老采空区破碎地基注浆方案设计与实施.pdf

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第18卷第4期中国矿业Vo1．18。No．42009年4月CHINAMININGMAGAZINEApril2009老采空区破碎地基注浆方案设计与实施李亮，周鸣，敖建锋(1．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221008；2．江苏省资源环境信息工程重点实验室，江苏徐州221008)摘要：结合某工程实例，对老采空区破碎地基注浆的相关技术进行了研究和实施。确定了老采空区地基充填注浆的范围。根据破碎地基特点和浆液扩散规律，设计了注浆的孔位，确定了注浆材料的配比和施工工艺。检验孔的钻探结果表明，实际的注浆效果达到了设计目的，地基强度达到了保证地面建(构)筑物安全的要求。关键词：破碎地基；注浆；设计；实施中图分类号：TD265．4文献标识码：B文章编号：1004-4051(2009)04—0086—03DesignandactualizeofgroutingprojectonfragmentizedgoafgroundworkLILiang～，ZHOUMing‘，AOJian-feng'(1．CollegeofEnvironmentScienceandSpatialInformatics。ChinaUniversityofMining＆Technology，Xuzhou221008，China；2．JiangsuKeyLaboratoryofResourcesand，EnvironmentalInformationEngineering，Xuzhou221008，China)Abstract：combiningwithaactualexample，interrelatedtechnologyofgroutingonfragmentizedgoafgroundworkhadbeenresearchedandactualized．Theareashouldbegroutedhadbeendraw，andtheposi—tionofdrill，thesameasproportionofmaterialbeentransfusedandtechniquesshouldbeusedhadbeendrawalso．Theresultgotfromdrilldesignedforcheckingupshowedthatthepurposeofpracticeinaccord—ingwithwhichdesigned，andtheintensityofgroundworkbeentreatedwillkeepthebuildingupsafe．Keywords：fragmentizedgroundwork；grouting；design；practice随着国民经济的发展和煤矿城市的扩展，不可件复杂。资料显示，厂区坐落在地质条件较为复杂避免的要将一些建(构)筑物建在老采空区上。老的断层组中，断层倾角较小(56。)，落差6O～采空区上方岩层受开采直接扰动和开采引起的断层100m，断层两侧均为采空区，且断层煤柱留设不活化等地质构造活动的影响，可能在浅部形成离层规整，多数为近断层开采，直接影响断层的稳定空间或破碎岩体。当其存在对地面建筑物安全构成性。变形极为敏感的焦炉平面位置整体坐落于断层威胁时，必须对破碎地基进行处理，以恢复其承载组中，与断层斜交，且焦炉西南角位于近断层露能力，保证地面建(构)筑物的安全。本文结合某头处。工程实例，对老采空区破碎地基注浆设计方法和施为了探明岩层破碎程度，布设了三个钻孔进行工工艺进行了研究。探测。在探测过程中，浆液流失严重。探测结果表1工程概况明，断层露头区域破碎带厚度整体破碎严重，30m峰峰集团新建200万t焦化厂，确定位置坐落以上基本风化，且在浅部存在因开采引起的离层空在二十世纪六、七十年代老采空区上方，且地质条间。探测结果表明，设计焦炉位置断层露头位置岩体较为破碎，在上覆荷载作用下，会进一步压缩密收稿日期：Z008—1O一31实，对超长整体结构、动态、大荷载焦炉厂房基础基金项目：国家科技支撑计划项目城市废弃工矿区土地再利用技术稳定性，带来较大程度的不均匀沉降变形的影响。