《采空區(qū)的勘察設計與治理技術》規(guī)范

1、中煤科工集團西安研究院中煤科工集團西安研究院劉劉 天天 林林呼和浩特呼和浩特20122012年年7 7月月采空區(qū)公路設計與施工技術細則采空區(qū)公路設計與施工技術細則（JTG/T D 31-03-2011JTG/T D 31-03-2011）目錄概念煤層采空區(qū)塌陷垂直“三帶”示意采空區(qū)采空程度分類及其特征根據(jù)采空程度分為小型采空區(qū)A.大面積采空區(qū)小型采空分類表小型采空的地表變形類型及特征地表變形類型為地表塌陷和開裂。小型采空范圍狹窄，多呈巷道式，地表不會產(chǎn)生移動盆地，但由于開采深度淺，又任其自由坍落，地面變化劇烈。地表裂縫的分布常與開采工作面方向平行，且隨開采工作面的推進而不斷向前發(fā)展。除極淺的采

2、空外，裂縫一般上寬下窄，無顯著位移。大型采空變形和特征大型采空區(qū)的變形主要是在地表形成移動盆地。即位于采空區(qū)上方，當?shù)叵虏煽蘸?，隨之產(chǎn)生地表變形，開始形成凹地 ，隨著采空區(qū)不斷擴大，凹地不斷發(fā)展，形成凹陷盆地，此盆地稱為移動盆地。根據(jù)地表變形值的大小和變形特征，自移動盆地中心向邊緣在水平上可分為三個區(qū)：均勻下沉區(qū)：（中間區(qū)）即移動盆地的中心平底部分。移動區(qū)：又稱內(nèi)邊緣區(qū)或危險變形區(qū)，區(qū)內(nèi)變形不均勻，對建筑物破壞作用較大。1.輕微變形區(qū)：外邊緣區(qū)，地表變形值較小，一般對建筑物不起損壞作用，以地表下沉值10mm 為標準，來劃分其外圍邊界。從垂直方向上講，地下礦層大面積采空后，礦層上部失去支撐，平衡

3、條件被破壞，采空區(qū)上方巖體隨之變形。采空區(qū)上方巖體的變形，總的過程是 自下而上逐漸發(fā)展的漏斗狀沉落，其變形情況可分為三個帶：冒落帶（崩落帶），采空區(qū)頂板破碎坍落形成，其厚度一般為采礦厚度的34 倍。 裂隙帶（破裂彎曲帶）處于冒落帶之上，并產(chǎn)生較大的彎曲和變形，其厚度一般取采礦厚度的1218 倍（從礦層頂板向上的厚度）。彎曲帶（不破裂彎曲帶）裂隙帶頂面至地面的厚度。上述三個分帶適于水平狀巖層，根據(jù)采空區(qū)大小、采礦厚度和開采深度的不同，上述三個帶不一定同時存在。采空區(qū)的勘察方法 采空區(qū)的探測，目前，國內(nèi)外主要是以資料收集、資料收集、采礦情況調(diào)查、工程鉆探、地球物理勘探采礦情況調(diào)查、工程鉆探、地球物

4、理勘探為主，輔以變形觀測變形觀測、水文試驗水文試驗等。采空區(qū)勘察技術方法選擇總結以往工作經(jīng)驗，在多種多樣的勘察技術中，采礦資料的收集、工程地質(zhì)調(diào)查、采礦調(diào)查是采空區(qū)勘察工作的基礎，已往的采空區(qū)勘察忽視這方面工作或?qū)Υ酥匾暡粔?，往往使物探和鉆探工作陷入盲目狀態(tài)。應進行詳細的工程地質(zhì)調(diào)查、采礦調(diào)查，大概確定采空區(qū)部位及范圍，然后根據(jù)測區(qū)地形、地質(zhì)、地球物理條件，結合高速公路勘察工作三個階段的要求，有目的的選用幾種物探方法進行探測；再根據(jù)調(diào)查及物探結果布設鉆孔進行驗證；最后綜合分析地質(zhì)、物探和鉆探資料，圈定采空區(qū)范圍、形態(tài)，經(jīng)濟準確地查清沿線的采空區(qū)分布及賦存狀況。采空區(qū)勘察范圍及深度采空區(qū)勘察范圍

