李路

摘要：人工回填矸石堆场广泛分布于山西省煤矿矿区内部及周边，由于其本身具有易燃、不均匀、成分复杂等特点，往往不能直接作为天然地基来使用。本文以实际工程经验论述了注浆法在煤矸石填土地基处理中的应用，科学地分析注浆法工艺要点，为注浆法在矿区矸石回填地基处理中的应用提供了参考性依据。

关键词：煤矿;矸石回填地基;地基处理;注浆法

注浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。

1实例分析

1.1工程概况

山西省晋煤集团成庄矿为适应矿井生产，对矿井水处理站进行改扩建，其中新增预沉调节池及斜管沉淀池所在场地原为近西北一东南走向的冲沟，经人工回填矸石形成现地貌，回填时间在20年以上，最大回填厚度约17.0m，填料成分较复杂，主要为3#煤层矸石，粒径及级配情况不详;矸石回填层以下为褐红色粉质粘土（Q2），勘察中该层未揭穿，具体厚度不详。由于拟建场地表层土为矸石回填层，未经有效碾压，不能直接作为天然地基使用，且在建筑场地周边矸石曾发生自燃现象，由于年代較久远，具体自燃时间及规模已无从考证。为增强地基刚度，提高地基稳定性，需对建筑物地基进行处理。

1.2治理方案

由于本工程中调节池及沉淀池对地基沉降要求较高，结合场地表层土为矸石回填层，未经有效碾压，且周边曾发生过自燃现象等特点，为提高地基均匀性及稳定性，防止矸石复燃，本工程最终选用了袖阀管注浆法对矸石层进行加固处理，水池外边线向外2.0m布设一圈帷幕注浆孔，目的其一为与着火区隔离，其二为防止浆液外流。水池下方一般注浆孔采用4m孔间距正三角形布设钻孔，注浆影响范围为建筑物外边线外扩4.Om，注浆使用纯水泥浆液与水泥一粉煤灰复合浆液，水泥一粉煤灰复合浆液固相比为4：6。水泥采用42.5级普通水泥，粉煤灰使用Ⅱ级及以上规格。

1.3相关技术参数

由于参考的勘察资料中无回填矸石层空隙比数据，在设计之初参考同类工程经验，执行动态设计原则，场地内矸石可注孔隙率为0.20，即块体体积占80%，浆液结石率按照70%取值。

1.3.1钻孔布置

本工程共布置注浆孔232个，其中帷幕注浆孔82个，固结注浆钻孔150个。

帷幕钻孔距水池外边线2.0m向基础外方向布设，孔间距2.7m，共计82个;注浆钻孔采用正三角形布置，相邻钻孔间距4m，共计150个。钻孔开孔孔径不小于130mm，进入原状土深度不小于1.0m，埋设袖阀管，

1.3.2注浆设计

（1）注浆材料

①注浆材料主要采用水泥、粉煤灰、水、速凝剂（水玻璃）等组成;②水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥;③粉煤灰为（热力电厂）电厂初排产品，质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）Ⅱ级标准;④速凝剂（水玻璃）浓度为35-45°Be，模数为2.4-2.8。

（2）注浆配合比参数

水固比：为1：1-1：1.2。

帷幕孔采用水泥粉煤灰浆液，固相比（水泥：粉煤灰）：4：6，内部建筑物下一般注浆孔采用纯水泥浆液。

速凝剂：帷幕注浆孔当注浆量较大时，掺入水泥重量2%的速凝剂。

（3）注浆方法

①采用全孔下入φ76mm钢管改装成袖阀管注浆，内设6分管作为注浆芯管，实行分段分层注浆，且遵循少注多次的注浆原则。②注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。为便于注浆质量控制，实际注浆时，每孔可选稀、稠两种配比的浆液进行灌浆，稀浆灌注量取单孔注浆量的30%为宜。

（4）注浆压力

①注浆压力。注浆开始时先进行压水，注浆压力孔口控制在不大于2-3MPa。②浆液扩散半径。设计浆液扩散半径为5.0m，实际施工中根据注浆效果进行调整。

（5）注浆结束标准

注浆末期，泵压逐渐升高，当注浆压力在3.0MPa，泵量在15L/min，稳定10-15min，该孔注浆结束。

多次注浆间歇时间依据现场试验得到的浆液初、终凝时间确定，以不小于初凝时间，且不大于终凝时间为准。当注浆达到到设计结束标准时，该孔注浆结束。

1.4取得的效果

由于场地矸石堆填厚度较大，如采用部分换填垫层法对拟建建（构）筑物进行地基处理，虽然能节省部分投资，但剩余矸石层产生的不均匀沉降可能引起水池的开裂，影响水池的安全使用。本工程注浆法施工对周边原有建筑基础影响小，且能彻底解决矸石的复燃及沉降问题。满足了工程建设需求的同时兼顾环保要求，为成庄矿井建设提供了安全保障。

2推广情况

近年来，随着我市煤炭资源整合步伐的加快，煤炭产量不断提高，矿山生态环境与煤炭资源需求之间的矛盾日渐凸显，特别是煤矸石及废弃物的堆放，不仅占据了大量建设用地，而且其自燃产生的有害气体及水的渗透对大气和地下水源都造成了严重的污染，本文通过实例分析，采用注浆法不仅有效解决了矿区内部建设用地紧张问题，同时在一定程度上对矸石堆放场地起到阻燃及防渗透的效果，为我市及其他地区煤矿企业矸石堆放场地治理提供了可借鉴的依据。