談煤礦采空區(qū)地基處理方法

張 厚 泉

(山西省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，山西 太原 030024)

談煤礦采空區(qū)地基處理方法

張 厚 泉

(山西省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，山西 太原 030024)

通過不同的煤礦采空區(qū)分類、地基處理設(shè)計等級、建筑基底壓力要求，對煤礦采空區(qū)地基處理方法進行了論述，研究結(jié)果可為優(yōu)化、合理、安全利用采空區(qū)場地提供保障，為相關(guān)單位和部門進行工程建設(shè)提供技術(shù)參考。

煤礦采空區(qū)，地基處理，灌注充填法，承載力

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的擴大與建筑用地減少矛盾日趨激烈，對不良地基的處理使用成為緩和上述矛盾的一個積極有效措施。煤礦采空區(qū)場地作為具有典型代表意義的不良建筑場地，其地基處理要求技術(shù)水平高，地基處理費用占工程建設(shè)費用比例大，處理不當(dāng)對環(huán)境負(fù)面影響大。因此，煤礦采空區(qū)地基處理的設(shè)計和施工必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量和保護環(huán)境。本文通過對目前我國煤礦采空區(qū)常用的地基處理方法進行論述，以期為相關(guān)單位和部門進行工程建設(shè)時提供理論參考。

1 采空區(qū)地基處理方法

根據(jù)不同的煤礦采空區(qū)分類、地基處理設(shè)計等級、建筑基底壓力要求，可采用灌注充填法、穿越/跨越法、砌筑法、剝挖回填法、強夯法、堆載預(yù)壓法等措施對采空區(qū)地基進行處理。

1.1 灌注充填法

灌注充填法是目前我國廣泛采用的采空區(qū)治理方法，適用于所有類型煤礦采空區(qū)的地基處理。對采空區(qū)地基發(fā)育的垮落帶空洞、斷裂帶裂隙及彎曲帶離層裂縫均需加固處理的，可采用全灌注充填法，僅對上述對象進行選擇加固的，可采用局部灌注充填法。

灌注材料一般以水泥、粉煤灰、粘土等材料為主。當(dāng)采空區(qū)空洞、裂隙發(fā)育或存在采空區(qū)積水時，可配合灌注砂、石屑、礫石、礦渣等粗骨料。灌注材料的配比應(yīng)按建(構(gòu))筑物地基處理的等級并通過現(xiàn)場試驗確定。漿液水固比宜取0.8～1.0，可摻入適量減水劑，水泥應(yīng)占固相的15%～35%。

灌注量一般按照以下公式進行估算：

Q=(τ·S·M·K·ΔV·η)/(c·cosα)。

式中：S——采空區(qū)地基處理面積，m2；M——采空平均高度，m；K——煤層回采率，%；τ——灌注量損耗系數(shù)，可取1.0～1.2；η——注漿充填系數(shù)；c——漿液結(jié)石率，以試驗或經(jīng)驗確定并不小于80%；α——煤層傾角，(°)； ΔV——采空區(qū)剩余空隙率，%。

質(zhì)量檢驗宜在施工結(jié)束3個月后進行。由于國內(nèi)目前尚無針對工民建的采空區(qū)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，主要參考公路方面的JTG TD31—03—2011采空區(qū)公路設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則及《高速公路采空區(qū)(空洞)勘察設(shè)計與施工治理手冊》(人民交通出版社)，通過鉆孔取芯測定結(jié)石體抗壓強度、孔內(nèi)波速測試、充填率等檢驗采空區(qū)治理是否合格。

1.2 其他方法

對于埋深小于30 m的采空區(qū)，除灌注充填法外，還可以采用穿越/跨越法、砌筑法、剝挖回填法、強夯法、堆載預(yù)壓法等措施進行治理。

1)穿越/跨越法：適用于采空區(qū)地表移動衰退期結(jié)束，采空區(qū)埋深不大于30 m的采空區(qū)場地地基處理。其處理原則是將建筑物荷載直接通過樁基穿越采空區(qū)傳遞到采空區(qū)底板巖石上或跨越采空區(qū)傳遞到采空區(qū)場地兩側(cè)穩(wěn)定地層。

2)砌筑法：適用于非充分采動、采空區(qū)頂板未完全垮落、空洞大、通風(fēng)良好且具備人工作業(yè)和材料運輸條件的采空區(qū)地基處理。采用砌筑法進行采空區(qū)場地地基處理時，施工人員人身安全必須首先進行考慮，其也是該方法是否合適的限制性條件之一。砌筑法竣工后，應(yīng)對建(構(gòu))筑物進行長期變形監(jiān)測。

3)剝挖回填法：適用于采空區(qū)埋深小于20 m，不規(guī)則開采且無重復(fù)開采，建筑基底壓力小于200 kPa的采空區(qū)。應(yīng)根據(jù)采空區(qū)特征，擬建建(構(gòu))筑物體型、結(jié)構(gòu)特點、荷載性質(zhì)，回填材料的選用應(yīng)因地制宜，滿足環(huán)境保護要求。可選用砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰及其他工業(yè)廢渣等?；靥顟?yīng)分層進行，在各層的壓實系數(shù)符合設(shè)計要求后鋪設(shè)下層土。

4)強夯法：適用于埋深小于10 m、覆巖頂板厚度不大于6 m，而且覆巖巖體完整性為極破碎～較破碎、堅硬程度為極軟巖～較軟巖的采空區(qū)。在強夯有效加固深度范圍內(nèi)，承載力能顯著提高?？刹捎勉@探、地球物理勘探、原位測試、夯塌回填量檢驗等方法檢測采空區(qū)夯塌及充填密實效果。

5)堆載預(yù)壓法：適用于采深小于10 m、充分采動、頂板完全垮落、基底壓力小于300 kPa的采空區(qū)。

2 采空區(qū)治理綜合措施

除了采空區(qū)地基處理措施外，還可以通過上部建筑物結(jié)構(gòu)措施，綜合防治煤礦采空區(qū)對擬建或已有建筑物的影響。從建(構(gòu))筑物自身建筑布設(shè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計，煤層開采預(yù)防與保護，采空區(qū)地基處理等多方面協(xié)調(diào)配合，多角度出發(fā)減小采空區(qū)場地建(構(gòu))筑物受采空區(qū)變形的危害。

3 結(jié)語

我國煤礦采空區(qū)地基可采用灌注充填法、穿越/跨越法、砌筑法、剝挖回填法、強夯法、堆載預(yù)壓法等進行地基處理，相關(guān)單位和部門應(yīng)因地制宜，充分發(fā)揮各種方法在采空區(qū)場地使用過程中的穩(wěn)定性作用，為優(yōu)化、合理、安全利用采空區(qū)場地提供保障。

Discussion on foundation treatment methods of mined area

Zhang Houquan

(Shanxi1stHydrogeologicalEngineeringGeologyTeam,Taiyuan030024,China)

Through classifying various mined area, designing foundation treatment grade and demanding architectural foundation pressure, the paper discusses foundation treatment methods of minded area, which will provide some guarantee for optimizing and using mined area and provide technological guidance for engineering construction of relevant departments and units.

mined area, foundation treatment, bored filling method, bearing capacity

1009-6825(2015)05-0053-02

2014-12-09

張厚泉(1981- )，男，碩士，工程師

TU472

A