某煤矿采空区治理设计文件.doc

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1、_本页面为作品封面，下载文档后可自由编辑删除！精品文档第一章 概况第一节 任务来源为改善广大职工居住生活条件，晋城蓝焰煤业股份有限公司决定新建公共租赁房住宅小区，项目用地位于晋城市泽州县下村镇岳南村，公共租赁房住宅小区由包括14幢住宅楼及相关配套设施组成，各建筑物基本情况见表1-1。表1-1 建筑物概况一览表建筑物名称长(m)宽(m)地上层数地下层数结构形式基础形式基础埋深(m)基底压力(kPa)整平标高(m)基底标高(m)1号楼39.514.561框架筏片2.5120835.50833.002号楼39.514.561框架筏片2.5120835.38832.883号楼39.514.561框架筏

2、片2.5120835.22832.724号楼39.514.561框架筏片2.5120835.10832.605号楼39.514.561框架筏片2.5120834.98832.486号楼39.514.561框架筏片2.5120834.86832.367号楼39.514.561框架筏片2.5120834.70832.208号楼39.514.561框架筏片2.5120834.60832.109号楼39.514.561框架筏片2.5120834.72832.2210号楼57.015.5111框架筏片3.5220835.45831.9511号楼57.015.5111框架筏片3.5220835.60832

3、.1012号楼57.015.5111框架筏片3.5220835.75832.2513号楼57.015.5111框架筏片3.5220839.62836.1214号楼38.215.5111框架筏片3.5220837.50834.00幼儿园52.09.231框架条形2.5100835.22832.72综合服务楼33.825.231框架条形2.5100834.86832.36市政服务中心39.01821框架条形2.580834.60832.10根据物探资料及钻探验证说明书，本工程建设用地局部处于沁水煤田3#煤采空区范围内，为确保拟建建（构）筑物的安全，受晋城蓝焰煤业股份有限公司的委托，根据国家相关规范

4、、规程及技术要求，同时结合我单位采空区治理设计的经验对本工程范围内的采空区治理区域进行合理的设计。第二节 采空区治理的必要性依据岩土工程勘察规范（GB50021-2009）5.5.7条的规定：“对次要建筑且采空区采深采厚比大于30，地表已经稳定时可不进行稳定性评价；当采深采厚比小于30时，可根据建筑物的基底压力、采空区的埋深、范围和上覆岩层的性质等评价地基的稳定性，并根据矿区经验提出处理措施的建议”。依据岩土工程勘察规范（GB50021-2009）、建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）、建筑地基基础设计规范（GB50007-2012），本工程拟建建（构）筑物均为一般重要建筑物

5、。依据物探资料及钻探验证说明书，本工程3#煤埋深在82m左右，煤层采高平均厚度5.5m左右，求得其采深采厚比在15.0左右。综上所述，拟建建（构）筑物为一般重要建筑物，其存在采空区采深采厚比小于30，本工程为多层及小高层住宅小区，其存在的3#煤采空区为上部建（构）筑物的不稳定因素，为确保上部建筑物的安全，必须对其治理。第三节 设计目的及任务本次设计的目的及任务是选择安全可靠、经济合理的方案，对晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区建设用地下伏采空区进行治理。使治理后的场地能满足上部建（构）筑物的地基稳定性的要求。第四节 交通位置及地质环境一、交通位置设计区位于山西省晋城市泽州县下村镇岳南村

6、，毗邻省道S332公路，交通极为便利（详见图4-1）。二、气象设计区属属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，夏秋湿润多雨春冬干燥寒冷。据泽州县气象局1956年2001年观测资料，本区多年平均气温10.9，月平均1月份最低为3.8，7月份最高为24；多年平均降水量616.8mm，最大年降水量为1014.4mm(1956年)，最小年降水量为265.7mm(1997年)，最大日降水量为176.4mm(1956年7月30日)，最大时降雨量为59.2mm，历年来一次最大降水量为114.2mm(1998年8月21日)。降水的特点是：年平均降水量略高于全省平均降水量(400650mm)，是全省平均降水量的

