煤矿采空区注浆治理工艺研究

煤矿采空区注浆治理工艺研究

白建文

中交一公局第七工程有限公司、河南省郑州市、451450

摘要：就我国目前经济发展状况来说，煤矿开采工艺占了较大的比重。近年来，虽然煤矿采空区注浆治理技术取得了一定的进步，但由于其特殊性，与人民的生命安全息息相关，若在一定程度上制约着地区经济的发展，因此，为了保障煤矿行业在我国的发展能够顺利前行，本文针对煤矿采空区注浆治理工艺进行研究，并对于相关问题制定出具体的改善措施。

关键词：煤矿采空区；注浆治理工艺；研究；改善措施

引言：由于部分煤矿大省，经过长期的煤矿资源开采后，地面会产生不同程度的凹陷，甚至有一些非法的煤矿开采机构，不按照相关规定的要求留设村庄保护煤柱，从而导致房屋主体产生裂缝，影响正常使用甚至危及生命安全。与此同时，采空区还会滞留大量的煤灰，有很大可能性会引发火灾或爆炸，危及周边居民的人身安全及财产安全。粉煤灰是一种由火力发电厂排出的废料，通过处理后，可以作为活性物来使用。将其与水泥以及水按照一定的比例混合后，可制作成一种含有氢氧化钙且相对稳定的化合物。

一、注浆治理工艺在煤矿采空区中的优势

综上所述，在经过大量开采后，由于开采力度较大且相关单位所做的保障措施不到位，机器容易造成自身工程损坏，以至于不能够顺利进行后续工作的情况。因此这就要求我国必须对煤矿采空区的治理工艺进行研究，并结合新时代的注浆治理法，以此来保障我国煤矿开采行业的顺利发展。经过相关调查及对比研究发现，珠江致力公益，在，煤矿采空区中的优势主要有以下几个方面:第一，注浆治理工艺的操作技术难度较小，基本上适用于各种煤矿开采单位。同时，在服务功能上种类较多，可以保证煤矿厂的安全性、稳定性，相较于以往的解决办法来说，减少产生新遗漏及隐患的几率。第二，注浆治理工艺可以在最大程度上缩短填充煤矿采空区的时间，能够使工作人员在较短的时间内完成填充任务。相反，若施工时间较长，则会导致煤矿采空区出现更多的问题，不便于后续工作的进行。因此对于注浆治理工艺，在煤矿采空区中的应用来说，其能够在较短的时间内提升煤矿采空区的安全性及稳定性，帮助后期施工作业的顺利进行。

二、国内采空区注浆浆液使用现状

(一)常用材料

就我国现今煤矿采空区注浆治理工艺来说，注浆材料一般会使用水泥加大量附加剂，因此，附加剂需要单列分类，同时，根据地域的不同，使得附加剂的经济性也不相同，主要使用的材料为煤灰粉，其次便是水泥粘土浆液和水泥砂浆浆液。

(二)采空区常用的注浆方法及特征

普遍来说，近几年来，我国针对煤矿采空区的治理方法主要以以下三种为主：托盘钢管法、套管浇筑法和裸孔法。其中，第一，第二种方法经常用于有覆盖层的地表，而最后一种方法，则常常用于基岩地层。

通常情况下，施工人员在进行套管浇筑法注浆时，首先，会使用相关工具钻孔，在钻治完整肌炎3到5厘米时，会将钻具提升并在相关人员对其进行验收后，以最快的速度将直径为127毫米的套管下入其中；其次将按照比例1:1.5配备好的泥浆注入钻孔中，直至五米深。为了保证浆液能在在套管孔壁快速凝固，需要在浆液中加入规定数据的速凝剂。在此之后，利用相关工具按照所规定的数据将其钻至成孔。通过对实际情况的勘察及分析，得出了套管教做法的优势以及劣势。首先，其优势在于能够缩短时间，降低成孔事故率，增加骨料投入粒径的选择范围。其次，其劣势在于若在施工过程中遇到实孔，套管又不能重复使用，从而增加相关单位的投入成本，相较于其他方面来说，会造成资金的浪费。

托盘钢管法不同于套管法的地方在于，前者是在成孔后进行的。经过相关部门验收合格后，将钢管下部带有托盘的工具放入基岩3至5米的孔中，接着，将稍微较干的砂浆浇到托盘上部，用来减少托盘与孔壁之间的空隙，最后，利用规定的泥浆封孔。在实行注浆作业时，只需要将泥浆泵管路与孔口管路完全对接，便可顺利进行注浆作业。若在此时，需要加入骨料，只需要在管路三通上连接漏斗即可完成。根据实际调查及数据分析发现，托盘钢管法的优势及劣势如下：其优势在于，相较于套管法来说，省时省力且能节约成本，且操作步骤，较为简单；其劣势在于，受其他因素影响，对所投入的骨料粒径有所要求，通常情况下，最大粒径为5mm，这一因素使得其选择范围受到了较大的约束。

