辽宁采空区调研报告

1、交通部公路工程标准规范制修订项目 采空区公路设计指南调研报告之 x 辽宁辽宁省采空区勘察、治理设计省采空区勘察、治理设计 及施工综合技术调研报告及施工综合技术调研报告 报告编制单位：报告编制单位： 报告编制时间：报告编制时间： 目 录 1 调研工作概况调研工作概况 .2 2 调研内容调研内容 .3 2.1 采空区地质背景.3 2.1.1 矿产资源类别.3 2.1.2 成矿年代及空间分布特征.3 2.1.3 地层岩性特点.4 2.1.4 矿产资源开采历史.4 2.1.5 采矿工艺概况.4 2.1.6 塌陷灾害发育历史及危害程度.4 2.2 采空区公路现状及发展趋势评价.5 2.3 采空区勘察.5

2、 2.3.1勘察思路.5 2.3.2 技术方法及特点.6 2.3.3 工程勘察效果评价.7 2.4 采空区稳定性评价.7 2.4.1定性评价方法.7 2.4.2定量评价方法.8 2.4.3 稳定性评价参数的取值及获取方法.8 2.4.4 采用的稳定性判别标准.8 2.4.4 稳定性评价方法及标准使用效果评价.8 2.5 采空区公路设计原则.9 2.6 采空区处治工程设计.9 2.6.1 采用的设计依据.9 2.6.2 处治范围（处治范围的确定原则及依据）.10 2.6.3 处治方案的选择.10 2.6.4 处治工程设计概况.11 2.6.5 设计方案合理性评价.12 2.7 采空区处治施工.1

3、2 2.7.1 施工组织设计概况.12 2.7.2 施工机具选择及设备型号.16 2.7.3 施工质量控制参数.17 2.7.4 施工效果评价.17 2.8 采空区监测及处治效果检测.17 2.8.1 监测、检测工作概况.17 2.8.2 监测仪器与方法.18 2.8.3 质量检测测仪器与方法.18 2.8.4 监测、检测方法实用性及成果可靠性评价.18 3 调研结论与建议调研结论与建议 .19 3.1 结论.19 3.2 建议.19 4 附件（复印件）附件（复印件） .20 1 调研工作概况调研工作概况 根据采空区公路设计指南项目工作计划，由中国地质大学（北京）慎 乃齐、张文和吴海军三人组成

4、的东北调研组于 2008 年 6 月 23 日7 月 10 日开 展了辽宁省采空区公路建设情况调研，走访了辽宁省交通勘察设计院，主要调 研项目是锦州至阜新高速公路采空区路段的勘察、稳定性评价以及采空区处治 设计等，并对采空区公路路基稳定状况及公路运行情况进行实地调查。具体工 作安排及工作内容见表 1。 表 1 调研日程安排表 调研地点调研人调研时间调研内容 2008 年 6 月 23 日-24 日（北京-沈阳） 前期调研问题准备 2008 年 6 月 24 日上午（沈阳） 与辽宁交通院负责人座谈，了解采空区概 况 2008 年 6 月 24 日下午（沈阳）锦州-阜阳高速公路采空区现场调研 20

5、08 年 6 月 25 日上午（沈阳）辽宁院资料收集及座谈 2008 年 6 月 25 日下午（沈阳）辽宁院资料收集及座谈 辽宁省 慎乃齐 张文 吴海军 2008 年 6 月 25 日-26 日（沈阳-北京） 返回 本次调研取得资料 3 份，即： （1）锦州至阜新高速公路煤矿采空区处治施工图设计； （2）铁岭-朝洋高速公路采空区工程勘查报告； （3）朝阳边杖子煤矿继续开采对公路稳定影响分析报告。 2 调研内容调研内容 2.1 采空区地质背景采空区地质背景 2.1.1 矿产资源类别 辽宁省地质成矿条件优越，矿产资源丰富，种类齐全配套，区位条件好， 全省矿产资源总量丰富，但人均占有量不足；中小矿床

