徐州礦山采空區(qū)注漿治理施工方案一、工程概況1.1地質(zhì)條件分析徐州礦山區(qū)域主要涉及煤礦采空區(qū)治理工程，地層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)典型的"砂姜粘土層-破碎基巖-采空區(qū)"三層分布特征。上部砂姜粘土層厚度8-10m，孔隙發(fā)育且透水性較強(qiáng)；中部基巖以變輝長(zhǎng)巖為主，灰綠色-墨綠色，鱗片柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育；下部采空區(qū)存在巷道垮塌形成的冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶，其中高角度裂隙占比達(dá)65%以上，構(gòu)成漿液擴(kuò)散的主要通道。區(qū)域地下水位普遍較高，水壓隨深度增加呈線性增長(zhǎng)，-1200m水平靜水壓力可達(dá)12MPa，對(duì)注漿材料穩(wěn)定性提出嚴(yán)苛要求。1.2工程技術(shù)難點(diǎn)該區(qū)域施工面臨三大核心挑戰(zhàn)：一是砂姜粘土層存在竄漿抬升風(fēng)險(xiǎn)，歷史工程監(jiān)測(cè)顯示當(dāng)注漿壓力超過(guò)1.5MPa時(shí)易引發(fā)地面隆起變形；二是深部裂隙水具有高壓動(dòng)態(tài)特征，常規(guī)水泥漿易被沖蝕稀釋；三是采空區(qū)分布不規(guī)則，傳統(tǒng)注漿材料難以實(shí)現(xiàn)裂隙全充填。針對(duì)這些問(wèn)題，方案采用"帷幕阻隔-分級(jí)注漿-動(dòng)態(tài)調(diào)控"的綜合治理策略，結(jié)合徐州本地材料資源優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化注漿體系設(shè)計(jì)。二、注漿材料體系設(shè)計(jì)2.1材料選型方案根據(jù)治理目標(biāo)差異，建立分級(jí)材料體系：帷幕孔材料：選用雙組份低碳常溫注漿材料，由硅酸鈉、無(wú)機(jī)酸、納米氫氧化鋁復(fù)合而成，具有1-50分鐘可調(diào)凝膠時(shí)間，終凝時(shí)間≤80分鐘，體積收縮率＜4%，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)35MPa，適用于形成高強(qiáng)度防滲帷幕。充填孔材料：采用水泥粉煤灰復(fù)合漿體，利用徐州地區(qū)豐富的火力發(fā)電廠粉煤灰資源，其活性SiO?含量≥45%，可降低工程造價(jià)30%以上。特殊處理材料：針對(duì)涌水量＞30m3/h的出水點(diǎn)，采用BY12-VI型遇水不分散注漿料與BY12-IA型早凝早強(qiáng)注漿料組成雙液體系，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)堵水。2.2漿液配比設(shè)計(jì)材料類型配比（重量比）主要性能指標(biāo)適用場(chǎng)景低碳化學(xué)漿A液:B液=1:1初凝20min/終凝50min/抗壓35MPa帷幕孔/高壓裂隙水泥粉煤灰漿水泥:粉煤灰:水=1:2:0.8初凝4h/終凝8h/抗壓12MPa采空區(qū)充填雙液堵水漿VI型:IA型=3:2初凝3min/終凝8min/粘結(jié)強(qiáng)度2.5MPa集中出水點(diǎn)超細(xì)水泥漿水泥:水=1:1.2（摻1%速凝劑）粒徑≤10μm/擴(kuò)散半徑1.5m微裂隙處理2.3材料性能優(yōu)化流動(dòng)性調(diào)控：通過(guò)添加0.5%納米碳酸鈣改善水泥粉煤灰漿的流變性能，使?jié){液粘度控制在50-80mPa·s，擴(kuò)散系數(shù)提升20%。膨脹補(bǔ)償：在化學(xué)漿中引入鋁粉膨脹劑（摻量0.03%），補(bǔ)償漿體收縮，提高與裂隙壁的界面咬合力。環(huán)境適配：針對(duì)徐州地區(qū)地下水pH值6.5-7.5的特點(diǎn)，調(diào)整無(wú)機(jī)酸組分比例，確保凝膠時(shí)間穩(wěn)定性。三、施工工藝與流程3.1鉆孔施工工藝采用風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)，鉆孔直徑110mm，分三序施工：一序孔：沿采空區(qū)邊界布置帷幕孔，孔距2.5m，呈梅花形排列，終孔深度進(jìn)入穩(wěn)定基巖3m，采用套管護(hù)壁工藝，防止孔壁坍塌。二序孔：施工巷道兩側(cè)注漿孔，孔深根據(jù)采空區(qū)高度確定，一般為20-30m，采用"高風(fēng)壓+高水壓"聯(lián)合洗孔，確保孔底沉渣厚度≤50mm。