5、目前，國內(nèi)采空區(qū)勘察工作中確定勘察范圍主要以采空區(qū)地表移動盆地分布范圍為準。采空區(qū)勘察深度一般要求至少深入采空區(qū)底板若干米，根據(jù)工程實踐，一般深入采空區(qū)底板2米以上。采空區(qū)勘察一般流程1 、搜集資料大面積采空區(qū)以資料為主。（1）搜集各種地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)資料，借以了解地層構成，產(chǎn)狀和構造以及水文地質(zhì)條件等。（2）搜集礦床分布圖，以了解礦床分布范圍、層次、開采深度、厚度及埋藏特征和上覆巖層的巖性、構造等。采空區(qū)勘察技術（3）搜集采掘工程平面圖、井上下對照圖、采區(qū)平面布置圖、開采規(guī)劃圖，以了解采空區(qū)的位置、開采歷史、計劃、開采方法、開采邊界、頂板處置管理方法、工作推進方向和速度、巷道平面展布方向、斷

6、面尺寸及相應的地表位置、頂板的穩(wěn)定情況、塌落、支撐回填、積水清況、洞壁完整性和穩(wěn)定程度以及遠景開采規(guī)劃等。（4）搜集地表變形與有關變形的觀測，計算資料，包括地表最大下沉值、最大傾斜值、最小曲率半徑，陷坑、臺階、裂縫的位置，形狀、大小、深度、延伸方向及其與地質(zhì)構造、開采邊界、工作面推進方向等的關系。2 、調(diào)查訪問利用區(qū)域地質(zhì)資料分析、實地調(diào)查、訪問知情人或群訪為主要手段，調(diào)查內(nèi)容如下：（1）礦區(qū)的分布范圍，礦層的開采范圍、深度、層數(shù)。（2）開采方法和頂板管理，巷道寬度、高度、延伸方向，采空區(qū)的塌落情況。（3）采空區(qū)開采歷史及規(guī)劃發(fā)展情況。（4）采空區(qū)地下水發(fā)育情況，排水、抽水情況及對采空區(qū)穩(wěn)定的

7、影響。（5）建筑物變形情況和防治措施。（6）有條件時，可進行實地測量。采空區(qū)調(diào)查表3 、地質(zhì)調(diào)繪（1）地形地貌，地質(zhì)構造，地層時代、成因、巖性、產(chǎn)狀，礦層的分布范圍、開采深度、厚度等。（2）不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型，分布位置與規(guī)模。（3）地下水水位變化幅度，了解采空區(qū)附近工農(nóng)業(yè)抽水和水利工程建設情況及其對采空區(qū)穩(wěn)定的影響及地表水、地下水水質(zhì)及其腐蝕性。（4）地表變形情況，塌陷、裂縫、臺階的分布位置，形狀、大小，深度，延伸方向，發(fā)生時間，發(fā)展速度以及它們與采空區(qū)、巖層產(chǎn)狀主要節(jié)理、斷層、開采邊界、工作面推進方向等的相互關系，移動盆地的特征、邊界。（5）建筑物變形情況，變形的類型（傾斜、下沉、開裂），發(fā)

8、生的時間，發(fā)展速度，裂縫分布規(guī)律、延伸方向、形狀大小，建筑物結構類型，所處位置及長軸方向與采空區(qū)地質(zhì)構造、開采邊界、工作面推進方向的相互關系及地基加固處理經(jīng)驗教訓。（6）有害氣體的類型，分布特征，壓力及危害程度。4、 勘察與測試（1）綜合物探。 采用電法、地震、地質(zhì)雷達，必要時進行綜合測井等綜合物探手段，其方法可參考下表。 采空區(qū)物探測線布置應根據(jù)：線路縱、橫斷面方向，并結合工程性質(zhì)，采空區(qū)的埋深、延伸方向進行布置，以查明采空區(qū)的范圍、埋深、采空區(qū)的空間大小、上覆巖、土層厚度。常用物探方法常用物探方法采用物探組合方法地形情況 地形平坦、較平坦 地形起伏較大 采空區(qū)埋深（m） 1010-3030