7、1.17倍；年平均降水量略高于周边高平市，但与陵川、沁水、阳城持平；降水主要集中于每年的79月份，约占全年降水量的70%；县境内由北向南，由西向东降水量逐渐增大。多年平均蒸发量为1009.6mm，是多年平均降水量的1.6倍。三、水文泽州县境内河流分属于黄河水系和海河水系。沁河是区内最大河流，它发源于沁源县二朗神沟，经安泽、沁水至阳城与泽州县的交界处流入河南省境内，全长450km，流域面积12800km2，多年平均流量为43.664m3/s。属沁河支流的有丹河和长河。丹河是县境内的主要河流，发源于高平市琉璃山丹株岭，经高平、泽州在河南沁阳县汇入沁河，流域面积3150km2，全长162km，泽州县

8、境内长87km，沿途建有任庄、青天河水库和郭壁提水工程，以小会为界，上游为季节性河流，下游为常年性河流。属丹流的有巴公河、北石店河、许河、东丹河和白水河，均为季节性河流。长河发源于泽州县五圣山南麓，在赵良村汇入沁河，全长58.15km，流域面积317km2，多年平均流量为0.463m3/s。东大河属海河水系，发源于陵川县鱼池村，在泽州县西角村出境，流域面积176km2，全长为31.9km。其含水层组共有以下几类：（一）松散岩类孔隙水主要分布于巴公、北石店、城关和南村等山间盆地与丹河、长河河谷地带。含水层岩性为全新统和上更新统砂砾石。在山间盆地区，含水层厚度一般25m，埋深2045m，由于采煤活

9、动改变和破坏了当地的水文地质条件，含水层呈逐渐疏干趋势，一般水量贫乏，标准井涌水量小于100m3/d。水化学类型为HSCM型或SHC型，矿化度一般小于0.5g/L，但在城关、北石店、巴公盆地区矿化度达0.651.42g/L。大气降水是盆地区孔隙水最主要的补给来源，在长河谷地除接受降水入渗补给外，还接受西部砂页岩裂隙水的侧向径流补给。地下水径流方向与地形倾伏方向基本一致，向盆地中心汇流，向长河、丹河及其支流河谷低凹地带径流。排泄方式除人工开采外，主要是补给下伏裂隙水或岩溶水，在川底一带还排泄于地表。（二）碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶水主要分布于山间盆地、长河谷地及低山丘陵区。含水岩组主要为石炭系山

10、西组和太原组。含水层为数层砂岩及所夹的57层灰岩，灰岩层自下而上依次称K1K7，其中K1、K5灰岩分布稳定，是主要的含水层。下伏本溪组灰色铝土页岩构成区域相对隔水层。据开采井调查资料，标准井涌水量大都在1001000m3/d，局部可达3000m3/d。山区泉水流量一般小于1.0L/s。裂隙水水化学类型一般为HSC型，矿化度0.5g/L。盆地、丘陵区裂隙水补给来源主要是上覆第四系孔隙水的渗透，排泄方式为人工开采、矿山疏干及沿构造裂隙向下入渗补给奥陶系中统岩溶水；山区接受降水入渗补给，沿层间裂隙向岩层倾斜方向流动，大部分以泉的形式排泄。（三）碳酸盐岩类岩溶水境内大部分地段均有分布。包括奥陶系中统和

11、寒武系中统两个含水岩组，奥陶系下统和寒武系上统为区域相对隔水层。含水层岩性为奥陶系中统上、下马家沟组灰岩及寒武系中统张夏组鲕状白云质灰岩。奥陶系中统灰岩质纯，岩溶较发育。寒武系中统灰岩白云质含量较高，岩溶不发育，以裂隙导水为主，严格讲地下水类型为裂隙岩溶水或裂隙水。岩溶水富水性极不均匀。南村盆地、长河谷地及北义城、鲁村一带中奥陶岩溶水井标准涌水量小于566m3/d，而调查区中部城关盆地、巴公盆地、北石店盆地及李庄水东一带中奥陶岩溶水标准井涌水量在2500m3/d以上，局部可大于10000 m3/d；寒武系中统含水岩组，一般埋藏深，仅在深切河谷的局部出露地表，我院近年在郭壁丹河河谷施工9眼寒武系

12、岩溶水井，其中3眼为自流井，自流水头710m，最大自流量4000 m3/d，最小自流量130 m3/d，反映了其裂隙导水的不均匀性。该含水岩组目前未充分利用，调查区南部的三姑泉，出露于张夏组鲕状灰岩中，流量3.5 m3/s。岩溶水水化学类型一般为HCM型，矿化度0.30.5g/L，水质良好。该类水目前已成为晋城城市供水和工矿企业的主要供水水源。该类水主要接受大气降水入渗补给，上覆含水层水越流补给，水库和河道地表水渗漏补给及断裂构造传导补给，以人工开采，向区外侧向径流及泉的方式排泄。（四）地下水位情况根据晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区岩土工程勘察报告（以下简称勘察报告太原市兴华岩土工

