浅析注浆填充法在采空区治理中的应用

高鹏

摘 要：在现阶段的矿山的开采过程中，在采空区的治理方面存在许多问题，文章分析了采空区围岩特点，总结介绍了应用注浆填充法进行采空区治理的工艺方法，对采空区治理施工具有指导意义。

关键词：采空区；注浆填充；矿山生产

引言

礦山是一种统称，它指进行开采工业原料（如煤炭、铁、铜等工业原料）或者稀有矿石（如金、玉等）的施工场地。针对现代矿山开采工艺的需要，矿山开采一般由若干个露天开采场地、地下矿井系统和开采系统以及地面办公和调控设施等。由于现阶段的矿山开采技术还存在缺陷，无法保证开采过后的采空区充分满足施工安全要求，由于危险因素的存在，会对开采工作面及对应地表造成不同程度的影响，甚至会引发冒顶、突水、塌陷等工程事故[1]。因此，必须积极应用先进的治理工艺技术，对采空区进行有效的安全控制，保证施工及生产安全。注浆充填是较成熟的采空区治理工艺，由于其治理效果明显、工艺简单、工程造价小等特点，在矿山开采采空区治理中得到广泛应用[2]。

1 矿山生产中的问题

1.1 生产系统不健全

现代矿山生产要求，完整的生产系统应当包括运输、通风、压气和供水等设施。只有满足上述各部件设施的要求，才能保证回采工作正常进行。特别注意的是应当充分保证系统中各个设备组件的安全，这样才能实现生产的正常化以及实现长期的安全生产。但是，由于当时生产水平的限制、管理机制的不科学以及对安全生产的重视不够等原因，起初在进行工业生产设计时，没有建设完整的维持矿山安全生产的主系统。有些企业虽然安全生产系统较为完善，但是在生产过程中没有对实时维护工作足够重视，这对矿山开采生产带来了很大的安全隐患[3]。

1.2 缺乏高素质人才

随着我国矿山开采的迅猛发展，相关的生产技术及工艺也得到了快速提高。但是现有的技术人才远远不能满足生产要求，造成专业技术人才的严重不足，特别是具有丰富实践经验，并且有较强的理论基础的高素质人才少之又少。上述问题在大多数民营企业和一些国营企业中尤其突出，有些企业甚至由于专业人员不足，不能有效利用先进的生产设备，而由于管理人才的不足又使得在生产管理过程中难免存在漏洞，而一旦发生生产事故，很难保证得到及时科学的处理。正是由于专业人员的不足，在生产过程中的安全预防及事前应对措施很难保证合理科学的规划安排，由此大大降低了采矿生产工作的安全性。

1.3 安全管理薄弱

通过对以往的生产事故进行总结分析发现，在进行矿山生产时发生事故的最主要原因是在生产过程中由于生产人员大意或者基本生产技术的缺失，同时安全管理环节的疏忽以及缺乏科学性也是发生事故的主要原因。虽然当今我国的矿山生产技术及工艺在某些方面已经达到了世界领先水平，但是安全管理环节的薄弱依然使得我国矿山生产蒙受重大的、不可挽回的损失。

1.4 生产工序繁杂

地下采矿生产作业是一种相对较复杂的生产过程。在生产过程中要受到许多外在因素影响，当遇到复杂的或者较差的地质条件时，极大的增加了生产的困难程度，给生产增加了严重的安全隐患。由于生产工序的复杂、生产环境的恶劣及不确定性，在进行井下作业时，操作稍有不当即有可能造成严重的安全事故。同时在生产过程中，如果处置不当，产生的有害气体或者粉尘对生产人员及生产本身也会带来不利影响[4]。

2 采空区特点

依据开采工程的特点，如采空区上部特点，开采范围、开采深度等，采空区具有不同的特点：

（1）采空区附近的围岩稳定性较低。由于受到开采生产的影响，采场周围的围岩受到严重的扰动，从而极大降低了围岩稳定性，一般在矿山开采过程中上覆岩层会产生破碎带、裂隙带和下沉带。

（2）对采空区难以进行精确分析。由于采区工程地质资料有限，对于上覆岩层的地层特点、含水特点等不能实现精细测定，从而影响了采空区的分析精度。

（3）对地表安全造成影响。在采矿生产过程中，由于采空区的影响，导致上覆岩层下沉，最终影响地表地层稳定，最终对地表建筑安全造成不利影响，同时对当地环境以及矿区带来安全隐患。

3 注浆充填工艺

在进行注浆充填进行采空区治理时，首先应当对需治理区域进行细致的地质勘查，把握地质特点及破坏程度，为注浆治理提供科学依据。

3.1 选择钻孔位置

在进行钻孔位置选择时，需要考虑两种因素：一是应尽量靠近治理区域；二是为注浆治理留有足够空间。同时应该考虑施工安全需求，如选择地点应有利于工作通风以及浆液排出等。

3.2 注浆前的准备工作

该项工作对于注浆工作的顺利进行有至关重要的作用。首先应当对所需的设备仪器进行全面的检修测试，如对工程车辆、钢绳、注浆泵等进行检修，同时对道路、水路、电路等进行安全排查，充分保证施工中工作人员安全及器械的正常运转。此外，应当做好突发事件的紧急预案，保证能够科学及时的应对突发事件。

3.3 钻孔施工

应当根据地质特点及注浆治理要求进行钻机参数、位置的选择。根据以前的注浆施工特点，一般在栽管5～7天后抗压力一般可以到3kg/cm2，此时可以认为满足注浆要求，可以进行注浆。在进行注浆时，应当充分考虑外在因素的影响，如当注浆环境温度过低时，应当采取延长凝固时间、添加速凝剂等措施保障注浆凝固质量。在进行注浆作业时，应当保证注浆孔时刻通畅，同时应当避免发生掉块现象发生。

在钻探注浆进行采空区治理的同时，应当按照工作规程检测钻孔和注浆的质量。其检测标准包括：第一，当阶段性注浆工作完成后，应当及时对治理区域进行钻孔检测，检查顶部的浆液是否存在裂缝现象，如果出现，则会严重影响注浆治理质量，应当及时采取合理的应对措施，如进行补浆等，保证注浆质量；第二，检测浆液的力学特性，应当对每次使用的浆液进行力学实验，从而指导现场配浆，保证浆液能够充分发挥相应的效用；第三，保证钻孔质量，钻孔角度偏差、方位角偏差应当控制在一定范围内；第四，封堵墙的抗压能力应当不小于22MPa。

4 结束语

文章系统分析了当今矿山开采存在的问题，同时在分析采空区围岩特点的基础上，总结介绍了应用注浆填充法进行采空区治理的工艺方法，对采空区治理施工具有指导意义和工程价值。

参考文献

[l]郭广礼，邓喀中.采动破裂岩体地基注浆加固及其检测技术[J].中国矿业大学学报，2000，29（3）：293-96.

[2]刘庆顺，苏林祥.注浆充填技术在处理大巷冒顶区中的应用[J].河北煤炭，2005（5）：18-19.

[3]张俊英，王金庄.建筑地基采空区注浆充填及检测技术[J].西安科技学院学报，2004，24（2）：151-154.

[4]林宗元岩土工程治理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.