高速公路煤矿采空区治理注浆效果检测

高速公路煤矿采空区治理注浆效果检测一、概述拟检测采空区治理施工自2005年2月16日开始，至2005年9月26日结束，处置范围阳侯高速公路K65+800~K66+700段，完成工作量为钻孔198个，注浆14.5万m3。根据采空区要求，煤矿采空区处治工程应在注浆结束6个月后，对注浆效果进行检测。检测为二、设计要求1、钻探：钻孔：用e130mm钻头开孔，用091mm钻头钻进，钻至煤层底板下0.5m处终孔。施钻中要记录循环水漏失情况和卡钻、掉钻等异常现象。取芯：岩芯采取率大于80%。做好岩芯编录和岩芯及结石体拍照，钻孔编号、孔深标记、排列顺序均应与每孔柱状图的描述相对应。芯样测试：施钻完后，对采空区的浆液结石体进行取样测试，取样每孔每层一组计6块（自检6块）。结石体无侧限抗压强度不低于0.3Mpa,室内试验不低于0.9Mpa。2、物探检测法：对治理区的煤矿采空区采用测定波速的方法检验注浆质量，若治理层横波Vsm$160m/s，则注浆质量符合要求。3、检查孔的布置原则路基主要结构物附近；施工阶段采空区明显掉钻位置，认为是治理的薄弱地段部位；除以上外，检查孔应布设在具有代表性地段，即均匀分布地段。4、设计工程量及孔位布置（见表1）1、检查孔的布置：按照检查孔布孔原则，选定检查孔位置进行测量放样，放样坐标见表1。2、检测工程量为：钻孔：3个孔，长度450m波速测井：3个孔，长度405m实际完成情况见附表1（工程质量检查完成工程量统计表）附表2（工程质量检查成果表）从表中所列可以看出：检查孔深度及波速测井深度均超过设计要求工程量，主要原因是实际煤层底板深度比施工图设计深度深。3、钻孔取芯及结石体简述（1）JCK-1:施工结果，终孔孔深165.30m,地层结构和钻孔深度与原施工阶段邻近孔特征基本一致。上部第四系（Q）为粉土及亚粘土，厚17.05m；17.05〜93.05m为二迭系石盒子组（P1）:灰黑色砂、泥岩互层；93.05〜95.8m为厚度2.75m的2#煤柱；以下为灰黑色砂、泥、灰岩互层；162.50m发现有20cm掉钻，浆液结石体在162.7-164.77m处，采取总长度1.8m,呈灰色致密状，质地轻，无空隙及空洞，固结程度较好，呈短柱状，单体长为20-60cm；结石体之下为5cm碎块；底板泥岩，该层未揭穿。全孔岩芯平均采取率86%,浆液结石体采取率87%。（2）JCK-2:施工结果，终孔深度151.74m，地层结构和钻孔深度与原施工阶段邻近孔特征基本一致。上部第四系（Q）为亚粘土，含钙质结核,厚11.69m；11.69~79.21m为二迭系石盒子组（P1）:灰、绿色砂、泥岩互层，砂岩含石英、长石及少量云母；79.21〜82.8m为2#煤柱；以下为灰黑色砂、泥、灰岩互层；149.3m发现有10cm掉钻,浆液结石体在149.4-151.3m处，采取总长度1.6m,呈灰色致密状，质地轻，无空隙及空洞，固结程度较好，呈短柱状，芯样长度为15-50cm；底板泥岩，该层未揭穿。全孔岩芯平均采取率85%,浆液结石体采取率84.2%。（3）JCK-3:施工结果，终孔深度164.4m,地层结构和钻孔深度与原施工阶段邻近孔特征基本一致。上部第四系（Q）为亚粘土，含钙质结核,厚32.6m；32.6~87.6m为二迭系石盒子组（P1）:灰黑色砂、泥岩互层，砂岩含石英、长石及少量云母；87.6〜88.7m为2#煤柱浆液结石体，采取总长度0.8m，采取率为72.7%，固结程度较好，呈短柱状，芯样长度为15-45cm；以下为灰黑色砂、泥、灰岩互层；159.8m发现有15cm掉钻，浆液结石体在159.95-164m处，采取总长度3.2m,浆液结石体采取率79%,呈灰色致密状，质地轻，无空隙及空洞，固结程度较好，短柱状。芯样长度为20-40cm；底板泥岩，该层未揭穿。全孔岩芯平均采取率83.5%。4、弹性波测井情况简介弹性波测井简称PS测井。主要原理是利用人工浅震产生横波，通过下入井中探头，利用三分量检波器接收地震波直达信号，再利用地震仪主机记录信号。然后进行室内资料处理，处理软件采用中科院武汉岩土力学研究所，研制开发的数据处理系统，绘制解释图件，提交成果。这次对3个检查孔都做了弹性波测井，测井是成功的，数据是可靠的。同时，这次测井是全程测井，不但对注浆处治层位进行了测定，还对钻孔中所有岩层都进行了等间距的测定。。