1、治理方案选取根据《矿山开采沉陷学》理论及煤矿“三下”采煤经验，结合国内各种采空区治理工程实践，普通采用条带式注浆法和全胶结注浆法。

条带式注浆法是在采空区影响范畴内，在采空区形成类似煤炭系统“保安煤柱”，起着支撑采空区及上覆岩层作用，该办法材料用量较小，但施工相对复杂。

全胶结注浆法是在采空区影响范畴内，按一定孔距和排列方式，布设足量注浆孔，用钻机成孔，通过注浆泵、注浆管，将水泥粉煤灰浆注入采空区及上覆岩体裂隙中，浆液通过固化，胶结岩层裂隙带，同步采空区浆液形成结石体对其上覆岩层形成支撑作用，制止上覆岩层进一步冒落塌陷。

全胶结注浆法已在国内各种采空区治理工程中获得了成功经验，该办法施工相对简朴，安全性高，施工工艺成熟，施工易于管理，但缺陷是材料用量较大。

两种办法比较，本次注浆采用全胶结法。

2、采空区注浆治理范畴2.1采空区治理长度治理长度为铁路路线走向上采空区（空洞）实际分布长度。

当采空区煤层较厚，地表变形破坏严重，采空区治理长度应考虑增长覆岩移动角影响范畴内治理长度。

2.2采空区治理宽度采空区治理宽度可按如下公式计算：①倾斜岩层时路线与岩层走向平行或者斜交：L=D+2B+（2h ctgφ+H下ctgβ‘+ H上ctgγ’）②水平岩层时：L=D+2B+2（h ctgφ+H ctgδ）式中：L——垂直铁路中线水平方向宽度（m）；D——铁路路基底面宽度（m）；B——路基维护带一侧宽度（普通为10m）；h——上覆松散层厚度（m）；H——采空区上覆基基岩厚度（m）；φ——松散移动角（°），普通取45°；δ——走向方向采空区上覆基岩移动角（°）；β‘——下山方向采空区上覆基岩移动角（°）；γ’——上山方向采空区上覆基岩移动角（°）；2.3采空区治理深度采空区治理深度普通不不大于采空区底板深度。

4、采空区注浆体积与注浆量采空区空隙体积为拟解决采空区范畴内矿层体积乘以回采率，并扣除采空区因顶板冒落已经产生变形。

全胶结注浆治理实质就是以水泥粉煤灰浆液对采空区空隙体积进行充填和固结。

总注浆量可按下式估算：C VKmSAQη⋅∆⋅⋅⋅⋅=式中：Q-采空区总注浆量（m3）；S-采空区治理面积（m2）；m-采空区煤层厚度（m）；∆-采空区剩余空隙体积率，即煤层被采出后，原空间经塌陷V冒落岩块充填后剩余空隙率，其取值在0.2～1之间；K-煤层采出率，参照采掘平面图经矿山调查选用；A-浆液损耗系数，经验值取1.1~ 1.5；η-注浆充填率，经验值取0.9；C-浆液结石率，取0.9；5、采空区注浆设计5.1 注浆材料及配比注浆材料选用水泥粉煤灰浆液，其水固比1：1.0~1：1.4，水泥含量占固相30%，粉煤灰占固相70%，帷幕孔依照详细状况采用较稠浆液或在浆液中掺加水泥质量2%速凝剂（水玻璃，模数2.4~3.4，浓度30ºBe～40ºBe），使注入采空区浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。

5.2 注浆孔（帷幕孔）设计1）钻孔布设注浆孔设计深度为地面至采空区煤层底板如下1.5m，注浆孔重要灌注长度为采空区最上部岩层顶面如下5m至采空区底板，孔口管长度为地面上0.5m至基岩下5m变径处深度。

