高速公路项目采空区处理施工方案.docx

沿太行山高速公路西延(K14+945"K15+172段、K15+49K15+586段、K15+812K16+046段)采空区处理施工方案编制单位：编制日期：年月日1、编制依据42、编制原则43、工程概况44、采空区治理工程方案84.1 采空区治理方案的选择84.2 治理范围及目的94.3 加固方案94.4 主要技术参数95、施工总体部署1051施工组织管理机构IO6设备配备106.1人员配备、动员周期和运到施工现场的方法H6.3工程材料的供应127、主要工程项目施工方案及方法127.1 测量127.2 钻孔成孔127.3 浇铸孔口管137.4 注浆137.5 质量检查178、施工顺序188.1 前期工件顺序188.2 钻孔施工顺序188.3 注浆施工顺序199、施工准备及临时工程199.1 施工准备199.2 临时工程1910、保证工程质量的措施及质量保证体系2010.1 工程质量目标2010.2 保证工程质量的组织措施2010.3 保证工程质量的技术措施2110.4 保证体系2211.1保证工期措施22112工期保证体系2312、保证安全的措施及安全保证体系2312.1 安全生产目标2312.2 保证安全的组织措施2412.3 保证安全的施工技术措施2512.4 建立安全保证体系2613、环境保护和文明措施2613.1 文明施工措施2613.2 环境保护措施262714、雨季施工措施1、编制依据1、沿太行山高速公路西施工设计图；2、采空区公路设计与施工技术细则JTG/TD31-2011；3、建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001/Jl19-20014、建筑施工现场环境及卫生标准JGJ146-20045、施工现场临时用电安全技术规范JGJ4620056、沿太行山高速公路西延相关地勘资料7、相关资料及现行的国家规范和法律2、编制原则2.1 响应设计文件的各项要求，严格按设计文件规定的内容编制2.2 确保建设单位要求和总工期，根据工程特点部署施工组织机构和优选先进可行的施工方案。按照控制工期的重点工程的技术难点工程，分轻重缓重，合理安排各专业施工顺序和工序的衔接，注意雨季对施工的不利影响，统筹兼顾，均衡生产，确保工期兑现。2.3 从组织机构、施工方案、机械设备配套、工程材料供应等方面确保工程质量和施工安全。3、工程概况1.工程概述沿太行山高速公路西延项目位于*西北部，路线大致呈东北-西南走向，项目起点位于*市五龙口镇，顺接规划的沿太行高速公路焦作至*段，终点位于*市大峪镇，与济阳高速相接。全线位于*市境内，桩号K0+000-K34+413,路线全长33.955公里，经现场调查走访该项目采空区范围大，涉及到了12家煤矿，K7+840-K10+100段出现地面塌陷段已经进行了地面平整，本次勘察对原区域进行了复核。K14+840-K15+500段采空区已经出现较大规模的地面塌陷；K15+500-K15+585段距勘察时一年内（自2020年6月）出现变形。拟建线路里程K7+730K16+500段存在煤矿采空区，根据采空区调查等地质资料和地质调绘，本地区采空区可分为老采空区（*煤业有限责任公司二矿、三矿及已关闭的小煤矿），新采空区（*煤业有限责任公司一矿和七矿）和潜在采空区三个类型（*煤业有限责任公司一矿），经采空区专项稳定性专题评价，线路影响段落总长度8.77km中：K14+945K15+172、K15+491K15+586、K15+812K16+046段为欠稳定。2、工程地质和水文地质根据已收集各煤矿企业：七矿煤矿的煤层顶底板工程地质条件详细介绍如下：（1） *煤业有限责任公司一矿煤矿采用长壁综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。