一种采空区处理充填灌浆的施工方法技术

一种采空区处理充填灌浆的施工方法，该方法包括以下步骤：1）钻孔前施工准备；2）在采空区处理范围内，布置充填灌浆孔，测量采空区的放样钻孔孔位；3）对采空区的覆盖层及基岩段钻进；4）对采空区的钻孔进行冲洗；5）通过钻孔对采空区内部进行灌浆处理：灌浆采用水固比为0.8:1或1:1的高掺粉煤灰的水泥粉煤灰浆液，其中水泥：粉煤灰的重量比为0.15：0.85；6）灌浆质量检查。本发明专利技术提供的一种采空区处理充填灌浆的施工方法，采用钻孔注浆方法有效解决了采空区的工程地质问题，以阻止上覆岩体的进一步冒落，防止地面沉降或塌陷，保证穿过采空区建筑物的运行安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于水利工程和相应工程的基础处理和地质灾害治理领域。
技术介绍
随着国家基础建设的大力发展，工程选址和地质条件越来越复杂，而大量的矿产开采使得地下采空区面积越来越大。而由于采空区塌陷引起的一系列环境岩土工程地质问题，如地面下沉、道路开裂、耕地减少等，往往严重影响人民的正常生活，造成重大经济损失。国内外在采空区上修建工程，尤其是水利工程的经验很少，无成熟的施工经验，且没有相关的规程规范和技术标准可参考。南水北调中线工程为大型水利工程，工程在安全方面要求高，进行工程选址时，南水北调中线工程河南省禹州段无法避开采空区。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，采用钻孔注浆方法有效解决了采空区的工程地质问题，以阻止上覆岩体的进一步冒落，防止地面沉降或塌陷，保证穿过采空区建筑物的运行安全。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:，该方法包括以下步骤: 1)钻孔前施工准备； 2)在采空区处理范围内，布置充填灌浆孔，测量采空区的放样钻孔孔位； 3)对采空区的覆盖层及基岩段进行钻孔； 4)对采空区的钻孔进行冲洗； 5)通过钻孔对采空区内部进行灌浆处理:灌浆采用水固比为0.8:1或1:1的高掺粉煤灰的水泥粉煤灰浆液，其中水泥:粉煤灰的重量比为0.15:0.85 ； 6)灌浆质量检查。步骤3)中，针对煤系地层采空区覆岩的不同岩性特征，分别采用合金钻头、金刚石薄壁钻头、全断面合金或金刚石钻头，并采用膨润土泥浆作为循环液护壁。步骤5)中，采用地面制浆站来制配水泥粉煤灰浆液，，采用压力注浆法进行灌浆。灌浆前的灌浆阻塞方式用“孔口封闭法”和“似法兰盘法”。本专利技术提供的，有益效果如下: 1、在采空区处理范围内，布置充填灌浆孔，通过压力注浆法向岩层的空隙和采空区断裂带、冒落带和采空部分注入具有较好充填性能和胶结性能的浆液材料，浆液硬化后形成具有一定强度的支撑体，对采空区上覆岩体形成支撑作用，以阻止上覆岩体的进一步冒落，防止地面沉降或塌陷，保证穿过采空区建筑物(构筑物)的运行安全；采用钻孔注浆方法有效解决了采空区的工程地质问题，以阻止上覆岩体的进一步冒落，防止地面沉降或塌陷，保证穿过采空区建筑物的运行安全。2、针对采空区覆岩(壤土层、卵石层、基岩段等)不同的岩性特点，分别采用合金钻头、金刚石薄壁钻头、全断面合金或金刚石钻头，并辅以膨润土泥浆作为循环护壁液，有效地解决了采空区煤系地层快速高效成孔的问题。3、充填灌浆采用高掺粉煤灰的水泥粉煤灰浆液，粉煤灰掺量高达85%，不仅降低了原材料成本，又较好地解决了采空区上覆岩体的沉陷稳定问题。4、根据采空区充填灌浆量大的特点，采用了制浆效率较高的地面制浆站来制配水泥粉煤灰浆液，满足了充填灌浆连续性的要求，提高了充填灌浆施工工效，并且确保了充填灌浆的施工质量。5、灌浆前的灌浆阻塞方式操作简便易行:钻孔护壁套管兼起孔口管的作用，直接连接孔口封闭装置即可进行灌浆，操作简便易行，并从一定程度上节省了材料和工艺成本。【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明: 图1为本专利技术的施工工艺流程图。【具体实施方式】，该方法由以下步骤组成: I)钻孔前施工准备，准备工作如下: 1-1)搭建施工平台:采用槽钢或工字钢焊接形成支撑面较大的施工平台，并与 钻机的机架整体螺栓连接，以确保高桅杆作业时的施工稳定性要求。1-2)钻孔设备配置:煤矿采空区的埋深一般较大，且地层复杂，故钻孔一般选 用动力IlKW以上、扭矩不小于lllON.m的回转或潜孔钻机。1-3)钻孔器具配置:针对采空区覆岩(壤土层、卵石层、基岩段等)的不同岩 性特点，宜分别配置合金钻头、金刚石薄壁钻头、全断面合金或金刚石钻头若干；钻杆按实际钻孔需要选用Φ42ι?πι、Φ 50mm等不同规格,采用锁丝接头。1-4)灌浆设备配置:采空区注浆量大、且连续注浆时间一般较长。