9、-100 100第一種方法 地質(zhì)雷達法 高密度電法瞬變電磁法 地震反射波法 瞬變電磁法第二種方法 高密度電法 瞬變電磁法地震反射波法瞬變電磁法地震反射波法第三種方法瞬態(tài)面波法 瞬態(tài)面波法可控源音頻大地電磁法 （2）觸探。有條件時也可以采用，如埋深較淺、覆蓋層為土層等。（3） 鉆探與測試鉆探。 根據(jù)搜集的圖紙資料、調(diào)查測繪以及物探的成果資料，綜合分析，確定鉆孔的數(shù)量及深度，以進一步驗證物探結果，得以相互補充和驗證，鉆孔深度應鉆至最低層洞底地層以下不少于2米。布孔應結合工程和坑洞展布情況以及物探異常點，經(jīng)綜合分析研究后進行布置。測試(a)對上覆不同性質(zhì)的巖、土層，應分別取代表性試樣進行物理力學性質(zhì)

10、試驗，提供穩(wěn)定性檢算及工程設計所需參數(shù)。(b)分別取地表水及地下水樣作水質(zhì)分析。(c)對煤層或可能儲氣部位，必要時進行有害氣體含量及壓力的現(xiàn)場測試。5、 地表變形的觀測線路通過大面積采空區(qū)，當缺乏資料且勘探難以查明采空區(qū)的基本特征時，應進行定位觀測，直接查明地表變化特征，變化規(guī)律和發(fā)展趨勢。（1）觀測線宜平行或垂直礦層走向成直線布置，其長度應超過移動盆地的預計變形范圍，走向觀測線（即觀測線平行礦層走向），應有一條測線通過預計最大下沉值的位置；傾向觀測線（即觀測線垂直礦層走向）不宜少于2 條。 方法是先確定礦層走向，然后根據(jù)礦區(qū)已有的地表移動資料，確定走向觀測線和傾向觀測線。且觀測線上的觀測點間

11、距應大致相等。定位觀測點間距開采深度H（m）5050100100200200300300400400觀測點間距L（m）10102020303040405050（2）觀測周期t 可根據(jù)地表變形速度和開采深度公式計算，或根據(jù)下表確定。公式中t觀測周期（月） k系數(shù)（一般為23）n水準測量平均誤差（mm） S地表變形的月下沉量（mm/月）觀測周期表開采深度H（m）5050100100150150200200觀測周期（d）102020303060609090（3）在觀測地表變形的同時，應觀測地表裂縫、陷坑、臺階的發(fā)展和建筑物的變形情況。（4）觀測資料的整理：繪制下沉曲線圖，下沉等值線圖，水平變形分布圖

12、。根據(jù)有關變形值，劃分地表變形區(qū)的范圍。如根據(jù)建筑物對地表變形區(qū)的容許極限值，確定移動區(qū)范圍（內(nèi)邊緣區(qū)），根據(jù)地表下沉10mm 的下沉值，確定輕微變形區(qū)，即移動盆地的范圍。計算盆地內(nèi)有關地點的地表下沉值、傾斜值、曲率、水平移動值和水平變形值。對正在開采和將來開采的采空區(qū)，應預算其最大變形，（最大下沉值、最大傾斜值、最大曲率、最大水平移動值和最大水平變形值）對緩傾巖層或地表變形平緩連續(xù)時，可按2.2.7 條有關方法計算最大變形值。原始測量記錄。6、地表移動和變形的預測地表變形分為：兩種移動和三種變形。兩種移動為垂直移動（下沉）垂直移動（下沉）和水平移動水平移動。三種變形為傾斜變形，彎曲（曲率）和

13、水平變形（伸傾斜變形，彎曲（曲率）和水平變形（伸張或壓縮）張或壓縮）。國內(nèi)通用的預測計算方法為概率積分法概率積分法。（1）地表最大下沉值 首次采動時，充分采動情況下的最大下沉值計算：Wmax=.mCos其中： Wmax最大下沉值(mm) m礦層的真厚度(m)礦層傾角() 下沉系數(shù)(mm/m) (見下表)下沉系數(shù)參數(shù)值表（2）地表最大傾斜、最大曲率、最大水平移動和變形的預測地表最大下沉速度按公式計算采空區(qū)處理一般工程措施建議（1）建筑選址時，以盡量避開采空區(qū)為宜，尤其是礦層急傾斜的礦區(qū)更應如此。（2）在已有建筑物的地下開采，或建筑物要通過正開采的礦區(qū)時，常采取以下保護措施，防止地表和建筑物變形。

