采空区处治方案

采空区处治方案

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二OO八年十月三十日

目 录

一、工程概况 1

二、采空区处治目的 3

三、主要施工方法及要求 4

1处治方法 4

2处治方法 4

2.1处治方案的选取择 4

2.2采空区处治范围 4

2.3灌浆孔 5

2.4浆液配合比设计 5

2.5采空区注浆量设计 5

2.6工程量 5 3注浆工艺 6 3.1注浆系统 6 3.2施工工艺及要求 6 四、工程质量检测 9 1施工过程中的工程质量检验 9 2施工结束后工程质量检验和验收 五、工程进度计划 11 六、施工安全 11 1安全生产目标 11 2安全生产保证体系 11 3安全生产制度 11 3.1安全交底制度 11 3.2安全技术措施审批制度 11 3.3安全例会制度 11 3.4安全生产管理制度 11 3.5安全检查制度 12

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3.6生产安全事故处理制度 12

一、工程概况

我标段主采空区为铝土矿采空区，位于王家庄村东北约300m，地貌为黄土和基岩缓坡。采空区影响主线范围K4+050～K4+200（长度150m）、K4+450～K4+700（长度250m）和K5+400～ K6+300（长度900m），工程类型均为路基。

根据地质勘查报告，铝土矿赋存于石炭系中统本溪组（C2b）下部，采空区埋深6～44m，巷道式开采，采厚1.5～2.5m，回采率20%，岩层产状120oo∠8o，铝土矿顶底板均为泥岩。

路线影响范围内共10个井口。巷道宽度1.4～2.0m，巷道高度1.1～2.0m。

我标段铝土矿采空区分布于黄土丘陵低山区。地面高程680～700m，山坡以中缓坡为主，地形起伏较大，沟谷发育。山坡顶部覆盖为第四系的Q3 、Q2 黄土，黄土覆盖较厚且下伏岩性为泥页岩路段，部分路段出露有第三系静乐组红粘土。植被以农作物为主。

我标段采空区影响主线长度1300m，预计空洞体积13753m3，平定北连接线上煤矿采空区影响长度2330m，采空区剩余空洞体积195725m3。同时，根据地勘报告我标段内尚有平硐、竖井如下表：

二标平硐竖井一览表： 序 号 1 井口 编开拓 方里程桩号 号 L7 式 平硐 及位置 K4+510左40m 巷道尺寸 开（停）采年埋深 （m） 宽度（m） 高度（m） 限 1.5 2.0 85年—92年 13.0 2 3 L9 L11 平硐 平硐 K4+595右2m 2.5 K4+0左30m K5+510右26m K5+740左40m K5+820左20m 2.0 3.0 2.4 87年—92年 8.5 87年—92年 5.5 4 L18 竖井 1.0 年—92年 15.0 5 L27 平硐 1.7 1.9 58年—93年 7.0 6 7 8 L28 L29 L34 平硐 平硐 竖井 2.0 2.0 2.0 58年—93年 8.5 58年—93年 9.0 K5+820左5m 2.0 K5+0右30m K5+875右20m K6+000左50m K6+030左40m K6+000左30m K6+200 1.0(直径)12.0(深度） 58年—93年 12.0 1.0(直径）12.0（深度） 2.7 1.3 9 L35 竖井 58年—93年 12.0 10 L36 平硐 87年—93年 15.0 11 L37 不详 15m直径塌陷坑 87年—93年 8.0 12 13 L38 L43 平硐 平硐 1.4 2.0 1.1 1.8 87年—93年 8.0 87年—93年 15.0

二、采空区处治目的

由于采空区地存在，使得地基承载力下降，不能满足公路路基荷载及正常使用地要求，故必须要对采空区进行处治。采空区处治后，地基变形应满足公路工程对地基稳定性的要求，即：经处治后的采空区，在公路施工和运营过程中，地基能有效地承受公路和车辆荷载，不产生破坏和影响公路工程正常使用的变形，保证公路安全营运。

三、主要施工方法及要求

1处治方法

我标段采空区主要为路基，根据设计给出地处治设计，采用井下巷道干浆砌片块石法和全充填压力注浆法来处治铝土矿采空区。

注浆法主要参数如下：

（1）围护带（B）：路基B取值10米。

（2）注浆材料：水泥、粉煤灰比固相比为1.5:8.5。

（3）注浆压力：终孔压力为1.0～1.5Mpa。

（4）充填率：85～90%。

2处治方法

2.1处治方案的选取择

本标段采空区处治采用全充填压力注浆法。即在地表施工钻孔，钻孔深度达到采空底板，将注浆管密封在煤矿采空区上覆岩层中，采用泥浆泵，将浆液注入煤矿采空塌陷区和其上覆的岩层裂隙带中，浆液的结石体阻止上覆岩层及地表的进一

