淺析注漿填充法在采空區(qū)治理中的應(yīng)用

高鵬

摘 要：在現(xiàn)階段的礦山的開采過程中，在采空區(qū)的治理方面存在許多問題，文章分析了采空區(qū)圍巖特點，總結(jié)介紹了應(yīng)用注漿填充法進(jìn)行采空區(qū)治理的工藝方法，對采空區(qū)治理施工具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：采空區(qū)；注漿填充；礦山生產(chǎn)

引言

礦山是一種統(tǒng)稱，它指進(jìn)行開采工業(yè)原料（如煤炭、鐵、銅等工業(yè)原料）或者稀有礦石（如金、玉等）的施工場地。針對現(xiàn)代礦山開采工藝的需要，礦山開采一般由若干個露天開采場地、地下礦井系統(tǒng)和開采系統(tǒng)以及地面辦公和調(diào)控設(shè)施等。由于現(xiàn)階段的礦山開采技術(shù)還存在缺陷，無法保證開采過后的采空區(qū)充分滿足施工安全要求，由于危險因素的存在，會對開采工作面及對應(yīng)地表造成不同程度的影響，甚至?xí)l(fā)冒頂、突水、塌陷等工程事故[1]。因此，必須積極應(yīng)用先進(jìn)的治理工藝技術(shù)，對采空區(qū)進(jìn)行有效的安全控制，保證施工及生產(chǎn)安全。注漿充填是較成熟的采空區(qū)治理工藝，由于其治理效果明顯、工藝簡單、工程造價小等特點，在礦山開采采空區(qū)治理中得到廣泛應(yīng)用[2]。

1 礦山生產(chǎn)中的問題

1.1 生產(chǎn)系統(tǒng)不健全

現(xiàn)代礦山生產(chǎn)要求，完整的生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括運輸、通風(fēng)、壓氣和供水等設(shè)施。只有滿足上述各部件設(shè)施的要求，才能保證回采工作正常進(jìn)行。特別注意的是應(yīng)當(dāng)充分保證系統(tǒng)中各個設(shè)備組件的安全，這樣才能實現(xiàn)生產(chǎn)的正?；约皩崿F(xiàn)長期的安全生產(chǎn)。但是，由于當(dāng)時生產(chǎn)水平的限制、管理機(jī)制的不科學(xué)以及對安全生產(chǎn)的重視不夠等原因，起初在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計時，沒有建設(shè)完整的維持礦山安全生產(chǎn)的主系統(tǒng)。有些企業(yè)雖然安全生產(chǎn)系統(tǒng)較為完善，但是在生產(chǎn)過程中沒有對實時維護(hù)工作足夠重視，這對礦山開采生產(chǎn)帶來了很大的安全隱患[3]。

1.2 缺乏高素質(zhì)人才

隨著我國礦山開采的迅猛發(fā)展，相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)及工藝也得到了快速提高。但是現(xiàn)有的技術(shù)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)要求，造成專業(yè)技術(shù)人才的嚴(yán)重不足，特別是具有豐富實踐經(jīng)驗，并且有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)的高素質(zhì)人才少之又少。上述問題在大多數(shù)民營企業(yè)和一些國營企業(yè)中尤其突出，有些企業(yè)甚至由于專業(yè)人員不足，不能有效利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，而由于管理人才的不足又使得在生產(chǎn)管理過程中難免存在漏洞，而一旦發(fā)生生產(chǎn)事故，很難保證得到及時科學(xué)的處理。正是由于專業(yè)人員的不足，在生產(chǎn)過程中的安全預(yù)防及事前應(yīng)對措施很難保證合理科學(xué)的規(guī)劃安排，由此大大降低了采礦生產(chǎn)工作的安全性。

1.3 安全管理薄弱

通過對以往的生產(chǎn)事故進(jìn)行總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行礦山生產(chǎn)時發(fā)生事故的最主要原因是在生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)人員大意或者基本生產(chǎn)技術(shù)的缺失，同時安全管理環(huán)節(jié)的疏忽以及缺乏科學(xué)性也是發(fā)生事故的主要原因。雖然當(dāng)今我國的礦山生產(chǎn)技術(shù)及工藝在某些方面已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，但是安全管理環(huán)節(jié)的薄弱依然使得我國礦山生產(chǎn)蒙受重大的、不可挽回的損失。

1.4 生產(chǎn)工序繁雜

地下采礦生產(chǎn)作業(yè)是一種相對較復(fù)雜的生產(chǎn)過程。在生產(chǎn)過程中要受到許多外在因素影響，當(dāng)遇到復(fù)雜的或者較差的地質(zhì)條件時，極大的增加了生產(chǎn)的困難程度，給生產(chǎn)增加了嚴(yán)重的安全隱患。由于生產(chǎn)工序的復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境的惡劣及不確定性，在進(jìn)行井下作業(yè)時，操作稍有不當(dāng)即有可能造成嚴(yán)重的安全事故。同時在生產(chǎn)過程中，如果處置不當(dāng)，產(chǎn)生的有害氣體或者粉塵對生產(chǎn)人員及生產(chǎn)本身也會帶來不利影響[4]。