5、无侧限抗压强度试验首先将钻孔内采集的浆液结石体按每孔每层一组（每组6块），样品切成70X70mm的短柱体，进行无侧限抗压强度测定。JCK-1的9+10#煤层共取9块，6块自检，3块监理抽检；JCK-2的9+10#煤层共取6块自检；JCK-3的2#煤注浆层取9块，6块自检，3块监理抽检，9+10号煤层共取6块自检。测定结果见附件（结石体试块抗压强度试验），可以看出浆液结石体抗压强度均超过设计抗压强度要求。三、工程质量评估1、检查工程质量管理自始至终我们一直关注和重视工程质量。根据《书》设计文件和相关标准，从处治施工到质量检查陆续制订了一系列的技术要求、规定、质量评定标准和操作规程等。使每项工作和每一个环节都有章可循，每个岗位的人员都知道自己所从事工作的质量标准和最终要求。并多次进行互检，发现问题及时解决。2、钻探物探施工措施为了满足要求钻探施工要求，保证检查质量，我们严格控制提钻频率、放慢钻进速度，保证了较高的岩芯采取率，满足了设计要求。钻孔波速的测试中，采用较先进的波速测试设备，增加了测试频率，1m采集一个点，提高了检测精度，取得了大量的综合性资料和纵向对比资料，记录了整个检查孔的岩层、裂隙、冒落区变化特征，保证了充填效果判别的准确性。3、治理效果从前述各钻孔中浆液结石体的分布和描述可以看出，这次质量检查，我们处治的层位浆液结石体固结程度都较好；各钻孔一般都分布有风化而破碎的泥岩和有裂隙的砂岩，其节理裂隙间都充填了浆液结石体，呈网脉状和不规则状；钻孔施工中漏水少，孔壁稳定性较好；在施工中浆液结石体顶部部分有5-20cm的掉钻现象，但未出现漏水现象，这是充填浆液结石的效果。另外，根据我标段注浆量与设计注浆量及空洞体积，通过如下公式计算：实际注浆量F浆液损失率X结石率充填率=空洞体积X结石率其中：实际注浆量=142129.377m3浆液损失率=1.2空洞体积=156904.8m3经计算得充填率为：75.49%检测孔取芯情况及充填率计算说明浆液的充填、扩散是比较理想的，远远满足了设计要求。4、弹性波测井效果（1）采用了目前国内先进的具有自动、连续记录功能的剪切波速测试设备；（2）接收精度较高，采集频率较高（1m—个点），判别精度较高。（3）干扰少，接收、的数值详细、真实、可靠，曲线清晰、直观易判别。四、检查结果评估经过一个多月紧张的野外施工和测试，接着又进行了有序的室内资料整理，按《合同书》及设计文件的要求，进行了钻孔取芯、弹性波测井和无侧限抗压强度试验，顺利地完成了如下检查工程的各项任务。1、钻孔取芯，钻孔个数为3个，结石体抗压强度各组平均值最小值为1.40Mpa，满足且超过了检测孔个数不少于钻孔总数2%；强度不低于0.3Mpa的设计要求。2、孔内弹性波速测井，设计要求：注浆治理层横波Vsm$160/s。本次检查孔在采空区注浆治理层所测得的横波波速分别为：注浆治理层横波波速Vsm（单位：m/s）VsmJCK-1JCK-2JCK-32#煤治理层煤柱煤柱7689+10#煤治理层547605752全部达到了设计要求。3、钻探过程中耗水量的漏失及孔壁的稳定性情况，钻探机组人员严格遵守清水钻进的施工要求，并认真做好钻机进尺过程中的循环水漏失量、孔壁掉块现象。钻探过程中3个检测孔均未发生孔壁掉块引起的掉钻、卡钻及埋钻现象，另外在此次检测孔施钻过程中3个孔均返水且总耗水量均小于注浆结束标准的吸浆量（70L/min）,这与前期注浆钻探施工过程中耗水量大、经常出现卡钻、埋钻等现象有明显的区别，说明了在采空区治理层及裂隙发育的层位的浆液充填程度和与围岩的胶结程度较好，达到了预期的效果，注浆质量达到了设计要求。在此次检查孔施工过程中，我标段通过钻孔取芯、波速检测、芯样抗压强度测试、耗水量记录及钻探进尺难易程度分析等方式方法，取得了大量详实资料和检测数据，经认真的对比分析及总结，认为在K65+800〜K66+700段采空区治理施工中采取的钻探、注浆工艺及浆液配比合理可行的，治理层和裂隙注浆充填效果及浆液固结程度较好，各项结果符合和满足了设计要求，达到了设计预期治理效果，足以证明治理工程质量是优良的。