步变形，从而达到治理采空区之目的。浆液类型采用水泥粉煤灰浆。此方案优点是：施工简单、安全可靠、经济合理；缺点是：施工周期长，材料用量较大。

2.2采空区处治范围

处治长度是以采空塌陷区边界为起点所确定的长度，本标段段长度计为1300m。处治宽度为围护边带外侧向两侧按岩体扩散角考虑所确定的边界宽度。

公式为：L=D+2B+2（H1?ctgφ+ H2?ctgβ）

式中：

L——处治宽度（m）；

D——路基宽度（24.5m）；

B——围护带（取值10m）；

H1——松散层厚度（m）；

H2——覆岩厚度（m）；

φ——松散层移动角，取值45o；

β——采空区覆岩岩体扩散角，取值72o；

采空区处治宽度为中心线两侧各25m。

2.3灌浆孔

灌浆孔分帷幕孔和注浆孔。帷幕孔孔距为15m，注浆孔孔距为15m。

采空区灌浆孔的设计深度为地表至采空区底板以下1.0m。

孔口管注浆采用φ=50mm钢管，注浆管长度为地面之上1m至完整基岩下6.0m处的深度。

每百米孔斜不超过2°。

2.4浆液配合比设计

注浆浆液为水泥粉煤灰浆，其水固比为1:1.5～1:1.0。水泥占固相的15%，粉煤灰占固相的85%。帷幕孔根据具体情况，采用较稠的浆液或在浆液中掺加水泥重量的2%速凝剂，使注入采空区的浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。路基工程处治标准及参数如下：

路基工程处治标准参数 材料重量配合比 结石率 充填率 抗压强度（MPa） 项 水固比 注浆压力（MPa） 目 水 水泥 粉煤灰 （%） （%） 7天 28天 1:1 参 10 1.5 8.5 78 85~90 1~2 85 0.34 1.10 0.26 1.03 数 1:1.2 8.33 1.5 8.5 2.5采空区注浆量设计

采空区剩余空洞体积指采空区治理范围内的采出煤层体积，扣除采空区因顶板冒落而已发生的变形。考虑在注浆过程中浆液损失，注浆量按公式：

Q总=A·ΔV·η/c

式中：

A——浆液损耗系数，取值1.1；

ΔV——采空区剩余空隙体积(m3)；

η——浆液充填率，取值0.9~0.95；

C——浆液结石率，取值80~85%；

预计本标段13753m3。

2.6工程量

（1）帷幕孔74个，注浆孔41个，钻孔总数115个，钻探总进尺2124m；

（2）浇铸注浆管：水泥浆浇铸体积8.1m3，注浆管长度838m；

（3）注浆总量：13753m3；

（4）浆液材料：水为5743m3，水泥1037吨，粉煤灰5861吨，速凝剂10吨，砂或碎石8m3。

（5）检查孔3个，总深度55m。

3注浆工艺 3.1注浆系统

（1）注浆系统构成

注浆系统由料场、一级搅拌池（机）、二级搅拌池（机）、供水系统、注浆泵、压力表、封孔装置、注浆管道和投砂漏斗等组成。

（2）注浆系统配置要求

a) 料场：堆放材料的料场场地要平整，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌机，使材料便于运输、搬运、要求设有防潮、防雨措施。

b）搅拌机：要求能满足正常施工要求，搅拌后的浆液应均匀。

c）搅拌池：修建的搅拌池应满足正常施工要求，池为圆柱体，中间设置搅拌机，使得搅拌后的浆液均匀。

d）水池：制浆站应根据施工注浆总量需要，建立数个水池，以保证正常施工，水池建筑规模及要求视工地具体情况而定。

e）注浆泵：宜采用变档定量泵，其额定排浆量不小于200L/min，注浆泵压力应大于3Mpa。

f）压力表：注浆用压力表最大指数应小于10MPa。

g）封孔装置：采用50mm钢管注浆，在管子前端20～30cm处焊接一圆形法兰托盘(托盘直径120～130mm之间)，下入孔内变径处。

h）注浆管：采用50mm钢管，丝扣联接。

i) 投砂漏斗：附有筛网和球形阀，对于空洞较大部位投入适量的砂或石屑。

3.2施工工艺及要求

本工程施工工艺流程如下图：

（1）定点

注浆孔应用全站仪进行实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应超过设计位置1.0m。因受地形影响，钻孔不能放在设计位置时，可视具体情况在设计代表和工程监理的认可下予以调整。