6、多、大型特大型矿床少， 部分支柱性矿产(如铁矿)贫矿和难选矿多，富矿少。 截至 2000 年底辽宁省已发现矿藏 115 种，在辽宁省境内共发现各类矿产资 源 110 多种，全省有探明储量并纳入辽宁省矿产储量表的矿产共 70 种；辽 河油田是中国第三大油气田，石油、天然气储量分别占中国的 15%和 10%；固 体燃料矿产 3 种；非金属矿产 42 种，矿产地 668 处，各类矿山企业 6 千余个， 辽宁省矿产储量潜在价值为 1.06 万亿元(不含石油、天然气、煤成气、铀、地热、 地下水、矿泉水、玉石和含钾岩石等矿产)。保有储量在全国居首位的矿产有铁 矿，红柱石，菱镁矿、熔剂灰岩、硼矿、金刚石、透

7、闪石 7 种；居第二位的矿 产有玉石、滑石、玻璃用石英岩；居第三位的矿产有油页岩、饰面用辉长岩、 珍珠岩；居前五位的矿产还有石油、锰、冶金用石英岩、冶金用白云岩、冶金 用砂岩、硅灰石、水泥配料页岩、水泥肥料页岩、水泥大理岩。此外，天然气 居全国的第七位，钼矿、耐火钻土、石煤居全国的第八位。 与辽宁省交通勘察设计院座谈了解到，本地公路建设遇到的大多是煤矿采 区，而遇到金属矿区的情况较少，因此煤矿采空区稳定问题成为辽宁矿区公路 建设中主要问题。 2.1.2 成矿年代及空间分布特征 本次调研主要涉及锦州至阜新线高速公路采空区，即 k49+070k49+420，k49+436k49+458 路段（总长

8、 372m）穿越锦州义县聚粮 屯乡义县煤矿采空区之上。该区侏罗系阜新组砂页岩中分布有三层煤层，层厚 0.70.9m，产状大体上一致，走向北东南西、倾向南东、倾角 15o左右，埋 深 9100m 不等。 2.1.3 地层岩性特点 锦州至阜新线高速公路采空区地段属低丘陵地带，地势起伏较大，相对高 差达十几米，地面凹凸不平，地貌单元复杂。 该采空区上覆地层为侏罗系阜新组泥岩、砂岩，沙泥岩互层以及泥岩夹煤 层，地表浅部为太古界片麻岩及中更新世亚粘士，谷地为素填土。阜新组砂页 岩岩性较软弱，岩层产状变化不大，走向北东南西、倾向南东、倾角 1020o左右。片麻岩节理裂隙发育，风化成都不等，全风化强风化岩芯

9、呈碎 屑状碎块状，弱风化岩芯呈碎石状短柱状。中更新世亚粘士含角砾、混粗 砂颗粒，呈硬塑状态。 2.1.4 矿产资源开采历史 锦阜线高速公路义县煤矿的开采始于 20 世纪 80 年代初，于 86 年闭矿，后 又经个体矿主多次开采，属于小煤窑无序开采，乱采滥挖现象严重，采空率达 77%以上。 2.1.5 采矿工艺概况 义县煤矿为乡镇个体小煤矿，开采规模较小，开采工艺简单，主要采用竖 井采掘。竖井开采法可分为穿过矿体的竖井开采、下盘竖井开采和侧翼竖井开 采三种。义县煤矿主要采用第一种方法。采空区中含有 8 个竖井，深度不一。 2.1.6 塌陷灾害发育历史及危害程度 锦阜线高速公路采空区路段主要为侏罗