因此，要求 灌浆泵的低档理论排量不小于80L/min且具备多级调速功能，实际施工中多选用BW250/50型灌浆泵作为主力机型。1-5)制供浆系统:由于采空区供浆需求量较大，制浆设备采用带自动控制系统 的大型地面制浆站统一制配，通过中转站输送至各施工作业面；考虑高掺粉煤灰水泥浆液的流动性差、沉淀较快、易堵管的特点，浆液水灰比(重量比)一般不宜浓于0.6:1。2)在采空区处理范围内，布置充填灌浆孔，测量采空区的放样钻孔孔位。3)对采空区的覆盖层及基岩段进行钻孔，步骤如下: 3-1)钻孔施工顺序:先钻要处理的采空区域的周边孔，然后逐渐向中部推进， 同时在序孔上分两序进行，先钻I序孔，再钻II序孔； 3-2)钻孔定位:钻孔孔位按照设计布孔原则，采用全站仪或GPS，结合使用钢 尺放样即可； 3-3)钻孔孔排距:根据生产性试验情况，检测浆液扩散范围，确定充填灌浆钻 孔最优孔排距，一般选用18?22m，最大孔距不超过30m。3-4)钻孔孔深:达到设计孔深要求，具体以钻孔过程中出现明显的掉钻现象后， 继续钻进至穿过煤层底板I?1.5m，以确保受灌段充分揭露。3-5)钻孔孔径:开孔孔径宜大于终孔孔径两个级差，常采用Φ 110?130mm，钻 至深入基岩5m后，变径为Φ 76?91mm继续钻进，直至达到终孔深度。3-6)钻孔孔斜:由于充填灌浆孔的间排距一般较大，且钻孔以钻穿采空区为准， 钻孔孔斜控制要求不高，但应在钻孔开孔前或重新就位后严格校正钻机立轴角度，保证钻孔的垂直度要求。3-7)护壁套管埋设:钻孔开孔至深入基岩5m后，埋入Φ 108?127mm的护壁套 管(可兼作灌浆管)，定量注入0.5:1的纯水泥浆液嵌固管脚，嵌固长度不得超过该基岩段长。为加快灌浆段的钻孔施工进度，可加入水泥重量1%?3%的速凝剂，加速套管嵌固水泥浆液的凝固。3-8)钻进方法:采空区钻孔自上而下一般穿过壤土层、卵石层、基岩段(包括 弯曲带、裂隙带、冒落带)，针对不同的地层特点，钻进方法可采用以下几种方式进行: ①壤土层钻进采用合金钻头，如三页钻，以膨润土泥浆作为循环液护壁，中低 转速钻进； ②卵石层钻进采用金刚石薄壁钻头，以膨润土泥浆作为循环液护壁，低转速钻 进; ③基岩段一般采用全断面钻头、长钻杆、中高速钻进，采用清水作为循环液， 中途不用提钻取芯，减少了钻进过程中的加钻杆次数，可大大提高钻进效率；遇强度较高的石英砂岩地层时，应提钻换用金刚石薄壁钻头钻进。4)对采空区的钻孔进行冲洗: 壤土层、卵石层的钻渣，通过膨润土泥浆的悬浮作用带出孔外，进入泥浆回浆池中沉淀排出；基岩段采用全断面钻头钻进，钻孔过程中可加大清水冲洗液的流量，将岩粉冲出孔外；钻孔终孔后，不提钻继续用压力清水冲洗不少于lOmin，将岩石裂隙、空隙中的充填物带走，以使注浆时浆液扩散范围加大。5)灌浆前的灌浆阻塞: 灌浆阻塞方式可采用“孔口封闭法”和“似法兰盘法”两种: 5-1)灌浆前，将机械式阻塞器阻塞在护壁套管内，或采用孔口封闭器与护壁套 管直接连接。采用这一阻塞方式，简便易行，但长时间灌浆后套管不易起拔。5-2)钻孔结束后，起拔护壁套管，将一端带有法兰托盘的注浆管下入孔内变径处，注浆底管用反向丝扣连接，以便注浆结束后，使上部注浆管能够正转提出，重复使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采空区处理充填灌浆的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1）钻孔前施工准备；2）在采空区处理范围内，布置充填灌浆孔，测量采空区的放样钻孔孔位；3）对采空区的覆盖层及基岩段进行钻孔；4）对采空区的钻孔进行冲洗；5）通过钻孔对采空区内部进行灌浆处理：灌浆采用水固比为0.8:1或1:1的高掺粉煤灰的水泥粉煤灰浆液，其中水泥：粉煤灰的重量比为0.15：0.85；6）灌浆质量检查。

【技术特征摘要】
1.一种采空区处理充填灌浆的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 1)钻孔前施工准备； 2)在采空区处理范围内，布置充填灌浆孔，测量采空区的放样钻孔孔位； 3)对采空区的覆盖层及基岩段进行钻孔； 4)对采空区的钻孔进行冲洗； 5)通过钻孔对采空区内部进行灌浆处理:灌浆采用水固比为0.8:1或1:1的高掺粉煤灰的水泥粉煤灰浆液，其中水泥:粉煤灰的重量比为0.15:0.85 ； 6)灌浆质量检查。2.根据权利要求1所述的一种采空区处...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱品安，周兵，石艳军，苟永平，童耀，张栋，
申请(专利权)人：葛洲坝集团基础工程有限公司，
类型：发明
国别省市：