14、u留設保護礦柱u改變開采工藝，減小地表下沉量。如：（a）采取充填法處理頂板，及時全部充填或兩次充填，以減少地表下沉量。（b）減少開采厚度或采用條帶法（房柱式）開采，使地表變形值不超過建筑物的容許極限值。（c）增大采空區(qū)寬度，使地表移動充分和建筑物很快處于盆地中部的均勻下沉區(qū)。（d）控制開采的推進速度均勻，合理進行協(xié)調(diào)開采。（3）加強建筑物基礎剛度和上部結構強度。（4）加強維修養(yǎng)護，在地表變形期，特別是變形活躍期，應加強巡道，對建筑物加強觀測，發(fā)現(xiàn)變形及時維修。（5） 松土坑洞已坍塌成陷坑，空洞小時，僅做地表夯實，可不做其它處理。（6.）坑洞埋深較深，可用試坑和分段拉槽的方法，用普通土或卵石土灌

15、注回填夯實。（7）對建筑有影響且埋深較淺的采空，可用開挖回填方法處理。（8）埋深較深,面積較大的采空區(qū)可用鉆孔壓力注漿處理。（9）根據(jù)洞穴變形的預測值，選擇相應的和允許變形的建筑結構形式。采空區(qū)兩階段勘察成果報告編制采空區(qū)穩(wěn)定性評價方法公路采空區(qū)場地穩(wěn)定性評價方法：1）開采條件判別法2）地表移動變形預計法（概率積分法）3）地表移動變形觀測法4）極限平衡分析法5）數(shù)值模擬法采空區(qū)穩(wěn)定性評價方法1）開采條件判別法該方法通過資料收集、采空區(qū)專項調(diào)查、參照地區(qū)經(jīng)驗，掌握影響采空區(qū)穩(wěn)定性的相關資料，綜合考慮采深采厚比、回采率、停采時間、開采方式及上覆巖層性質(zhì)等因素進行評價。采空區(qū)穩(wěn)定性評價方法2）地表移

16、動變形預計法（概率積分法）地表變形預計采用概率積分法，根據(jù)地質(zhì)、采礦條件、合理選擇計算模型和計算參數(shù)進行地表變形預計。相關公式可參照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程。采空區(qū)穩(wěn)定性評價方法3）地表移動變形觀測法通過地表變形觀測，對觀測成果進行及時整理分析，計算各測點下沉、位移計相鄰點間的傾斜、曲率值和水平變形值；繪制地表下沉、傾斜、曲率、水平變形曲線和最大沉降過程曲線；計算地表下沉速率，分析地表變形發(fā)展趨勢和剩余移動變形量，以作出穩(wěn)定性評價。采空區(qū)穩(wěn)定性評價方法4）極限平衡分析法該方法適用于開采分為較小，上覆巖層可形成冒落拱的近水平單一巷道采空區(qū)。計算在路堤自重荷載及行車荷載作

17、用下，維持巷道頂板穩(wěn)定的臨界埋藏深度Hcr，判斷采空區(qū)穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評價方法5）數(shù)值模擬法該方法適用于多層采空區(qū)，以及橋梁基礎、隧道等重要工程穿越或壓覆采空區(qū)等復雜工況下。采用的方法有：有限元法、離散元法、邊界元法或兩種以上方法耦合使用。采空區(qū)穩(wěn)定性評價標準公路采空區(qū)穩(wěn)定性評價可分為場地穩(wěn)定性評價和公路工程地基穩(wěn)定性評價兩部分。（1）場地穩(wěn)定性評價：采空區(qū)地表剩余下沉量為依據(jù)。（2）公路工程地基穩(wěn)定性評價：各類工程地基容許變形值作為評價依據(jù)。采空區(qū)穩(wěn)定性評價評價標準評價標準按照采空區(qū)公路設計與施工技術細則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場地穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評價評價標

