承德某采空區(qū)注漿治理檢測(cè)分析與總結(jié)

楊 林

(華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000)

0 引言

承德某規(guī)劃區(qū)內(nèi)采空區(qū)分布廣泛，為了保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)該采空區(qū)進(jìn)行注漿治理，并對(duì)其注漿效果進(jìn)行檢測(cè)。

1 工程概況

對(duì)規(guī)劃區(qū)內(nèi)注漿場(chǎng)地進(jìn)行施工檢測(cè)，注漿前布置7個(gè)勘查性試驗(yàn)孔，注漿后布置7個(gè)檢測(cè)孔，通過(guò)前后對(duì)比和綜合分析，判定規(guī)劃區(qū)內(nèi)的注漿效果。

2 檢測(cè)手段

檢測(cè)手段主要為：漿液充填率檢查；波速測(cè)井法檢查；壓水試驗(yàn)法檢查；結(jié)石體強(qiáng)度檢查；注漿檢測(cè)。

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 鉆孔及漿液充填率檢查

檢測(cè)孔的巖芯采取率均大于85%，檢測(cè)孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)結(jié)石體，結(jié)石體狀態(tài)呈短柱狀及薄片狀，可見(jiàn)柱長(zhǎng)3.5 cm～15 cm，目測(cè)裂隙充填率大于90%。

3.2 波速試驗(yàn)

注漿后在檢測(cè)孔J1,J2,J3,J4,J5,J6,J7中進(jìn)行剪切波速試驗(yàn)，注漿后J1,J3檢測(cè)孔波速信號(hào)完整，波速不小于350 m/s。J2,J4,J5,J6,J7在檢測(cè)孔100 m以下剪切波速值低，上部的信號(hào)連續(xù)完整，波速不小于350 m/s。剪切波速注漿前(橫波)值為367 m/s～1 385 m/s，剪切波速注漿后(橫波)值為510 m/s～1 617 m/s，注漿后明顯比注漿前提高了1.2倍～1.4倍。

3.3 壓水試驗(yàn)

本次共計(jì)完成壓水試驗(yàn)7個(gè)孔，總壓水段96段，除去J1檢測(cè)孔35 m～45 m和J7檢測(cè)孔17 m～27 m超過(guò)50 L/min，其他各壓水段穩(wěn)定流量均小于50 L/min。壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

3.4 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

J1,J2,J4結(jié)石體抗壓強(qiáng)度分別為11.8 MPa,14.00 MPa,17.20 MPa，漿液結(jié)石體巖芯抗壓強(qiáng)度均大于2 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)不能進(jìn)行完整切塊的結(jié)石體巖芯進(jìn)行點(diǎn)荷載試驗(yàn)，以補(bǔ)充結(jié)石體強(qiáng)度抗壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)，點(diǎn)荷載巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度均大于2 MPa。

表1 壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

3.5 檢測(cè)注漿

在鉆孔完成波速測(cè)試、壓水試驗(yàn)等工作后對(duì)檢測(cè)孔進(jìn)行一次性全孔注漿，注漿水灰比為1∶1.1，注漿結(jié)束條件為單位時(shí)間注入孔內(nèi)漿液量小于50 L/min，注漿持續(xù)時(shí)間15 min～20 min，終孔壓力2 MPa。其中J2,J4,J5檢測(cè)注漿量大于K2,K4,K5勘查性試驗(yàn)孔總注漿量的5%。

4 檢測(cè)結(jié)果分析

4.1 橫向比較分析

主要針對(duì)勘查性試驗(yàn)孔采空區(qū)的位置與檢測(cè)孔位置進(jìn)行對(duì)比分析論證。根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告共布置7個(gè)勘查性試驗(yàn)鉆孔，在7個(gè)鉆孔中有4個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)采空區(qū)和冒落帶，如表2所示。

針對(duì)勘查性試驗(yàn)孔取得的數(shù)據(jù)和采空區(qū)冒落帶位置，與檢測(cè)孔取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如表3所示。

表2 勘查性試驗(yàn)孔采空區(qū)位置統(tǒng)計(jì)表

表3 檢測(cè)孔對(duì)應(yīng)的采空區(qū)位置數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

4.2 綜合鉆探取芯、波速測(cè)試、壓水試驗(yàn)、室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及檢測(cè)注漿結(jié)果進(jìn)行縱向分析

1)鉆探及裂隙充填率：7個(gè)檢測(cè)孔的巖芯采取率均大于85%，鉆孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)水泥固結(jié)體，目測(cè)裂隙充填率不小于90%。

2)波速測(cè)試：J2,J4,J5,J6,J7在檢測(cè)深度范圍主要在鉆孔底部信號(hào)拾取困難。深度分別為J2(136 m～140 m)，J4(99 m～145 m),J5(118 m～125 m),J6(130 m～145 m),J7(103 m～114 m)。因地層主要為砂巖和泥巖，泥巖在水中軟化破碎，導(dǎo)致信號(hào)受干擾，剪切波速注漿前(橫波)值為367 m/s～1 385 m/s，剪切波速注漿后(橫波)值為510 m/s～1 617 m/s，注漿后比注漿前提高了1.2倍～1.4倍。