10、系的全风化、强风化及弱风化泥岩、 砂岩及泥岩砂岩互层，煤层厚 0.70.9m，采空区埋深 9l00 m 不等，自北向 南以约 15 度的倾角倾斜，采空高度 0.93.5m，局部因冒落而充填。区内地质 构造相对简单，但采空区顶板岩层的完整性较差，上覆岩层风化较严重，多数 已坍塌形成冒落带。80 年代以来，随着采煤活动的加剧，采空区上部房屋出现 明显的裂缝，公路 k49+220 以北路段地面也有明显的沉陷现象，采空沉陷对公 路建设构成严重的威胁，因此在锦阜线高速公路建设中对采空区路段进行了处 治加固。 2.2 采空区公路现状及发展趋势评价采空区公路现状及发展趋势评价 辽宁省锦阜线高速公路自 200

11、1 年建成投入运营至今，运营情况良好。现场 调查表明，穿越采空区公路路面未发生大的沉陷变形现象，路基稳定（照片 1照片 3） 。预估该段公路在未来使用年限内不会出现问题。 照片 1 锦阜高速公路义县段路面 照片 2 锦阜高速公路 40km 处路面 照片 3 调研车行驶在锦阜线采空区路段 2.3 采空区勘察采空区勘察 2.3.1 勘察思路 经调查，辽宁公路采空区的勘察思路是：首先通过前期采矿资料的收集分 析、结合实地踏勘、工程地质测绘初步判断采空区的分布范围，查清地面变形 破坏；然后采用工程物探的方法确定地下空区的深度、规模、三带高度、采厚 比等，最后采用工程钻探方法进行验证。 2.3.2 技术

12、方法及特点 （1）工程地质调绘 工程地质调绘是工程地质勘察中最主要、最根本的勘察方法。它运用地质、 工程地质理论及有关学科知识对地质体、地质现象进行详细观察描述，以查明 拟定场地内工程地质条件的空间分布和各要素间的内在联系，并按照精度要求 将它们如实地反映在一定比例尺的地形底图上。它具有经济、快速、有效等特 点，是其他勘察手段的基础和依据。 锦阜线采空区工程地质调绘进行了资料收集，地质素描图及全方位拍摄高 分辨率彩色照片等。通过对矿主及在井下曾经工作过的工人进行了咨询，了解 到轴线方向 k48+840k49+420 左右各 50m 处为塌陷区，向轴线负方向 15m 为一采空区。 由于私人挖矿缺

13、少必要的资料整理及技术支持，因此煤采开采资料收集比 较困难，采空区位置较模糊。在采空区勘察中，则结合地质填图及煤层产状， 推断地下采空区的位置，对收集到的资料起到了去伪存真的作用。 （2）工程物探 物探方法是该地区采空区勘察最为常用的手段。由于采空区与其相邻介质 存在一定的物性差异，因此使用合理的物探方法，并与其他勘探方法相配合， 对所测的物探资料进行综合分析，可达到查明采空区空间分布的目的。物探方 法受到地形地貌等的影响因素较多，单一的物探方法一般很难达到理想的效果， 可选择多种物探方法进行综合勘察。物探方法一般操作简单，快捷，经济。 辽宁地区多采用纳米瞬变电磁法 (nano tem) 、电

14、阻率高密度法及浅层地 震波法等多种物探方法进行采空区勘察。根据公路勘察技术规程、结合现场实 际情况确定物探范围、布置物探剖面及测点间距。 锦阜线采空区路段工程物探主要采用电阻率高密度法和纳米瞬变电磁法， 共布设 7 条物探剖面, 测点间距为 2m。高密度电法剖面线总长度为 646m, 物 探测点 309 个，断面数据采集总数 3036 组。磁法剖面线总长度为 646m, 物 探测点 330 个。 高密度电法使用重庆奔腾数控技术研究所生产的 wgmd-3 型高密度电阻率测量系统进行。纳米瞬变电磁法使用北京地质仪器厂生产的 csc-3 型悬丝式磁力仪。 （3）工程钻探 在工程勘察中，钻探是最常用的