为了防止在压力注浆过程中浆液到处蔓延，为此设计了帷幕孔。

帷幕孔布在解决区周边，孔距依照经验可选取18~20m。

注浆孔在采空区治理范畴内梅花型布置，注浆孔孔距10~20m，排距10~20m。

为检查施工质量，普通按灌浆孔2～5％设立检查孔数量，检查孔可随机布置。

检查孔长度应为原地面至采孔区底板深度。

2）钻孔构造基岩止浆部位注浆管法兰盘采空区注浆管接口覆盖层及风化带 (1)孔深采空区注浆孔(帷幕孔)设计深度为m，实际以揭穿采空区底板0.3～0.5m处为准。

(2)孔径钻孔开孔直径宜在130-150mm，进入完整基岩5m后变径，终孔直径不不大于91mm。

(3)取芯取芯孔数量应占总孔数5%。

采空区段和岩层破碎段岩芯采用率不低于30%，其他部位不低于60%。

(4)止浆可采用似法兰盘简易止浆法完毕止浆。

6、采空区注浆施工工艺及质量控制6.1 工艺流程概述采空区治理工艺流程是采空区治理工程核心内容，是关系到采空区治理工程质量和效益核心环节，涉及成孔工艺、制浆工艺、注浆工艺等一系列先后持续、配合紧密工艺流程。

采空区治理工艺流程内各环节互有关系如下图所示：图6.1 采空区治理工艺流程图6.2 成孔工艺1）定点注浆孔应用经纬仪、皮尺进行实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应超过设计位置0.5m，当因地面影响，钻机不能就于设计位置时，可视详细状况进行调节。

2）成孔工艺及技术规定（1）成孔工艺钻进初始阶段，各采空区治理区域内分别布设2～3个取芯钻孔，对地层状况进行勘测和验证，拟定和批示周边钻孔钻进层位，别的钻孔可参照取芯钻孔钻进状况实行不取芯钻进。

为保证准时完毕治理施工任务，须采用相应施工工艺和施工设备。

在施工工艺方面，土层及强风化基岩选用合金钻头钻进，泥浆或套管护壁；中档及微风化基岩选用复合体钻头钻进。

施工设备需采用10台以上工程地质钻机，并配备大功率空气压缩机实行潜孔锤钻进。

成孔工艺简述如下：①用Φ130mm钻头开孔，钻进至基岩面下5m后，下入127mm套管护壁，然后变径Φ89mm。

②用Φ89mm钻头，钻进至采空区中塌陷冒落或煤层底板0.3～0.5m终孔。

③钻孔经钻探技术员及现场监理验收批准后，浇铸注浆管。

（2）技术规定①钻孔位置要与测量所定孔位一致，偏差不应超过0.5m，如因地形影响钻机不能就位时，报技术部视详细状况，请示监理工程师变更孔位，不得擅自变化孔位。

②钻孔测斜频率：在终孔前测量一次孔斜（顶角、方位角），规定终孔孔斜≤2°。

③钻进时必要采用一定导向办法，以保证成孔质量。

基岩面5m 如下必要采用清水钻进，回水池岩粉要及时清理干净。

采空区底板岩芯必要取芯并拍照。

④钻孔施工过程中，要做好钻探原始记录，特别是采空区塌陷冒落带。

钻探记录要使用蓝、黑色钢笔填写，记录要整洁、清晰、真实、规范，地层分界、岩性鉴定要精确，并有施钻和记录人员签字。

⑤钻孔施工过程中，如发现漏水、漏风、掉钻、埋钻、卡钻等异常现象要详细记录其深度、层位和耗水量、耗风量，并告知技术部。

⑥钻孔施工过程中和终孔后，要进行水位观测，并记录。

⑦钻进过程中要及时观测并记录钻孔耗水量。

⑧终孔后经技术人员检查钻探原始记录和岩芯编录后，报监理验收并签发终孔告知书后，方可转入下一道工序。

3）浇铸孔口管钻孔结束后，采用φ50mm钢管，在管子前端20～30cm处焊接一圆形法兰托盘（托盘直径120～130mm之间），下入孔内变径处，松动原φ127mm护壁管，再灌入水灰比为1∶1.5-1∶1.2稠水泥浆，浇铸长度为4～6m，然后起拔护壁管。