研究(2006BAJ14B07)为了保证焦炉的稳定，必须对近断层露头一侧焦炉作者简介：李亮(1983一)，男，河南南阳人，中国矿业大学博士研究生。地基进行注浆加固工程。 第4期李亮等：老采空区破碎地基注浆方案设计与实施2注浆充填范围地确定验孔，确定在3号注浆孔与5号注浆孑L的中部；2根据国内外的研究结果，当地面建筑物荷载影号注浆检验孔，确定在2号注浆孑L与4号注浆孔的响不到破碎岩体时，破碎岩体的存在对建筑物的稳中部，用于检验注浆段浆液充实程度，同时可以作定性不构成大的影响口]。因此，受开采影响形成为注浆补充孔，对注浆区域充实加固，完善断层注的破碎区域，并不需要全部进行注浆充填。确定合浆加固效果。理的注浆充填范围，可以做到在最小投入的情况4注浆材料及施工工艺下，保证地面建筑物的安全。注浆充填范围的确4．1注浆材料及配比定，应遵循如下原则：本次注浆加固工程的材料，主要以水泥、粉煤(1)当开采深度H<^i+h+h时(．i为垮灰、水玻璃作为骨料、胶结和速凝材料。落断裂带高度，rll；h。为建(构)筑物区域传递深离层裂隙浆液配比为：干料配比为早强硅酸盐度，m；h为保护层厚度)，覆岩已经不存在结构水泥60，粉煤灰采用40；水灰比1：1。为了提或建(构)筑物荷载对老采空区破裂岩体有影高浆液的早强时间，保证钻孑L施工时间要求，在注响，如导致破裂岩体变形，应采用充填注浆处浆浆液中加入水玻璃，其加入量为水泥重量的2。理。反之，则不用充填注浆。破碎带注浆浆液的配比，要结合不同的注浆时(2)当断层破碎带深度H<^+h时(符段而相应的变化：号含义同上)，建(构)筑物荷载将会对开采扰动(1)首次注浆的浆液，采用普通硅酸盐水泥，后的断层破碎构成影响，引起破碎岩体的压实，进配比为水灰比1．25：1水泥浆，提高浆液的扩散能而影响到地面建(构)筑物，应注浆充填。反之，力，为下阶段注浆提供通道保证。则无需注浆。(2)中段注浆的浆液配比为：干料配比，普(3)当开采引起的离层深度H3<^+h时通硅酸盐水泥6O，粉煤灰4O，水灰比为l：(符号含义同上)，建筑物荷载和上覆岩体荷载之和，1。在注浆浆液中加入一定量的水玻璃，其加入量可能会引起离层上部梁结构失稳，导致离层空间闭为水泥重量的1．59，6，用于充实断层破碎带内部的合，反应到地表形成不均匀沉陷，影响建筑物，应浆液扩充范围，并起到一定的固结作用。进行注浆充填。反之，无需对离层进行处理。(3)后期注浆的浆液配比为：干料配比，早3注浆孔位设计强硅酸盐水泥4O，粉煤灰6O，水灰比1：1。浆液在岩体裂缝中的流动规律，可以参照刘嘉同时加入适量水玻璃，其加入量为水泥重量的材推导出的公式[4]：2，使浆液具有横向扩散能力，扩大注浆范围，并提高浆液的早强时间。R一～!二：+r(1)Vc4．2施工工艺式中：R为扩散半径(cm)；P为注浆孔内压力注浆孔的施工顺序。决定注浆孑L的注浆顺序，(kPa)；P。为裂缝内地下水压力(kPa)；T为注浆可以较好的保证注浆效果。其各孔施工顺序，总的时间(s)；为裂缝宽度(cm)；为注浆孔半径原则为先施工深孔，后施工浅孔，即由深至浅分阶(cm)；为浆液粘度(MPa·s)。段施工，以做到已充填区域能够限制后续充填浆液根据岩层倾角、断层倾角、注浆材料、浆液流的流失，达到较好的充填效果。本工程设计注浆孔动与凝固时间，可得到浆液在横向上的扩散范围为分为2个阶段施工。7．5～15m之间，竖向扩充距离为20～30m之间。(1)各注浆孔的具体施工顺序(按孔号排序)考虑一定的安全系数，确定每排注浆孔的平面孔间为：钻孔1一注3一注5一注2一注1一注4；距平均为22m，排与排的平面间距平均为20m。(2)第1阶段依次施工注3、注5两孔，对根据焦炉平面布置位置与现场的三个探测孔揭施工好的注浆孔，应及时进行加压注水实验；露的破碎岩体位置．考虑焦炉最大重量载荷的垂直(3)第2阶段依次施工注2、注4、注3三孔，传播距离、采空区与断层的结构特性，同时考虑三同样要对施工好的注浆孔及时进行加压注水实验。个断层探测孔部分转化为注浆孔的可利用性。确定地面注浆系统分成两部分，两部分的布置情况新布置5个注浆孔，利用1个浅部断层探测孔(钻相同。