18、準評價標準按照采空區(qū)公路設計與施工技術細則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場地穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評價評價標準評價標準按照采空區(qū)公路設計與施工技術細則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場地穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評價評價標準評價標準按照采空區(qū)公路設計與施工技術細則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場地穩(wěn)定性。不規(guī)則柱式采空區(qū)，根據(jù)其采深采厚比確定。采空區(qū)穩(wěn)定性評價評價標準評價標準按照采空區(qū)公路設計與施工技術細則（JTG/T D31-03-2011）4.2條規(guī)定場地穩(wěn)定性。單一巷道式采空區(qū)，采用極限平衡分析方法，計算頂板臨界深度Hcr及穩(wěn)定系數(shù)Fs，

19、評價穩(wěn)定性。采空區(qū)穩(wěn)定性評價公路采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價標準，采用公路工程地基容許變形值確定。采空區(qū)穩(wěn)定性分區(qū)劃分原則劃分原則根據(jù)采空區(qū)地表變形的評價標準，綜合考慮以下因素的影響：（1）采空區(qū)自身頂板、煤柱及底板的穩(wěn)定性；（2）采礦地質(zhì)條件等；（3）特殊構筑物的要求，如橋梁等；（4）地表變形計算分析成果。劃分為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定四個等級。穩(wěn)定性評價（以鐵路工程為例）（1）下列地段不宜做為建筑場地在開采過程中可能出現(xiàn)非連續(xù)變形地段（地表產(chǎn)生臺階、裂縫、塌陷坑等）。H /m2530 （H /m為采深采厚比，以下同）或H /m2530，但地表覆蓋層很薄且采用高落式等非正規(guī)開采方法或上覆巖層受

20、地質(zhì)構造破壞時，地表將出現(xiàn)大的裂縫或塌陷坑，易出現(xiàn)非連續(xù)的地表移動和變形。處于地表移動活躍地段。特厚礦層和傾角大于55的厚礦層露頭地段（易造成礦層抽冒）。由于地表移動和變形，可能引起邊坡失穩(wěn)和山崖崩塌的地段。地下水位深度小于建筑物可能下沉量與基礎埋深之和的地段。地表傾斜大于10mm/m、地表水平變形大于6mm/m，或地表曲率大于0.6mm/m2 的地段。（2）下列地段作為建筑場地時，其適應性應專門研究。采空區(qū)采深采厚比H/m30 的地段。采深小（H 小于50m 地段），上覆巖層極堅硬，并采用非正規(guī)開采方法的采空地段。地表傾斜為310mm/m，地表曲率為0.20.6mm/m2 或地表水平變形為2

21、6mm 的地段。老采空區(qū)可能活化或有較大殘余影響的地段（3）下列地段為相對穩(wěn)定區(qū)，可以做為建筑場地已達充分采動，無重復開采可能的地表移動盆地的中間區(qū)。預計的地表變形值小于下列數(shù)值的地段：地表傾斜3mm/m地表曲率0.2mm/m2地表水平變形2mm/m采空區(qū)治理技術構筑物下伏采空區(qū)處治方案主要有3 類：(1) 地面構筑物抗變形結構設計措施，采用柔性設計原則、剛性設計原則或綜合措施，以吸收和抵抗變形。(2) 采空區(qū)地基處理措施，預防和控制地表殘余沉陷的發(fā)生。此類方法可細分為4 種： 全部充填采空區(qū)支撐覆巖，以徹底消除地基沉陷隱患，采用注漿充填、水力充填和風力充填等，其中，以注漿法應用最廣泛、效果最

22、好； 局部支撐覆巖或地面構筑物，減小采空區(qū)空間跨度，防止頂板的垮落，常用的方法有注漿柱、井下砌墩柱和大直徑鉆孔樁柱或直接采用樁基法等； 注漿加固和強化采空區(qū)圍巖結構，充填采動覆巖斷裂帶和彎曲帶巖土體離層、裂縫，使之形成一個剛度大、整體性好的巖板結構，有效抵抗老采空區(qū)塌陷的向上發(fā)展，使地表只產(chǎn)生相對均衡的沉陷，以保證地表構筑物的安全； 采取措施釋放老采空區(qū)的沉降潛力法，在采空區(qū)地表未利用前，采取強制措施加速老采空區(qū)活化和覆巖沉陷過程，消除對地表安全有較大威脅的地下空洞，在沉陷基本穩(wěn)定后再開發(fā)利用地表土地，常用方法有堆載預壓法、高能級強夯法和水誘導沉降法等。(3) 對公路，也可采取繞避方案或修筑過

