高速公路煤矿采空区地基注浆加固治理技术

高速公路煤矿采空区地基注浆加固治理技术　1996年 3 月中　南　公　路　工　程　　　　　　　　第 1期(总第 76期)　高速公路煤矿采空区地基注浆加固治理技术张志沛 (西安矿业学院地质系,西安市, 710054) 　　【摘　要】　煤矿采空区的存在,严重影响石太高速公路的修建和运营。通过国内外现有资料的对比研究,对山西省平定县冶西联营煤矿采空区采用注浆的方法,充填采空区及上覆的裂隙冒落带,以达到加固地基的目的。用回转式钻机成孔,建立泵站,配制水泥粉煤灰浆,经泥浆泵通过高压管注入孔内。灌注材料选用水泥和粉煤灰,水固比为 1∶1. ...

　1996年 3 月中　南　公　路　工　程　　　　　　　　第 1期(总第 76期)　高速公路煤矿采空区地基注浆加固治理技术张志沛 (西安矿业学院地质系,西安市, 710054) 　　【摘　要】　煤矿采空区的存在,严重影响石太高速公路的修建和运营。通过国内外现有资料的对比研究,对山西省平定县冶西联营煤矿采空区采用注浆的方法 ,充填采空区及上覆的裂隙冒落带,以达到加固地基的目的。用回转式钻机成孔,建立泵站,配制水泥粉煤灰浆,经泥浆泵通过高压管注入孔内。灌注材料选用水泥和粉煤灰,水固比为 1∶1. 5,水泥占固相总量的 20%～30%。灌注浆液的结石体在采空区及上覆的裂隙冒落带中充填率达 75%以上,满足高速公路对路基承载力的要求。【关键词】　高速公路　采空区　地基注浆加固收稿日期: 1995—11—02 　　石太高速公路东起河北石家庄市, 西止山西太原市, 是我国第一条山区高等级公路。在山西省境内修建高速公路时,遇到了因人类开采矿产活动而形成的采空区,由于采空区的存在,上覆岩层塌陷冒落,使地表产生变形,严重影响高速公路的修建和运营。因此, 有必要对采空区进行治理。山西省首先在平定县西郊—旧关段对柏井采空区进行了采空区治理的试验工程 , 取得了关于采空区勘察设计、施工等诸方面的宝贵经验,随后进行了山西省平定县寿阳—西郊段冶西联营煤矿采空区的治理工程, 它为今后类似工程起着积极的指导作用。 1　冶西联营煤矿开采及地质特征　　冶西联营煤矿于 1987年建矿, 1989 年投产,直到 1994年共开采煤炭约 80万 t。该矿开采石炭纪本溪组 15# 煤, 煤层层厚 6～8 m, 埋深 100～140 m, 倾向 270°～280°, 倾角 5°～10°, 开采方式为条带状短壁式兼仓房式破仓法,一次采全高, 15# 煤层直接顶板为厚约 8～10 m 的灰黑色泥岩和粉砂质泥岩, 性脆,层理发育, 极易破碎。间接顶板为厚约 5 ～8 m 的灰白色灰岩。煤层回采后顶板采取大冒落管理方法。采空区位于北川河一级阶地范围, 地势平缓,均为耕地,河床标高大约 760 m。在煤田开采范围内, 有落差 2 m、14 m 左右的断层 2条,使得煤层埋深在东部约100 m 左右, 在西部约 120～140 m 左右。井下煤层和岩层中发育波状褶曲和挠曲构造。 2　冶西联营煤矿采空区工程地质条件　　煤层开采后,覆岩发生冒落塌陷,按岩石的破坏、移动程度,自下而上划分为三个带: 不规则的冒落带,有断裂裂隙的岩层裂隙带, 保持连续性的岩层弯曲带。本区煤层厚度 6 ～8 m ,用条带状短壁式兼仓房式破仓法开采,一次采全高。按矿山开采沉陷学中经验公式计算,平均煤层厚度取 7 m ,冒落带和裂隙带两带相加影响深度 100. 8～154. 7 m 之间,由于本区煤层埋深为 100～150 m, 可知冒落裂隙高度已达到地表。本区覆岩结构特点是:坚硬岩层约占 60% ,软岩层约占 30%, 23 第四系松散物约占 10%。由于采空区是近 1 ～2年来形成的, 冒落塌陷将会继续发生, 当公路修筑完成后, 势必破坏地基的岩土平衡, 导致地面不均匀沉陷。