建筑地基采空区注浆充填及检测技术

概述了我国采空区地表建筑概况,介绍了某矿拟在采空区地表新建住宅楼的基本情况,根据该采空区特点,采取了采空区注浆充填处理。在工程实践的基础上,提出了注浆充填有关技术工艺、参数的确定方法,及注浆效果的检测技术等。本工程的浆液扩散半径达到了10～30m,钻孔间距为10～15m;注浆充填率取0.85,浆液结石率取0.85;外加剂水玻璃的用量为3%～5%。检测结果表明,充填结石体强度满足设计要求。     

冶西煤矿采空区地基注浆加固技术

对冶西煤矿采空区用注浆法充填采空区及上覆的裂隙冒落带，以求加固地基。灌注材料选用水泥和粉煤灰，水固比为１∶１．５。灌注浆液的结石体充填率达７５％以上，由于地基加固的结果，采空区上方的路基承载力满足了高速公路对路基承载力的要求。     

冒溪煤矿建筑物下急倾斜煤层充填开采地表变形预测

为解决冒溪煤矿南翼煤层在建筑物下采煤引发地表变形移动问题,采用倾斜分带斜切分层充填采煤法,运用FLAC3D软件建立地表移动规律模型,计算南翼区域V9b号煤层-80～0 m阶段地表移动参数,并分析充填率为0、80％、85％、90％时地表变形移动规律.研究结果表明:充填率0时,地表最大水平变形8.40 mm,最大倾斜14....     

煤矿开采覆岩离层注浆浆液配比优化试验研究

覆岩离层注浆充填技术是一种煤矿绿色开采新技术,能有效控制离层上方的地表沉陷,对保护地表建筑物安全及生态环境稳定具有重要意义。为了探究离层注浆浆液最优配比,选取水固比、固相比、水玻璃掺量和悬浮剂掺量4个浆液性质的主要影响因素,采用正交试验和单因素试验的方法探究各因素对浆液的相对密度、黏度、析水率和结石率的影响。试验结果表明,水固比是控制浆液性质的主控因素。其他影响因素中,固相比对黏度影响较大,水玻璃掺量对析水率、结石率影响较大。单因素实验中,各电厂粉煤灰浆液随水固比减小,浆液析水率减小,结石率增加,黏度增加,即浆液中粉煤灰质量比越大,浆液稳定性和填充效果越好,但扩散半径越小。随着水固比减小,达到某一水固比值后,浆液黏度将显著增大。不同电厂粉煤灰浆液性质不相同,因此在注浆前对拟用粉煤灰进行试配是必要的。     

黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能研究

为了研究黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能,开发了一套室内富水岩溶浆液结石体渗透系数测试装置.通过室内试验,模拟了不同注浆参数和地层排水速度下黏土固化浆液充填富水岩溶的注浆过程,得到了浆液结石体的完整试样,测得了岩溶水养护下试样的渗透系数.试验结果表明:黏土固化浆液具有良好的加固防渗性能,岩溶水养护下28d渗透系数可达1×10-6 cm/s,完全满足富水岩溶充填注浆防渗设计要求;各因素对结石体渗透系数影响程度依次为注浆压力、浆液水固比、地层排水速度,且结石体渗透系数与浆液水固比、地层排水速度呈正相关关系,与注浆压力呈负相关关系.对于实际注浆工程,在地层排水速度一定的情况下,可通过调节注浆压力、优化浆液水固比等方式,来获得较优的结石体抗渗性能.通过电子显微镜扫描进行微观分析可知:微观结构上的差异与宏观结石体渗透系数的变化规律一致,随着注浆压力的增大,颗粒间间距逐渐减小,结石体电镜结构形态依次表现为松散絮状、松散片状、较密实团状及密实板状,结石体密实度进一步提高.     

