采空区施工组织设计.docx

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采空区施工组织设计

采空区处治实施性施工组织设计

一、编制依据

1.1国家和交通部有关标准、规范和验收标准；

1.2新建贵阳绕城高速工程招标文件及承包合同；

1.3《注浆技术规程》（YSJ211-92和YBJ44-92）；

1.4《公路环境保护设计规范》（JTJ/T006-98）；

1.5设计文件，包括设计图纸、资料等；

1.6现场调查资料；

1.7贵州省高速公路开发总公司下发的相关文件。

二、编制范围及工程数量

根据稳定性分析结果确定了杨家山K9煤层K30+280-K30+509段和大湾子煤矿K8煤层K30+550-K30+835段两个采空不稳定区，按照设计文件注浆治理方案及煤矿采空区注浆治理工程两阶段施工要求，需对两个煤矿采空区注浆治理。

采空区空隙体积与注浆量根据详细工程地质勘察报告提供的杨家山K9煤层采空区和大湾子K8煤层采空区注浆治理范围的剩余空洞体积，考虑到在灌浆过程中，浆液向采空区上覆地层、断层及附近岩层裂隙及岩溶的渗透损失等，在采空区剩余空洞体积的基础上，考虑10％损失系数。

水泥粉煤灰浆液的结石率为80%，浆液对采空区及上覆岩层中的裂隙、裂缝的充填率为85%，最终计算出两处煤矿采宝区的注浆体积。

注浆体积分别为10787m，12538m。

计算方法为：

注浆量=剩余空洞体积*充填率/结石率+10%损失量。

注浆孔沿公路轴线分排布设，排距拟定为15-20m，由于该区煤矿属于私人开采，开采规模有限，除局部路段外，采空区埋藏相对较深，采空率很低，且目前已经停止开采，因此，本采空区处治按一般压力孔注浆，不采用帷幕注浆。

工程量数量见下表。

采空区钻孔工程量表

采空区名称

桩号

处理长度

（m）

处理宽度

（m）

总钻孔（含检查孔）

孔数（个）

深度（m）

杨家山

K30+280-+509

229

61-90

74

4327

大湾子

K30+550-+835

285

46-73

66

2270

合计

514

140

7995

采空区注浆工程量表

采空区名称

桩号

处理长度（m）

处理宽度

（m）

注浆材料合计23325m3

水（方）

水泥（t）

粉煤灰（t）

杨家山

K30+280-+509

229

61-90

6712.75

1745.13

6979.18

大湾子

K30+550-+835

285

46-73

7811.17

1993.54

8112.08

合计

514

14523.92

3738.67

15091.26

三、工程概况及工程地质条件

1、采空区地段自然地理概况

地理位置、地形地貌煤矿采空区主要位于路线西南部K29+900-K31+300段的花溪区。

区内交通较为方便。

采空区地形上主要为高原溶丘地貌景观。

一般海拔多在1200-1300m之间，为低中山地形。

路线附近沟谷发育，地形起伏较大。

气候属亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，年平均气温15.3℃，采空区西侧有沙河，为常年流水河流，由于农民稻田灌溉截流，平时水量很小。