施工前近半年的地表观测表明:在采空区范围内,地表已形成沉降盆地。因此, 必须治理。 3　冶西联营煤矿采空区治理方案　　通过查阅国内外有关的资料,结合柏井采空区治理试验工程的经验, 经对圆台式端承桩法、上部灌注成板法和用注浆方法充填, 加固采空区和冒落带等三种方案优缺点进行反复研究后,决定采用最后一种方案进行冶西采空区地基治理工程。工程量为:注浆孔数约 260个,进尺约 2万 m, 检查孔约 12个, 进尺约 1200 m, 灌注空洞体积约 6万 m3。灌注材料选用水泥和粉煤灰,灌注浆液的结石体在采空区及上覆的裂隙冒落带中充填率应达 75%以上。 4　冶西联营煤矿采空区注浆灌注施工 4. 1　施工治理范围冶西联营煤矿采空区位于石太高速公路寿阳至西郊段 k101 + 100～k101 + 830 之间,影响公路总长度约 730 m。分东、西两区, 东区影响公路长度约 250 m, 西区影响公路长度约 350 m, 治理深度是 15# 煤层底板至 K 3灰岩底板之间的采空区和冒落带,高度约 50 m ,一般上界深度为 50～90 m ,底界深度为 100～140 m。横向治理宽度随煤层埋藏深度和产状面变化, 一般为 120～160 m。 4. 2　注浆孔的成孔注浆孔在路基范围内为三排孔, 排距 10 m 左右,相邻孔孔距 10 m。不同排的孔在平面上呈梅花状分布。路基至治理边缘部分, 排距和孔距为 15～20 m ,最边缘一排为帷幕注浆孔。不同排的孔在平面上也呈梅花状分布。注浆孔用回转式钻机成孔, 用 5 130 mm 钻头开孔,钻至风化带底界,下入 127 mm 孔口管护壁,用 5 108 mm 钻头钻至 K 3灰岩顶部砂岩 5～10 m 处, 变径,用 5 89 mm 钻头钻至 15# 煤层底板。整个钻探过程中, 要求用清水钻进,采取岩芯,做简易水文地质观测。每隔 40～50 m 时,测量一次孔斜,终孔孔斜要求不超过 2°。对于治理边缘地带, 在帷幕注浆孔内用注固料、注浆的方法来控制浆液的流动。其施工过程同上, 只不过是孔径加大, 用 5 146 mm 钻头开孔, 5 127 mm 钻头钻入 K 3 灰岩顶部砂岩 5～10 m 处,变径, 5 108 mm 钻头钻入目的层。终孔后, 用内径为 5 50 mm 一端带有环形托盘(直径约为 105 mm 或 120 mm 左右) 的注浆管,下入 K 3灰岩上部的变径处。注浆管与注浆管之间用接箍相连, 在中部或上部用一个反丝接箍相连, 以便在注浆结束后,使上部注浆管能够反转提出重复使用。然后从托盘开始向上用 525# 快硬水泥止浆, 将管壁与孔壁固结严密,止浆高度约 6～8 m。因本采空区内存在有瓦斯气体, 用等待排气法,将其排完。对于那些没有明显掉钻现象的注浆孔,要进行压水试验,测量单位耗水量( q)值,为注浆工作提供很有用的资料。 4. 3　注浆施工注浆治理工程采用水泥、粉煤灰灌注材料,水泥为 425# 矿渣水泥, 粉煤灰为何白电厂生产的,在现场建立 3个大型注浆站,具体工艺流程是先向一级搅拌池中加入一定数量的清水,随后按规定比例分别加入水泥、粉煤灰,制成水泥浆、粉煤灰浆, 搅拌均匀后放入二级搅拌池中混合,充分搅拌后,制成水泥粉煤灰浆,由注浆泵经高压管注入注浆孔内。对于那些帷幕注浆孔和明显具有掉钻现象的注浆孔,为控制浆液扩散过远,节省材料消耗,在孔口安装漏斗状注砂器,将沙或矿渣用水泥粉煤灰浆带入孔内。注浆浆液先稀后稠, 一般采用水固比 1 ∶1. 5配方,水泥占水泥与粉煤灰总量的 24

                    本文档为【高速公路煤矿采空区地基注浆加固治理技术】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

高速公路煤矿采空区地基注浆加固治理技术

你可能还喜欢