3)壓水試驗(yàn):J1檢測(cè)孔35 m～45 m壓力最大達(dá)到0.8 MPa，流量達(dá)到68 L/min，水從旁邊勘察試驗(yàn)孔流出。該檢測(cè)孔在35 m～45 m處的巖芯比較破碎，地層主要為頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化層，對(duì)比勘查性試驗(yàn)孔K1在35 m～45 m處無(wú)采空區(qū)及冒落帶，且檢測(cè)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明注漿后無(wú)空洞。J7檢測(cè)孔17 m～27 m壓力最大達(dá)到0.25 MPa，流量達(dá)到68 L/min，井口不返水。該處巖芯極其破碎，裂隙發(fā)育，造成壓水試驗(yàn)水量較大，通過(guò)檢測(cè)注漿量分析滿足設(shè)計(jì)要求，綜合分析判斷為地層巖石破碎造成。

4)結(jié)石體抗壓強(qiáng)度：J3檢測(cè)孔在92.00 m～92.40 m,94.00 m～94.20 m有注漿結(jié)石體，呈灰白色，較軟，出露地表風(fēng)化變硬。充填率不小于90%。結(jié)石體抗壓強(qiáng)度均大于2.00 MPa。

5)注漿檢測(cè)：J2,J4，J5檢測(cè)孔檢測(cè)注漿量比勘查性試驗(yàn)孔注漿量的5%分別多出2.1 m3，0.35 m3，1.65 m3。結(jié)合壓水試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析：J2，J4，J5檢測(cè)孔壓水試驗(yàn)時(shí)井口返水，說(shuō)明檢測(cè)孔孔壁破碎，造成注漿量大于勘查性試驗(yàn)孔總注漿量的5%。

5 結(jié)語(yǔ)

1)檢測(cè)時(shí)要了解地層特征，如地層巖性，采空區(qū)位置，地下水情況等，做到檢測(cè)時(shí)更加有針對(duì)性，鉆孔中的檢測(cè)方法可以在采空區(qū)位置進(jìn)行加密的檢測(cè)工作，以達(dá)到檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2)結(jié)石體檢測(cè)，在鉆孔中取得的漿液結(jié)石體，多數(shù)結(jié)石體呈薄片狀、碎塊狀，無(wú)法進(jìn)行切割，進(jìn)行切塊檢測(cè)的結(jié)石體數(shù)量不夠，針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)碎塊狀的結(jié)石體進(jìn)行了點(diǎn)荷載試驗(yàn)，以補(bǔ)充試驗(yàn)數(shù)據(jù)，達(dá)到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

3)波速測(cè)試設(shè)計(jì)為孔內(nèi)波速測(cè)井法，該方法具有局限性，在鉆孔較深，地層破碎的場(chǎng)區(qū)內(nèi)測(cè)試時(shí)，受周?chē)┕じ蓴_影響較大，在檢測(cè)時(shí)應(yīng)避免周?chē)┕?duì)波速試驗(yàn)的干擾，對(duì)于鉆孔較深處采取的數(shù)據(jù)，因橫向打擊枕木傳回的信號(hào)微弱，現(xiàn)場(chǎng)改為縱向打擊枕木采取剪切波速(縱波)，以尋求更好的波速測(cè)試信號(hào)，室內(nèi)整理轉(zhuǎn)換成剪切波速(橫波)。

4)壓水試驗(yàn)時(shí)對(duì)于破碎的地層，且無(wú)地下水的地層，在進(jìn)行壓水試驗(yàn)時(shí)在取得相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，應(yīng)馬上停止壓水，放出水壓栓塞里的水10 min后，應(yīng)立即提鉆，以免造成孔內(nèi)掉塊栓塞被卡，造成栓塞損壞或無(wú)法提鉆，無(wú)法進(jìn)行下一步工作。

5)為了監(jiān)測(cè)水壓栓塞的封堵?tīng)顟B(tài)，在水泵和栓塞之間，設(shè)計(jì)了一個(gè)三通裝置和一個(gè)壓力表，一是方便水壓栓塞放水，二是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水壓栓塞的工作狀態(tài)，根據(jù)壓力表的不同讀數(shù)，判定栓塞是否正常工作及孔壁是否破碎，如果壓力表讀數(shù)偏大，可能孔壁破碎造成，并及時(shí)分析工作原因。

6)通過(guò)鉆探取芯、波速測(cè)試、壓水試驗(yàn)、室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及檢測(cè)注漿結(jié)果表明該場(chǎng)地注漿后取得的效果明顯，各項(xiàng)指標(biāo)明顯提高，通過(guò)橫向比較勘查孔采空區(qū)和冒落帶位置與檢測(cè)孔對(duì)應(yīng)的檢測(cè)情況分析，并結(jié)合5項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行縱向分析論證，注漿工程達(dá)到了預(yù)期的治理效果。