[发明专利]一种采空区处理帷幕灌浆的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采空区处理帷幕灌浆的施工方法，属于于水利工程和相应工程的基础处理和地质灾害治理领域。 

背景技术

随着国家基础建设的大力发展，工程选址和地质条件越来越复杂，而大量的矿产开采使得地下采空区面积越来越大。而由于采空区塌陷引起的一系列环境岩土工程地质问题，如地面下沉、道路开裂、耕地减少等，往往严重影响人民的正常生活，造成重大经济损失。

国内外在采空区上修建工程，尤其是水利工程的经验很少，无成熟的施工经验，没有相关的规程规范和技术标准可参考。南水北调中线工程为大型水利工程，工程在安全方面要求高，进行工程选址时，南水北调中线工程河南禹州段无法避开采空区。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采空区处理帷幕灌浆的施工方法，通过在采空区处理范围边界处采用地面钻孔注浆的方式，形成具有一定强度的封闭、止浆幕体，不仅较好地控制帷幕灌浆量及帷幕灌浆扩散范围，大幅度提高帷幕充填密实性、结石强度，解决了采空区处理边界处的封闭、止浆问题，又节省了工程投资。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种采空区处理帷幕灌浆的施工方法，该方法包括以下步骤：

1）钻孔前施工准备；

2）在采空区处理范围边界处，布置帷幕灌浆孔；

3）对采空区的覆盖层及基岩段进行钻孔；

4）对采空区的钻孔进行冲洗；

5）通过钻孔对采空区进行帷幕灌浆处理：根据钻孔漏量情况，采用不同的浆液进行帷幕灌浆；

6）灌浆质量检查。

步骤3）中，针对煤系地层采空区覆岩的不同岩性特征，分别采用合金钻头、金刚石薄壁钻头、全断面合金或金刚石钻头，并采用膨润土泥浆作为循环液护壁。

步骤5）中，不同的浆液有以下三种：

a、高掺粉煤灰的水泥粉煤灰膨润土浆液，其中各组分的重量份配比为：

水 80～100  水泥10～20   粉煤灰 60～80   膨润土 10～20；

b、速凝浆液，其中各组分的重量份配比为：

水 80～100  水泥10～20   粉煤灰 60～80   膨润土 10～20以及占水泥与粉煤灰总重量2%的速凝剂；

c、膏状浆液，其中各组分的重量份配比为：

水 50～70  水泥10～20   粉煤灰 60～80   膨润土 10～20以及占水泥与粉煤灰总重量2～3%的速凝剂。

三种浆液各组分的最佳重量份配比为：

a、高掺粉煤灰的水泥粉煤灰膨润土浆液：

水 90  水泥15   粉煤灰 70   膨润土 15；

b、速凝浆液：

水 90  水泥15   粉煤灰 70   膨润土 15以及占水泥与粉煤灰总重量2%的速凝剂；

c、膏状浆液，其中各组分的重量份配比为：

水 60  水泥15   粉煤灰 70   膨润土 15以及占水泥与粉煤灰总重量2%的速凝剂。

步骤5）采用纯压灌浆法，根据钻孔孔内情况及吸浆量等，采取相应的浆液，并运用连续灌浆和间歇灌浆相结合的方法进行灌浆：

当吸浆量很小或采空区裂隙、空隙不发育，表现为有失水现象，但钻进过程中掉钻不明显、注浆时注浆流量持续减小或注浆压力持续增大时，采用浆液a连续注浆法注浆，直至注浆正常结束；

当钻进过程中未发现明显的掉钻或孔洞裂隙时，而初始注入率较大时，先采用浆液a灌注，当灌注时间超过30min且注入率无明显减小时，则改为浆液b灌注，当浆液b灌注时间超过1h且注入率无明显减小时，则改为浆液c灌注；

当钻进过程中遇较大的孔洞或巷道时，应直接采用浆液c进行灌注，但应根据现场情况适当调整水固比，以满足可灌性要求。

灌浆前的灌浆阻塞方式用“孔口封闭法”和“似法兰盘法”。

针对采空区帷幕灌浆的特点，常规水泥、粉煤灰、膨润土浆液用制浆效率较高的地面制浆站制配；膏状浆液需先用地面制浆站拌制常规浆液，输送至作业现场后，添加膨润土和其他外加剂，经二次强制搅拌制配，以满足帷幕灌浆的要求。

本发明提供的一种采空区处理帷幕灌浆的施工方法，有益效果如下：