大型水利工程下伏深层采空区处理措施

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大型水利工程下伏深层采空区处理措施

大型水利工程主干渠穿过禹州原新峰矿务局二矿、梁北镇郭村煤矿、梁北镇工贸公司煤矿、梁

北镇福利煤矿和梁北镇刘硐村一组煤矿等 5 个煤矿采空区.

采空区总长 3. 11 km,在开采时间与水平、采空程度、回采率大小、回填程度与安全煤柱形式等

方面均不一样,存在一定的变形现象.采空区均为老矿区,年代久远,煤矿资料不全,矿道分布资料缺

失.在没有规程、规范和成熟施工经验的前提下,进行大型水利工程下伏的深层煤矿采空区处理,

施工难度极大.采空区主要采取钻孔、灌浆进行处理, 最大钻孔深度近 300 m.

1 采空区处理措施

1. 1 处理工艺原理及流程

采用液压回转地质钻机等钻孔设备钻穿采空区,然后通过压力注浆法向岩层的空隙或采空区裂隙

带、冒落带和采空部分注入具有充填、胶结性能的浆液材料,浆液硬化后形成具有一定强度的支

撑体,对上覆岩层形成支撑作用,以阻止上覆岩层的进一步冒落,防止地面沉陷而引起的沉降变形,

保证穿过采空区建筑物( 构筑物) 的运行安全.

对采空区的处理目的一直存在争议,一种观点认为要将采空区尽量充满; 另一种观点认为只要在

采空区内形成多点支柱,足以支撑上覆岩层不再冒落、沉降即可.考虑到大型水利工程的重要性,

本工程是按尽量将采空区充满来设计的,但不允许浆液扩充至采空区之外,这就有一个上下左右

的灌浆区域限制,即单孔见基岩 5 m 以下、穿过采空区 1. 5 m 为灌浆段; 平面范围除依靠采空区

自然边界作为界限外,建筑物穿过一些大的采空区,需对采空区进行隔断处理,俗称封闭( 帷幕) 灌

浆. 采空区处理工艺流程见图 1.

1. 2 钻孔方法

采用常规钻孔施工方法,包括钻取岩芯、全断面钻进,类似文献较多,不再详述.主要对钻孔布置进

行说明,采空区灌浆处理不同于一般灌浆,处理区面积大、连通性好,钻孔间距、排距要适当加大,

通过试验, 本工程选取18 ~22 m.

1. 3 灌浆材料选择

灌浆材料要求: 流动性好、有一定强度、充填性好,具有可灌性,经济节省.据此选择灌浆材料,主

要有水、水泥、粉煤灰. 主要配比为水 ∶水泥 ∶ 粉煤灰=1 0. 15 0. 85,∶ ∶ 另掺一定量外

加剂改性.实际施工过程中,通过对比试验( 1、2 号试验区) ,掺与不掺外加剂对灌浆效果影响不

大,且掺外加剂费用高,后来没有掺加外加剂. 在进行 1 号试验区充填灌浆时有针对性地添加了外

加剂,2 号试验区充填灌浆没有添加外加剂,以验证外加剂对浆液流动性的影响.

试验过程中进行了大量的资料分析,建立了灌浆流量与灌浆时间的对应关系,绘制了典型灌浆孔

单孔灌浆过程曲线, 典型单孔灌浆曲线取值的原则为灌浆过程中每 0. 5 ~2 h 取一个有代表性的

时间节点上的流量和压力,灌浆结束前一段时间加大取值的数量.1 号试验区典型灌浆孔单孔灌浆

曲线见图 2,2 号试验区典型灌浆孔单孔灌浆曲线见图 3.

从对比情况来看,无论添加外加剂与否,浆液的流动性均比较好,能满足充填灌浆质量要求.同时,从

灌浆过程曲线可以看出,随着灌浆的进行灌浆流量骤降,压力骤增,从而灌浆结束.

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摘要：

大型水利工程下伏深层采空区处理措施大型水利工程主干渠穿过禹州原新峰矿务局二矿、梁北镇郭村煤矿、梁北镇工贸公司煤矿、梁北镇福利煤矿和梁北镇刘硐村一组煤矿等5个煤矿采空区.采空区总长3.11km,在开采时间与水平、采空程度、回采率大小、回填程度与安全煤柱形式等方面均不一样,存在一定的变形现象.采空区均为老矿区,年代久远,煤矿资料不全,矿道分布资料缺失.在没有规程、规范和成熟施工经验的前提下,进行大型水利工程下伏的深层煤矿采空区处理,施工难度极大.采空区主要采取钻孔、灌浆进行处理,最大钻孔深度近300m.1采空区处理措施1.1处理工艺原理及流程采用液压回转地质钻机等钻孔设备钻穿采空区,然后通过压力注...

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