15、也是最有效的勘探手段。钻探方法适用于 不同地质条件，能直接查明采空区位置，观察采空区覆岩岩芯和采样，勘探的 精度高。鉴于物探方法受诸多因素的影响，具有多解性的特点，必须采用钻探 对物探勘察成果进行效验，以确保物探勘察成果可靠性。 锦阜线采空区路段在物探工作的基础上，布设 6 个钻孔对物探勘察成果进 行验证。钻孔坐标及高程采用 sokkiaset2100 型全站仪测定，钻探采用 gy- 150 型钻机回转钻进。 2.3.3 工程勘察效果评价 通过工程地质测绘、采矿调查和物探，结合钻探验证等综合勘察手段, 查 明公路场地采空区分布，基本确定了采空区的分布长度和宽度以及影响范围。 工程地质测绘简单方

16、便，但勘察深度也受到一定的限制。物探方法操作简单， 快捷，经济，且有一定的精确度。调查表明，在采空区勘察中，仅采用单一的 物探方法效果不是很理想，最好结合实际情况，因地制宜采用多种物探方法进 行综合勘察，并布置适量钻孔加以验证。 锦阜线采空区勘察采用电阻率高密度法和纳米瞬变电磁法相结合法进行， 经钻探检验，物探效果一般，也存在物探结果与实际情况不符的现象。分析其 原因主要是物探工作受勘察场地地形等因素影响较大。 2.4 采空区稳定性评价采空区稳定性评价 2.4.1 定性评价方法 采空区稳定性定性评价是经验分析法，其主要是根据采空区埋深、规模大 小、覆岩岩性及结构特征、三带高度、采厚比、地质构造

17、复杂程度、水的作用、 地表变形破坏等情况，并考虑公路类别及等级，结合工程经验来判断采空区公 路场地的稳定性。 2.4.2 定量评价方法 采空区稳定性定量评价方法主要有经验公式法、解析法（常用概率积分法） 及数值模拟法等，通过计算地基承载力、空区上覆岩层临界厚度、剩余地表变 形量、采空区岩土体应力与应变等，来分析采空区公路路基的稳定性。 锦阜线采空区路段的稳定性分析主要依据经验宏观判断。 2.4.3 稳定性评价参数的取值及获取方法 依据相关规范及工程经验是该地区的稳定性评价参数获取的主要方法。在 稳定性定量评价中，计算参数的选取主要通过钻孔或采坑取样，室内试验，并 依据现场实际情况加以修正后确定

18、，有的参数依据相关规范按经验取值。 2.4.4 采用的稳定性判别标准 通过与辽宁公路设计院座谈了解到采空区的稳定性判别标准是本地区勘察 单位十分关注的重要问题，鉴于目前公路行业尚无规范可循，实际工作中采空 区的稳定性判别标准，主要以采厚比指标，或仅仅依靠各自的经验宏观判断。 对于老采空区可按地表剩余沉降量等指标将采空区高速公路路基进行稳定 性分区，详见下表。 表 2 高速公路采空区路段地基类型划分表 2.4.4 稳定性评价方法及标准使用效果评价 本地区一般依据采空区的开采时间、开采方式、开采深度、采空高度、采 空率以及路基筑高等条件, 按照我国其他高速公路 (太旧高速公路、晋焦高速公 路)采空

19、区稳定性分析的评价标准 (即对于采厚比大于 40, 闭矿 5 年以上, 煤层 倾角不大于 30 度的采空区,认为地基稳定, 不予处理), 对该采空区路基的稳定性 进行判断，以此作为是否处治的依据。如锦阜线采空区路段 k49+070 以南属于 稳定地段, 而 k49+070k49+420 路段属于不稳定路段，实践表明所使用的评 价方法及标准是较为合理有效的。 2.5 采空区公路设计原则采空区公路设计原则 在调研中，辽宁省公路建设遇到采空区时，由于考虑设计费用及建设工期 等因素，一般采取避让的措施，在不得不穿越时，按照安全可靠、技术可行、 经济合理的原则进行采空区公路设计。一般要求： （1）采空区

