采空區(qū)地質(zhì)災害治理鉆探方法選擇

■曹海燕梁雁飛

(1山西省第二地質(zhì)工程勘察院 山西運城044300；2廣西第六地質(zhì)隊 廣西貴港537000)

采空區(qū)地質(zhì)災害治理鉆探方法選擇

■曹海燕1梁雁飛2

(1山西省第二地質(zhì)工程勘察院 山西運城044300；2廣西第六地質(zhì)隊 廣西貴港537000)

在經(jīng)濟極速發(fā)展的今天，礦產(chǎn)資源作為基礎(chǔ)能源之一在世界范圍內(nèi)的需求量越來越大。我國縱然地大物博，但在大規(guī)模的礦石開采供求中，不少礦區(qū)都變成了規(guī)模不一的采空區(qū)。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，一些公路、鐵路、工廠、民居等生產(chǎn)生活設施要進過或坐落于采空區(qū)上。大部分采空區(qū)由于其地質(zhì)松動結(jié)構(gòu)復雜等特點，容易發(fā)生冒落塌陷，影響其上的建構(gòu)筑物和人員安全，成為我國地質(zhì)災害頻發(fā)的重災區(qū)。本文就淺層采空區(qū)治理中的鉆探方法進行探討。

采空區(qū)地質(zhì)災害治理鉆探方法

1　采空區(qū)的形成、危害和治理方法

我國礦產(chǎn)豐富區(qū)最早的采礦活動可以追溯到清朝初期，彼時中國的礦產(chǎn)業(yè)主要以高品位的礦石開采為主，以提煉銀、鉛等重金屬為主要目的。從明末清初之后，我國的礦產(chǎn)品開采業(yè)在礦產(chǎn)區(qū)就一直盛行至今，采礦活動日益高漲，不僅有官方采礦活動、企業(yè)采礦活動，甚至民間自發(fā)的采礦活動也十分盛行。

近年來我國工業(yè)持續(xù)繁榮發(fā)展，國家工業(yè)經(jīng)濟對礦產(chǎn)資源的需求越來越高，致使礦產(chǎn)區(qū)的礦產(chǎn)開采量持續(xù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，造成了我國大量采空區(qū)的存在。我國大部分采空區(qū)由于礦產(chǎn)開采時民間、正規(guī)方式并存，開采方式并不完全規(guī)范合理，因此普遍存在隱伏行強、空間分布規(guī)律性差、冒落塌陷概率大、災害后果嚴重等特點。

對采空區(qū)的治理，通常采用全部垮落、回填、加強支撐、注漿等方式。其治理過程不僅容易出現(xiàn)施工進度慢、工程預算高等現(xiàn)象，其材料需求量也十分巨大，施工安全有一定隱患。為了解決這些問題，我國不少采空區(qū)治理公司與部門都進行了不斷的探索，最終實踐證明，注漿技術(shù)是對采空區(qū)的地質(zhì)災害治理工作比較節(jié)省、徹底、安全的一種方式，是唯一一種能全面充填采空區(qū)本身采空區(qū)上部空隙的方式。

2　采空區(qū)鉆孔注漿治理的鉆探施工技術(shù)探討

采用鉆探施工與注漿技術(shù)相結(jié)合的方式，能夠極大地提高采空區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度，值得在同類采空區(qū)地質(zhì)災害治理工程中被推廣使用。在我國實際工程的采空區(qū)鉆孔注漿治理過程中，鉆孔是建立注漿通道的手段，鉆孔工作對象主要是頂板上部的地層。

2.1采空區(qū)頂板地層分析

采空區(qū)頂板上部地層，比較復雜，各地情況千差萬別，但不外乎沙卵礫石層、土層、巖層幾大類，有由于在資源開采過程中和開采后頂板的自然變形（下沉）和地下水的流失使地層中空隙增大，一般都存在沖洗液漏失現(xiàn)象。基于此，相關(guān)部門可以對新型的沖洗液體系進行研究，比如研制無固相的沖洗液或者低固相的沖洗液和物理性的甲鹽酸沖洗液等多種類型進行沖洗液方面的革新以減少流失現(xiàn)象。從另一方面來說，可以從鉆孔工藝的改進與應用方面來側(cè)面減少沖洗液的漏失與治理采空區(qū)地質(zhì)問題，鉆孔工藝主要列舉以下兩種。