23、渡路段或營運后的維修方案。結合高速公路工程自身特點與要求，如公路工程為線性工程；路堤屬于柔性基礎承受路面結構；不均勻沉降量容易造成路基、路面結構開裂等，其下伏采空區(qū)的治理，理論上可以采取上述各種方法，但基于技術及經(jīng)濟原因，某些方法應用較少或缺少試驗，國內(nèi)目前已處理公路下伏采空區(qū)治理情況見下表國內(nèi)公路下伏采空區(qū)治理情況一覽表由此可見，目前國內(nèi)公路下伏采空區(qū)的治理，主要以注漿全充填法為主，注漿材料以水泥粉煤灰為主，也有水泥粘土或水泥黃土漿材，因地而異。具體治理措施的選擇方法1、 采空區(qū)埋深較小時的處理對于埋深很小的采空區(qū)，可采用從地表開挖，一直挖至采空區(qū)，然后分層回填夯實。該方法工藝簡單，操作簡便

24、，施工質(zhì)量容易檢查和控制。開挖后用漿切片（或干切片）分層砌筑、填塞，上面加蓋鋼筋混凝土蓋板。開挖后，用碎石充填后灌注水泥砂漿。高能量強夯法處理采空區(qū)上方松散地基。當采空區(qū)埋深較淺，而上方為松散地基且厚度較大時，可采用高能量強夯處理松散破碎巖體，提高松散破碎巖體的地基承載力。2、 采空區(qū)埋深較大時的處理充填注漿法。 注漿技術是一項實用性強、應用廣泛的工程技術。它的實質(zhì)是在地面鉆孔至老采空區(qū)，采用液壓、氣壓或電化學方法，將采空區(qū)所有空洞和覆巖裂隙用由水泥、粉煤灰、砂子等混合而成的漿液全部充填和加固，使整個采空區(qū)恢復為接近原始巖體狀態(tài)，徹底消除采動破碎巖體的移動變形空間。為了避免漿液流至地基控制邊界

25、以外，需要在地基以外的控制邊界處鉆孔至采空區(qū)，再灌粗骨料填充，注漿固結，以封堵住采空區(qū)兩端。覆巖結構加固補強法。 采用注漿加固技術對上覆巖層結構進行結構補強，增強覆巖結構的長期穩(wěn)定性。其具體做法是從地面打鉆孔，然后壓力灌漿，使?jié){液滲入巖層裂隙，并膠結而使破碎巖體形成一強度高、剛度大，類似于“大板結構”的完整巖體，達到類似于跨越的目的和避免地表塌陷的發(fā)生。這種方法具有工程量小、工程費用低、巖體結構穩(wěn)定、效果好等顯著特點，實踐表明效果良好。3）灌注樁法。 在采空區(qū)上方地表布置大直徑鉆孔，注入填料和漿液，用漿液固結填料和破碎巖體，在巖層中形成灌注柱，承受上方建筑荷載。4）設計高架橋跨越采空區(qū)。 當采

26、空區(qū)分布面積過大，充填注漿法造價過高時，可考慮采用高架橋跨越采空區(qū)，或者采用處理與高架橋結合的方法處理采空區(qū)。5）綜合治理方法。根據(jù)實際工程情況，結合以上兩種或兩種以上的方法處理采空區(qū)。1采空區(qū)注漿法采空區(qū)的塌陷變形對采空區(qū)的塌陷變形對工程工程的的處治處治范圍范圍的確定的確定處治寬度處治寬度 采空區(qū)對工程橫向的處治寬度，是以工程兩側為起點，向兩側第四系松散沉積層按移動角考慮，基巖走向方向移動角按考慮。采空區(qū)處治寬度采空區(qū)處治寬度B B由路基或橋隧寬度、維護帶寬度、覆巖移動影響寬度三部分組成。由路基或橋隧寬度、維護帶寬度、覆巖移動影響寬度三部分組成。BD2d2hcot Hcot（）1 1、對于水

