn)較大裂縫，裂縫寬度達(dá)到1?70cm，在采空區(qū)中心地段地表裂縫較大，延伸最大長度100m；地表沉陷最大深度達(dá)到1. 5m。

2.1 壓力注漿施工應(yīng)用

2.1.1 鉆探施工

鉆探儀器選擇國內(nèi)外最先進(jìn)的CM351型高壓露天潛孔鉆機(jī)和型鉆探設(shè)備。在鉆探工程中，嚴(yán)格按照鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆探施工。

2.1.2 注漿施工

注漿設(shè)備選擇BW? 3 20,BW?250變量注漿泵，80m3/h? 100m3/h、25m3/h? 50m3/h揚(yáng)程潛水泵，漿液攪拌機(jī)等；

2.1.3 注漿材料參數(shù)

（1）水泥材料。水泥材料選擇425#礦渣硅酸鹽水泥，為了保證原材料質(zhì)量，對(duì)選用的425#礦渣硅酸鹽水泥進(jìn)行質(zhì)量檢測與配比試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為：425#礦渣硅酸鹽水泥細(xì)度 為3.0% ? 3.1%，初凝 時(shí) 間3h3 3min? 4h5 8min，終 凝時(shí)間4h5 4min? 7h0 6min，7d抗 壓 強(qiáng) 度21.9MPa? 29.0MPa，28d抗折強(qiáng)度43.0MPa，28d抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度8.7MPa，符合施工規(guī)范要求。

（2）漿液配比。漿液配合比例選擇為水：水泥：粉煤灰=1.0 ∶0.18∶1.02，試驗(yàn)檢測結(jié)果為 ：初凝時(shí)間3h2 1min，終凝時(shí)間7h0 7min，結(jié)石率82.5% ? 92.7%，7d抗壓強(qiáng)度0.2MPa，7d抗折強(qiáng)度，符合施工規(guī)范要求。

2.2 注漿效果檢驗(yàn)

在注漿完成后，運(yùn)用地球物理中的激電測深法檢測采空區(qū)注漿效果，供電電極AB間距為600m，測量電極NM間距為12m，每個(gè)測點(diǎn)距為10m，在斷電后75ms? 3000ms分M1 ?M8進(jìn)行采樣，為了保證注漿效果，在測量完成后將測量結(jié)果導(dǎo)入處理軟件中進(jìn)行正反演成圖，根據(jù)反演結(jié)果對(duì)注漿效果進(jìn)行判定，如果反演圖中出現(xiàn)低阻異常區(qū)則表明注漿效果不佳，反之則表明注漿效果良好。

3 結(jié)語

礦山采空區(qū)的存在對(duì)礦山開采有著重要影響，將注漿技術(shù)運(yùn)用于礦山采空區(qū)的治理可以有效減小采空區(qū)影響，治理效果顯著。本文結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)注漿技術(shù)在礦山采空區(qū)中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討，結(jié)果表明壓力注漿技術(shù)在礦山采空區(qū)治理中注漿效果良好，可在以后的類似治理工程中推廣應(yīng)用。