山西省高速公路煤矿采空区治理工程施工组织设计书.docx

1、山西省高速公路煤矿采空区治理工程施工组织设计书序号采空区名称位置影响线路范围治理采空区面积m2剩余变形值%风化带厚度m土层厚度m埋深m矿层倾角剩余空洞体积%最大最小最大最小最大最小长度m宽度m1铺头煤矿K82+400K82+700168160270004013.79.920052.745.261490477.1527.22东南蜀煤矿K83+500K83+68013180110801517.3040518033西田石煤矿K90+900K91+70074870504004012.510.105059.451814421.562.54茶园牛匠煤矿K91+900K92+7006869063800401

2、3.28.9100625959953一、工程概况（一）工程位置及采空区分布情况#高速公路#段煤矿采空区治理工程项目#段，位于#镇和#村之间，需要治理的采空区包括#煤矿采空区、#煤矿采空区、#煤矿采空区、#煤矿采空区等4处采空区治理工程，集中分布于拟建公路K82+400K92+700两侧。各采空区的分布情况如表1-1所示。#段采空区分布情况表 表1-1（二）地形、地貌、地震简况煤矿采空区治理工程位于基岩中、低山区，区内山梁、山坡、冲沟、河谷纵横，海拔9001070，地形相对高差在5080m之间。采空区地层主要为石炭系山西组和太原组煤系地层，岩层总体向南缓倾，倾角56；主要岩性为灰、深灰色中、细粒

3、岩、屑长石砂岩，长石石英砂岩，灰黑色、黑色泥岩，含9#、15#两个可采煤层，煤层厚度1.06.7m，煤层埋深27.277.15m；第四系松散沉积物厚度020m。据山西省工程地震设防烈度图，本区地震基本烈度为度。其表现特征主要是受周围地震活动的影响，轻度有感地震频繁，但震级较低，多在4级以下。（三）水文与气象简况煤矿采空区治理工程所处区域为大陆性暖湿带半干旱气候，冬季寒冷少雪，春季干旱多风，夏季雨水较多，春秋两季气温变化幅度大，冬季变化幅度小。年平均气温11.211.7C，最热月份为7月，月平均温度22.8C29C；极端最高温度37C，极度端最低温度-22.5C。全年无霜期160180天，冰冻深

4、度3057cm，年平均降雨量625680mm。区内水系分属黄河、海河两大流域。区内丹河属黄河水系。区内地表径流多由降雨产生，季节性变化明显。（四）交通、动力、通讯及其他条件1、交通条件拟建太原晋城高速公路长治晋城段大致与长晋二级公路呈平行关系，二者相距不远，交通条件较好，从乡、镇到施工现场有小路或者便道通行。2、水、电供应条件用水可以利用就近煤矿排水，当水量不足时，可由供水站铺设输水管道解决。工程用电可以与就近乡、镇的供电部门联系协商，接动力输电线路，也可自备发电设备解决供电问题。3、动力物质及通讯条件长治晋城二级公路沿线分布有加油站，可对施工机械提供动力物质资源。另外采空区所处区域内，移动电

5、讯条件较好，通讯方便。也可通过就近乡、镇，架设线路，以解决通讯问题。二、施工布置#高速公路#段煤矿采空区治理工程项目#段包括#煤矿采空区、#煤矿采空区、#煤矿采空区、#煤矿采空区等4处采空区治理工程，采空区采用钻孔注浆加固处理。各采空区处理长度及处理宽度详#段采空区治理工程设计工作量一览表 表2-1见表1-1所示。该合同段采空区治理工程设计处理总长度1733m，设计灌浆孔249个（其中注浆孔86个，帷幕孔163个），设计灌浆孔总长度15929m，设计注浆量46205m3各采空区治理工程量见表2-1所示，各采空区治理工程注浆孔平面位置、井巷砌筑位置详见注浆孔布置平面图。采空区治理工程完工后，半年

6、时间做治理质量检查，共布置质量检查孔6个，总进尺383m，波速测井孔6个。在施工过程中，首先为帷幕孔施工及注浆，之后为注浆孔施工及注浆，最后施工检查孔。详见总体施工流程图（见附图）。根据本合同段的工程量和工期要求，我们拟组织各类管理和施工人员300人，从 11月15日开始陆续进入工区，15天内人员、设备全部进场到位。各种临时设施大约30天内完成，12月1日正式开工，2003年3月25日全部完成。三、施工测量（一）控制测量：1、平面控制测量根据设计文件中注浆孔平面布置情况看，需进行平面控制测量。在设计方提供的控制点上，采用NTS202全站仪作一条或多条附合或闭合导线，其水平角观测2测回，距离观测

