布尔台注浆治理-技术文件.doc.docVIP

中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司 布尔台煤矿工业广场采空区治理工程1 工程背景 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司布尔台煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，井田面积193km2，地质储量33亿t，可采储量18.5亿t，矿井设计生产能力为2000万t/a，服务年限71.3a。由于历史原因，布尔台工业广场内的2栋办公楼和1栋宿舍楼、材料库等建筑位于寸草塔二矿302房采采空区上，由于房采采空区的残留煤柱不具有长期稳定性，在地表荷载增加或附近开采动态地应力的影响下，随时可能造成房采采空区的顶板突然垮落，地表的大面积突然沉陷，从而造成地表建（构）筑物、公路等的破坏。因此，2栋办公楼和1栋宿舍楼下的采空区存在安全隐患，是重大危险源。为了尽快排除采空区带来的危害，需要对布尔台工业广场2栋办公楼和1栋宿舍楼、材料库等进行注浆充填治理。 布尔台工业广场区域采空区深度116-125m，平均120m，房采煤柱留设5m，巷宽4-5m，采高约2.8m，回采率约40%。 施工内容及要求 2.1 施工内容 地面治理对象：布尔台广场内的1栋办公楼和2栋宿舍楼材料库。 布尔台工业广场下采空区治理工程包括地面注浆治理设计方案、钻孔及注浆治理全过程的施工作业（要求包工包料）。 施工要求①保证治理的范围安全可靠； ②对采空区浆液结石率不低于85%； ③确保帷幕孔质量，减少无效浆液的流失量，流失量不超过10%，多发生的注浆费用，由乙方负责； ④由于治理不力而造成采空区垮落引起的事故，乙方承担全部责任。工程进度和完成时间 4 技术方案及说明 充填治理法是通过地面打钻孔至采空区，采用水泥、粉煤灰、砂子或石子等混合浆液将采空区所有空洞和覆岩裂隙全部充填加固。拟定对布尔台工业广场（包括1栋办公楼和2栋宿舍楼）进行注浆充填治理。该区域采空区深度116-125m，平均120m，表土层厚度约14m。房采煤柱留设5m，巷宽4-5m，采高约2.8m，回采率约40%。 该区域至今地面尚未发现沉降，说明采空区大部分还以空洞形式存在，采空区有发生滞后陷落性破坏的可能。因此该采空区必须注浆加固，以防以后发生较大的下沉、变形以及陷落性破坏，保证现有建筑物能长期安全使用。 采空区注浆范围的确定 根据建筑物情况及周围地形，对2栋宿舍楼和1栋办公楼采取安全保护的治理范围，对材料库采取主要保护的治理范围。 据矿方反映，表土层厚度约14m，采空区深度平均120m，宿舍楼和办公楼外维护带的宽度取10m，表土层以45°、基岩层以75°计算治理范围；材料库直接以建筑物外边界按75°计算治理范围，在目前假定房采区范围条件下，采空区治理范围面积约为41300m2。 注浆钻孔的布置 根据布尔台工业广场建筑物和公路的分布，以避开建筑物和公路为原则，在治理范围41300.1m2内共布置82个钻孔，如图-2所示。位于材料库和西部第一栋宿舍楼之间钻孔间距为16～18m，位于西部第二栋宿舍楼和办公楼之间钻孔间距为20～26m，其他钻孔间距为20m，相邻排间钻孔交错布置，为了增加注浆的效果，在建筑物两侧布置了17个斜孔（K11、K12、K14、K15、K25、K26、K30、K33、K37、K38、K3、K5、K7、K50、K48、K46、K44），倾角10°。 82个注浆孔的孔深平均按120m计算，其中表土层平均14m，基岩平均103.2m，煤层2.8m，约需总进尺9840m（表土层1148m，基岩8462.4m，煤层229.6m）。要求钻孔穿过煤层揭露底板即可终孔。煤层为采空区进行注浆充填工作，如某些钻孔打不到采空区，也应按要求灌注，满足终压、终量要求后，用水灰比1：2水泥浆封孔。 图-2 注浆治理范围与钻孔布置图 注浆量与浆液配比 注浆总体积由下式计算： V＝S×M×K1×K2÷K3×K4 式中：S--采空区需灌注的面积，为41300m2； M--煤层采厚，其有效可充注高度取2.8m； K1--平面采空率，取0.40； K2--注浆充填率，取0.80； K3--浆液结石率取0.85； K4—浆液损失率，取1.1。 把有关数值代入公式得： V＝41300.1×2.8×0.40×0.80÷0.85×1.1＝47888（m3） 考虑有20%的体积需骨料充填（采用小碴石子），则需细石骨料9577 m3，注浆量38310m3。 浆液配比要求结石体必须具有一定的强度，才能形成有效的支撑体系，确保顶板岩层稳定。当采空区为房柱式时，由于残留较多煤柱，充填体要与煤柱形成组合支撑体系，充填体的强度