1、1合理确定采空区治理注浆孔间距摘要：以某铁路采空区治理项目为例，根据理论分析及现场试验，并根据该采空区特点，合理确定采空区注浆孔孔间距，有效指导工程实践。 关键词：采空区现场试验注浆孔间距 中图分类号：TU74 文献标识码： A 随着地下煤层的开挖不断，采空区上覆岩层顶板断裂、破碎而冒落延伸到地表后，造成地面拉裂、塌陷、倾斜等不良地质现象，严重影响着铁路的建设与安全运营，必须对采空区进行治理。注浆压力、浆液配合比等参数的大小将决定浆液的扩散半径和充填、压密效果，注浆压力大，注浆孔孔间距受地质条件、及其他注浆工艺参数影响，注浆孔间距越小，空隙中浆液充填的程度较高1、2，但容易较大程度地增加采空区
2、治理工程投资，造成浪费，因此，在确保良好的采空区治理效果前提下，合理确定注浆孔间距尤为重要。 1.工程概况 新建东平铁路在东都镇经沈村矿区，DK1+480DK3+522 地面下有多层、富水、煤层采空区分布,其中 DK2+530DK2+590 为断层保护煤柱，线下空间上分布 45 层复杂采空区，采空区变形引起地面多处塌陷、不均匀下2沉及房屋变形,对东平铁路工程的建设和运营安全产生严重影响，设计采用自上而下逐层注浆，然后复钻至下一层采空区进行注浆的方法对采空区进行治理，遇见较大空洞时充填粗骨料，注浆终止压力为 1.0MPa。沿铁路线方向该采空区各煤层采空区情况统计如表 1。 表 1 各煤层采空区情
3、况统计表 根据施工经验，采空区注浆压力过大时引起注浆管封孔失效，易出现从孔口周边返浆、注浆压力加不上去等问题；同时如采用塑料管作为注浆管，复钻时将破坏已经浇筑的注浆管，后续注浆时需要在钻至下一层采空区后重新浇筑，不仅浪费材料，而且延误后续施工，因此必须对封孔工艺进行完善。 2.采空区特点 煤系地层中煤层采空后形成采空区，其上覆岩层工程地质稳定性变差，易发生冒落，不同特点采空区对注浆工艺及参数有较大影响，该采空区具有以下特点： （1）煤层采空区缓倾。该采空区位于向斜的东翼，总体形态为一单斜构造，倾角 18。 （2）多层采空区。矿区范围煤层比较集中，煤层间距不大，一般开采层数为 3-4 层。 （3
4、）重复采动。根据调查资料分析，该采空区开采历史悠久，浅层煤层开采较早，随着采煤技术的不断发展，较深层的煤层陆续开采。 3（4）采空区埋深较浅。该煤系地层倾角较小，各煤层浅部均有露头，地层结构简单，埋深较浅。 3.注浆孔孔间距影响因素分析 采空区注浆孔间距影响因素较多，主要受地下空洞的连通性、浆液的黏滞性与浓度、注浆压力的大小和持续注浆时间等因素影响，连通性越好、浆液浓度越小、注浆压力越大、持续时间越长，相同注浆条件下扩散半径就大，注浆效果越好。 根据扩散半径理论，不同钻孔间距与浆液扩散半径如下： R0.6R0 R浆液扩散半径； R0钻孔间距。 钻孔间距为 20m 扩散半径 R0.620=12m
5、； 钻孔间距为 15m 扩散半径 R0.615=9m； 钻孔间距为 10m 扩散半径 R0.610=6m。 因此合理确定注浆孔间距对浆液扩散半径影响显著，直接影响这采空区治理效果，因此必须合理确定采空区注浆孔间距，孔间距过大，注浆效果较差，孔间距过小，增加不必要的工程投资。 4.注浆孔孔间距现场试验 为了模拟地下采空区浆液扩散情况，在现场进行的倾斜底板（18）注浆材料扩散模拟，试验选用与地面成 18角的平板作为采空区底板，向平板上缓缓倾倒浆液，模拟采空区注浆情况，根据现场试验得出如下结论： 4（1）2：8 浆液的扩散范围很大； （2）砂+2：8 浆液的扩散范围很大； （3）在浆液里边加速凝剂可
6、以适当降低注浆材料的扩散范围，很大程度上减少浆液流失； 试验段施工期间按照设计施工方案并结合现场实际情况考虑，孔间距暂按路基范围内排距、孔间距均为 15m，路基坡脚外至采空区处理边界排距、孔间距均为 20m，相邻排孔交错布置，每层采空区最外边一排为帷幕孔。为确定注浆效果，采用以上孔间距进行了试验性施工，通过检查孔的钻探情况、孔内弹性波 CT 及地震波 CT 等物探方法对试验性施工的注浆效果进行检验，分析浆液的扩散半径，进而验证上述孔位布置间距排距是否合理。 通过现场验证，注浆孔孔间距为 15m 时，采空区注浆效果良好，采空区充填率达 87%，钻探验证时，钻孔轻微漏水，注浆孔孔间距为 20m 时
7、，采空区注浆效果较好，采空区充填率 79%，钻探验证过程中整体效果良好，个别区段漏水稍严重。 5.结论 注浆孔孔间距受地下采空区的连通性、浆液的黏滞性与浓度、注浆压力的大小和持续注浆时间等因素影响，合理的注浆孔间距，不仅保证良好的注浆效果，还能很大程度上节省工程投资，设计施工过程中应根据现场情况合理确定注浆孔间距，并根据现场验证进行合理优化。该项目通过理论分析及现场试验确定：路基范围内排距、孔间距均为 15m，路基坡脚外至采空区处理边界排距、孔间距均为 20m 是合理的。可为今后5采空区治理设计、施工提供成功借鉴。 参考文献 1 河南高速公路发展有限公司.高速公路下伏采空区治理工程-勘察设计、施工、监理、招投标M.北京. 人民交通出版社, 2008 2 童立元.高速公路下伏采空区危害性评价与处治技术M.南京.东南大学出版社, 2006
