一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺制造技术

技术编号:21135308 阅读:34 留言:0更新日期:2019-05-18 03:31
本发明专利技术公开了一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,具体为:首先,成孔,钻孔开孔孔径为Φ150mm,第四系松散层中采用泥浆护壁,钻至稳定基岩以下5m,通过孔口管向孔底浇入水泥净浆,在水泥浆初凝前将孔口管下至稳定基岩以下5m,采用坐浆法固定孔口管,进行第一次变径,基岩段采用清水钻进,继续钻至导水裂隙带底部,进行第二次变径;成孔后,下入注浆管,将孔口通过法兰盘进行焊接;通过注浆管进行下段注浆,下段注浆结束后,从孔口管与注浆管空隙进行上段注浆,直至达到终孔标准,注浆结束。通过分段注浆,可显著增强采空区充填的密实度,改善注浆均匀性,提高钻孔利用效率,确保采空区治理工程质量。

A Upward Segmental Grouting Technology for Thick Quaternary Deep-buried Mined-out Subsidence and Fractured Stratum

The invention discloses an upward subsection grouting technology for thick Quaternary deep-buried mined-out collapsed and fractured strata, which is as follows: firstly, drilling holes with hole diameter of 150 mm, mud wall protection in Quaternary loose strata, drilling down to 5 meters below stable bedrock, pouring cement paste into the bottom of the hole through the hole-opening pipe, lowering the hole-opening pipe down to 5 meters below stable bedrock before the initial setting of the cement paste, and adopting setting magma. Fixed the orifice pipe for the first change of diameter, drilled with clear water in the bedrock section, continued to drill to the bottom of the water conducting fissure zone for the second change of diameter; after drilling, put the grouting pipe into the grouting pipe and weld the orifice through the flange; grouting the lower section through the grouting pipe, after the end of grouting, grouting the upper section from the gap between the orifice pipe and the grouting pipe until reaching the final hole standard, grouting. End. Sublevel grouting can significantly enhance the density of goaf filling, improve the uniformity of grouting, improve the utilization efficiency of boreholes, and ensure the quality of goaf treatment project.