二OO六年五月八日晋侯高速公路煤矿采空区治理工程质量检查完成I=Jl==l项目名称：煤矿采空区治理工程施工单位：中检查钻孔弹性波测井(m)抗压孔号施工位置孔深(m)设计完成设计完成治理层位设计完JCK-1K66+510左18m150165.3135165.32#煤层19+10#煤层1JCK-2K66+300右16m150151.74135151.742#煤层19+10#煤层1JCK-3K66+060左15m150164.4135164.42#煤层19+10#煤层1合计450481.44405481.446晋侯高速公路煤矿采空区治理工程质量检查I三」1==|项目名称：煤矿采空区治理工程施工单位：中JCK-1JCK-2JCK-3检查孔3953346.123953291.153953089.53采空区治理层弹性波测井Vsm标~Y585146.25585320.26585466.15高程(m)H1004.531009.861020.4层位结石体深度(m)(m/s)2#层9+10#层2#层9+10#层2#层9+10#层煤柱527162.7-164.77煤柱149.4-151.387.6~88.7159.95-164547753605768752晋侯高速公路关门至侯马段煤矿采空区治理注浆工程质量检查报告附图）晋侯高速公路关门至侯马段煤矿采空区治理注浆工程质量检查报告附件）D-47采空区浆液试件抗压强度试验报告施工单位：中冶地勘岩土工程总公司合同号：CKQ-3监理单位：:匕京华路捷公路工程技术咨询有限公司编号：SG-CKQ-3施工单位名称中冶地勘岩土工程总公司扌报告编号试验单位名称晋侯高速公路采空区第三项目部试验室报告日期2006年3月28日试验规程JGJ98-2000试验人签字审核人签字试样描述JCK-1位于9+10#煤治理层水泥粉煤灰浆液芯样试验室主任签字检查孔号试验日期龄期(d)试件尺寸(cm)抗压强度(MPa)设计强度(MPa)单值平均值JCK-1（9+10#治理层）2006年3月28日6个月结石体岩芯(7X7圆柱体)1.531.60三0.31.561.641.501.701.65结论：无侧限抗压强度满足设计要求。监理意见：D-47采空区浆液试件抗压强度试验报告施工单位：中冶地勘岩土工程总公司合同号：CKQ-3监理单位：:匕京华路捷公路工程技术咨询有限公司编号：SG-CKQ-3施工单位名称中冶地勘岩土工程总公司扌报告编号试验单位名称晋侯高速公路采空区第三项目部试验室报告日期2006年4月5日试验规程JGJ98-2000试验人签字审核人签字试样描述JCK-2位于9+10#煤治理层水泥粉煤灰浆液芯样试验室主任签字检查孔号试验日期龄期(d)试件尺寸(cm)抗压强度(MPa)设计强度(MPa)单值平均值JCK-2（9+10#治理层）2006年4月5日6个月结石体岩芯(7X7圆柱体)1.641.72三0.31.701.721.661.781.82结论：无侧限抗压强度满足设计要求。监理意见：D-47采空区浆液试件抗压强度试验报告施工单位：中冶地勘岩土工程总公司合同号：CKQ-3监理单位：:匕京华路捷公路工程技术咨询有限公司编号：SG-CKQ-3施工单位名称中冶地勘岩土工程总公司扌报告编号试验单位名称晋侯高速公路采空区第三项目部试验室报告日期2006年4月10日试验规程JGJ98-2000试验人签字审核人签字试样描述JCK-3位于2#煤治理层水泥粉煤灰浆液芯样试验室主任签字检查孔号试验日期龄期(d)试件尺寸(cm)抗压强度(MPa)设计强度(MPa)单值平均值JCK-3(2#治理层)2006年4月10日6个月结石体岩芯(7X7圆柱体)1.951.91三0.31.861.891.921.822.01结论：监理意见：无侧限抗压强度满足设计要求。D-47采空区浆液试件抗压强度试验报告施工单位：中冶地勘岩土工程总公司合同号：CKQ-3监理单位：:匕京华路捷公路工程技术咨询有限公司编号：SG-CKQ-3施工单位名称中冶地勘岩土工程总公司扌报告编号试验单位名称晋侯高速公路采空区第三项目部试验室报告日期2006年4月22日试验规程JGJ98-2000试验人签字审核人签字试样描述JCK-3位于9+10#煤治理层水泥粉煤灰浆液芯样试验室主任签字检查孔号试验日期龄期(d)试件尺寸(cm)抗压强度(MPa)设计强度(MPa)单值平均值JCK-3（9+10#治理层）2006年4月22日6个月结石体岩芯(7X7圆柱体)1.381.40三0.31.351.521.351.401.39结论：监理意见：无侧限抗压强度满足设计要求。