20、的路基设计必须在采空区详细勘察的基础上进行。 （2）采空区的路基设计应结合当地环境特点、工程地质条件、材料分布与 供应、资源规划与工期要求等因素，进行多方案比较。 （3）公路保护煤柱的留设要求 保护煤柱的留设条件 在尚未开采的煤层分布区，属下列情况之一者应设保护煤柱。 a.高速公路及一级公路；b.隧道；c.特大桥、大桥和中型桥；d.地下开采 会有严重滑坡危险而又难以处理的路段。 保护煤柱的围护带宽度 路堤部分以公路两侧路堤坡脚外 1m 为界；路矩部分以两侧矩顶边缘为界， 两侧界线以内的范围为受保护对象。沿两侧界线向外留设围护带，高速公路围 护带宽为 20m，一级公路围护带宽度为 15m。 保护

21、煤柱边界的确定 倾斜煤层保护煤柱的边界根据上山方向移动角、下山方向移动角及松散层 移动角，用垂直剖面法确定。 2.6 采空区处治工程设计采空区处治工程设计 2.6.1 采用的设计依据 采空区的处治工程设计主要依据以下规范： （1）公路工程技术标准（jtj00197） （2）公路路基设计规范（jtj01395） （3）岩土工程勘察规范（gb5002194） （4）建筑地基处理技术规范（jtj7991） （5）公路工程地基处理手册 （6）高速公路采空区(空洞)勘察设计与施工治理手册 辽宁锦阜线采空区处治设计要求：道路是竣工一年内路基沉降量小于 10cm，设计年限内小于 25cm，保证在设计年限内路

22、基不发生破坏。要求空洞 注浆充填率 75%，充填体的单轴饱和抗压强度不小于 0.1-0.3mpa。 2.6.2 处治范围（处治范围的确定原则及依据） 以锦阜线为例加以说明： （1）采空区处治长度：依据地质勘察判定为不稳定路段需要处治，即 k49+070k49+420，全长 350m。 （2）采空区处治宽度（l）按下式计算： l= 路基宽度 (b)十边坡部分的水平距离十 2hctg 式中，h 为采空区底板至地面垂直距离； 为采空区覆岩应力扩散角，取 70。 在设计时考虑到该采空区埋藏浅，为小煤矿生产，具重复采动性质，因此 除按上式计算路基的处理宽度以外，根据具体情况在计算处理宽度以外两侧各 设一

23、定保护带。 （3）采空区处治深度：依据地质勘察结果确定，一般为采空区底板以下一 定深度，本工程为 1065m 不等。 （4）采煤竖井的处治：对采空区处理范围之内 6 个竖井以及距处理边缘很 近的 2 个竖井均列为处治对象，以消除不稳定隐患。 2.6.3 处治方案的选择 （1）开挖回填：适合埋深小于 4m 的空洞。即从地表开挖，一直挖至采煤 空洞，然后回填夯实。此方案工艺简单, 施工质量容易检查和控制。对于埋深 小的空区，辽宁省惯用这种方法。 （2）钻孔灌浆：可处理各种类型的空洞（尤其适合于埋深较大的空洞，一 般埋深大于 4m） 。即用钻机打钻孔，灌注粉煤灰水泥浆、水泥砂浆或砂浆等填 满空洞，该

24、法具有工艺简单、技术成熟、经济合理、工效高等特点，在我国煤 炭、冶金、水电、铁道等部门应用较广，在太旧等高速公路空洞处理上获得了 广泛的应用，并取得了良好的效果。 锦阜线由于采空区埋深较大，但一般规模都很小，因此主要采用纯压式孔 底灌浆法处理方案，利用浆液制输系统制浆，通过钻孔打通采空层，通过注浆 管路将水泥砂浆、水泥粉煤灰浆直接灌注到煤层采空层中进行充填，进而逐渐 沉积、结石，最后充满采空层及冒落带裂隙空间。以孔底注浆方式施工的优点 在于能有效解决孔口注浆时，浆液离析以及孔壁上易形成瓶颈、易造成浆液已 满的假象等问题，有利于保证灌浆的质量。对于采矿竖井则采用回填注浆处 治方案，效果较好。 2