水泥-红黏土注浆堵水性能试验及现场应用研究

为解决纯水泥浆注浆成本高、结石率低及凝结时间长等问题，对水泥-红黏土注浆材料进行研究。通过试验，分析水固比和红黏土掺量对浆液析水率、结石率、流动度、黏度及凝结时间的影响规律。结果表明，水固比一定时，浆液中红黏土掺量与析水率呈负相关，与结石率呈正相关；纯水泥浆液中掺入红黏土，流动度减弱，掺入红黏土可有效降低浆液凝结时间，浆液凝结时间与红黏土掺量呈负相关。浆液水固比为0.8,红黏土掺量为50%时，效果较优，初始黏度低，流动度接近纯水泥浆液，与传统水泥浆液相比，凝结固化时间低，析水率低，结石率达95%以上；通过现场工业试验，单孔每米注浆可节省水泥量约213 kg,大大减少水泥用量，降低注浆成本，检查孔检测注浆后透水率为3.52 Lu,防渗堵水效果较好，对地下水进行有效拦截，保证矿山安全可持续开采。     

采动覆岩隔离注浆充填技术在淮北矿区的应用

针对淮北矿区村庄压煤严重、迁村采煤困难这一难题,结合淮北矿区地质采矿条件,开展了"采动覆岩隔离注浆充填技术"试验与应用。分析了注浆充填的技术原理、设计方法与工程控制原则,将分析结果成功应用于刘店煤矿1044工作面注浆充填工程中。通过实施注浆充填,共注入粉煤灰67 340t,压实注采比达29%。实测地表最大下沉0.149m,注浆充填减沉率85.1%,建筑物没有任何损坏,表明隔离注浆充填技术在不迁村采煤中有重要的应用前景。目前,该项技术已在淮北矿区全面推广应用。     

交错式充填对采空区上覆岩层的影响

针对充填开采成本较高、条带开采煤炭采出率较低等问题,根据某矿的地质资料,运用FLAC3D软件模拟交错式充填法和垮落法开采过程中上覆岩层的应力分布、垂直位移变化情况.结果表明：当采高为1 m、煤层距地表178.8 m时,垮落法开采的采空区中部出现0～4.1 MPa的拉应力;交错式充填的采空区上部压应力为2.0 ～3.0 MPa,采空区充填区域压应力为3.0 ～4.0 MPa,应力均小于原岩应力.垮落法采空区中部上覆岩层位移最大,向两侧逐渐减小;交错式充填采空区上覆岩层的位移较小,最大下沉量为0.006 m.在降低充填成本的情况下,交错式充填法能够有效控制采空区上覆岩层应力分布和下沉量,为“三下”采煤提供理论依据.     

充填体注浆补强技术研究

充填体注莱补强。就是在建筑物下综合机械化充填采煤技术的基础上，对架后充填区域采用粉蝶灰．水泥浆．高水材料和水分别配置相应浆体，通过注浆管道输送到井下，熏后到达工作面采空区充填区域内预埋的注浆管，适时对松散充填体加固，形成以较高密实度和强度的充填体为主的上覆岩层支撑体系，有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内，实现村庄不撮迁，安全开采建筑物下遗留煤柱。试项目的成功实施，取得了较好的技术经济效果。     

离层带注浆的稳定性及其改进措施

分析了使用不同浆液在离层带注浆、防止地面沉陷的稳定性，指出使用可固结浆液进行部分充填时，主要决定于浆柱的强度和顶板的结构；而使用湿法注浆时，则可以区分为可流动浆液和被吸附的、结合的浆液；由于前者可以在空间自由流动，在相邻采区开采时，浆液就发生失稳现象，为了改进注浆的稳定性，其措施为：一、选择注浆层位在可崩解的岩层层位并控制用水量；二、通过一定的采矿和注浆方法，使浆液处于自封闭的状态。     

