浅析矿山采空区治理技术

摘 要：文章分析了采空区注浆的加固机理，并系统介绍了在注浆过程中各阶段的施工工艺要求，最后指出了灌浆结束的标准。文章对利用注浆法进行采空区治理工程具有重要指导意义。

关键词：煤矿采空区；注浆治理；地层加固

1 注漿法加固机理

注浆法是采空区治理常用的方法之一，在进行采空区注浆时，首先将配置好的浆液通过注浆管注入需要加固的地层中，通常注浆液是由水泥、粉煤灰、水及其他添加剂按照一定比例混合而成的浆液。当浆液由用泥浆泵按设计注浆压力注入地层时，会填充、渗透到地层空隙中[1]。当注浆压力进一步加大时，浆液将会劈裂岩石并对岩体起到挤密作用。在上述浆液作用下，岩体中的空气及水体会由注浆液体替代并被排出，当浆液凝固之后，浆液强大的胶结作用会把较松散的岩石块体或颗粒胶结在一起，提高注浆区域的整体性，提高注浆区域的抗拉强度及防水等性能[2-3]。

注浆压力是影响采空区注浆效果的重要因素之一，随着灌浆压力的不断提高，浆液在岩体中将依次对岩体起到劈充填、挤密、固结、劈裂作用，浆液在岩体中重复上述过程，使得浆液不断扩大注浆范围，最终达到对设计区域的注浆加固目的。文章以神木某矿区为例，探讨煤矿采空区的注浆治理问题。

2 施工工艺

采空区注浆加固有较为成熟的施工工艺，现在较为普遍的施工方法是：首先加工注浆孔，为注浆提供渠道；其次是下管，作为注浆通道，直达注浆地层；第三是封孔，为注浆提高封闭环境，便于加压注浆；第四是配浆，按照不同地质特点及工程需要配置合理浆液；第五是灌浆，进行采空区注浆作业；最后是设备处理，包括回收、清理设备等后续工作。

2.1 钻孔

钻孔是影响注浆效果的关键因素，钻孔首先应准确探入设计位置，保证注浆质量，同时应当避免钻孔出现错孔等质量问题，保证顺利注浆。施工中钻孔直径为89mm，钻孔深入至煤层底板预定位置。

2.2 下管

钻孔钻入预定位置后，应及时布设注浆管。当钻孔为裂隙孔时，注浆管材料选用UPVC管，花眼间距设计为10.00～20.00mm，直径为40.00mm～500.00mm，形式为交错分布；当钻孔为采空孔时，注浆管采用575mm的UPVC管。

2.3封孔

封孔是为下一步加压灌浆做准备。封孔时首先把预制花管按规范放入孔中，然后用具有一定强度的水泥封堵孔口。为了保证封孔质量，水泥的封孔长度一般不小于1.5m。

2.4 控制指标

（1）注浆长度：注浆长度应根据地质特点及工程要求进行分析计算确定。如果注浆区域地质条件较差，或注浆要求较高，则应加大注浆长度。

（2）注浆压力：不同的注浆形式所需的注浆压力是不同的，注浆形式包括渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆等。渗透注浆不需外在压力，仅靠浆液渗透完成注浆作业；劈裂注浆和压密注浆则需要不同的注浆压力完成注浆作业，根据地质条件及工程施工要求不同，注浆压力设计值在0.10～0.50MPa不等。

（3）浆液配比：浆液配比影响浆液胶结力、凝固时间及注浆质量等，施工中应根据不同的施工要求进行配比，必要时应进行浆液配比试验确定最佳浆液配比方案。同时，应根据地质条件的变化，合理调整浆液的配比。

（4）搅拌时间：将主剂与溶剂按设计比例放入搅拌机内搅拌3～5min，待水泥、粉煤灰与水充分混合后，用泥浆泵将均匀混合的水泥粉煤灰浆液送入孔内。

2.5 灌浆

上述步骤完成后，及时将注浆管与钻孔连接，在灌浆初期不应加注浆压力，此时浆液将在重力作用下灌入孔内。当在规定范围内的钻孔注满浆液后，依据仪表压力指示，通过控制泥浆泵从而实现对灌浆压力的控制。当泥浆达到岩层注浆区域后，在压力作用下，其能够克服外在压力，对岩体产生劈裂作用，达到注浆作用。在注浆当地层吃浆量较大时，可通过增大浆液浓度、添加粗骨料、间隔灌浆、调整压力等技术手段来控制浆液的扩散半径，使浆液控制在有效范围内，达到节省材料和地基加固的最佳效果。

3 灌浆结束标准

（1）间歇吃浆量。当浆液出现外溢时，暂停注浆作业，一段时间后恢复注浆，若注浆压力达到0.50MPa后钻孔的吃浆量依然很小或者停止吃浆时，可以判断注浆完成。

（2）窜浆复注。当钻孔出现窜浆现象后，暂停注浆，并进行封孔作业，当封孔完毕后，继续注浆，直到注浆压力达到规定范围后，注浆完毕。

（3）注浆压力骤升。随着注浆作业进行，注浆压力出现快速升高至较高水平（0.50MPa以上），同时此时吃浆量很小或不吃浆，则可认为达到注浆要求，注浆完毕。

（4）地表反应。在注浆过程中，地表出现隆起，或者出现裂缝等现象，可以结束注浆。

4 结束语

注浆法是采空区治理常用的方法之一，通过填充、渗透、劈裂、挤密等作用，并通过浆液较高的胶结作用能有效提高注浆区域的整体性，提高注浆区域的抗拉强度及防水等性能。应严格按照工程规范进行注浆作业，同时应时刻注意注浆压力、地表反应、吃浆量等注浆标准，保证注浆质量。

参考文献

[1]郑育新.煤田采空区注浆治理工程监理质量控制的探讨[J].山西建筑，2014，24：233-234.

[2]郑富洋，李俊福.注浆加固技术在治理瓦斯涌出异常煤体中的应用[J].煤矿开采，2014，3：79-81.

[3]白新斌.谈公路设计中采空区的处置[J].山西建筑，2014，20：175-176.

作者简介：邢龙龙（1984，3-），工作单位：中煤科工集团西安研究院有限公司，长期从事地质灾害治理现场施工与管理工作。