煤层顶板为大占砂岩，中-细粒结构，薄-厚层状构造，泥质绞结，层面含较多的云母和炭质，层厚15-30,岩石坚硬,裂隙不发育，其抗压强度28.3-46.7Mpa,抗拉强度1.520-3.55Mpa,岩石遇水膨胀，易坍塌，稳固性差。煤层伪顶为泥岩或炭质泥岩，厚3.234.49m,岩石遇水易膨胀，易坍塌，稳固性较差。二J煤残留煤层得再生顶板，由原始顶板的泥岩、砂质泥岩跨落后胶结而成，厚度0.5m,易坍塌，稳定性极差。根据年度开采资料，一矿井下回采工作面走向宽为400600m、工作面长为100m,顶板比较破碎，随着工作面的回采移架顶板跟着垮落。局部地段超前坍塌，生产过程中提前采取支护措施，防止空顶面积过大。煤层底板为为砂质泥岩或粉砂岩组成，厚度8-20m,岩石坚硬，抗压强度为37.3-46.6Mpa,抗拉强度为1.05-2.6Mpa,节理裂隙不发育。煤层伪底：炭质泥岩，厚1.14-2.25m,岩石稳定性差，遇水膨胀，易底鼓,工程地质条件较差。综上所述，本区二I煤层顶底板工程地质条件为中等类型。(2) *煤业有限责任公司二矿采用长壁综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。煤层顶板为大占砂岩，中-细粒结构，薄-厚层状构造，泥质绞结，层面含较多的云母和炭质，层厚15-30m,岩石坚硬，裂隙不发育，遇水膨胀，易坍塌，稳固性差。煤层伪顶为泥岩或炭质泥岩，厚323449m,遇水易膨胀，易坍塌，稳固性较差。二】煤残留煤层的再生顶板，由原始顶板的泥岩、砂质泥岩跨落后胶结而成，厚度05m,易坍塌，稳定性极差。煤层底板为为砂质泥岩或粉砂岩组成，厚度8-20m,岩石坚硬，节理裂隙不发育。煤层伪底：炭质泥岩，厚1.14-2.25%岩石稳定性差，遇水膨胀，易底鼓，工程地质条件较差。综上所述，该区二I煤层顶底板工程地质条件为中等类型。(3) *鹤济克井二矿煤业有限公司采用采用长壁综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。二I煤层直接顶板为砂质泥岩，岩石级别4-5级，直接顶一般随采随落。顶板为大占砂岩，厚0.5-1.5米，一般随着回采放顶一段时间后垮落。二I煤层直接底板：为灰黑色炭质泥岩、砂质泥岩，无不良工程地质问题。二I煤层老底：为上石炭统太原组L7-8灰岩，质坚性脆。3综上所述，该区煤层为豫西“三软”煤层。(4) *煤业有限责任公司三矿采用壁式采煤，全部垮落法管理顶板。煤层顶板：大占砂岩，薄-厚层状构造，层厚15-30m,岩石坚硬，裂隙不发育，遇水膨胀，易坍塌，稳固性差。二I煤残留煤层得再生顶板，由原始顶板的泥岩、砂质泥岩跨落后胶结而成，厚度0.5m,稳定性极差。煤层地板：为砂质泥岩或粉砂岩组成，厚度8-20m岩石坚硬，节理裂隙不发育。煤层伪底：岩底泥岩，厚L14-2.25m,掩饰稳定性差，遇水膨胀，易底鼓，工程地质条件较差。综上所述，该区二1煤层顶底板工程地质条件为简单类型。(5) *煤业有限责任公司采用走向长壁后退式采煤法全部垮落法管理顶板，二I煤层结构较简单，厚度变化不大，全区可采，属稳定型煤层。(6) *煤业有限责任公司七矿采用倾斜壁式采煤法后退式开采，采用炮采工艺，全部垮落法管理顶板,二I煤为其主要开采煤层。该煤层位于山西组下部,上距下石盒子组底部石英砂岩60m左右，下距太原组顶部含燧石灰岩层约20m左右。矿区范围内煤层顶板埋深69-137m,二煤底板标高+80+152m。根据周围钻孔见煤情况统计，原始煤层厚3.136.68m,平均厚5.41m,属较稳定的厚煤层。根据原矿山巷道揭露资料，该煤层顶板较为稳定，底板变化较大。有害气体：本区瓦斯含量普遍较低，根据历年来济煤二矿瓦斯和二氧化碳等级鉴定结果，矿井为瓦斯矿井。