13、程勘察质量检测有限公司，2012年11月12日），设计区地下水位大于20.0m左右，水文地质条件简单。（五）采空区积水情况根据附近煤矿相关资料，设计区下伏采空区局部存在积水，具体积水量情况不明。四、地形地貌设计区场地西北高、东南低，据勘察报告，设计区高程介于830.00m844.60m之间，最大高差11.6m，设计区场地地貌单元属冲洪积平原。五、地质构造设计区位置处于华北地台吕梁太行断块的东南部，即太行山隆起与太岳隆起间晋东南台凹的南部，区域构造表现出一种以各项构造形迹复合、联合形成的复杂构造轮廓。晋东南山字型构造脊柱、新华夏晋-获褶断带及其晋城挽近盆地为区域主要构造形迹。晋-获褶断带呈NNE

14、向展布，南起山西省晋城市南，北抵河北省获鹿，主要由褶皱和断裂两种构造类型组成；延长达数百公里，宽度为几至几十公里，褶断带总体走向NE2025，呈明显的线状延伸。构造带位于场区东部，距设计区较远，对设计区影响小。根据附近煤矿地质资料表明，场地岩层倾角约5。第五节 工程地质条件一、区域地质条件根据地层岩性组合特征及物理力学性质将区内岩土体划分为6类，其主要地层由老至新叙述如下：（一）中厚层中等岩溶化坚硬夹软弱灰岩岩组(+O)主要分布于境内东部和南部的柳树口镇、高都镇、北义城镇、土河镇、大箕镇、晋庙铺镇、李寨乡和南岭乡，北部有零星出露。由古生界寒武系、奥陶系碳酸盐岩组成。主要岩性为中厚层状致密坚硬灰

15、岩、白云岩、鲕状灰岩及软弱泥灰岩，角砾状泥灰岩。其中灰岩、白云岩干抗压强度80130MPa，软化系数0.660.88，泥灰岩、角砾状泥灰岩软化系数0.360.6。（二）薄层夹中厚层状软弱夹坚硬泥页岩、煤层夹砂(灰)岩岩组(C)主要出露于泽州县金村、大箕、犁川、大东沟、山河和柳树口等地，其它地段零星出露。主要岩性为厚层状灰白色长石石英砂岩、灰色灰岩夹薄层状泥岩、页岩及煤层，底部为铝土岩、山西式铁矿。该岩类干抗压强度1001000kg/cm2，软化系数0.300.70。据钻孔勘探资料，强风化深度一般23m，最深可达5.2m，其中以泥岩、页岩，煤的抗风化力最弱。灰岩的岩石物理力学指标：干容重为2.5

16、92.66kg/cm3，饱和极限抗压强度71.2137.9MPa。地基承载力标准值5001000KPa，砂岩30400KPa，泥页岩200300KPa，煤为100160KPa。该岩组中的3#、9#、15#煤是可规模开采的煤层。（三）互层状软硬相间砂页岩岩组(P1x、P2s)出露于境内西部长河一带及龙王山、晋普山、方山、水山岭等中低山区，岩性主要为上、下石盒子组砂岩、泥岩、砂质泥岩、页岩，砂岩与泥页岩相间分布，呈互层状，层理发育。该岩类干抗压强度40150MPa，饱和抗压强度1580MPa，软化系数0.380.65，砂岩坚硬性脆，泥页岩软弱，易风化。（四）粘性土类单层土体(N2、Q2)广泛分布于

17、盆地区和丘陵边缘。该岩类以褐红色、棕红色粘土、粉质粘土为主，富含钙质结核，钙质结核成层性较好，一般分布有35层。据钻孔样品测试：粘土、粉质粘土的天然含水量16.829.3%，天然密度1.862.09g/cm3，比重2.712.74，塑性指数10.216.8%，液性指数0.90，压缩系数0.060.53MPa1，压缩模量4.51523.771MPa。该类土一般呈可塑硬塑状态，无湿陷性，无胀缩性，地基承载力标准值在200300KPa之间，为较好的天然地基。（五）粉土、砂砾石双层土体(Q3)指分布于近代河谷两岸及盆地、丘陵区的上更新统冲洪积、坡洪积粉土及砂砾石层。该类土一般呈可塑状态，稍湿湿。物理力