25、.6.4 处治工程设计概况 辽宁锦阜线采空区灌浆处治工程设计概况： （1）注浆孔布置 本处治工程共打 223 个注浆孔，其中 73 个帷幕孔，146 个普通孔及 4 个检 查孔。帷幕孔间距为 10m；普通注浆孔采用三角形布置，垂直路线方向的列距 均为 10m，路线左右各 10m 范围的五行注浆孔行距采用 5m，左右 10m 以外的 其他各行注浆孔行距由内向外分别按 10m、5m 交错排列。帷幕孔是布设在处治 范围边缘上的灌浆孔，主要目的在于防止注入的砂浆扩散过远，造成浆液流失， 起封堵帷幕、地下挡水墙作用；普通灌浆孔是将帷幕内采空区空洞填塞挤密； 检查孔是检查注浆效果的。但三者灌浆目的都是充填

26、、加固采空区及其冒落堆 积物的孔隙。 （2）注浆孔参数 帷幕注浆孔采用 150mm 开孔，至基岩 8m 变径为 130mm。普通注浆 孔采用 130mm 开孔，至基岩 8m 变径为 91mm，均钻至采空区底板 0.3m 处终孔。 （3）注浆材料及配比 本工程采用的注浆材料及其规格列于表 3。 表 3 制浆原料表 水泥砂浆：水泥、砂、水的比例为 1：2：0.64 和 1：2：1.2，并加入占水 泥重量 3-5%的水玻璃速凝剂。 水泥粉煤灰浆：水泥、粉煤灰的比例为 1：1 和 1：1.5；竖井灌浆为 1：2。 4）注浆参数 设计要求：注浆压力达到 1.5mpa，持续 15min；注浆量小于 70l

27、/min，持 续 15min 以上。达到上述两个条件即可停止灌浆。该工程灌浆压力控制在 1.6- 2.0mpa，注浆量均小于 50l/min 左右后才停止灌浆。 2.6.5 设计方案合理性评价 针对调研中收集到辽宁地区的公路采空区处治设计方案，结合现场走访， 从公路建设至今，采空区路段未见大的变形，公路运营良好，可见当时选择的 设计方案比较合理。 2.7 采空区处治施工采空区处治施工 2.7.1 施工组织设计概况 该地区采空区处治之前，均按相关规范进行处治施工组织设计，其内容包 括人员安排及职责、施工程序、施工工艺及技术要求、施工机具选择、施工进 度、施工质量控制以及相关应急措施等。 现将锦阜

28、线采空区灌浆施工简述如下： （1）灌浆孔施工 根据设计布置钻孔位置，施工钻孔灌浆分为帷幕注浆孔和普通注浆孔两种， 其中帷幕注浆孔 73 个，灌注水泥砂浆；普通注浆孔 146 个，灌注水泥粉煤灰浆。 钻孔由南至北跳孔进行，按序帷幕孔、序普通注浆孔、序帷幕孔、序 普通注浆孔顺序施工。首先施工帷幕孔，然后施工普通孔，以防止互相扰动， 浆液窜孔，同时序孔压浆也在一定程度上填充序孔未填实部分。序孔、 序孔的布孔次序均遵循由低到高的次序进行。 在注浆孔施工时，要求必须采用回转方式钻进，不允许冲击钻孔，以防采 空区突然塌落。由于处理段以下的采空区为灌浆充填部位，因此必须用清水钻 进，绝对不能用泥浆做循环液，