2019年瓦斯鉴定结果是：瓦斯绝对涌出量为1.2Wmin,相对涌出量为2.53m,t;二氧化碳绝对涌出量为1.97m3min,相对涌出量为3.87ut0鉴定结果为低瓦斯矿井。4、煤炭采空区治理工程方案4.1 采空区治理方案的选择依据矿山开采沉陷学理论及煤矿“三下”采煤经验，结合国内多个采空区治理工程实践，通常采用条带式注浆法和全充填压力注浆法。条带式注浆法是在采空区影响范围内，在采空区形成类似煤炭系统的“保安煤柱”，起着支撑采空区及上覆岩层的作用，该方法材料用量较小，但施工相对复杂。全充填压力注浆法是在地表对已确定采空区治理范围内按一定孔距和排列方式，合理布设一定数量的钻孔，钻至采空区底板，然后通过具有一定压力的注浆泵、注浆管，将水泥粉煤灰混合浆液注入采空区及其上覆岩石裂隙中，让浆液充分充填采空区的冒落带、裂隙带。浆液与冒落带岩块经过固化胶结形成具有一定强度的结石体，并对结石体上覆岩层形成支撑作用，进而阻止岩层的进一步冒落，防止地面因冒落而引起的沉陷变形，保证建筑物地基稳定。全充填压力注浆法已在国内多个采空区治理工程中取得了成功的经验，该方法施工相对简单，安全性高，施工工艺成熟，施工易于管理，但缺点是材料用量较大。根据本工程地质条件和同类采空区治理工程的成功经验，本工程采用全充填压力注浆法治理本段拟建高速公路煤层采空区。4.2 治理范围及目的本次采空区治理范围：依据物探圈定的全部采空区、空洞及其影响区，(KI4+945K15+172段、K15+491K15+586段、K15+812K16+046段)本次采空区治理目的：增加场区稳定性，满足高速公路基础强度及变形要求，防止受采空区地层错动产生的剪应力影响。4.3 加固方案(1)加固分为两部分，采空区外围的帷幕封堵及内部灌砂后注浆加固，即外围以充填为主，加固为辅，即采用水泥粉煤灰搅拌后形成的浆液充填；内部以加固为主，水泥搅拌后形成的浆液充填加固。(2)钻孔布置原则：注浆孔设计的深度为地面至采空区煤层底板以下1.5m,注浆孔的主要灌注长度为采空区最上部岩层顶面以下5m至采空区底板，孔口管长度为地面上0.5m至基岩下5m变径处的深度。为了防止在压力注浆过程中浆液的四处蔓延，为此设计了帷幕孔。帷幕孔布在处理区周边，孔距根据经验可选择15-20mo注浆孔在采空区治理范围内梅花型布置，注浆孔孔距20m,排距20mo(3)钻孔结构要求：钻孔开孔直径宜在130-150mm,进入完整基岩5m后下入114mm套管或焊管护壁，终孔直径不小于91mm。4.4 主要技术参数(1)注浆材料：42.5MPa复合硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥、普通生活用水；剂速凝剂可采用水玻璃。(2)注浆孔施工：为保证工期，提高施工效率，应根据施工进展情况合理调配成孔机械设备，做好岩性编录工作。(3)注浆浆液：外围帷幕及内部注浆孔均采用水泥，水泥：浆液水固比(重量比)0.5：1；并按水泥重量的3%加入速凝剂；采空区治理填充率295%；(4)在正式施工前按施工使用的水泥、浆液配合比试验，试验内容包括每立方浆液干料含量、加水量、浆液粘度、初、终凝时间、结石率、结石强度、浆液比重，以利于现场操作，并为设计充填率提供理论依据。5、施工总体部署5.1施工组织管理机构项目部组成人员名单：项目经理部严格按照建设工程项目管理规范(GBT503262001)实施。按项目法管理，建立进度、安全生产、工程创优与成本控制的责、权、利相结合的管理机制。项目经理部由领导层、管理层、作业层三个层次构成，管理层由技术科、物质设备科、财务科、安质科、综合办、试验室、劳资科组成；作业层由钻孔施工队、注浆施工队和辅助施工队组成。6设备配备根据工程项目和特点，拟投入本工程的主要机械设备见表拟投入本合同的主要施工机械表拟投入本合同的主要施工机械表序号设备名称型号或规格单位数量1空压机20