18、学指标：天然含水量17.031.0%，天然密度1.742.12 g/cm3，比重2.692.71，天然隙比0.5730.953，饱和度72.0100.0%，液限25.331.4%，塑限17.422.8%，塑性指数6.210.0%，液性指数0.400，压缩系数0.110.49MPa1，压缩模量3.5113.4MPa，湿陷系数0.0110.016。（六）砂卵砾石类单层土体(Q4)分布于长河、白水河、丹河、巴公河河谷。第四系全新统，岩性以砂卵砾石类土为主，中密密实状态；该类土地基承载力高，承载力标准值大于200KPa，压缩性小，透水性强，为良好的天然地基。另外区内盆地区表部普遍分布一层杂填土，厚度一

19、般小于2m，局部厚度可达10m以上。二、设计区地质条件设计区进行采空区验证时施工的4个钻孔均为无芯钻进，根据勘察报告及区域地质资料，设计区地层由新至老分述如下：（一）素填土，黄褐色，以粉土为主，含煤屑、砖屑等，稍湿，稍密。实测标贯击数4-10击，平均6.7击。静力触探锥尖阻力为2.19MPa，侧壁阻力37.2kPa。（二）黄土状粉土，褐黄或褐红色，含云母、氧化铁等，湿，稍密中密，具中等压缩性。实测标贯击数4-10击，平均6.6击。静力触探锥尖阻力为2.02MPa，侧壁阻力61.9kPa。（三），粉质粘土，褐红色，含云母、氧化铁等，可塑，具中等压缩性。实测标贯击数6-15击，平均10.8击。静力

20、触探锥尖阻力为3.38MPa，侧壁阻力112.5kPa。（四）粉质粘土，褐红色，含云母、氧化铁等，软塑可塑，具中等压缩性。实测标贯击数5-13击，平均7.7击。（五）粉质粘土，褐红色，含云母、氧化铁等，可塑硬塑，具中等压缩性。实测标贯击数10-23击，平均15.5击。（六）含砾粉质粘土，杂色，由粉质粘土、圆砾、粗砾砂混杂分布，中密。实测标贯击数18-29击，平均22.1击。（七）泥岩，褐灰色，强风化，极破碎，遇水软化，属极软岩，岩体基本质量指标级。（八）砂岩，褐灰色，强中风化，破碎，属软岩，属极软岩，岩体基本质量指标级。（九）泥岩，褐灰色，中风化，破碎，遇水软化，属极软岩，岩体基本质量指标级。

21、（十）砂岩，褐灰色，中风化，较完整，属较硬岩，遇水软化，属极软岩，岩体基本质量指标级。第六节 采空区的分布特征及其稳定性一、设计区采煤情况根据资料调查及走访，设计区周边在上世纪90年代至本世纪初采过煤。目前已全部关闭，当时为小窑房柱式开采，主采3#煤，煤厚约5.5m，采煤深82m，回采率约40.0%。二、采空区的分布特征根据物探资料钻探验证说明书，设计区2#煤埋深82m左右，设计区局部已被采空，其中影响建设场地稳定性的空区面积约20423m2（以现有资料圈定）。三、煤矿采空区变形及其稳定性评价（一）采空区地表变形根据物探资料及现场踏勘调查，设计区局部地区3#煤已采空；采空区分布范围详见晋城蓝焰

22、煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区建设用地采空区治理钻孔设计图。根据现场踏勘调查，设计区曾发育地裂缝，同时局部出现过小范围塌陷，裂缝及塌陷坑近多年雨淋日晒及村民复垦土地填埋，目前地表已无明显痕迹，但裂缝仍然存在。（二）采空区的地基稳定性分析对煤层采空区而言，由于煤层的采煤活动，改变了岩体的应力状态，整体上看场地内的岩体均受到煤层采动的影响，岩体的稳定性变差，垮落带内充填物碎块较为松散，空隙大小不一，当存在有上覆荷载时，将会产生压密过程，导致地面位移和变形，是工程建设的不稳定区域，要求对建筑物下的采空区块段进行治理。四、采空区稳定性评价依据岩土工程勘察规范（GB50021-2009）5.5.7条