29、避免影响灌浆效果。孔口、孔壁维护要求保持 到本孔灌浆结束。注浆孔结构如图 1 所示。 a. 帷幕注浆孔结构 b. 普通注浆孔结构 粘土，孔口管，砂浆，法兰盘，采空区，帷幕灌浆 图 1 注浆孔结构示意图 （2）制浆工艺 制浆前先将砂、粉煤灰过筛，制浆时先往搅拌罐中注入清水（用标尺计量） ， 开动搅拌机，同时倒入水泥（以袋计量） ，搅拌均匀后，再倒入过磅后的砂或粉 煤灰。基本搅拌均匀后再倒人水玻璃，加入水玻璃 3-5 分钟后浆液搅拌时间已 大于 10 分钟，浆液已搅拌均匀且有一定粘度，即可开泵灌注。制浆工艺流程见 图 2。 图 2 制浆工艺流程 （3）灌浆技术要点 本工程其灌浆方式采用纯压式孔底注

30、浆方法（如图 3 所示） ，采用孔内止浆、 全孔一次灌浆方法。灌浆施工技术要点如下： 导管，封孔，孔口管，采空区顶板，采空区底板 图 3 纯压式孔底注浆示意图 注浆管采用 50mm 高压(1.6mpa 以上)尼龙管，插入距采空区底板 0.5m 处，注浆压力 2.03.0mpa。 钻孔完成后，下入带环形托盘的孔口管，长度为 8.3m。帷幕孔孔口管径 为 114mm，普通孔孔口管径为 60mm，下入变径处导正，然后在孔口管周 边浇筑 1：2 水泥砂浆，从托盘开始向上止浆，浇至孔口 2m 左右，改用粘土捣 实，填至地面管口，待凝固 2-3d 后进行灌浆。灌浆工艺如图 4 所示。 终止注浆 备 料 拌

31、制浆液 图 4 灌浆工艺流程图 为防止虹吸作用将注浆管吸入采空区，先利用楔形木片卡在孔口管处， 待压力升高后，为防止注浆管外窜及孔口留浆，要拧紧封子装置上盖，压住止 浆胶板及注浆管，加压至灌浆结束，然后封孔。封孔装置如图 5 所示。 上口管，下口管，止浆胶板，管箍 图 5 封孔装置示意图 灌浆前，先用清水冲洗孔壁，进行简易压水试验，确定单孔吸浆量。然 后再开始灌浆，灌浆时应先用稀浆，再用浓浆，最后再用稀浆。 本工程采空区埋深由南向北逐渐加减小，施工中由南向北先施工周边孔 并进行灌浆，使采空区形成一个东、南、西三面帷幕，再施工中部普通孔，这 样浆液在采空区中顺势南流，北列孔注浆向南列孔位置叠加（

32、图 6） ，甚至跨列 叠加，其充填效果明显提高。 定点成孔及下套管下注浆管、浇铸孔口 管 注浆 观察注浆情况，抽样试验 注浆孔，采空区，浆液 图 6 浆液叠加示意图 （4）竖井回填及地表浅层处理 竖井的处理：在竖井内浇铸 0.7m 厚混凝土盖板。在 120角半径中点布 3 个注浆孔，将注浆管插入水面下井底部位，注入 1：1 水泥粉煤灰浆，观测水位 抬升情况，当确认井下附近巷道空间充满后停灌待凝，然后填充砂砾、卵石及 矿渣，用井口串斗填充，边填边注入粉煤灰浆，间歇式填充，至井口 1m 处填 充素土。 地表浅层处理：在公路 k49+290 地段北部，因地表沉降裂隙发育，需进行 开挖回填处理，开挖深

33、度 11.2m，采用白灰、素土回填压实。白灰、素土比 例为 2：8，共回填 4 层，每层厚 30cm，压实度达到 91%以上。 2.7.2 施工机具选择及设备型号 注浆系统由钻机、料场、一级搅拌池 (机)、二级搅拌池 (机)、供水系统、 注浆泵、注浆管道、封孔装置等组成。 钻机：采用 app-1003e 型汽车工程钻机，成孔直径 89mm-150mm，孔 深 20-70m。 料场：应平整，要求设有防潮、防水措施。 搅拌机：一次搅拌量应1.5m3。 蓄水池：应依据注浆工程具体而定。 注浆泵：当进行水泥粉煤灰浆注浆时，宜采用变量泵，其额定排量不小 于 200l/min，注浆泵应力大于注浆最大压力的