2 采空區(qū)特點

依據(jù)開采工程的特點，如采空區(qū)上部特點，開采范圍、開采深度等，采空區(qū)具有不同的特點：

（1）采空區(qū)附近的圍巖穩(wěn)定性較低。由于受到開采生產(chǎn)的影響，采場周圍的圍巖受到嚴(yán)重的擾動，從而極大降低了圍巖穩(wěn)定性，一般在礦山開采過程中上覆巖層會產(chǎn)生破碎帶、裂隙帶和下沉帶。

（2）對采空區(qū)難以進(jìn)行精確分析。由于采區(qū)工程地質(zhì)資料有限，對于上覆巖層的地層特點、含水特點等不能實現(xiàn)精細(xì)測定，從而影響了采空區(qū)的分析精度。

（3）對地表安全造成影響。在采礦生產(chǎn)過程中，由于采空區(qū)的影響，導(dǎo)致上覆巖層下沉，最終影響地表地層穩(wěn)定，最終對地表建筑安全造成不利影響，同時對當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及礦區(qū)帶來安全隱患。

3 注漿充填工藝

在進(jìn)行注漿充填進(jìn)行采空區(qū)治理時，首先應(yīng)當(dāng)對需治理區(qū)域進(jìn)行細(xì)致的地質(zhì)勘查，把握地質(zhì)特點及破壞程度，為注漿治理提供科學(xué)依據(jù)。

3.1 選擇鉆孔位置

在進(jìn)行鉆孔位置選擇時，需要考慮兩種因素：一是應(yīng)盡量靠近治理區(qū)域；二是為注漿治理留有足夠空間。同時應(yīng)該考慮施工安全需求，如選擇地點應(yīng)有利于工作通風(fēng)以及漿液排出等。

3.2 注漿前的準(zhǔn)備工作

該項工作對于注漿工作的順利進(jìn)行有至關(guān)重要的作用。首先應(yīng)當(dāng)對所需的設(shè)備儀器進(jìn)行全面的檢修測試，如對工程車輛、鋼繩、注漿泵等進(jìn)行檢修，同時對道路、水路、電路等進(jìn)行安全排查，充分保證施工中工作人員安全及器械的正常運轉(zhuǎn)。此外，應(yīng)當(dāng)做好突發(fā)事件的緊急預(yù)案，保證能夠科學(xué)及時的應(yīng)對突發(fā)事件。

3.3 鉆孔施工

應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)特點及注漿治理要求進(jìn)行鉆機(jī)參數(shù)、位置的選擇。根據(jù)以前的注漿施工特點，一般在栽管5～7天后抗壓力一般可以到3kg/cm2，此時可以認(rèn)為滿足注漿要求，可以進(jìn)行注漿。在進(jìn)行注漿時，應(yīng)當(dāng)充分考慮外在因素的影響，如當(dāng)注漿環(huán)境溫度過低時，應(yīng)當(dāng)采取延長凝固時間、添加速凝劑等措施保障注漿凝固質(zhì)量。在進(jìn)行注漿作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)保證注漿孔時刻通暢，同時應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生掉塊現(xiàn)象發(fā)生。

在鉆探注漿進(jìn)行采空區(qū)治理的同時，應(yīng)當(dāng)按照工作規(guī)程檢測鉆孔和注漿的質(zhì)量。其檢測標(biāo)準(zhǔn)包括：第一，當(dāng)階段性注漿工作完成后，應(yīng)當(dāng)及時對治理區(qū)域進(jìn)行鉆孔檢測，檢查頂部的漿液是否存在裂縫現(xiàn)象，如果出現(xiàn)，則會嚴(yán)重影響注漿治理質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)及時采取合理的應(yīng)對措施，如進(jìn)行補(bǔ)漿等，保證注漿質(zhì)量；第二，檢測漿液的力學(xué)特性，應(yīng)當(dāng)對每次使用的漿液進(jìn)行力學(xué)實驗，從而指導(dǎo)現(xiàn)場配漿，保證漿液能夠充分發(fā)揮相應(yīng)的效用；第三，保證鉆孔質(zhì)量，鉆孔角度偏差、方位角偏差應(yīng)當(dāng)控制在一定范圍內(nèi)；第四，封堵墻的抗壓能力應(yīng)當(dāng)不小于22MPa。

4 結(jié)束語

文章系統(tǒng)分析了當(dāng)今礦山開采存在的問題，同時在分析采空區(qū)圍巖特點的基礎(chǔ)上，總結(jié)介紹了應(yīng)用注漿填充法進(jìn)行采空區(qū)治理的工藝方法，對采空區(qū)治理施工具有指導(dǎo)意義和工程價值。

參考文獻(xiàn)

[l]郭廣禮，鄧喀中.采動破裂巖體地基注漿加固及其檢測技術(shù)[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，29（3）：293-96.

[2]劉慶順，蘇林祥.注漿充填技術(shù)在處理大巷冒頂區(qū)中的應(yīng)用[J].河北煤炭，2005（5）：18-19.

[3]張俊英，王金莊.建筑地基采空區(qū)注漿充填及檢測技術(shù)[J].西安科技學(xué)院學(xué)報，2004，24（2）：151-154.

[4]林宗元巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.