【技术实现步骤摘要】
一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺
本专利技术属于采空区注浆
,具体涉及一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺。
技术介绍
随着我国经济的快速发展,基础设施建设不断完善,土地资源加速紧缺。尤其在矿区,土地资源日益紧张,越来越多的公路、铁路、桥梁、隧道、大坝及工民建的建设不可避免的遇到采空区地基。采空区地基本身不稳定,在自重应力、地震及地下水等因素下容易发生失稳变形;当地表修建建(构)筑物后,在外加荷载作用下,有可能打破采空区原有平衡状态,重新“活化”采空区,加快采空区地基变形,从而造成建(构)筑物破坏。目前采空区治理的方法主要有灌注充填法、穿越/跨越法、砌筑法、剥挖回填法、强夯法、堆载预压法6种方法。其中,最常用的方法为灌注充填法。通常,采空区治理采用“一次成孔,全段注浆”施工工艺。在第四系覆盖层厚、深埋、地层破碎、多层采空区治理工程施工中,地层裂隙发育程度不均且钻孔易坍塌,采用“一次成孔,全段注浆”施工工艺,容易造成注浆段塌孔,垮落带充满不密实,导致注浆不均匀,钻孔利用率降低,工程质量难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,解决了现有技术在注浆时注浆段易塌孔、垮落带充填不密实且注浆不均匀的问题。本专利技术所采用的技术方案是,一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,具体按照以下步骤实施:步骤1,成孔,钻孔开孔孔径为Φ150mm,第四系松散层中采用泥浆护壁,钻至稳定基岩以下5m,将Φ127mm孔口管下至距孔底10m,通过孔口管向孔底浇入1:1.5水泥净浆,在水泥浆初凝前将孔口管下至稳定基岩以下5m,采用坐浆法固定孔口管,固管时间不少于24h;步骤2,坐浆结束后,进行第一次变径,变径孔径为Φ110mm,基岩段采用清水钻进,继续钻至导水裂隙带底部,进行第二次变径,变径孔径为Φ91mm,终孔孔底以上20m范围内采取岩芯;步骤3,成孔后,迅速下入注浆管,注浆管管外壁绑扎导管,注浆管对应第二次变径位置安装钢托盘,钢托盘以下至煤层底板以上焊接花管,钢托盘上部3~5m通过管道浇入1:1.5水泥净浆,最后,焊接孔口管法兰盘及注浆管丝母接头,孔口包扎待注浆;步骤4,注浆时,首先通过注浆管进行下段注浆,下段注浆结束后,从孔口管与注浆管空隙进行上段注浆,直至达到终孔标准,注浆结束。本专利技术的特点还在于,步骤1中,在水泥浆初凝前将孔口管下至孔中,采用坐浆法固定孔口管,凝固时间不少于24h,水泥净浆的浇筑高度为10m。步骤1中,孔口管的孔径Φ为127mm;孔口管高出地面20cm。步骤3中,注浆管的孔径Φ为48mm,注浆管高出地面50cm。步骤3中,位于钢托盘下部的注浆管外壁套橡胶止浆塞,且橡胶止浆塞紧贴钢托盘。钢托盘的内径为50mm,外径为100mm;橡胶止浆塞为截顶圆锥体,大口直径100mm,小口直径90mm,高度100mm。步骤3中,导管的直径为20mm,导管底部与钢托盘之间的间距为5m。本专利技术的有益效果是:通过分段注浆,可显著增强采空区充填的密实度,改善注浆均匀性,提高钻孔利用效率,确保采空区治理工程质量。附图说明图1是本专利技术一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺中成孔的结构示意图;图2是本专利技术实施例中下段注浆示意图;图3是本专利技术实施例中上段注浆示意图。图中,1.第四系松散层,2.基岩;3.导水裂隙带,4.垮落带,5.煤柱,6.采空区,7.煤层底板,8.丝母接头,9.注浆管,10.导管,11.法兰盘,12.孔口管,13.1:1.5水泥浆,14.钢托盘,15.橡胶止浆塞,16.花管,17.管箍,18.泄压阀,19.压力表,20.注浆管道,21.垫片。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,其成孔结构如图1所示,具体按照以下步骤实施:步骤1,成孔,钻孔开孔孔径为Φ150mm,第四系松散层1中采用泥浆护壁,钻至稳定基岩2以下5m,将孔口管12下至距孔底10m,通过孔口管向孔底浇入1:1.5水泥净浆13,在水泥浆初凝前将孔口管12下至稳定基岩以下5m,采用坐浆法固定孔口管12,固管时间不少于24h;孔口管的孔径Φ为127mm,孔口管高出地面20cm;水泥净浆13的浇筑长度为10m;步骤2,坐浆结束后,进行第一次变径,变径孔径为Φ110mm,采用清水钻进,继续钻至导水裂隙带3底部,进行第二次变径,变径孔径为Φ91mm,终孔孔底以上20m范围内采取岩芯;步骤3,成孔后,迅速下入注浆管9,注浆管9管外壁绑扎导管10,注浆管9对应第二次变径位置安装钢托盘14,位于钢托盘14下部的注浆管9外壁套橡胶止浆塞15,且橡胶止浆塞15紧贴钢托盘14,钢托盘14以下至煤层底板7以上焊接花管16,钢托盘14上部3~5m通过导管10浇入1:1.5水泥净浆13,最后,焊接孔口管法兰盘11及注浆管丝母接头8,孔口包扎待注浆;注浆管9的孔径Φ为48mm,注浆管9高出地面50cm;每两个注浆管9间采用管箍17连接;导管10的直径为20mm,导管10底部与钢托盘14之间的间距为5m;钢托盘14的内径为50mm,外径为100mm;橡胶止浆塞15为截顶圆锥体,大口直径100mm,小口直径90mm,高度100mm;步骤4,注浆时,首先通过注浆管9进行下段注浆,下段注浆结束后,从孔口管12与注浆管9空隙进行上段注浆,直至达到终孔标准,注浆结束。实施例某特大型公路桥梁下采空区治理工程,采空区由综采形成,采煤一层,顶板管理方式为自由垮落式,采空区平均埋深274m,平均采高2.5m,第四系平均埋深超过100m,第四系覆盖层下部存在一层砂层及两层卵石层。采空区“三带”发育、地层破碎。注浆钻孔分为帷幕孔、桥墩注浆孔和一般注浆孔三类。施工先后顺序为:先帷幕孔、后桥墩注浆孔、最后一般注浆孔;先一序后二序。采用“一次成孔、分两段上行式注浆”工艺,具体实施步骤如下:(1)钻孔施工:其包括定点、钻机安装、开孔钻进、浇筑孔口管、成孔、浇筑注浆管、安装注浆接头七个步骤;①定点;注浆钻孔应采用RTK或全站仪等测量仪器按照工程设计孔位坐标进行逐点实地放样,钻孔实际位置原则上不应超过设计位置1.0m;②安装钻机;平整场地,安装钻机,调平机架、机体,准备钻具,备好套管、钻头以及钻杆、岩芯管等设备;③开孔钻进;采用Φ150mm开孔,第四系松散层1中采用泥浆护壁,钻进采用三翼钻头后接岩芯管,增加钻头刚度,确保钻孔垂直度,钻至稳定基岩2以下5m;将Φ127mm孔口管12下至距孔底10m,孔口管12之间采用满口焊接,焊接时采用水平尺测量,确保孔口管间垂直度,通过管道向孔底浇入1:1.5水泥净浆13,浇筑高度为10m,在水泥浆初凝前将孔口管12下距孔底10m,采用坐浆法固管(不小于24h);⑤成孔;坐浆结束后,变径为Φ110mm(一次变径),采用清水钻进,继续钻至导水裂隙带3底部,最终变径为Φ91mm(二次变径),最后20m采取岩芯;⑥浇筑注浆管;成孔后,下入Φ48mm注浆管9,注浆管9管外壁绑扎导管10,导管10的直径为20mm,注浆管9对应二次变径位置安装钢托盘14,位于钢托盘14)下部的注浆管9外壁套橡胶止浆塞15,且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,成孔,钻孔开孔孔径为Φ150mm,第四系松散层中采用泥浆护壁,钻至稳定基岩以下5m,将Φ127mm孔口管下至距孔底10m,通过孔口管向孔底浇入1:1.5水泥净浆,在水泥浆初凝前将孔口管下至稳定基岩以下5m,采用坐浆法固定孔口管,固管时间不少于24h;步骤2,坐浆结束后,进行第一次变径,变径孔径为Φ110mm,基岩段采用清水钻进,继续钻至导水裂隙带底部,进行第二次变径,变径孔径为Φ91mm,终孔孔底以上20m范围内采取岩芯;步骤3,成孔后,迅速下入注浆管,注浆管管外壁绑扎导管,注浆管对应第二次变径位置安装钢托盘,钢托盘以下至煤层底板以上焊接花管,钢托盘上部3~5m通过管道浇入1:1.5水泥净浆,最后,焊接孔口管法兰盘及注浆管丝母接头,孔口包扎待注浆;步骤4,注浆时,首先通过注浆管进行下段注浆,下段注浆结束后,从孔口管与注浆管空隙进行上段注浆,直至达到终孔标准,注浆结束。