23、的规定：“对次要建筑且采空区采深采厚比大于30，地表已经稳定时可不进行稳定性评价；当采深采厚比小于30时，可根据建筑物的基底压力、采空区的埋深、范围和上覆岩层的性质等评价地基的稳定性，并根据矿区经验提出处理措施的建议”。依据岩土工程勘察规范（GB50021-2009）、建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），本工程拟建建（构）筑物均为一般重要建筑物。依据物探资料及钻探验证说明书，本工程3#煤埋深在82m左右，煤层采高平均厚度5.5m左右，求得其采深采厚比在15.0左右。综上所述，拟建建（构）筑物为一般重要建筑物，其存在采空区采深

24、采厚比小于30，本工程为多层及小高层住宅小区，其存在的3#煤采空区为上部建（构）筑物的不稳定因素，为确保上部建筑物的安全，必须对其治理。- 44 -_第二章 采空区治理工程设计第一节 主要工程关键点设计方案概述 本设计方案依据国家有关法律、法规，结合现场踏勘对采空区治理从设计目的、设计依据、治理范围、治理深度、治理方法的对比及选择、治理方法的可行性、治理工作量的设计进行了阐述，力求做到治理方法科学合理，治理投资最优化，现分别叙述如下：第二节 采空区治理设计一、设计目的本场地采空区治理工程设计的目的就是通过对采空区进行治理，满足上部建筑的场地稳定性要求，不产生破坏和影响拟建（构）筑物正常使用，同

25、时满足松动土/岩层的承载力及变形要求。二、治理方案依据矿山开采沉陷学理论及煤矿“三下”采煤经验，结合国内多个采空区治理工程实践，通常采用条带式注浆法和全充填注浆法。条带式注浆法是在采空区影响范围内，在采空区形成类似煤炭系统的“保安煤柱”，起着支撑采空区及上覆岩层的作用，该方法材料用量较小，但施工工艺相对复杂，造价相对较大。全充填注浆法是在采空区影响范围内，按一定孔距和排列方式，布设足量的注浆孔，用钻机成孔，通过注浆泵、注浆管，将水泥粉煤灰浆注入采空区及上覆岩体裂隙中，浆液经过固化，胶结岩层裂隙带，同时采空区的浆液形成的结石体对其上覆岩层形成支撑作用，阻止上覆岩层的进一步冒落塌陷。全充填注浆法已

26、在国内多个采空区治理工程中取得了成功的经验，该方法施工相对简单，安全性高，施工工艺成熟，施工易于管理，但缺点是材料用量较大。两种方法比较，本次注浆采用全充填注浆法。由于煤层采出后顶板岩层变形严重，采空区大多呈冒落状态，故在注浆过程中可依据岩体的连通程度选用不同配合比的浆液进行灌注。同时加入细粒石子，以此减小浆液的流动性能，在钻孔预设的影响半径范围内形成结石体，充分利用煤层顶板灰岩的强度，形成稳定的岩体支撑结构，以求完全充填岩体裂隙，提高岩体的整体强度。在采空区的注浆施工顺序上采用先施工帷幕孔，后施工注浆孔的二次序施工顺序。三、设计依据根据治理方案确定的方法和以往的治理经验，本地区采空区采用全充

27、填注浆法治理，即在地表打孔，通过注浆泵、注浆管，将水泥粉煤灰浆注入采空区及其上覆岩体裂隙中，浆液固化后胶结岩层裂隙带，同时采空区内的浆液形成的结石体对其上覆岩层形成支撑作用，阻止上覆岩层的进一步冒落，防止地面因冒落而引起的沉陷变形，保证拟建建筑物的稳定。本设计文件所依据的规范、规程主要有：1.岩土工程勘察规范（GB50021-2009）；2.建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）；3.建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）；4.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（以下简称规程）5.工程勘察设计收费标准（2002）6.水工建筑物水泥注浆施工技术规范（DL

28、/T5148-2001），电力部，2001.12；7.采空区公路设计与施工技术细则（中华人民共和国交通部，2011，以下简称技术细则）；8.混凝土拌合用水标准（JGJ63-2006）9.用于水泥和混凝土中的粉煤灰 （GB/T15962005）10.硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB/T1751999）11.施工现场临时用电安全技术规程（JGJ4688）12.建筑机械使用安全技术规程（JGJ332001）13.采空区治理工程施工质量评定标准（试行）本设计文件所参考的主要技术资料有：1.晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区岩土工程勘察报告（以下简称勘察报告太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司