三序孔：補(bǔ)充加密孔，根據(jù)注漿效果雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整孔位，重點(diǎn)處理未充填區(qū)域。3.2注漿作業(yè)流程3.2.1制漿系統(tǒng)建立自動(dòng)化制漿站，配置：雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)（容量1.5m3），攪拌速度30r/min高速乳化分散機(jī)（轉(zhuǎn)速1500r/min），用于化學(xué)漿制備漿液儲(chǔ)存罐（帶攪拌功能），有效容積5m3制漿流程嚴(yán)格執(zhí)行"三檢制"：檢查材料配比→檢測(cè)漿液密度（1.8-2.0g/cm3）→測(cè)定流動(dòng)度（≥200mm/30min）。3.2.2注漿施工工序孔口管安裝：采用φ108mm無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度3m，注漿固結(jié)后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（壓力1.5倍設(shè)計(jì)值，穩(wěn)壓30min無(wú)壓降）。注漿順序：遵循"先外后內(nèi)、先深后淺、間隔跳注"原則，帷幕孔施工完成后間隔48h再進(jìn)行內(nèi)部注漿孔施工。注漿方式：常規(guī)段：采用孔口封閉純壓式注漿涌水段：采用前進(jìn)式分段注漿，段長(zhǎng)1.5-2.0m破碎帶：采用循環(huán)式注漿，反復(fù)沖洗-注漿3次3.3關(guān)鍵參數(shù)控制注漿壓力：根據(jù)深度動(dòng)態(tài)調(diào)整，淺部（＜100m）0.5-1.0MPa，中部（100-500m）1.5-2.5MPa，深部（＞500m）3.0-4.0MPa，終壓為靜水壓力的1.5倍。注漿量：按采空區(qū)體積的1.2倍計(jì)算，單孔注入量Q=πr2hβ（r為擴(kuò)散半徑，h為孔深，β為充填系數(shù)1.1-1.3）。結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：滿足下列條件之一即可終止：注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定30min注入量達(dá)到計(jì)算值的90%以上吸漿量＜5L/min持續(xù)1h四、設(shè)備選型與配置4.1主要施工設(shè)備設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格技術(shù)參數(shù)數(shù)量氣動(dòng)注漿泵ZBQ25/5工作壓力5MPa，流量25L/min6臺(tái)雙液注漿泵KFNQS-11/10混合比4:1或1:1可調(diào)3臺(tái)風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)ZJ20鉆孔深度50m，孔徑110mm4臺(tái)高速制漿機(jī)JS1500功率15kW，攪拌效率1.5m3/h2臺(tái)超聲波流量計(jì)TDS-100測(cè)量范圍0-100m3/h3臺(tái)4.2監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)地面監(jiān)測(cè)：布設(shè)全站儀監(jiān)測(cè)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距50m，精度±2mm，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面沉降/抬升。井下監(jiān)測(cè)：在關(guān)鍵斷面安裝測(cè)斜儀和應(yīng)力傳感器，量程0-50MPa，采樣頻率1Hz。漿液監(jiān)測(cè)：配置流動(dòng)度測(cè)定儀、粘度計(jì)、壓力傳感器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)注漿參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)控。五、質(zhì)量控制體系5.1施工質(zhì)量控制材料檢驗(yàn)：每批次水泥進(jìn)行3天、28天強(qiáng)度檢測(cè)，粉煤灰需測(cè)定燒失量（≤8%）和細(xì)度（45μm篩余≤12%）。工序控制：實(shí)行"三檢制"，每孔施工記錄包含：孔位偏差（≤100mm）、孔深（±50mm）、洗孔壓力（≥0.8MPa）等參數(shù)。注漿效果：采用地質(zhì)雷達(dá)（分辨率≤2cm）進(jìn)行注漿前后對(duì)比檢測(cè)，未充填區(qū)域面積應(yīng)＜5%。