【技术特征摘要】
1.一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,成孔,钻孔开孔孔径为Φ150mm,第四系松散层中采用泥浆护壁,钻至稳定基岩以下5m,将Φ127mm孔口管下至距孔底10m,通过孔口管向孔底浇入1:1.5水泥净浆,在水泥浆初凝前将孔口管下至稳定基岩以下5m,采用坐浆法固定孔口管,固管时间不少于24h;步骤2,坐浆结束后,进行第一次变径,变径孔径为Φ110mm,基岩段采用清水钻进,继续钻至导水裂隙带底部,进行第二次变径,变径孔径为Φ91mm,终孔孔底以上20m范围内采取岩芯;步骤3,成孔后,迅速下入注浆管,注浆管管外壁绑扎导管,注浆管对应第二次变径位置安装钢托盘,钢托盘以下至煤层底板以上焊接花管,钢托盘上部3~5m通过管道浇入1:1.5水泥净浆,最后,焊接孔口管法兰盘及注浆管丝母接头,孔口包扎待注浆;步骤4,注浆时,首先通过注浆管进行下段注浆,下段注浆结束后,从孔口管与注浆管空隙进行上段注浆,直至达到终孔标准,注浆结束。2.根据权利要求1所述的一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘小平李宁刘新星
申请(专利权)人:西安理工大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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