注漿法在采空區(qū)地基處理工程中的應(yīng)用分析

靜志會 王牧宇

1.唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院 河北 唐山 063000；

2.開灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司東環(huán)坨礦業(yè)分公司 河北 唐山 063000

引言

由于對水資源煤炭資源等的過度開發(fā)，土地建設(shè)的規(guī)模擴(kuò)大，對采空區(qū)處理的不到位，許多地面都已出現(xiàn)沉降的情況，而且沉降的程度也較大。另外一些自然原因和人為原因，也加劇了地面沉降的程度，這就會導(dǎo)致有些居民房主的房屋倒塌，墻體開裂。另外地面沉降也可能會引發(fā)較為嚴(yán)重的交通事故，這是由于地面沉降后，交通道路也會隨之發(fā)生塌陷，這樣就會影響人們的日常生活和日常出行。由此對采空區(qū)要進(jìn)行嚴(yán)格的勘探和處理，提高采空區(qū)地基處理范圍的合理性和準(zhǔn)確性。

1 采空區(qū)的概念

采空區(qū)是人類在采礦時，對采礦區(qū)域過度挖掘，將那片區(qū)域挖空，導(dǎo)致地表或地下出現(xiàn)空洞。采空區(qū)存在著較大的危險，因?yàn)闆]有了土質(zhì)的支撐，會導(dǎo)致周圍的山體出現(xiàn)崩塌。如果在采空區(qū)進(jìn)行建筑施工，會導(dǎo)致建筑的地基受到危險，一般采礦完成之后，都會對采礦區(qū)進(jìn)行回填。采空區(qū)分為露天采空區(qū)和地下采空區(qū)，露天采空區(qū)可以直觀看到，而地下采空區(qū)無法直觀看到，所以在進(jìn)行建筑施工時，需要進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，了解地下的情況[1]。

2 采空區(qū)的危害

采空區(qū)會對人類的地面活動造成較大的影響，如果在采礦完成之后，沒有對采空區(qū)進(jìn)行處理，可能會導(dǎo)致采空區(qū)周圍的建筑物出現(xiàn)下沉，傾斜倒塌等嚴(yán)重情況。因?yàn)榈V物質(zhì)分布不均，所以在采礦完成之后會出現(xiàn)分布不均的采空區(qū)，而且有些采空區(qū)是地下采空區(qū)隱秘性較強(qiáng)，如果在施工過程中或者地面活動時不了解周圍的地質(zhì)情況，很有可能會導(dǎo)致安全事故發(fā)生。如何正確判斷地下采空區(qū)的危險情況，這需要由工程技術(shù)人員對采空區(qū)進(jìn)行空間形態(tài)以及局部范圍分析，對采空區(qū)存在的危害進(jìn)行專業(yè)的分析和評價，并針對相對應(yīng)的問題，制定相應(yīng)的解決措施，避免采空區(qū)影響后續(xù)該區(qū)域的發(fā)展。而且如果需要在采空區(qū)進(jìn)行建筑施工，在進(jìn)行施工前，一定要對建筑地基進(jìn)行專業(yè)處理，保證地基的穩(wěn)定性，避免踩空區(qū)對地基造成破壞。礦山是不斷向下挖掘，在挖掘之后土質(zhì)疏松，雖然經(jīng)過回填，但是在長時間的積累之下，很有可能會出現(xiàn)土地下陷的情況，如果在上面進(jìn)行建筑施工，很有可能導(dǎo)致建筑物倒塌。采空區(qū)一定要做好危險分析了解，在工區(qū)存在的安全隱患，才能夠?qū)χ車娜嗣袢罕娨约爸車捻?xiàng)目工程進(jìn)行更加詳細(xì)，全面的保障。

采空區(qū)如果處理不當(dāng)，有可能會因?yàn)椴痪鶆虺两底饔?，對采空區(qū)之上建筑物的結(jié)構(gòu)帶來損害.嚴(yán)重地會造成筑物的局部發(fā)生開裂、傾斜、甚至倒塌。由于地下采空區(qū)的空間分布沒有明顯的規(guī)律特征.隱伏性較強(qiáng)，而且采空區(qū)頂板處容易發(fā)生冒落塌陷等情況。因此，如何正確判斷地下采空區(qū)的分布范圍.掌握采空區(qū)的空間形態(tài)特征和采空區(qū)的冒落狀況等.一直是工程技術(shù)人員對采空區(qū)進(jìn)行潛在危害性評價的難題.對如何合理制定采空區(qū)治理對策造成困擾。而且，工程建設(shè)會引發(fā)或加劇采空塌陷，所以在含有采空區(qū)的地區(qū)進(jìn)行建筑施工前.一定要確保地基處理的可靠性。地基處理稍有不當(dāng)，將會給建筑物帶來嚴(yán)重的危害。同時，隨著礦山向內(nèi)不斷挖掘，地球?qū)ζ鋲毫Σ粩嘣龃?，采空區(qū)在強(qiáng)大的地壓下。容易造成崩塌。如果不及時做好處理工作，在這種地基上建造房屋會有極大的安全隱患，也會給這些地區(qū)廣大人民群眾的生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的威脅[2]。