34、 1.5 倍；当进行水泥砂浆注浆时， 宜采用 tl-98 型采空区处治泵，保证孔口管压力达 2.0-3.0mpa 以上。注浆孔压 力表最大量程应大于 2.0mpa。 封孔装置：注浆孔采用 50mm 钢管, 帷幕孔采用 100mm 钢管,在管子前 端 20-30cm 处焊接一圆形法兰盘（托盘直径 120-150mm 之间）,下入孔内变径 处,封孔位置在基岩内 8-l0m 处。 注浆管：用 50mm 和 100mm 钢管,丝扣联结。 2.7.3 施工质量控制参数 辽宁地区采空区处治质量控制参数主要参照设计要求，如注浆处治时，要 求空洞注浆充填率应达到 75%，充填体的单轴饱和抗压强度不小于 0.1

35、- 0.3mpa；如开挖回填处治时，填土压实度达到 91%以上。 2.7.4 施工效果评价 从该地区的采空区处治效果，以及近些年来的采空区公路运营情况来看， 一般来说施工效果良好。但是有的工程项目，因施工组织管理不到位，施工效 果较差。 2.8 采空区监测及处治效果检测采空区监测及处治效果检测 2.8.1 监测、检测工作概况 采空区监测、检测是评价采空区处治效果的手段。由于本次调研的锦阜线 采空区处治工程完成较早，其相应的监测检测资料未收集到。下面就铁岭-朝阳 高速公路采空区监测情况作一概述： 根据设计要求，该路段容许工后沉降 30cm，路堤与桩基构造物毗连部位容 许工后沉降 10cm，施工期

36、间，路堤地面沉降速率每昼夜不应大于 1.01.5cm。 为了解施工和工后地面变形情况，分别在采空区的两端共分别分布在采空区的 两端相对稳定地段布设了 13 个控制点（8 个位移控制点，5 个高程控制点） 。在 采空区的关键部位共布设 5 组位移观测点（公路东侧 2 组，西侧布设 3 组） ，每 组 3 个观测桩点，观测点间距为 1m，组与组之间相距约为 200m。沉降观测点 布设 8 个，基本是沿线路均匀分布。 地面变形监测时间一般参照工程测量相关规程确定。 2.8.2 监测仪器与方法 沉降观测使用蔡司 ni005 水准仪，配铟钢合金尺进行，采用其中一控制点 假定高程作为起始高程点，每次监测均

37、至少带上 3 个控制点构成附合路线进行 平差，从最后成果中自检控制点的稳定程度，再计算监测点的沉降值。 位移观测使用蔡司 010 型经纬仪，采用视准线法(小角度法)，即在控制点 与监测点之间距离大约相等的情况下，通过观测水平角(小角度)的变化量，计 算出侧向位移量。 2.8.3 质量检测测仪器与方法 座谈了解到，采空区处治效果的检测一般采用常规手段，主要是 钻孔取芯检测：注浆施工结束 3 个月后，进行钻孔检验。通过孔内取芯 直接观察采空区的浆液充填情况，要求岩芯无侧限抗压强度0.10.3mpa，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。检查孔个 数是总注浆孔数的 2%。 孔内波速检测：在检查孔内进行波速测试，采空塌陷冒落带处理后的波 速应大于 160m/s。 2.8.4 监测、检测方法实用性及成果可靠性评价 调研中未遇到。 3 调研结论与建议调研结论与建议 3.1 结论结论 （1）辽宁省矿产资源丰富，因矿产资源的开采地下采空区分布广泛。已建 或在建公路穿越的采空区多为小煤矿或小煤窑采空区，采空区规模一般