2.2鉆孔工藝

根據(jù)地層，一種鉆孔方法是泥漿鉆進，其優(yōu)點是成孔有保障，鉆進過程中可以采取芯樣，能夠?qū)Φ貙雍筒煽諈^(qū)進行準確判斷，為下一步注漿工作提供所需的各種參數(shù)參考，以實現(xiàn)鉆孔技術(shù)與注漿工作的完美結(jié)合，建立系統(tǒng)的采空區(qū)治理程序。但這種鉆孔工藝的缺點是其成孔速度慢，施工用水數(shù)量大，泥漿可能會充填地層空隙、堵塞部分進漿通道，對注漿效果產(chǎn)生消極影響，阻礙注漿進程。采用這種鉆孔方法進行作業(yè)時，需要嚴格注意鉆孔的大小問題，為注漿提供的通道必須合理適宜才能使?jié){液和采空區(qū)的巖石層更好地形成水泥和砂漿的結(jié)合體。

另一種鉆孔方法是利用空氣潛孔錘鉆進，這種鉆孔技術(shù)是基于回轉(zhuǎn)鉆探的基礎(chǔ)上，通過利用與其現(xiàn)場相配套的泥漿泵所輸送的沖洗液空氣潛孔錘進行沖洗液力量驅(qū)動的方法對破碎巖石施加沖擊力以達到鉆孔目的的方法。這種鉆孔工藝的鉆頭上回轉(zhuǎn)鉆探的沖擊能量強，對巖石結(jié)構(gòu)的沖擊負荷大，因此有成孔速度快，成孔過程不用水，對地層空隙不會產(chǎn)生堵塞，對注漿效果有力的優(yōu)點，能夠極大地提高鉆孔工作的效率，提高鉆孔的質(zhì)量與穩(wěn)定性。但由于這種鉆孔技術(shù)是對我國傳統(tǒng)鉆探工藝的重大改革，是結(jié)合我國現(xiàn)代采空區(qū)實際的鉆探新方法，因此其技術(shù)對高科技型使用人員需求高，對設備的要求更精密，因此其缺點是對地層的判斷主要依靠現(xiàn)場操作人員，對現(xiàn)場操作人員、技術(shù)人員要求高，對施工企業(yè)的管理水平要求也更加嚴格。

然而，無論采用哪種工藝方法，需要共同注意的是在進行鉆孔作業(yè)之前，必須結(jié)合注漿治理區(qū)的實際情況進行科學規(guī)劃，對鉆孔的大小、深度、寬窄等因素及鉆孔結(jié)構(gòu)，施工時需要注意的問題等因素嚴格規(guī)范化，必要時，要設計符合當?shù)夭煽諈^(qū)地質(zhì)情況的工藝具體實施安排。

2.3兩種成孔方法的施工成本

施工成本與工藝選擇和企業(yè)管理水平關(guān)系密切，根據(jù)多年施工經(jīng)驗各方面情況匯總，在以軟柔層為主的成孔過程中，由于其工作難度小，因此泥漿鉆進工藝更為適合，性價比高成本較低，而在以較硬巖層的成孔過程中，空氣潛孔錘鉆的工作效率更高，更能符合其鉆孔要求，因此應用起來成本占優(yōu)。

3　采空區(qū)鉆孔注漿的成孔方法選擇

我國的采空區(qū)往往為復雜型的地質(zhì)問題采空區(qū)，在實際工作中，應當根據(jù)地層情況和注漿目的，選擇鉆孔工藝，具體選擇方法有以下幾種。

（1）一般土層選擇泥漿成孔，巖層選擇空氣潛孔錘成孔，復雜地層可以兩者結(jié)合。

（2）地層中空隙較大，上部建構(gòu)筑物對沉降要求較高的，優(yōu)先選擇空氣潛孔錘成孔。

（3）用水困難地區(qū)優(yōu)先選擇空氣潛孔錘成孔。

（4）對于成本負擔能力較強的項目?？梢圆捎每諝夥囱h(huán)連續(xù)取芯技術(shù)。

[1]付晶波，閆闖，崔艷.復雜采空區(qū)地質(zhì)災害治理鉆探施工技術(shù).《民營科技》.2014年6期.

[2]朱益明，王潤倫，王亞鳳，復雜采空區(qū)地質(zhì)災害治理鉆探施工技術(shù).2013.第十七屆全國探礦工程 (巖土鉆掘工程)學術(shù)交流會.

[3]吳啟紅.礦山復雜多層采空區(qū)穩(wěn)定性綜合分析及安全治理研究.地質(zhì)工程.中南大學. 2010（學位年度）.

[4]吳盛才，徐鵬，賀躍光.高速公路下伏采空區(qū)變形監(jiān)測網(wǎng)設計.《金屬礦山》.2011年2期.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-342-1