29、，2012年11月12日）；2.晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁住房小区验证孔说明书；3.采用1954年北京坐标系，3度带投影，中央子午线为111；4. 采用1956年国家高程基准。四、采空区治理范围及深度（一）采空区治理范围参照规程及技术细则，其采空区治理范围按下式确定：Hh1 /tg+h2 /tg公式中：H建筑物治理区域外墙投影线外延范围（m）；h1上覆松散层厚度（本次设计取平均厚度27m）；h2上覆基岩厚度（本次设计取55.0m），松散层移动角（本次设计取55）基岩移动角（本次取73）经计算，本次采空区治理范围为建筑外墙投影线外延35.7m。考虑到矿区建（构）筑物安全保护等级及荷载要求，

30、同时根据晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区建设用地采空区治理钻孔设计图显示的建筑物边线局部和红线重合，结合我单位相关工程治理经验，本设计治理范围为物探圈定的全部采空区异常区。治理总面积约20423m2，其中区治理面积约4088m2；区治理面积约3438m2；区治理面积约12897m2。需要说明的是，由于设计区未做详细采空区勘察以及征地红线外未做物探，该设计治理面积是根据现有资料圈定的面积，可能与实际情况有出入，特别是临近建筑物且未做物探的35.7m范围内，在实际施工过程中，应根据实际情况及时进行修订，确保治理面积准确有效。各采空区治理分区详见晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区建

31、设用地采空区治理钻孔设计图。（二）采空区治理深度根据及治理目的，本次采空区治理深度为地面至3#煤层底板下2.0m，设计注浆孔深度平均90.0m。五、浆液配比设计及注浆工作量参照技术细则及我单位以往采空区治理工程的经验和当地供应的材料情况，通过配比试验，浆液为水泥粉煤灰浆，水固比一般取为1:1.01:1.3，本次以1:1.1为主，（帷幕孔可取1：1.21:1.3）浆液稠稀随注浆情况进行调整。水泥占固相30，粉煤灰占固相70。帷幕孔的浆液中掺加水泥重量25速凝剂，同时视情况加入2.05.0mm的石粉，使灌入采空区内的浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。采空区空隙体积为拟处理采空区范围内的矿层体

32、积乘以回采率，并扣除采空区因顶板冒落已经产生的变形。胶结注浆治理的实质就是以水泥粉煤灰浆液对采空区空隙体积进行充填和固结。其总注浆量可按下式估算： 式中：-采空区总注浆量（m3）； -采空区治理面积（m2）； -采空区煤层厚度（m）；-采空区剩余空隙体积率；-煤层采出率； -浆液损耗系数； -注浆充填率；-浆液结石率；a-岩层倾角。本次设计对治理区下伏3#煤层采空区治理参数选择为：=1.2， =5.50，=40%（调查数据，施工时应根据实际情况及时进行调整），=40%，=90%，=85%，a =5，S=20423（其中区4088m2；区3438m2；区12897m2）。经计算，建设区内3#煤层

33、采空区治理注浆量约为22922m3（其中其中区4588m3；区3859m3；区14475m3）。上述计算过程已考虑了在注浆过程中，液浆向注浆孔孔壁周围、采空区下伏、上覆岩层裂隙的渗透损失以及向空洞上部岩层冒落坍塌后堆积而成的空隙渗透填充的浆液损失等。上述注浆工作量是按现有资料计算得出，实际情况可能有所出入，施工应以实际情况进行采空区范围修正，同时按布孔原则相应增加或减少注浆孔，总注浆量按单孔注浆量进行相应核增或核减，设计区单孔注浆量按下式估算：式中：单-采空区单孔注浆量（m3）； -圆周率； -采空区煤层厚度（m）；-采空区剩余空隙体积率；R-浆液有效扩散半径(m)，按1/2孔间距计算； -浆

34、液损耗系数； -注浆充填率；-浆液结石率；a-岩层倾角。本次设计上述参数选择为：=1.2， =5.50，=3.142，=40%，=90%，=85%，a =5，R帷幕孔取5.0m，一般注浆孔取7.5m。经计算，帷幕孔单孔注浆量为220.4m3；一般注浆孔单孔注浆量为495.9m3。上述计算过程中没有考虑煤层回采率，只做为实际施工过程中参考数据。六、 钻孔布设场地采空区治理所设注浆孔和帷幕孔布置于前述采空区治理范围内（根据已有资料圈定范围，施工时应根据实际情况进行修订），结合由岩体裂隙程度设定的浆液扩散半径，根据采空区及上部建筑物的特点，设计帷幕孔孔距10m，设计注浆孔孔距15m，排距15m,梅花