3 在煤礦采空區(qū)地基處理中注漿法的原理及意義

采空區(qū)是指低價固體礦床被開采后留下的空間區(qū)域。如不及時處理就會造成礦井坍塌等危險，這就嚴(yán)重威脅著人們的生命財產(chǎn)安全，是社會中存在的較大的安全隱患。注漿法也常稱為灌漿法，是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管將各種能固化的漿液注入地基土當(dāng)中，這樣使得漿體能夠進(jìn)入孔洞和縫隙，起到充實(shí)作用。如此就可以增大地基的承受能力，為采空區(qū)上方的建筑，房屋提供安全保障。注漿法的使用方法有很多，其中運(yùn)用較多的為壓入式注漿。通常來說，壓入式注漿，在無其他外界干擾的情況下，利用內(nèi)外大氣壓差將漿液注入孔洞和縫隙。將注漿法運(yùn)用于采空區(qū)地基處理后，就可以是采空區(qū)避免塌陷，另外起到加固，防止?jié)B漏等作用[3]。

4 注漿法在煤礦采空區(qū)地基處理中的流程工藝分析

4.1 確定煤礦采空區(qū)地基處理的范圍

煤礦采空區(qū)出露于土地表面之中，這不僅會對大氣環(huán)境造成很嚴(yán)重的污染，還會對建筑物的地基造成很大的危害。對于那些沒有出露于地表的采空區(qū)，應(yīng)該對其進(jìn)行嚴(yán)格勘探。確定其能夠承受的重力范圍，最大限度地避免其塌陷。另外在確定煤礦采空區(qū)地基處理范圍時，要考慮到可能會發(fā)生的各種要素，做到全面分析，這樣才可以提高其準(zhǔn)確度和安全性。

4.2 工程前期準(zhǔn)備

做好前期準(zhǔn)備也是至關(guān)重要的，在前期準(zhǔn)備工作中，需要準(zhǔn)備直徑為127毫米的無縫鋼管，另外要準(zhǔn)備制作漿體的各種材料，只有做好了前期工作，才可以更好地為注漿法的運(yùn)用奠定基礎(chǔ)。制作漿體的材料最好就地就近取材，其實(shí)一些工業(yè)上的廢渣就可以被得到運(yùn)用，另外一些施工設(shè)備也要提前準(zhǔn)備到位。對于工程施工人員，可以按小組進(jìn)行分配，做到合理分配。

4.3 設(shè)計鉆孔與放線測量

做好前期的工作準(zhǔn)備后，就需設(shè)計鉆孔的大小和測量放線距離，可以運(yùn)用物理方法計算出注漿孔的各個數(shù)據(jù)。在實(shí)際情況之中，專業(yè)測量人員根據(jù)設(shè)計的圖紙，再利用專業(yè)儀器進(jìn)行分析設(shè)計，以尋求最正確的方法進(jìn)行孔洞開鉆，另外技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，保障孔位誤差不大于0.5毫米。

4.4 漿液制作工藝

第一步，進(jìn)行材料的準(zhǔn)備，根據(jù)漿液使用量的多少計算出制作漿液的各個材料的用量，再計算出需要水的用量，為保障漿液的制作水平，需要對漿液進(jìn)行抽樣調(diào)查，對一些材料用量的抽查更為重要。另外，需要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，求出最合適，最正確的材料配比，保證漿液的制作水平完全符合要求，最后要做到因地制宜，根據(jù)不同采空區(qū)的情況，制作不同的配比材料，對工程進(jìn)行實(shí)際操作，保障漿液的制作工藝。

4.5 壓入式注漿施工工藝

壓入式注漿指的是通過物理方法，利用內(nèi)外大氣壓將液體注入于固體當(dāng)中去，運(yùn)用于對采空區(qū)地基處理當(dāng)中，就是注漿于采空區(qū)部分，通過滲透和擠壓等方式，使?jié){體可以在采空區(qū)停留，經(jīng)過一段時間的沉淀后，與采空區(qū)原先保留的部分形成一個整體，達(dá)到加固地基的目的，減少采空區(qū)的地面沉降。對于煤礦采空區(qū)，為了提高工程的質(zhì)量水平，保障漿液完全注入應(yīng)注入采空區(qū)，首先需要對邊界進(jìn)行注漿，然后再根據(jù)采空區(qū)情況進(jìn)行注漿，由于邊界區(qū)與中間區(qū)差別較大，采用的漿液也就不同。另外漿液的配比要嚴(yán)格按照要求，為了加速其凝聚和跑漿，可以采用石粉進(jìn)行控制，注漿的用量與次數(shù)也需慎重把握。對中間孔的注漿首先需要對孔內(nèi)進(jìn)行清潔，目的是為了保證孔漿液能夠順利注入孔內(nèi)。另外間歇注漿法也運(yùn)用的較為頻繁，這是由于各個采空區(qū)實(shí)際情況不同，所采用的漿液密度也不同。在進(jìn)行注漿時，需要運(yùn)用到注入器，注入器呈漏斗狀，這樣可以避免大量粉煤灰的直接注入，需要注意的是：一定要運(yùn)用純水泥漿液，可以采用一些基本的物理方法，如靜注法和加壓注漿法，這樣可以大大提高漿液結(jié)石率和充填率，提高注漿液對采空區(qū)地基處理的填充水平。另外每分鐘泵量不應(yīng)大于30升，這是為了保障孔口壓力差的穩(wěn)定。