7、3测回，垂直角中丝法观测1测回。然后在导线点上架站进行图根点加密。加密的图根点应进行复测。复测的误差如果在规范规定范围之内的取两次观测结果的平均值作为图根点结果。如果在规范规定范围之外的，则重新进行观测，直到达到规范要求。2、高程控制测量高程控制采用三角高程测量。导线点采用三角高程对向观测间接法求得，图根点垂直角在两个不同的标高点分别观测1测回。取两次结果的平均值作为图根点的高程。（二）工程测量工程测量主要是钻孔的放样，复测，定测。1、放样先在图上切出孔的坐标，在控制点上架站，用PCE500型电脑计算出控制点和孔的距离及旋转角度，用NTS202全站仪放出孔位。2、复测钻孔放样后，再在不同的控制

8、点上架站对所放钻孔进行复测，如果复测的误差在限差范围之内的，则所放的钻孔就作为该钻孔的实地位置进行钻探，如果超出限差则重新放样。3、定测采用TS202全站仪在图根控制点上架站运用交会法、极坐标法等方法进行定测。并进行检测，水平角、垂直角各观测一测回，边长观测三测回。此定测成果作为钻孔的最终成果上交技术部门。四、测量定点1、注浆孔应用全站仪、钢尺进行实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应偏离设计位置1.0m。确因地形影响，钻孔不能放在设计位置时，应先施工其周围可以就位的钻孔，再根据钻探揭露采空区的情况，在监理工程师同意的情况的条件下予以调整。2、鉴于小煤窑开采和塌陷变形的复杂性，通过有限的勘探钻孔

9、尚难以精确查明地下的全部情况，如出现与设计不符的情况，应及时与监理工程师联系，以便设计单位对原设计进行适当的修正。五、成孔工艺及技术要求（一）成孔工艺1、采用127mm钻头开孔，钻至完整基岩5m后，下入130mm套管护壁，然后变径为91mm。在第四系卵、砾石层的钻探过程中采用跟管钻进。2、采用91mm钻头，钻至采空区中的塌陷冒落带底板或煤层底板以下35m终孔。（二）技术要求1、钻机须在技术人员的指导下进入场地，并在技术人员指定的位置安装设备，要求天车、立轴、孔口三点一线，防止孔钭，设备安装完毕后，申请开孔，未接到开孔通知书前不得开钻。2、设计要求全取芯（总注浆孔的5%）的注浆孔，采空区上部覆岩

10、部位岩芯采取率60%，采空区塌陷区部位岩芯采取率应30%。（1）严格执行岩芯钻探操作规程，取芯孔严禁超管钻进（2）做好钻探原始记录（钻探班次报表）和岩芯编录工作。要求岩芯摆放整齐（红漆标注岩石回次及块数），并压放回次标签，以便验收检查。（3）对要求岩芯装箱保存的钻孔，待钻孔验收合格并拍照后，及时将岩芯装入岩芯箱，并运送到指定的岩芯库，予以保存。3、对不要求取芯的钻孔，严格按照预想钻孔柱状图施工，最后编制成孔钻孔柱状图。4、在钻孔施工过程中，如发现漏水、掉钻、埋钻、机上见软、见硬等现象，要详细记录其深度、层位和耗水量，并应立即报监理工程师采取相应措施。5、每个注浆孔钻孔中测斜至少一次，终孔孔斜不

11、得超过2/100m。6、采用回转方式钻进，不允许用冲击式钻进，以防采空区突然发生塌落。7、待钻探至采空区的塌陷冒落带底板或煤层底板以下35m时，可带钻孔开孔通知书、钻探班次报表、岩芯编录（对要求采取岩芯的钻孔）向技术负责和驻地监理工程师申请终孔，经验收合格方可进行下一道工序。8、压水冲孔由于钻进过程中孔内沉定物多，每个钻孔在下注浆管前应将钻具下至孔底，压水冲洗孔内残留岩粉及其它沉淀物，保持孔内裂隙畅通。参照钻孔施工工艺流程图（见附图）。（三）浇铸孔口管工艺1、准备50mm钢管（注浆管），切割长度为变径深度加上0.80m。2、加工圆形法兰托盘，120130mm。3、在管子前端200300mm处焊