27、平礦層采空區(qū)、對于水平礦層采空區(qū)12BD2d2hcot H cot + H cot2 2、對于傾斜礦層采空區(qū)、對于傾斜礦層采空區(qū)路線與礦層走向路線與礦層走向平行平行時時1222222222BD2d2hcot H cot+ H cotcot=cotcos+cotsincot=cotcos+cotsin2 2、對于傾斜礦層采空區(qū)、對于傾斜礦層采空區(qū)路線與礦層走向路線與礦層走向斜交斜交時時2 2、對于傾斜礦層采空區(qū)、對于傾斜礦層采空區(qū)采空區(qū)的塌陷變形對采空區(qū)的塌陷變形對工程工程的的處治處治范圍范圍的確定的確定處治長度處治長度采空區(qū)處治工程的長度，是以采空區(qū)范圍和煤層上山、下山方向上影響范圍為界。圖中

28、，為第四系松散層移動角，為基巖上山方向移動角，為基巖下山方向移動角。采空區(qū)的塌陷變形對采空區(qū)的塌陷變形對工程工程的的處治處治范圍范圍的確定的確定處治深度處治深度當處治范圍位于采空區(qū)邊界以內(nèi)，處治深度為地面至采空區(qū)底板以下1m處。當處治范圍位于采空區(qū)邊界以外至巖層移動影響范圍以內(nèi)，處治深度可按下式計算：注漿鉆孔布設注漿鉆孔布設采空區(qū)注漿鉆孔分為帷幕鉆孔，一般注漿鉆孔以及特殊注漿鉆孔，一般孔距10m5m。帷幕孔：一般布設在采空區(qū)處理邊緣部位，起防止?jié){液流失的作用。一般注漿鉆孔：一般采用梅花形布設，其鉆孔間排距經(jīng)現(xiàn)場試驗確定，無法試驗時，結合采礦方法、地層巖性、回采率等按經(jīng)驗確定。特殊鉆孔：主要對于

29、特殊加強處理部位，如重要建（構）筑物基礎部位等，根據(jù)需要進行布設，起加強支護作用。鉆孔孔徑、變徑位置、孔斜、注漿管鉆孔孔徑、變徑位置、孔斜、注漿管注漿材料選擇注漿材料選擇注漿材料大體分為無機系和有機系兩大類，其中：無機系包括單液水泥類、水泥水玻璃類、粘土類、水玻璃類、水泥粘土類、水泥粉煤灰類等；有機系包括丙烯酰胺類、木質(zhì)素類、脲醛樹脂類等。粒狀漿材主要以硅酸水泥、粘土、粉煤灰等構成，來源豐富，價格低廉，操作工藝簡單，廣泛用于地基加固注漿中。但因其粒徑大，可注性差，不宜用于防滲，堵水注漿工程中?；瘜W漿材料呈溶液狀態(tài)，可注性好，只要能注水的細小裂隙或孔隙，化學漿材一般都可注入，漿材主要用于防滲、堵

30、漏加固工程，其價格昂貴，施工困難。理想注漿材料理想注漿材料漿液粘度低、流動性好、可注性強，能進入細小裂隙。 漿液凝膠時間在一定范圍內(nèi)可隨意調(diào)節(jié)，并能準確地控制。漿液的穩(wěn)定性好，在常溫常壓下長期存放不改變性質(zhì)、不發(fā)生其他化學反應。漿液無毒、無嗅，不污染環(huán)境，對人體無害，屬非易燃易爆之物品。漿液對注漿設備，管路，混凝土結構物及橡膠制品等無腐蝕性，并且容易清洗。漿液固化時無收縮現(xiàn)象，固化后與巖石、砂子等有一定粘結性。漿液結石體有一定抗壓抗拉強度，不龜裂，抗?jié)B性能好，防沖刷性能好。結石體耐老化性能好，能長期耐酸、堿，鹽、生物細菌等腐蝕，并且不受溫度，濕度。材料來源豐富，價格低廉。漿液配制方便，容易掌握