裂隙岩体注浆结石体收缩变形与抗剪强度

为了提高裂隙岩体的力学性能,保证工程的质量和安全,采用水玻璃-水泥混合注浆液对裂隙岩体进行加固。通过直剪试验、显微镜实时观测试验,研究注浆结石体的强度与变形特性,以此评价水玻璃-水泥混合液作为注浆材料的可行性。试验结果表明,水玻璃-水泥混合注浆液有效的提高了裂隙岩体的力学性能。水玻璃-水泥注浆溶液不但改变了裂隙岩体的微结构、裂隙率和岩体的物质组成成分,使岩体的致密度和强度增加;而且注浆溶液在岩体结构面中凝固后对结构面进行填充加固,有效的提高了注浆结石体的黏聚力c,增强了注浆结石体抵抗外力破坏的能力。裂隙率对注浆结石体的强度影响显著,随裂隙岩体裂隙率的增加,注浆结石体(裂隙岩体与注浆材料经过物理化学变化后形成的结合体)的抗剪强度减小;在裂隙率相差不大时,裂隙岩体的裂隙条数对注浆结石体的抗剪强度有重大影响,随着裂隙条数的增加,注浆结石体的抗剪强度减小。在注浆结石体抗剪强度减少过程中,注浆结石体的黏聚力c不断减小,内摩擦角φ基本保持不变。注浆结石体在第12 d时达到最佳抗剪强度,而水玻璃-水泥质量比为1.3∶1注浆液工程性能最为理想,期最佳抗剪强度为6.243 MPa。     

充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论及应用研究

充填开采是解决煤矿开采造成的环境问题,控制地表沉陷的有效技术途径之一.通过分析地表沉陷的形成过程及控制机理,提出了充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论,推导出了地表沉陷盆地体积计算公式.依据该理论进一步提出了控制地表沉陷的技术途径,包括提高采空区的充填率、提高充填料浆及充填体的物理力学性能及增大上覆岩层滞留空隙体积等.工程实践表明,充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论在煤矿膏体充填开采实践中得到了成功应用.     

水泥-水玻璃双液注浆材料工程性能及孔隙结构

水泥-水玻璃双液注浆材料由于其凝胶时间短、早期强度高、材料经济且来源广泛等诸多优点,而被大量用于工程注浆堵水中.通过黏度试验、凝胶时间试验、线膨胀试验与低温氮气吸附试验,深化了对双液注浆材料基本性能的认识,同时结合试验结果提出最优双液注浆材料配合比.凝胶时间试验表明,在水泥掺量增加、温度升高的过程中,浆液的凝胶时间从148~367s减少到71~211s;黏度试验表明,由20℃升温到50℃时,黏度从10.39~178.57m2/s非线性降低到6.84~83.58m2/s,浆液表现出明显的非牛顿流体的特性;浆液结石体低温氮气吸附条件下,浆液孔径分布在2~10nm,浆液孔隙分布均匀,不易发生渗漏现象;凝固后的浆液结石体线膨胀系数在30℃到60℃有下降趋势,但浆液仍表现为热膨胀性,而在大于70℃时线膨胀系数变为负值,浆液结石体出现收缩性质.     

某铁矿充填法采矿引起的地表变形的Flac分析

地下采矿必然会引起采空区围岩的崩塌,围岩向采空区的移动可能涉及到地表,造成地表的陷落．采用充填法,留矿柱法等措施能够减轻地表的沉降．本文借助Ansys进行网格划分后,将其导入Flac数值计算软件中．Flac软件能模拟开采、回填、再向下开挖、再回填等过程,与实际开采和充填一致．对金山店铁矿东区分别进行不充填、20％充填、50％充填的地下开采进行模拟,研究采矿引起的地表沉降问题．分析得出下盘稳定性好于上盘,水平位移和垂直位移在量级上相当,充填越多越能减轻地表沉降．     

高速公路下采空区充填注浆治理技术研究

介绍了高速公路下采空区充填注浆治理技术,详细阐述了注浆参数设计、注浆工艺及在注浆过程中出现突发情况时的处理措施,对采空区注浆技术具有一定的借鉴价值。     

大掺量粉煤灰注浆充填材料试验研究

为了解大掺量粉煤灰的水泥粉煤灰注浆材料的物理力学性能，通过室内试验，探讨了在大掺量粉煤灰情况下，不同水灰质量比，固相质量比及不同外加剂用量与硬化体抗压强度，浆体凝结时间，流动度、粘度、结石率之间的相互关系，试验表明，随粉煤灰掺量的增加，硬化体抗压强度、浆体流动度降低，而凝结时间延长，结石率和粘度增大；硬化体早期强度较低，后期强度有较大增长（120d后仍有所增长）；适量水玻璃的掺入（水玻璃占水泥质量分数不大于3％）使凝结时间缩短，结石率增大，但导致硬化体抗压强度降低，浆体流动性变差；浆体凝结时间较长，水灰质量比（0．7－1．0）：1．0，粉煤灰掺量质量分数为60％－90％时，初凝一般大于12h，终凝一般大于20h。     