5.2地面抬升控制措施針對(duì)徐州賈汪區(qū)曾出現(xiàn)的注漿抬升問(wèn)題，采?。悍旨?jí)壓力控制：初始?jí)毫Π丛O(shè)計(jì)值的60%施加，每30min提升10%，直至達(dá)到設(shè)計(jì)值。間歇注漿工藝：注30min停15min，使?jié){液充分?jǐn)U散，減少壓力集中。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警：當(dāng)監(jiān)測(cè)到地面抬升速率＞2mm/h時(shí)，立即降低注漿壓力20%，并分析原因。5.3驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)主控項(xiàng)目：注漿后采空區(qū)殘余空洞率＜3%，帷幕體滲透系數(shù)＜1×10??cm/s。一般項(xiàng)目：鉆孔垂直度偏差≤1%，漿液損失率＜8%，施工記錄完整率100%。六、安全與環(huán)保措施6.1安全防護(hù)體系瓦斯管理：配備便攜式瓦斯檢測(cè)儀（量程0-4%），當(dāng)濃度＞0.5%時(shí)停止作業(yè)，采用防爆型注漿設(shè)備。高壓作業(yè)：注漿管路系統(tǒng)設(shè)置安全閥（整定壓力1.2倍設(shè)計(jì)壓力），操作人員佩戴防沖擊面罩。應(yīng)急準(zhǔn)備：每作業(yè)面配置2臺(tái)應(yīng)急注漿泵，儲(chǔ)備200kg速凝劑，制定突水突泥應(yīng)急預(yù)案并每月演練。6.2環(huán)?？刂拼胧U水處理：設(shè)置三級(jí)沉淀池（總?cè)莘e50m3），廢水經(jīng)處理后回用率達(dá)80%以上。粉塵控制：鉆孔作業(yè)采用濕式除塵，粉塵濃度控制在2mg/m3以下。固廢處理：廢漿液經(jīng)脫水后運(yùn)至指定填埋場(chǎng)，干渣含水率＜30%，符合《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。七、施工組織計(jì)劃7.1施工部署采用"四班三運(yùn)轉(zhuǎn)"作業(yè)制，按三個(gè)施工段平行作業(yè)：帷幕施工段：配置2臺(tái)鉆機(jī)，工期45天，完成邊界帷幕孔施工。充填施工段：配置3臺(tái)鉆機(jī)，工期60天，完成內(nèi)部采空區(qū)充填。補(bǔ)強(qiáng)施工段：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整，工期30天，處理局部缺陷。7.2進(jìn)度計(jì)劃施工階段工作內(nèi)容工期（天）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備階段設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、場(chǎng)地平整7制漿站調(diào)試完成帷幕施工邊界孔鉆進(jìn)及注漿45帷幕形成檢測(cè)合格主體施工內(nèi)部注漿孔施工60完成總量80%檢測(cè)補(bǔ)強(qiáng)雷達(dá)檢測(cè)及補(bǔ)注漿30殘余空洞＜3%驗(yàn)收撤離竣工驗(yàn)收、設(shè)備退場(chǎng)8提交竣工資料7.3資源配置人員：項(xiàng)目經(jīng)理1人，技術(shù)負(fù)責(zé)人1人，安全員2人，施工班組12個(gè)（每班組6人）。材料：水泥3000t，粉煤灰6000t，化學(xué)漿材500t，水玻璃150t。資金：總造價(jià)約1200萬(wàn)元，其中材料費(fèi)用占比65%，設(shè)備租賃占比20%，人工及其他占比15%。八、應(yīng)急預(yù)案8.1常見(jiàn)問(wèn)題處置竄漿處理：立即停止該孔注漿，啟用備用孔注漿，采用低濃度水玻璃溶液（波美度20°Bé）進(jìn)行封堵。壓力驟降：分析是否存在大裂隙通道，可摻入鋸末（摻量5%）或采用雙液注漿快速充填。設(shè)備故障：備用泵啟動(dòng)時(shí)間＜10min，同時(shí)關(guān)閉孔口閘閥，防止?jié){液回流。8.2重大風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)針對(duì)可能發(fā)生的大面積冒頂、突水等事故，建立三級(jí)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制：一級(jí)響應(yīng)：當(dāng)涌水量＞50m3/h時(shí)，啟動(dòng)雙液注漿系統(tǒng)，同時(shí)調(diào)集備用設(shè)備，2小時(shí)內(nèi)控制險(xiǎn)情