31、。注漿材料注漿材料規(guī)格規(guī)格工程實例-徐州西繞城采空區(qū)治理工程注漿材料選擇對于空巷和采空區(qū)為滲透充填注漿；對于采空區(qū)中的煤柱和裂隙帶為劈裂注漿。注漿可以單獨類型發(fā)生，也可能兩種、三種類型同時發(fā)生。一般都是以滲透注漿和劈裂注漿為主，彼此相輔相成，從而構滲透劈裂固結的作用?；谏鲜霾煽諈^(qū)注漿工程的特征，限于施工現(xiàn)場的實際情況，所選擇的注漿材料必須是經(jīng)濟上合理、性能良好的材料。純水泥漿其可灌性較好，初、終凝時間短，結石體抗壓強度高，主要以加固為目的；而水泥粉煤灰漿其可灌性較好，初、終凝時間較長，結石體抗壓強度低，主要以充填為目的。通常，在構筑物下或沉降量較大的路段下采用純水泥漿注漿；在沉降量較小的路段

32、下采用水泥粉煤灰漿注漿。采空區(qū)治理工程位于徐州地區(qū)，該地區(qū)火力發(fā)電場較多，其排放的粉煤灰數(shù)量較大，價格便宜，且具有一定的活化作用；而徐州地區(qū)粘土較少，無法大規(guī)模使用。因此，依據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用粉煤灰作為注漿漿液的主要注漿材料。為保證注漿漿液在地下會產(chǎn)生一定的流動性，且很好地起到充填與固結作用，在注漿材料中需要考慮一定量的水泥。綜合徐州當?shù)貙嶋H情況，對于該煤礦采空區(qū)注漿治理工程選擇。注漿漿液配比在現(xiàn)場注漿施工前，應采用不同的注漿漿液配合比，對注漿漿液的配合比進行詳細的研究。注漿漿液參數(shù)注漿總量注漿總量A S mKVQc cos 總單孔注漿量單孔注漿量2ARmVQc cos單注漿注漿施工順序施工

33、順序先施工邊緣帷幕孔，后施工中間注漿孔，形成有效帷幕，防止?jié){液外流。鉆孔應分次序間隔進行，宜分兩至三個次序完成。鉆孔應采用“分序次、間隔”的原則進行。分二序間隔施工，一序次孔對采空區(qū)可以起到補勘的作用，根據(jù)實際地層及采空區(qū)情況對后序孔的孔位、孔距、孔數(shù)進行適當調(diào)整，彌補均勻布孔的不足。注漿應采用“間隔式、分次序”的原則進行，一次序孔漿液可能擴散范圍較大，二序次將使前序次未充填的空洞得到再次充填，從而提高充填率。若同一序孔之間串漿，則可取消相應之間的二序孔施工。同一次序鉆孔施工應遵循先產(chǎn)狀低后產(chǎn)狀高的原則進行施工。不同次序的孔，在前一次序的孔全部注漿完成后，方可進行后一次序孔的鉆孔施工。1、注漿

34、工藝流程澆筑孔口管測量成孔注漿（骨料）觀察注漿情況終止注漿備料制漿計量注漿泵計量1、注漿工藝流程2、制漿工藝流程一級攪拌機（池）一級攪拌機（池）蓄水池蓄水池水表水表水泥粉煤灰水泥粉煤灰二級攪拌機（池）（混合攪拌）速凝劑2、制漿工藝流程3、施工技術要求3、施工技術要求3、施工技術要求4、特殊情況處理在鉆孔過程中，如遇有塌孔、卡鉆或嚴重漏漿的孔段，無法進行鉆探作業(yè)，難以達到設計深度的注漿孔，為保證注漿質(zhì)量采用自上而下分段注漿處理，即：注漿清孔再注漿再清孔直至設計孔深，最后進行采空區(qū)注漿。注漿過程中，如地表發(fā)生冒漿現(xiàn)象時，一般可采用低壓、限流、限量、間歇灌注等方法處理，必要時應采取嵌縫、地表封堵力法處理。注漿發(fā)生串漿時，如串漿孔具備注漿條件時，應一泵一孔同時注漿。否則，應塞住串漿孔，待注漿孔注漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗至設計深度，而后進