12、接法兰托盘。同时在灌浆管托盘以上310m处采用反丝接头，灌浆结束后反转拨上部灌浆管，以备其它孔再次使用。4、下入带法兰托盘的注浆管，注浆孔口管到位后，将护壁管提起约50cm。5、先填入少量20厚的砾石（以堵塞大的缝隙），然后放入少量30厚的细粘土（防止止浆浆液大量渗漏）。6、制浆，水灰比1:1.51:2，加入水泥重量的2%的水玻璃（或采用52.5#的快凝水泥），搅拌均匀。7、灌入水泥浆液，浇铸长度46m，即可终止。8、提起护壁管待浇铸浆液强度达到要求后，方可开始注浆。9、经技术负责和监理工程师验收合格后，签发终孔通知书，钻机方可移至下一个孔位。止浆工艺详见浇铸孔口管工艺流程图。六、注浆工艺及有

13、关技术指标（一）施工程序及施工顺序施工顺序按采空区的倾斜方向，先施工采空区底板标高较低位置的注浆孔及构造物工点处的注浆孔，再沿倾斜方向由低向高、由边部向中心展开施工，钻孔分二序次进行。（二）注浆工作程序1、对受注孔的钻探资料查阅分析，测定孔深、水位，作出注浆情况的初步判断，同时应测定临近孔的孔深、水位，并作好记录。2、连接孔口管，进行简易压水试验，持续时间约20min，检查泵与管路系统的完好状态，并记录孔口压力变化值，判断孔内地层裂隙、空隙的发育程度及可灌程度，同时，观测并记录邻近孔孔深及水位变化。要求认真填写简易压水试验成果表。3、根据钻探资料（岩石破碎程度、耗水量、采空区特征及冒落带高度、

14、是否有掉钻、埋钻等）、压水试验结果、孔深测量结果进行单孔注浆量设计，选择初始浆液浓度、确定注浆方法。4、注浆注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，并记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始资料，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。A：帷慕孔注浆1、帷慕孔注浆的质量是确保整个治理工作质量的关健，应采用定量定压分段注浆方法施工，应先于一般注浆孔。2、浆液的配合比可提高到1:1.31:1.5，施工采用间歇式，以控制浆液的扩散半径。当孔内空洞体积较大时，可在孔口加一漏斗状的投砂器，用浆液将砂或矿渣带入孔内，配合比现场试验确定，砂浆强度等级应设定为M15，孔口管压力应

15、达到3.0MPa以上。3、灌注前，先将注浆管用丝扣相连，前端为一注浆花管，长度12m，用导管下到孔底然后封孔，进行定压定量灌注，结束该段灌注后，提开注浆管，再封孔，用同样的方法进行下一段注浆施工，注浆段在采空区范围内以12m为一个注浆段，冒落带范围内以510m为一个注浆段。结束冒落段灌浆后，按注浆孔的要求封孔，将裂隙带到基岩5m以下的范围内一次注浆。B、注浆孔的注浆注浆孔注浆时，应避免在短时间内注入大量的水泥粉煤灰浆，水灰比1:1.01:1.4，一般采用1:1.5。当注浆量大时，应采用间歇式注浆法施工，或在孔口加一漏斗状的投砂器，用浆液将砂或矿渣带入孔内，或在浆液中加入少量水玻璃（以12%为宜

16、）。（三）单孔注浆结束标准1、在注浆孔的注浆末期，泵压逐渐升高，泵单位吸浆量逐渐减少，当泵吸浆量70L/min，孔口压力在1.01.5MPa之间，稳定1015分钟可结束该孔的注浆施工。2、当注入一定浆量，孔口压力0.3MPa，若出现地表裂隙大量跑浆时，即可结束该孔的注浆施工。（四）注浆过程的一般要求1、要求施工场地内堆放整齐有序。2、要求灌浆浆液采用先稀后稠逐渐加浓的方法施工。3、灌浆开始后，要求定时观测并记录泵的吸浆量、泵压及孔口表压，间隔时间为20分钟，临近结束时应为5分钟。同时观测并记录邻近孔孔深、水位变化，记录灌浆过程中发生的各种现象，并根据实际情况及有关规定随时调整浆液浓度和灌浆量。