4.6 注漿法處理效果檢測

在整個注漿過程結(jié)束后，根據(jù)依據(jù)《直流電阻率法技術(shù)規(guī)范》、《巖土工程勘察規(guī)范》的要求，對填充物，注漿材料，注漿范圍都進(jìn)行檢測，保障注漿效果良好。

5 施工工藝及質(zhì)量要求

5.1 采空區(qū)治理注漿材料

在對注漿孔進(jìn)行施工時，要遵循先內(nèi)后外，先低后高，分序進(jìn)行的原則，首先要對帷幕孔進(jìn)行施工，其后在對一般的注漿孔施工，同時要嚴(yán)格按照施工要求，科學(xué)的選擇施工技術(shù)，從而保證工程的注漿質(zhì)量。另外施工前，漿液配比試驗(yàn)一定要多次進(jìn)行，以求得更為準(zhǔn)確的漿液配比數(shù)據(jù)。不僅使?jié){液能夠滿足施工，還能更高的提高漿液質(zhì)量。另外注漿材料一定要把控嚴(yán)格，只有每一環(huán)節(jié)都穩(wěn)步操作，才可以更好地對采空區(qū)進(jìn)行治理。

5.2 注漿孔施工方法

注漿孔施工在施工前要對工程的工序進(jìn)行明確，按照工序步驟進(jìn)行注漿。一般帷幕孔先施工，然后再進(jìn)行注漿，最后再按層進(jìn)行注漿。對于孔位要進(jìn)行詳細(xì)的分析，按照不同的孔位進(jìn)行不同標(biāo)準(zhǔn)的注漿，在注漿過程中也要根據(jù)孔洞的情況選用合適的施工方法，保證鉆孔的工藝，確保注漿的質(zhì)量。

5.3 注漿施工方法

注漿的施工方法，首先施工人員進(jìn)行漿液制備。將夜的準(zhǔn)備要根據(jù)工程師的方案標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比，在配比過程中，嚴(yán)格準(zhǔn)備各種材料，然后將材料進(jìn)行嚴(yán)格的分批攪拌，利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行充分的攪拌，在攪拌的過程中，要不斷加入材料，以及相應(yīng)的混凝土材料。在攪拌過程中，一定要把控漿液的硬度，嚴(yán)禁漿液質(zhì)量出現(xiàn)問題。在注漿的過程中，要嚴(yán)格按照注漿的施工工序進(jìn)行注漿，把控角度，把控漿液的流動速度，把控孔位等等，注重細(xì)節(jié)，確保注漿的質(zhì)量。其中在鉆孔的過程中，一定要選擇尺寸合適的鉆孔機(jī)，避免對孔位造成破壞。在注漿過程中，會采用單孔注漿方法，這種方法是將漿液的濃度先進(jìn)行稀釋，然后再進(jìn)行調(diào)稠，在調(diào)和的過程中，要觀測漿液的壓力和各方面的數(shù)據(jù)，再通過設(shè)備對注漿注漿過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。根據(jù)數(shù)據(jù)記錄分析注漿的實(shí)際情況，如果在注漿過程中出現(xiàn)問題，要及時更換注漿方法，減少壓力，避免漿液流失，或者出現(xiàn)過度的氣泡。如果注射的漿液量比較大時，可以采用間歇式注漿施工方法，這樣能夠保證注漿的質(zhì)量，避免漿液中出現(xiàn)過多的雜物。注漿施工方法有很多，在注漿過程中一定要采用科學(xué)的方法，注意注漿的具體情況，仔細(xì)觀測漿液的質(zhì)量，合理利用設(shè)備和注漿手法，提高漿液的質(zhì)量。

6 結(jié)束語

注漿法就是將漿液通過物理方法，利用內(nèi)外大氣壓強(qiáng)，注入于固體當(dāng)中去，漿液配比一定要嚴(yán)格按照要求，這樣才可以達(dá)到治理采空區(qū)地基的最終目的。此方法有許多的優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以用于地下水防滲，還可以提高地基強(qiáng)度，起到加固建筑物地基，防止地基變形的作用，其應(yīng)當(dāng)是治理采空區(qū)地基處理的最優(yōu)方案。其使用的材料多為工業(yè)廢料，不僅可以使資源得到循環(huán)利用，還可以有效地避免地面因采空區(qū)的原因發(fā)生塌陷的情況，在建設(shè)資源型社會的同時也推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。注漿法是對采空區(qū)進(jìn)行整治的最佳選擇，最終目的是為了保障居民的人身財產(chǎn)安全，在解決建筑用地緊缺問題的同時為環(huán)境整治也提供了更優(yōu)的選擇。