而对于裸孔法来说，需要根据现场的实际情况并进行专业的分析与调查，在条件适宜的情况下才能使用此种方法。

三、施工重点难点及关键技术

本篇文章，假设某煤矿开采区需要进行采空区治理，而治理方法则以注浆法为主。以填充采空区与巷道为目的，主要治理过程则是将按照数据配比的化合物，通过钻孔等注入到地下原有的采空区和巷道。即使用相关工具在地表上剥下采空区进行打钻，且打钻方向与其垂直，从而达到使地表与煤矿采空区相互贯通的目的，其次利用注浆工具，将由煤灰粉、水泥以及水混合制造而成的填充化合物，沿注浆管道注入煤矿采空区的冒落带和垮落带之中。因此，煤矿区，由于注入了含有氢氧化钙的混合物而变得相对稳定，由此减少其隐藏的安全隐患。

综上所述，通过对施工重点难点及关键技术进行了分析研究，发现了以下几个相对来说较为重要的施工点，并针对某一施工点对在施工过程中可能产生的事故进行了分析，给出了相应的解决措施。

(一)钻孔

钻孔工艺主要有以下三个方面：斜孔、垂直孔和抽水孔这三部分。与此同时，钻孔工艺的质量水平与施工效率几乎决定了整个工程的施工质量及施工效率，因此，钻孔环节是整个工程中的重点及难点之一。而钻孔的难点则在于以下三个方面：首先，是钻孔的方向。注意工作需要专业的人员对数据进行严密的分析并对钻孔地进行勘查，在一切前提工作准备完成后方可确定钻孔方向；其次便是钻孔的方位，这需要相关人员，对钻孔地进行严格的数据分析，再结合相关数据标准，对于钻孔地点进行实际的勘察测量，在达标后便可确定钻孔方位；最后便是如何安全地穿越岩石破碎带。最后一步，关乎着整个钻孔工程是否能够成功，因此，在实施前，便要对岩石破碎大进行方位确定，并依照所制定的计划进行实地勘察，若发现其不能够承受钻孔穿过岩石破碎带，便要根据相关要求制定新的补救方案或改换方案。

首先，垂直钻孔的重难点在于可能会出现此种状况：在钻孔工具穿过岩石破碎大却并未达到指定注浆部位，并且产生循环液发生严重渗漏的状况时，应组织作业人员立即投放高度粘稠的黄泥球，以此来堵住破碎的裂缝。若此种措施不能阻止循环液渗漏或黄泥球难以塞入时，要改为水泥投放，并立刻停止钻进，在水泥凝固至少6小时后，可继续进行复钻作业。

其次，对于斜孔来说，其重难点在于钻孔的角度与方位。角度要根据设计图纸所规定的相关数据及相关标准来实施钻孔作业。而对于钻孔方位来说，不仅要根据设计图纸的规定，也要进行实地勘察，并使用测量工具对现场位置进行反复确认，确保准备工作的无误。其一重点原则是尽量与快轨保持垂直，同时朝向快轨路基下侧。其二重点原则便是尽量朝向采空区方向，尤其是巷道方向。

(二)注浆效果

综上所述，注浆效果是本工程的重中之重，同时也是难点较大的施工过程之一。总的来说，其施工质量及施工效率是否合格，关乎着整个工程质量的最终评估。在控制注浆效果的诸多因素中，注浆压力是一个较为重要的环节。首先，要根据所设计的，注浆压力在现场进行实地实验，并对实验效果进行专业的评估分析，若实验效果达标，则可组织工作人员开始注浆作业。反之，若注浆效果不达标或在注浆过程中发生意外等状况，需要相关设计部门对设计方案进行整改，并结合实地情况对数据进行分析，整改完毕后要对新的数据进行实验，在合格后方可进入正式的注浆作业。对于本工程来说，注浆压力应控制在合适的范围内。若注浆压力过小，则会使得，注浆过程达不到理想的效果；若注浆压力过大，可能会出现地表冒浆或串浆的情况发生，造成不必要的成本浪费，拖延施工进度。