17、4、注浆前，应重新测定孔深、水位，并随带钻孔验收单、止浆验收单等资料向技术负责和驻地监理工程师提出注浆申请，待申请批准后方可进行灌浆施工。5、设计注浆初始参数。6、注浆过程中，要认真填写注浆记录表。7、对灌浆过程中发生的异常现象及其相应的处理办法如下：串浆或冒浆：甲孔注浆时，乙孔出现浆液，在条件允许时，即应采取两孔同时注浆，或两孔轮流注浆，使受注孔及冒浆孔达到设计方量和结束标准。注浆孔按注浆工艺及设计注浆量的要求，当注浆量超出设计注浆量，孔口仍不起压时，应采取间歇式注浆。间歇时间应控制在1224小时，一般为12小时。间歇后再次注浆，浆液浓度必须从最稀一级开始，视压力和单位吸浆量变化情况，决定浆

18、液浓度的变换。二次注浆量应控制在设计量的2030%的范围内，若孔口仍不起压，应再次间歇，或采用小流量灌注，直至达到注浆结束标准。在停注和复注时间都应进行压水（一般为20分钟）。为避免间歇式注浆和正常注浆时堵孔事故的发生，对注浆工艺还应按下述要求控制，即：钻孔吸浆量过大而采用间歇注浆停注压水时：a、当孔口无压时，其压水量必须是注浆管路（含带托盘的注浆管长度）内的容量加变径以下至孔底容量之和的三倍；b、当孔口已有压力时，其压力小于或等于0.3MPa时， 其压水时达到设计注水量时，孔口压力降至零，压水可以停止，否则以最小泵量（52L/min）继续压水20分钟。若孔口压力有所下降，压水可以结束，如孔口

19、压力反而上升，停止压水，继续小流量注浆直至结束。c、钻孔注浆进行中，无论孔口有无压力显示，注浆量未达到需要间歇时的量时，一律不准停注；交接班时不准停止注浆，以防止堵孔。对注不进浆的个钻孔（如煤柱、无空洞或无裂隙的钻孔），应由浆站技术负责人与钻探地质技术负责人共同查阅钻孔终孔资料和实地核查的孔深水位及钻孔的循环液状况，进行分析认定以后，报项目技术负责和驻地监理工程师处理。8、注浆过程的工艺程序及要求，应严格遵照工艺流程图进行操作和施工。9、注浆过程中，不准随地排放废弃的浆液，以免造成周围环境污染。10、注浆结束时，应持有关资料报技术负责人和驻地监理工程师验收合格签字后，方可终止注浆。11、注浆结

20、束后，须清理现场，然后移至下一个注浆孔场地。12、稀浆灌注量取单孔注浆的30%为宜。（五）有关技术指标1、水泥粉煤灰浆液配比试验试验材料及试验内容A：试验材料本次试验组成浆液的材料主要由水、水泥、粉煤灰、水玻璃等组成。水采用附近煤矿矿井水，使用前，采取水样，按照公路工程水质分析操作规程（JTJ05684）要求进行试验。试验结果经驻地监理工程师认可。水泥采用工地附近水泥厂的32.5#矿渣硅酸盐水泥，应符合矿渣水泥、火山灰质及粉煤灰水泥（GB/T13441999）的规定，持产品合格证化验单报监理工程师认可。粉煤灰采用巴公或漳泽电厂的产品，粉煤灰质量除细度不作要求外，其它，指标应符合国家级标准。水玻

21、璃为一般市场销售产品（符合图纸规定）B：试验目的和内容试验的主要目的为：寻求水泥用量少，同时又具有一定结石强度的浆液配方。通过注浆试验室做不同水固比、不同固相比以及掺入不同数量的水玻璃的对比试验，测定每个试验配方的初、终凝时间，7天、14天抗压强度，以及浆液粘度和结石率等。水、水泥、粉煤灰混合料浆三相材料用量计算W1/（W2+W3）=R1 （31）W3/W2=R2 （32） + + = V （33）式中：W1水的重量（t）；W2水泥的重量（t）；W3粉煤灰的重量（t）；R1水固比；R2固相比（W3/W2）D1水的比重，取1；D2水泥的比重；D3粉煤灰的比重；V预配制混合料浆液的体积（m3）由式