2、区域地质概况

区内主要地层自上而下为：

第四系（Q）：

按成因类型可划分为冲积层（al）、残坡积层（el+dl）、残积层（el）等，以土黄、褐红色粘土、碎石土为主，分布在井田区低洼及缓坡地带，厚度0-10m。

二叠系上统长兴组（P2C）：

灰一深灰色厚层状燧石灰岩，含丰富的燧石团块，岩性坚硬，裂隙、岩溶较发育，富水性强。

厚度50-60m。

二叠系上统龙潭组（P21）：

主要由一套海陆交互相为主的煤系地层，总厚度360m，依据岩性和含煤特征可将全组由上至下分为六段。

P2l6+4：

该段由砂质泥岩和燧石灰岩组成，构成两个韵律，并间夹薄层状碎屑岩，致密坚硬，含水性中等，碎屑岩主要为粉砂岩、砂质泥岩、含1-2层煤线。

厚度100-110m。

第四段为主要含煤段。

上部以深灰色砂质泥岩为主，中下部为深灰色泥质灰岩及中厚层燧石灰岩。

含K11、K9、K8号煤层。

其中K8煤为可采煤层，K9煤为局部可采煤层，K11煤层为不可采煤层。

该段一般厚度40-57.5m。

K8煤顶板为燧石灰岩，厚7-12m，底板为砂质泥岩，较稳定。

历经多年开采K8煤层已基本采空。

P2l3：

顶部为中厚层状燧石灰岩，中下部为砂质泥岩为主。

含K6、K5号煤层。

其中K6为局部可采煤层，K5为不可采煤层。

该段一般厚度30-40m。

K6煤顶底板均为粉砂质泥岩，顶板厚8-12m。

本段采空区路段处于一宽缓的不对称背斜的顶部，轴向近东西向，南缓北陡，杨家山、大湾子煤矿采空区位于背斜南冀，沙河煤矿采空区位于背斜轴北冀。

采空区部位断层较少，规模也较小，对采空区影响不大。

沿线地震基本烈度为VI度，场地类型划分为中硬场地。

3、水文地质、工程地质概况

采空区地段地下水类型主要为松散土类孔隙水、碳酸盐岩岩溶水、碎屑岩类裂隙、孔隙水三大含水类型。

孔隙水主要为第四系冲、洪积层、坡残积层中的孔隙水。

碳酸盐岩岩溶水由于埋藏型灰岩类则极不均匀。

碎屑岩类裂隙、孔隙水主要赋存于侏罗系长石石英砂岩及二叠系煤系地层泥岩夹白云岩、燧石灰岩裂隙中，一般水位埋藏较浅，分布广而流量少。

三个采空区皆位于山坡上部，岩石风化破碎强烈，裂隙发育，因此地下水不发育，水量较小。

公路沿线第四系松散堆积以残积红粘土、冲积亚粘土、碎石土为主。

物理指标为比重2.75，粘聚力26MPa，内摩擦角6-20度。

冲积亚粘土、碎石土多分布于现代河流阶地上，面积较小。

岩体工程地质特征中坚硬的碳酸岩岩组主要由石灰岩和白云岩组成。

其特征是岩体坚硬，力学强度高，石灰岩亚组岩溶强烈发育且不均匀。

风化层较薄，多为弱、微风化岩石。

比重2.7，单轴杭压强度为26.8-58MPa，内摩擦系数0.5-0.6，内聚力为5.0-41MPa。

地表水沙河位于采空区西侧，为常年流水河流，沙河水质经分析，为504-Ca型水，对混凝土无结晶类、分解类和结晶分解复合类腐蚀，可满足采空区治理工程施工用水。

4、煤矿采空区详细工程地质勘察成果

采空区的勘察成果本次煤矿采空区施工图勘察工作采用工程地质调查、采矿调查、工程钻探、地表沉降观测的综合勘察方法。

经过详细的采空区工程地质调查、采矿调查，煤矿采空区的主要特征见下表

采矿特征一览表

采空区

采空区煤层

采厚（m）

开采时间

开采方式

顶板管理方式

采出率（%）

未采煤层

杨家山

K9

1.2

1998至今

柱式、巷道式

全坍塌落法

40-50

K8

大湾子

K8

1.6

1993-1999

柱式、巷道式

全坍塌落法

40-55

K6

沙河

K6

0.7

1980

柱式、巷道式

全坍塌落法

40

杨家山K9煤层采空区和大湾子煤矿K8煤层采空区治理方法为注浆治理，沙河煤矿采空区基本属于巷道式开采，该段K6煤层在路线上方，因此采空区在路线开挖时就被处理，暴露在边坡的采矿空洞可用块石封填，不需要作专门设计。

四、煤矿采空区危害性

本段煤矿采空区沉降观测结果表明现阶段煤矿采空区未出现明显的沉降，主要是因为煤矿采出率较低，开采方式为房柱式和巷道式开采。

由于煤层埋深较浅，因此采空区对上覆岩层的影响在今后会表现出来，从而危害拟建的公路工程。

采空区对公路的危害性主要表现在：

采空范围较小，地表不产生较大的移动盆地，但由于采深小，又任其垮落，因此地表变形积累到极限状态时突然垮塌，且不连续。

产生较大的裂缝和塌陷坑，威胁公路路基的稳定。

对于预留煤柱较少的部位，经过长期的风化剥蚀，顶板逐渐失去支撑，使得小范围采空区连接扩大，可能出现大范围沉降，这种沉降具有时间和空间上的不确定性，进而持续的威胁公路工程的安全。