（2）成孔工艺

钻孔均在地表施工。用φ127mm钻头开孔，钻至完整基岩6m后，下入φ114mm套管或焊管护壁，然后变径为φ91mm。在第四系卵、砾石层的钻探过程中采用跟管钻进。

（3）钻探技术要求

a、布置3~5%的钻孔进行全取芯，以便指导钻探和注浆施工。对于全取芯孔，采空区冒落带部位岩芯采取率不应小于30%，其它部位岩芯采取率不应小于60%。

b、做好钻探原始记录和岩芯编录及拍照工作。

c、钻孔施工过程中如发现漏水、掉钻、埋钻等现象要详细记录其深度、层位和耗水量。

（4）注浆材料的配制

a、浆液配制应按设计浆液配合比进行，并随机抽查浆液的各项指标。

b、原材料：水用水表或定量容器计量；水泥按袋或按定量容器（散装水泥）计量；粉煤灰用定量容器计量，并要求用磅称抽查水泥、粉煤灰的数量。

c、 制浆工艺如图：

d、搅拌过程：每次搅拌时间不得少于3分钟。

（5）注浆工艺及其有关参数

a、施工顺序：按采空区的倾斜方向，先施工采空区底板标高较低位置的注浆孔及构造物工点处的注浆孔，再沿倾斜方向由低向高、由边部向中心展开施工，钻孔分二序次进行。

b、注浆

注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。

注浆时，应避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆，当注浆量较大时，应采用间歇式注浆法施工，或在孔口加一漏斗状的投砂器，用浆液将砂或石屑带入孔内，或在浆液中加入水泥重量2%的速凝剂。

c、单孔注浆结束标准

在灌浆孔的注浆末期，泵压逐渐升高，当泵量小于70L/min时，根据结构物类型和采空区特征，孔口压力在1.0～3.0MPa，稳定10～15分钟，可结束该孔的注浆施工。

d、注浆过程中若出现地表裂隙大量跑浆时，应采用间歇式注浆，或减小泵量及地表充填裂隙的措施，阻止浆液从地面大量流失。

（6）注浆技术要求

a、注浆及间歇注浆前必须用清水洗孔，压水时间不得小于10分钟。

b、稀浆灌注量取单孔注浆量的30%为宜。

四、工程质量检测

工程质量检测包括施工过程中的质量检测和施工结束后的工程质量检验。

1施工过程中的工程质量检验

施工技术人员必须掌握采空区处治工程的目的、加固原理、技术要求和质量评定标准等。施工中应有专人负责质量控制和检测，并做好施工记录。

施工单位的自检。原材料检验，包括水泥、粉煤灰、砂或细骨料的检验，原材料的出厂检验单、每批量的检验等。每班对浆液配合比、浆液参数如结石率、粘度进行测试和试块制作。

施工监理单位的进行全方位的监督和管理，不定期进行抽监，对原材料用量、浆液各种指标和工艺等进行控制和管理。

业主和设计单位进行检查和现场指导。检查施工单位是否严格按设计文件进行施工，对严重不符合设计或对工程存在危害的施工方法进行制止或下停工令，并对施工单位进行整改，加大管理力度。

质量保证体系框图：

2施工结束后工程质量检验和验收

采空区处治结束6个月后，进行采空区处治效果检验和评定。

检查孔位置一是考虑布置在有代表性的采空区位置，二是施工过程中出现异常情况的部位，三是在重要结构物特别是桥墩台下采空区布设检查孔。

检查孔的数量不小于处治钻孔数的2%。

检验方法有钻探、物探、浆液结石体物理力学参数指标测试、地表变形观测、孔内二次注浆和电视摄影等多种方法进行工程质量检验。

钻探检测法。检查孔深度为地表至采空区底板的深度，终孔直径mm，全孔取芯。通过孔内取芯直接观察采空区的浆液充填情况，钻孔的岩芯采取率大于90%。岩芯的完整程度、循环液的漏失量大小，采空区冒落裂隙带漏失情况等，观察采空区冒落裂隙带浆液结石体的充填程度、裂隙闭合情况等，观察结石体的颜

色，用耳听锤击结石体的声音，手捏结石体的感觉，用指甲或小刀是否能刻划等等物理性质，并结合钻探过程中循环液的漏失情况及孔壁的稳定性等评价注浆质量，对岩芯进行编录、拍照、保管和存档。