为了使注浆效果能与注浆压力协调，本文通过对注浆过程中所可能产生的意外状况进行了分析并制定了相应的补救措施，主要有以下几个方面：

注浆中断：在发生注浆中断此种情况时，若不能在规定时间内恢复注浆或灌注浓浆时，出现埋管风险的几率会增大，对于此种情况需要立即提注浆管，防止埋管事故的发生。在其具备冲洗的条件下，要立即对其进行冲洗以便恢复注浆作业。由于采空区的，冲田，物等其他因素限制，从而造成注浆管不能下到规定位置时，要根据设计图纸及时的进行补钻或强力冲洗等，以此来确保注浆能够达到规定位置。在恢复注浆作业时，若观察到注入率明显的变小，要在短时间内及时停止吸浆作业，并依据施工作业前制定的相关补救方案及时进行整改。

串浆：对于本工程中的煤矿采空区来说，其范围相对较大，因此，在实施钻孔作业时，有极大可能会出现串浆的现象。而对于巷道来说，发生此种情况的几率也会因此增长。所以为了尽可能避免串浆的情况发生，相关施工人员应拉长两次施工之间的时间间隔，例如，在第一次灌注完成后，应等待其凝固透彻后再进行后续灌注。

冒浆：即在进行珠江作业的过程中，会发生此种情况：注浆材料会随着细缝或层面往地面流窜，因此相关人员应加强对治理区旁虾池变化的重视程度，倘若一旦发生冒浆现象，则会造成不可挽回的后果。所以，应在满足相关设计标准的前提下，使得在虾池旁的注浆压力减小，并要保证减小后的注浆压力能够满足施工要求。

涌水处理：在施工作业时，若出现溶洞发育或钻孔漏水的情况时，可根据以上措施，对注浆压力进行调整或，在注浆材料中加入速凝材料。在情况必要时，可采用自上而下的分段式注浆方法。

由上述意外状况可以得知，在进行注浆作业时对所设计好的数据进行必要的调整是常常会发生的。这就要求相关人员需要在进行注浆作业前对所设计好的数据进行实践实验，并对实验结果进行分析，制定好补救措施。同时，在施工前应对注浆技术以及所运用到的相关设备，注浆工艺技术要求等方面要尽可能严格，做好准备工作，以此来减少失误的出现。从极大程度上来，防止意外状况出现而导致拖慢施工进度，甚至造成前功尽弃的状况发生。

(三)封孔

封孔相当于整个工序的收尾阶段，封孔作业的好坏直接关乎到整个工程的质量。因此在进行封孔作业时，要根据设计标准对封孔材料进行严格要求，一般情况下，通常采用的材料是农水泥浆或水泥砂浆，运用回填封孔的施工方法进行作业。尤其是在帷幕封孔作业中，封孔的材料以及方式极其重要。

(四)施工顺序

对于大部分行业来说，施工顺序直接关乎到整个工程的质量水平。而就本工程来说，施工顺序的确定，直接关乎到注浆效果，经过研究分析，确定了本工程的施工顺序：

第一，要对排水孔进行注浆作业；第二，根据所设计的施工数据，在对实际底层倾斜方向的，勘察，对采空区地板标高实施作业，并按照由南到北的顺序对帷幕孔进行作业，此后，便是对注浆孔进行作业。最后，结合四个施工阶段，并针对设计图纸进行分析，从而同时进行施工作业。

(五)检测钻孔

有，上述可以得知，钻孔的质量水平决定了整个工程的质量水平，因此，钻孔也被视为工程中的重难点。在检测钻孔时，可将此项工作安排在注浆质量最弱的部位。所以最弱部位的选择成为了钻孔质量检测的关键性举措。根据注浆地点的不同，注浆质量最弱的部位也不同。例如对于煤矿采空区来说，整个注浆质量最弱的部分一般位于采空区最边缘的地段，也可将快轨正下方斜孔中间的位置视为注浆质量最弱的部分之一。而对于巷道来说，相邻钻孔之间的位置往往被视为注浆质量最弱的部位。因此，相关人员要针对最弱部位的不同，对其钻孔进行质量检测，并根据质量检测进行适宜的调整，以此来保证整个工程质量的水平。

四、结束语

对于煤矿采空区的填充行业来说，其对我国的煤矿行业发展有着重大的影响。若煤矿采空区的注浆效果质量较好，则能够对我国的煤矿行业带来较大的积极影响，因此这就要求我国要加强对煤矿采空区注浆治理工艺的研究力度，并加强对此工艺的技术要求，同时大力培养此方面的人才。对于可能出现的施工隐患，要在施工前做好预救措施，尽量减少人为失误。以此来保证我国煤矿行业的顺利发展。

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