由于开采程度差异较大，而且没有规律，因此地表塌陷变形也表现出较大的差异。

因此公路工程在本采空区路段频繁的改变曲率和坡度，严重影响行车的安全。

五、治理标准

设计标准对采空区路段进行治理后，地基的变形应满足公路工程对地基稳定性的要求，即：

经治理后的采空区在公路运营过程中，不再产生较大的变形，保证公路安全营运。

根据《公路下（上）采空区勘察设计规范》（报批稿），高速公路工程的采空区地表容许变形值应满足下列的规定：

倾斜：

T≤±3mm/m

竖曲率：

K≤±0.2×10-3/m

变形：

ε≤+2mm/m

六、设计原则

采空区的治理设计应充分考虑当地的环境特点、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，治理方法技术先进、经济合理。

应坚持一次根治，不留后患的原则，同时遵守投资合理、效益高、保护环境、合理利用与保护矿产资源的原则。

治理后的采空区地基能有效地承受公路和车辆荷载，不产生超过公路工程允许的变形，保证公路安全营运。

七、施工组织机构

项目部负责该项工程的施工管理，确保工期、优质、安全完成。

项目部设工程部、安质部、机物部、计财部、试验室、综合办公室，下设采空区处治施工队，负责管段内采空区钻孔、原材料进购、注浆等工作。

八、施工准备工作

1、技术准备

在施工之前用全站仪进行线路导线复测。

本标段测量方法采用：

水准复测与线路贯通一同施测，平面控制采用导线控制；高程采用三角高程控制。

熟悉施工图纸、施工规范、检验评定标准。

施工用水已经进行检测合格。

测量人员进行孔位放样，为钻孔作好准备

2、现场准备

施工现场要求达到“三通一平一清”，即水通、电通、道路通，路堤段台阶明显，场地需平整。

（1）、林木砍伐

砍伐或移植扩建用地范围内的树木、灌木丛、农作物等，对于路堑石质地段，清出表面的植被和浮土并及时运至指定弃土场。

（2）、征地拆迁

根据路线红线范围及临时征地范围，组织人员进行征地拆迁工作。

征地拆迁是前期准备工作的重点之一，是保证施工能展开的先决条件。

（3）、场地平整

用机械清除原地面表土及杂物并挖填成整成平地，作为钻机及注浆用工作平台，拟订在K30+800处红线内修建注浆站一座。

（4）、施工便道的修筑

已经修建了碎石路面便道，并每隔200m设会车平台一处。

路面采用20cm厚泥结碎石或石碴。

施工期间专门成立便道维护小组，配备专用的机械，进行日常便道的维护工作，防止因便道问题而影响工程进度。

（5）、施工用电

我部已经从上半岩大桥配电房架设高压电线至施工现场。

（6）、施工用水

为了保证施工用水，在注浆区修建两个蓄水池（1个不小于60m3、1个不小于15m3）并设置3台抽水泵从采空区所在的巩固村河里（常年流水，水量充足）抽水至蓄水池，由于高差大，中间设1个过渡泵站。

3、工期

施工工期安排注浆治理施工应安排在路线施工前进行，有效工期为4个月，质量检测在施工完成后3个月进行。

九、劳动力组织、施工机械设备及主要材料供应

1、为了满足采空区工程按期完工，保证工程质量，我部于去年已经上场一个采空区施工队，拟定施工全面展开队伍人员配置为：

管理人员5人、技术工人6人、安全人员1个、钻孔工人48人，水电工3人，修理工2人，司泵12人，汽车司机10人，普工20人，其他人员2人，负责本合同段内的采空区钻孔、材料供应、注浆等工作。

2、机械准备

各种施工机械及设备已经到达施工现场，准备就绪，设备机具配置表见下表。

采空区施工机械设备表

机械名称

规格

型号

额定功率（kw）或容量（m3）吨位

单位

数量

备注

挖掘机

PC200-6

114kw/1.0m3

台

1

装载机

ZL50

117.7kw/3.0m3

台

2

钻孔机

300型

台

16

搅拌机

台

4

50注浆泵

BWZ50

台

4