35、形布置。煤层采空区边缘的注浆钻孔沿采空区范围外缘布设，在多数块段边缘处注浆孔的浆液扩散半径已相互搭接；注浆孔设计的深度为地面至采空区煤层底板以下2米，注浆孔的灌注长度为采空区最上部岩层顶面完整基岩以下5m至注浆孔孔底，孔口管长度为地面上0.5m至完整基岩下5m变径处的深度。按照上述原则进行孔位布置，共设计注浆孔146个，其中区31个、区81个、区34个，设计平均孔深90m，总延米13140m。各钻孔位置详见晋城蓝焰煤业股份有限公司公共租赁房住宅小区建设用地采空区治理钻孔设计图。设计区范围3#煤层采空区治理工作量汇总如表2.1所示： 治理区段分区编号治 理面 积（m2）帷幕孔数 量（个）注浆孔数

36、 量（个）平 均孔 深(m)总钻探工作量(m)总注浆工作量（m3）公共租赁房住宅小区项目建设用地区40889229027904588区12897176490729014475 区343815199030603859合计2042341105901314022922 设计区3#煤层采空区治理工作量汇总表 表2.1由于设计区未做详细采空区勘察，以及考虑老窖开采的不确定性，其钻探量及注浆量在计算时存在一定的偏差，致使方案中提出的治理工作量也存在一定的变化幅度；同时考虑到部分参数的选取依据是矿山地质调查以及当地施工经验，故上述综合治理工程的工作量存在25%以内的浮动。第三章 采空区治理工艺流程第一节 采

37、空区治理工艺流程概述采空区治理工艺流程是本次治理工程的核心内容，是关系到采空区治理工程质量和效益的关键环节，其包括成孔工艺、制浆工艺、注浆工艺等一系列前后连续、配合紧密的工艺流程。采空区治理工艺流程内各环节的相互关系如下图所示：定点下套管及成孔tontaoguan下注浆管、浇注孔口管注浆终止注浆tontaoguan备料拌制浆液 tontaoguan观察注浆情况，抽样试验图3.1 采空区治理工艺流程图 第二节 成孔工艺一、定点注浆孔及帷幕孔应用全站仪或动态GPS实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应超过设计位置0.5m，当受地形及高压线影响，钻机不能就于设计位置时，可视具体情况进行调整。定点后应对

38、现场进行清理。二、成孔工艺钻进初始阶段，根据验证孔情况对地层情况进行勘测和验证，确定和指示周边钻孔的钻进层位，楼座及车库上的孔要求取芯，其他孔不取芯钻进。为保证按时完成治理施工任务，须采用相应的施工工艺和施工设备。在施工工艺方面，土层及强风化基岩选用合金钻头钻进，泥浆或套管护壁；中等及微风化基岩选用复合体钻头钻进。成孔工艺简述如下：1、回转：（1）用127mm钻头开孔，钻进至基岩面下2.05.0m后，视情况下入套管护壁，然后变径89mm。（2）用89mm钻头，钻进至采空区中的塌陷冒落或煤层底板0.51.0m终孔。2、潜空锤：用89mm锤头，跟管钻进至采空区中的塌陷冒落或煤层底板0.51.0m终

39、孔。3、钻孔经监理工程师、甲方代表及钻探技术员验收同意后，浇铸注浆管并贴标签标示。三、技术要求1、钻孔位置要与测量所定孔位一致，偏差不应超过0.5m，如因地形影响钻机不能就位时，视具体情况，可变更孔位，不得擅自改变孔位。2、开孔至成孔过程中要尽量采取清水钻进，回水池岩粉要及时清理干净。3、钻孔施工过程中，要做好钻探原始记录，尤其是采空区塌陷冒落带。钻探记录要使用蓝、黑色钢笔填写，记录要整齐、清晰、真实、规范，地层分界、岩性鉴定要准确，并有施钻和记录人员签字。4、钻孔施工过程中，如发现漏水、漏风、掉钻、埋钻、卡钻等异常现象要详细记录其深度、层位，并通知技术部门。5、钻孔施工过程中和终孔后，要进行