袖阀管注浆技术在宜万铁路石院子隧道浅埋滑坡坍方地段地表综合整治施工中的应用

宜万铁路石院子隧道位于宜昌长阳县,为双线铁路隧道,隧道最大埋设45m,隧道近平行穿越长阳背斜的北西翼,洞身为页岩,强～全风化,薄层状,表层风化为碎块状,岩体较破碎,进口段（DK84＋920～DK85＋110）线路右侧下方为正在施工的沪蓉西高速公路,铁路与公路中线平面相距62～103m,路肩高差14～16m,2007年2月隧道进口段下临的高速公路路堑边坡开挖引起隧道上方地表产生溜滑裂隙,并逐渐发展,形成沿土石界面的浅层工程滑坡,在滑坡段地表综合整治施工中采用袖阀管注浆对该滑坡体一定范围内的围岩进行注浆加固。随着工程技术的发展,袖阀管注浆技术的应用范围取得了进一步的拓展,文章结合工程实践介绍了袖阀管注浆技术在浅埋滑坡坍方地段加固围岩的应用情况。     

采空区岩体粗糙单裂隙中浆液扩散机理研究

以某采空区岩体粗糙裂隙为研究对象,基于有限元软件COMSOL Multiphysics构建了三维粗糙单裂隙注浆模型,分析岩体裂隙中的浆液流动规律,研究了不同的裂隙面粗糙度、开度、注浆压力、裂隙倾角及浆液黏度影响的浆液扩散机理。结果表明,裂隙面粗糙度影响浆液的扩散面轮廓,粗糙度越大,浆液扩散阻力越大,浆液扩散各向异性越强;注浆速率与开度为二次多项式关系,裂隙开度越大,注浆速率的损失越小;注浆压力对浆液扩散轮廓的影响较弱,但改变了浆液的扩散半径,且注浆压力与扩散半径为正相关、与注浆速率呈二次多项式关系,注浆压力越大,注浆速率的损耗越低;浆液黏度并不影响其扩散的各向异性,仅改变浆液扩散的范围。研究成果表明了采空区粗糙裂隙中的浆液扩散机理,为采空区注浆范围的预测及加固决策提供了理论支持。     

合肥地铁盾构施工浆液配比优化试验研究

盾构施工中同步注浆即通过注浆泵及注浆管将浆液材料填入盾尾间隙,同步注浆材料是决定注浆成败的关键因素之一,直接影响注浆成本、注浆效果、注浆工艺等。针对目前有关膨胀土层同步注浆浆液配比研究缺失这一问题,基于合肥特殊的工程地质条件,以合肥地铁1号线工程中使用的浆液材料为研究对象,通过室内试验,采用单因素与正交设计相结合的试验方法,对浆液材料水泥、粉煤灰、砂、膨润土、水不同配比下浆液的析水率、抗压强度、黏度、结石率进行极差分析。结果表明:同步注浆的配比是影响浆液抗压强度和析水率的关键指标,并提出了适合膨胀土地层条件下地铁盾构同步注浆浆液的优化配方,对类似地层条件下浆液配比的选取具有参考价值。     

煤矿采空区场地工程建设适宜性分析

采用钻探探查、InSAR技术分析、剩余变形理论计算和荷载影响深度计算等方法,对煤矿采空区场地的覆岩特征、地表剩余变形对工程建设影响程度和工程荷载引起采空区活化程度进行了计算和分析.结果表明,该采空区导水裂隙带发育高度平均值为42.8 m,局部仍存在未完全塌陷的采空空洞;研究区地表变形已进入衰退期,当未进行大规模工程建设时,地表会一直保持稳定状态;当研究区堆载高度超过255 m后将引起采空区局部活化,随着堆载高度的进一步增加,采空区活化面积将进一步加大,当堆载高度至280 m时,将引起场地采空区的大面积活化.为保障工程建设和生产运营的安全,一般将对采空区采取灌浆充填等措施进行工程治理,经检测合格后方可进行工程建设.