物探检测法。处治后采空区岩体横波波速应大于160m/s。

浆液的结石体抗压强度，对于路基浆液石体抗压强度应大于1Mpa，对于桥隧应大于2～3MP。

桥墩台上布设长期变形观测点，直至沉降达到稳定为止。

在检验孔中进行注浆试验，浆液为纯水泥浆，孔口压力2~3Mpa，持续时间15分钟并记录注浆量，然后将压力提高0.5Mpa，进行二次注浆，重复前一过程。

孔内数字式摄像根据图像的形态、颜色及光亮等信息，可以识别浆液对空洞、裂隙的充填情况和岩体的完整程度，并可用录像带保存摄像资料，评价采空区的处治效果。

五、工程进度计划

本标段采空区影响主路范围较大，需在大范围路基施工前半年完成采空区的处治工作。

具体施工计划待施工队伍进场后另报。

六、施工安全

1安全生产目标

本标段安全生产、文明施工目标是：无安全事故，创建“阳泉市安全工地”。

2安全生产保证体系

项目经理部安全建立以项目经理为首的分级负责的安全保证体系，“横向到边，纵向到位”，组织落实，严格安全生产责任制。

安全工作领导小组：

组 长：徐（项目经理）

副组长：辛述才（总工程师）、丁中（项目副经理）

成 员：杨文军（安全工程师）、佟恩明（质量工程师）、金霄（施工员）

3安全生产制度 3.1安全交底制度

（1）开工前及时组织施工管理人员对施工班组进行有针对性的安全交底，交底中要讲明与该施工项目有关的易发生的所有安全隐患和防范措施。

（2）开工后，所有在施项目、在施机械，都必须按先安全交底、后组织施工的安全生产原则，谁负责施工，谁负责安全交底。

（3）施工中，所有在施项目、在施机械，必须每月进行一次安全交底。操作人员、施工地点、施工项目发生变化时，要重新进行一次安全交底。

（4）以书面形式进行安全交底，施工员、安全员、施工班组各执一份。重点及危险项目，要由项目部定出具体方案措施，对施工人员进行详细安全交底。

3.2安全技术措施审批制度

（1）安全技术措施在实施前，必须报项目部总工程师审批，由项目部总工程师确认签字。

（2）项目总工程师审批后，上报驻地监理、总监办、项目管理处审批，逐级审批后施工单位留存一份存档备查。

（3）施工中，各分项工程、重点（危险）部位施工项目，都必须及时制定安全技术措施，按审批程序逐级审批后方可实施。

（4）安全技术措施在实施过程中，如发现某些内容与现场实际情况不符时，必须及时进行补充或修改。

3.3安全例会制度

（1）定期每周二下午，由安全员组织、项目经理主持，召开安全例会。

（2）安全例会内容包括相关安全工作的进展情况、施工中存在的安全问题及解决方式、依然存在的安全隐患及整改情况、下次施工的安全重点和难点等。

（3）安全例会内容作详细记录和签到。

3.4安全生产管理制度

（1）各职能部门必须在本职业务范围内做好安全生产的各项工作。

（2）项目总工和技术人员在审核、制定技术计划、方案及其他各种技术文件时，必须保证安全技术和劳动卫生技术运用的准确性。

（3）安全员要协助领导贯彻执行劳动保规和安全生产管理制度，处理安全生产日常事务和安全生产检查监督工作。

（4）职工在生产、工作中要认真学习和执行安全技术操作规程，遵守各项规章制度。

（5）各种设备和仪器不得超负荷和带病运行，并要做到正确使用，经常维护，定期检修，不符合安全要求的陈旧设备，应有计划地更新和改造。

3.5安全检查制度

（1）安全检查依据有关安全生产的法律、法规、规章制度等进行检查，对专项安全技术依据安全技术规范、标准和安全操作规程等。

（2）安全员每天到施工现场进行检查，发现问题及时给予纠正。

（3）项目部坚持每月进行一次安全检查。

（4）支架、施工临时用电等重要设施、设备在使用前进行专项安全检查。

3.6生产安全事故处理制度

（1）发生事故后现场人员立即直接或逐级报告负责人。

（2）事故发生后保护好现场，进行调查取证。针对调查取证分析事故发生的原因。对事故包括事故责任人进行处理，并制定预防措施。

（3）对生产安全事故必须遵照“四不放过”（事故原因分析不清楚不放过、事故责任者和从业人员收不到教育不放过、没有防范措施不放过、责任者得不到责任追究不放过）原则进行认真地调查处理。