40、水位观测，并记录。6、钻进过程中要及时观察并记录钻孔耗水量。7、终孔后经技术人员检查钻探原始记录后，报监理验收并签发终孔通知书后，方可转入下一道工序。四、浇铸孔口管钻孔结束后，帷幕孔中的掉钻孔采用89mm钢管，其余钻孔采用50mm钢管，在管子前端2030cm处焊接一圆形法兰托盘（托盘直径110130mm之间），下入孔内变径处，松动在施工过程中下入的127mm护壁管（如有），再灌入水灰比为11.511.2的稠水泥浆，浇铸长度为46m，然后起拔护壁管（如有）。浇铸质量要求达到注浆过程中将液不会从孔口管外溢出。水泥浆液中应加入水泥重量2%5%的速凝剂，快速将注浆管与孔壁固结。89mm或50mm钢管要

41、高出地面0.51.0m，并在管口安装堵头或堵帽。第三节 制浆工艺一、浆液材料及配合比（一）注浆材料本设计文件中所规定的注浆材料主要由水、水泥、粉煤灰、速凝剂等组成，施工用水符合混凝土拌合用水标准（JGJ63-2006），其SO42-含量5；水泥优先采用质量符合国家标准的标号为PSA 32.5的矿渣硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥；粉煤灰质量等级为二级三级，SIO2、AL2O3和Fe2O3的总含量大于70%，SO3含量不大于3%，其它方面应符合注浆工程的要求；速凝剂可选用水玻璃，水玻璃模数2.43.0，浓度30Be40Be；砂、碎石可就近取材其，其粒径应5mm。（二）浆液配合比参照技术细则及我单位以往

42、采空区治理工程的经验和当地供应的材料情况，通过配比试验，浆液为水泥粉煤灰浆，水固比一般取为1:1.01:1.3，本次以1:1.1为主，（帷幕孔可取1：1.21:1.3）浆液稠稀随注浆情况进行调整。水泥占固相30，粉煤灰占固相70。帷幕孔的浆液中掺加水泥重量25速凝剂，使灌入采空区内的浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。正式施工前应在试验室作浆液配合比试验，试验报告经监理工程师批准后，方可正式施工。注浆结石体强度不低于1.0MPa，结石率85%二、注浆材料的配制（一）浆液配制应按设计配合比进行，并随机抽查浆液的各项指标。（二）原材料：水用水表或将浆站一级搅拌池划刻度定量计量；水泥按袋计量，如

43、是散装水泥，可用铲车铲斗多次进行称量，得出其一铲平均值进行计量；粉煤灰用铲车铲斗多次进行称量，得出其一铲平均值进行计量；在注浆过程中，要求用磅称抽查水泥、粉煤灰的数量;（三）浆液拌制过程如图3.2所示：（四）搅拌过程配制浆液时，水泥与粉煤灰准确计量后混入一级搅拌池中搅拌，然后经过滤网注入二级搅拌池搅拌。每次搅拌时间不得低于5分钟，待浆液搅拌均匀后，通过注浆泵注入煤采空区。水泥一级搅拌机（池）（池）tontaoguan二级搅拌机（池）混合搅拌注浆泵注浆孔tontaoguan清水粉煤灰一级搅拌机（池）（池）tontaoguan清水速凝剂图3.2 浆液拌制过程注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，

44、及时记录灌浆过程中发生的各种现象，完成现场测试和原始数据采集，并根据实际情况及时调整浆液配比和注浆方法。第四节 注浆工艺一、注浆系统配置（一）注浆系统构成注浆系统由：料场、一级搅拌池（机）、二级搅拌池（机）、供水系统、注浆泵、注浆管道、封孔装置等组成。注浆系统的平面布置如图3.3及3.4所示。（二）注浆系统技术要求1、料场：堆放材料的料场场地要平整，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌机，使材料便于运输、搬运；要求设有防潮、防雨措施。2、搅拌机：要求能满足正常施工要求。图3.3 注浆系统平面布置示意图图3.4 注浆系统结构示意图3、搅拌池：修建的搅拌池应满足正常施工要求，池为圆柱体，中间设置搅拌系统，使得搅拌后的浆液均匀，符合设计要求，一次搅拌量应5.0m3。4、蓄水池：制浆站应根据施工注浆总量需要，建立数个蓄水池，以保证正常施工，蓄水池建筑规模及要求视工地具体情况而定。5、注浆泵：宜采用80型高杆泵及BW250型泥浆泵。6、压力表：注浆孔压力表最大指数应大于4.0MPa。帷幕孔压力表最大指数应大于6.0MPa。7、封孔装置：注浆孔采用50mm钢管，在管子前端2030cm处焊接一圆形法兰托盘（托盘直径110120mm之间），下入孔内变径处。8、注浆管：采用50mm钢管或PVC管，丝扣或短接连接。二、注浆工