浇铸质量规定达到注浆过程中将液不会从孔口管外溢出。

水泥浆液中应加入水泥重量2%速凝剂，迅速将注浆管与孔壁固结。

φ50mm钢管要高出地面0.5m，并在管口安装堵头。

6.3制浆工艺1) 注浆材料规定注浆材料重要由水、水泥、粉煤灰、速凝剂等构成，水为甲方提供，参照《混凝土拌合用水原则》（JTJ-89），其SO4-2含量<1.0%，PH>5；水泥采用质量符合国标标号为P·O 32.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰质量级别为二级～三级，SIO2、AL2O3和Fe2O3总含量不不大于70%，SO3含量不不不大于3%，其他方面应符合注浆工程规定；速凝剂可选用水玻璃，水玻璃模数2.4～3.0，浓度30ºBe～40ºBe；砂、碎石可就近取材。

2）注浆材料配制①浆液配制应按设计配合比进行，并随机抽查浆液各项指标。

②原材料：水用水表或定量容器计量；水泥按袋计量；粉煤灰用容器计量，并规定用磅称抽查水泥、粉煤灰数量;③浆液拌制过程如下图所示：图6.2 浆液拌制过程④搅拌过程配制浆液时，水泥与粉煤灰精确计量后混入一级搅拌池中搅拌，然后通过滤网注入二级搅拌池搅拌。

每次搅拌时间不得低于10分钟，待浆液搅拌均匀后，通过注浆泵注入采空区。

注浆开始后，要定期观测泵吸浆量和泵压，及时记录灌浆过程中发生各种现象，完毕现场测试和原始数据采集，并依照实际状况及时调节浆液配比和注浆办法。

6.4 注浆工艺1) 注浆系统配备（1）注浆系统构成注浆系统由：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、封孔装置等构成。

注浆系统平面布置如下图所示:一级搅拌池（水泥粉煤灰浆池）粉煤灰料场散装水泥罐槽钢电机搅拌齿减速机放浆管沉淀池输浆通道一级搅拌池（水泥粉煤灰浆池）二级搅拌池（水泥粉煤灰浆池）吸浆池吸浆口振动机注浆泵流向注浆孔图6.3 注浆系统平面布置示意图一级搅拌池（水泥粉煤灰浆池）地面或人工供料平台电机减速机搅拌齿转动轴池底为斜坡面放浆管沉淀池输浆通道二级搅拌池（水泥粉煤灰浆池）电机减速机搅拌齿转动轴池底为斜坡面振动机（使吸浆口上下摆动，避免注浆堵管）注浆泵流向注浆孔吸浆池吸浆口＞20c m＞60c m＞150c m＞30cm图6.4 注浆系统构造示意图（2）注浆系统技术规定①料场：堆放材料料场场地要平整，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌机，使材料便于运送、搬运；规定设有防潮、防雨办法。

②搅拌机：规定能满足正常施工规定，搅拌后浆液应均匀，符合设计规定，一次搅拌量应≥1.5m 3。

③搅拌池：修建搅拌池应满足正常施工规定，池为圆柱体，中间设立搅拌系统，使得搅拌后浆液均匀，符合规定，一次搅拌量应≥1.5m3。

④蓄水池：制浆站应依照施工注浆总量需要，建立数个蓄水池，以保证正常施工，蓄水池建筑规模及规定视工地详细状况而定。

⑤注浆泵：宜采用变量泵，其额定排浆量不不大于200L/min，注浆泵压力应不不大于注浆最大设计压力1.5倍。

⑥压力表：注浆孔压力表最大指数应不不大于 2.0MPa。

帷幕孔压力表最大指数应不不大于5.0MPa。

⑦封孔装置：注浆孔采用Φ50mm钢管，在管子前端20～30cm处焊接一圆形法兰托盘（托盘直径Φ120～125mm之间），下入孔内变径处。

封孔装置也可采用球形止浆塞，封孔位置在基岩内5～10m处，或采空区上方10～20m处。

该封孔装置详细封孔位置由现场实验来定。

⑧注浆管：采用Φ50mm钢管，丝扣连接。

2)注浆工艺及其关于参数(1)施工顺序：先施工帷幕孔，再施工注浆孔，注浆分二序次进行。

按煤层倾斜方向，先施工采空区低钻孔，后施工采空区高钻孔。

(2)注浆在注浆施工开始阶段，注意收集整顿各地段各种配比浆液灌注充填状况，获取更为合理注浆施工参数。

注浆采用浆液浓度先稀后稠办法，注浆开始后，要定期观测泵吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生各种现象，收集原始数据，并依照实际状况及时调节注浆量和浆液浓度。