主要是考虑了注浆孔的施工预注浆顺序、浆孔1)，共6个注浆孔。液供应能力、现场施工安全等因素。注浆系统的现同时，设计2个注浆效果检验孔。1号注浆检场布置如图1。 88中国矿业第18卷现对注浆效果评价如下：(1)在注浆过程中，出现了地面返浆和孔问串浆现象，说明了破碎带与上部岩体注浆段衔接性良好。通过间歇注浆、两孔同时注浆和封孔注浆等方法反复注浆后，全部注浆孔地表返浆的现象彻底消失，注浆压力都达到了2．5MPa的设计标准。(2)检查孔段取出水泥芯样，钻进至破碎带，孔口有水泥碎块返出，循环浆液上漂浮有水泥黑沫，表明裂隙已经被浆液充填。钻进过程中，孔内不漏水，压水检验孔内渗失量小于30ml／min。(3)注浆阶段，从一开始的孑L口无压到持续的带压注浆，使水泥浆液的固结强度大大提高，浆液结实率更强，注浆区域的松散岩层和断层破碎带已被加固，并有足够的抗压强度。6结论图1注浆系统现场布置示意图通过对老采空区破碎地基特点的分析，确定了注浆孔的注浆次序与注浆孔的开孔次序一致。需要进行注浆充填的范围，并结合现场的实际情即为：钻孔1一注3一注5一注2一注1一注4。况，进行了注浆加固方案的设计和施工。检验结果随层面由上至下压注，尽可能的使上部注入的浆表明，注浆效果达到了预期的目标，对采空区破碎液，沿破碎带向下部扩展，与下部注浆孔衔接，达地基进行了有效的加固，保证了地面建(构)筑物到对破碎岩体加固段的整体固结效果。的安全。1采用下行式间歇和连续注浆方法，遇漏则注，参考文献成孔后分三个阶段进行注浆。成孔注水压力0．2～[1]郭广礼，邓喀中，常江．采空区上方建大型建筑物的地0．5MPa；首次注浆泵压0．3～0．7MPa；阶段保孔基沉降研究[J]．中国矿业大学学报，1996，25(2)：注水压力0．5～0．8MPa；二次注浆泵压0．6～54～57．1．2MPa；阶段保孔注水压力0．8～1．5MPa；三次[2]郭广礼．老采空区上方建筑地基变形机理及其控制I-M]．徐州：中国矿业大学出版社，2001．注浆泵压1．2～1．8MPa~封孔时，注浆压力不低[3]邓喀中，谭志祥，张宏贞．长壁老采空区带状注浆设计方于2MPa。终压结束注浆压力限定2．5MPa。法El3．煤炭学报，2008，33(2)：153—156．5注浆效果评价[4]岩土注浆理论与工程实例协作组．岩土注浆理论与工程实为了检验注浆效果，特在注浆区域施工两个检例rM]．北京：科学出版社，2001．验孔，通过钻孔钻探和取芯对注浆效果进行检验。杀米来米采米米来米米米米米栗米米米采米米米米米米米米米米栗米米米米米米米米来米米米米米米米米米米米(上接第85页)何星存，谢祖芳，陈孟林．聚酰胺树脂吸附钯的性能研究EJ]．贵金属，2003，24(4)；16—20．(27]李耀威，古国榜．用N～正丁基异辛酰胺从Rh-Sn-C1体系中李云，王丽琼，曾庆轩，等．聚丙烯(PP)基阴离子交萃取铑EJ]．稀有金属材料与工程，2008，37(6)：lO69一l073．换纤维吸附钯研究[J]．北京理工大学学报，2002，23[28)甘树才，来雅文，赵炳南．DT-1016型阴离子交换树脂分(2)：255—259．离富集金铂钯EJ3．岩矿测试，2002，21(2)：113—116．莫招育．新型离子交换纤维对贵金属富集分离特性的研究(293高瑞英，吴松平，党志．强碱性阴离子交换树脂吸附分ED3．广西：广西师范大学化学化工学院分析化学系，离铂族元素条件的探讨EJ3．化工技术与开发，2005，342007．(4)：1—4．张邦安．铂族金属回收新技术一光催化沉积法EJ]．中国(303姚占海，铙蕾，杨慧丽，等．聚乙烯醇胺肟螯合纤维的资源综合利用，2004，23(12)：18．合成及对钯的吸附EJ3．高分子材料科学与工程，1999，15蒋鹤麟，王瑛．从汽车废催化剂中回收铂族金属的技术(1)：23—25．概况EJ3．中国物资再生，1994，13(11)：10—14．[31]鲍长利，赵淑杰，刘广民，等，对磺基苯偶氮变色酸螯合杨志平，唐宝彬，陈亮．常温柱浸法从废催化剂中回收形成树脂分离富集微量铂和钯EJ3．分析化学研究简报，钯EJ3．湿法冶金，2006，25(1)：36—38．2002，30(2)：198—201．