承德某采空区注浆治理检测分析与总结

杨 林

(华北地质勘查局五一四地质大队，河北 承德 067000)

0 引言

承德某规划区内采空区分布广泛，为了保护人民群众的生命财产安全，对该采空区进行注浆治理，并对其注浆效果进行检测。

1 工程概况

对规划区内注浆场地进行施工检测，注浆前布置7个勘查性试验孔，注浆后布置7个检测孔，通过前后对比和综合分析，判定规划区内的注浆效果。

2 检测手段

检测手段主要为：浆液充填率检查；波速测井法检查；压水试验法检查；结石体强度检查；注浆检测。

3 检测结果

3.1 钻孔及浆液充填率检查

检测孔的岩芯采取率均大于85%，检测孔内发现结石体，结石体状态呈短柱状及薄片状，可见柱长3.5 cm～15 cm，目测裂隙充填率大于90%。

3.2 波速试验

注浆后在检测孔J1,J2,J3,J4,J5,J6,J7中进行剪切波速试验，注浆后J1,J3检测孔波速信号完整，波速不小于350 m/s。J2,J4,J5,J6,J7在检测孔100 m以下剪切波速值低，上部的信号连续完整，波速不小于350 m/s。剪切波速注浆前(横波)值为367 m/s～1 385 m/s，剪切波速注浆后(横波)值为510 m/s～1 617 m/s，注浆后明显比注浆前提高了1.2倍～1.4倍。

3.3 压水试验

本次共计完成压水试验7个孔，总压水段96段，除去J1检测孔35 m～45 m和J7检测孔17 m～27 m超过50 L/min，其他各压水段稳定流量均小于50 L/min。压水试验成果统计见表1。

3.4 抗压强度试验

J1,J2,J4结石体抗压强度分别为11.8 MPa,14.00 MPa,17.20 MPa，浆液结石体岩芯抗压强度均大于2 MPa，满足设计要求。对不能进行完整切块的结石体岩芯进行点荷载试验，以补充结石体强度抗压试验数据，点荷载岩石单轴饱和抗压强度均大于2 MPa。

表1 压水试验成果统计表

3.5 检测注浆

在钻孔完成波速测试、压水试验等工作后对检测孔进行一次性全孔注浆，注浆水灰比为1∶1.1，注浆结束条件为单位时间注入孔内浆液量小于50 L/min，注浆持续时间15 min～20 min，终孔压力2 MPa。其中J2,J4,J5检测注浆量大于K2,K4,K5勘查性试验孔总注浆量的5%。

4 检测结果分析

4.1 横向比较分析

主要针对勘查性试验孔采空区的位置与检测孔位置进行对比分析论证。根据设计报告共布置7个勘查性试验钻孔，在7个钻孔中有4个钻孔发现采空区和冒落带，如表2所示。

针对勘查性试验孔取得的数据和采空区冒落带位置，与检测孔取得的数据进行对比分析，如表3所示。

表2 勘查性试验孔采空区位置统计表

表3 检测孔对应的采空区位置数据统计表

4.2 综合钻探取芯、波速测试、压水试验、室内抗压强度试验及检测注浆结果进行纵向分析

1)钻探及裂隙充填率：7个检测孔的岩芯采取率均大于85%，钻孔内发现水泥固结体，目测裂隙充填率不小于90%。

2)波速测试：J2,J4,J5,J6,J7在检测深度范围主要在钻孔底部信号拾取困难。深度分别为J2(136 m～140 m)，J4(99 m～145 m),J5(118 m～125 m),J6(130 m～145 m),J7(103 m～114 m)。因地层主要为砂岩和泥岩，泥岩在水中软化破碎，导致信号受干扰，剪切波速注浆前(横波)值为367 m/s～1 385 m/s，剪切波速注浆后(横波)值为510 m/s～1 617 m/s，注浆后比注浆前提高了1.2倍～1.4倍。

3)压水试验:J1检测孔35 m～45 m压力最大达到0.8 MPa，流量达到68 L/min，水从旁边勘察试验孔流出。该检测孔在35 m～45 m处的岩芯比较破碎，地层主要为页岩强风化层，对比勘查性试验孔K1在35 m～45 m处无采空区及冒落带，且检测注浆量达到设计要求，说明注浆后无空洞。J7检测孔17 m～27 m压力最大达到0.25 MPa，流量达到68 L/min，井口不返水。该处岩芯极其破碎，裂隙发育，造成压水试验水量较大，通过检测注浆量分析满足设计要求，综合分析判断为地层岩石破碎造成。

4)结石体抗压强度：J3检测孔在92.00 m～92.40 m,94.00 m～94.20 m有注浆结石体，呈灰白色，较软，出露地表风化变硬。充填率不小于90%。结石体抗压强度均大于2.00 MPa。

5)注浆检测：J2,J4，J5检测孔检测注浆量比勘查性试验孔注浆量的5%分别多出2.1 m3，0.35 m3，1.65 m3。结合压水试验进行对比分析：J2，J4，J5检测孔压水试验时井口返水，说明检测孔孔壁破碎，造成注浆量大于勘查性试验孔总注浆量的5%。

5 结语

1)检测时要了解地层特征，如地层岩性，采空区位置，地下水情况等，做到检测时更加有针对性，钻孔中的检测方法可以在采空区位置进行加密的检测工作，以达到检测的准确性。

2)结石体检测，在钻孔中取得的浆液结石体，多数结石体呈薄片状、碎块状，无法进行切割，进行切块检测的结石体数量不够，针对这一问题，对碎块状的结石体进行了点荷载试验，以补充试验数据，达到试验数据的完整性和可靠性。

3)波速测试设计为孔内波速测井法，该方法具有局限性，在钻孔较深，地层破碎的场区内测试时，受周围施工干扰影响较大，在检测时应避免周围施工对波速试验的干扰，对于钻孔较深处采取的数据，因横向打击枕木传回的信号微弱，现场改为纵向打击枕木采取剪切波速(纵波)，以寻求更好的波速测试信号，室内整理转换成剪切波速(横波)。

4)压水试验时对于破碎的地层，且无地下水的地层，在进行压水试验时在取得相应试验数据后，应马上停止压水，放出水压栓塞里的水10 min后，应立即提钻，以免造成孔内掉块栓塞被卡，造成栓塞损坏或无法提钻，无法进行下一步工作。

5)为了监测水压栓塞的封堵状态，在水泵和栓塞之间，设计了一个三通装置和一个压力表，一是方便水压栓塞放水，二是实时监测水压栓塞的工作状态，根据压力表的不同读数，判定栓塞是否正常工作及孔壁是否破碎，如果压力表读数偏大，可能孔壁破碎造成，并及时分析工作原因。

6)通过钻探取芯、波速测试、压水试验、室内抗压强度试验及检测注浆结果表明该场地注浆后取得的效果明显，各项指标明显提高，通过横向比较勘查孔采空区和冒落带位置与检测孔对应的检测情况分析，并结合5项检测指标进行纵向分析论证，注浆工程达到了预期的治理效果。