22、（31）（32）（33）可导出下列式：W1=R1（W2+W3） （34）W3=R2W2 （35）W2=V/R1+（1+R2）+1/D2+R2/D3 （36）试验成果表试验成果表包括水泥粉煤灰浆液性能实验成果表和掺加水玻璃的水泥粉煤灰浆液性能实验成果表。2、浆液配合比注浆采用水泥粉煤灰浆，浆液设计水灰比为1:1.01:1.4，一般采用1:1.4，其中水泥占固相的30%，粉煤灰占固相的70%，帷幕孔须在浆液中加入水泥重量的12%水玻璃，浆液配合比可高到1:1.31:1.5。3、注浆材料注浆材料主要由水、水泥、粉煤灰、水玻璃等组成。水：水应洁净，不含有害物质，SO42-含量应小于1.0%。本次施工用

23、水采用工地附近煤矿矿井水，使用前，采取水样，按照公路工程水质分析操作规程（JTJ05684）要求进行试验，未经监理工程师批准的水源不得使用。水泥：a、水泥采用工地附近水泥厂的32.5#矿渣硅酸盐水泥，其物理性能及化学成份应符合矿渣水泥、火山灰质及粉煤灰水泥（GB/T13441999）的规定。b、水泥进场时，应有产品合格化验单。其计量以袋为单位，收料员应认真清点并记录。c、不同标号、厂牌、品种、出厂日期的水泥不得混合堆放，并严禁混合使用。d、出厂期超过三个月或受潮的水泥，必须经过试验，按其试验结果决定正常使用或降级使用，并报请驻地监理工程师认可，否则不得使用。e、严禁使用结块变质的水泥。f、按规

24、定频率抽样，对水泥的细度、凝结时间，安定性、强度等主要技术性能按国家JTJ05394公路工程水泥混凝土试验规程进行检验。g、速凝剂采用水玻璃等速凝材料。粉煤灰：a、干粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，粉煤灰的烧失量不应超过12%，粉煤灰比表面积应大于2500Cm2/g。b、干粉煤灰和湿粉煤灰都可以使用。干粉煤灰如堆在空地上，应加水，防止飞扬造成污染。湿粉煤灰的含水量不宜超过35%。c、使用时，应将凝固的粉煤灰块打碎或过筛，同时清除有害物质。d、粉煤灰采用巴公电厂或漳泽电厂的产品，汽车运输。运输车辆应编号，分别测量其车箱的形状和尺寸，计算其容量；每车所用粉煤灰的体积应

25、于事前由监理工程师与施工单位相互达成书面协议。e、车辆应装载成水平容积高度，车辆到达到送货点时，驻地监理工程师可要求将其装载物重新整平，对超过定量运送的材料不予支付。运量达不到定量的车辆，应被拒绝或按监理工程师确定的体积接收。根据驻地监理工程师的指示，收料员在货物交付点，随机将一车材料刮平，在刮平后如发现货车运送的材料少于定量时，从前一车起所有运送的材料的计量都按同样比率减为目前的车载量。粘土：粘土质量应符合图纸规定。砂：砂应洁净、坚硬、干燥、无风化、无杂质，符合规定级配，其泥土杂物含量应小于3%。4、灌浆系统灌浆系统由料场、一级搅拌池、二级搅拌池、供水系统、注浆泵、注浆管道、封孔装置等组成。

26、料场：堆放材料的场地要平整，运料车辆能正常通行，且紧邻搅拌池，使材料便于运输、搬运，要求设有防潮、防雨措施。搅拌机：要求一次搅拌量应不小于1.5m3以满足正常施工要求,搅拌后的浆液均匀，符合设计图纸规定。搅拌池：本合同工程各采空区治理段至少要求设置2个一级搅拌池，1个二级搅拌池，形态均匀圆柱体，一级搅拌池直径1.5m、高1.5m，二级搅拌池直径2.0m、高2.0m，中间设置搅拌系统，使得搅拌后的浆液均匀，符合图纸要求，一次搅拌量应不小于1.5m3。蓄水池：制浆站应根据各采空区治理段施工注浆总量及工地具体情况，需建立一个蓄水池。规格如下#煤矿：15m（长）15m（宽）4m（高）（体积900m3）

27、东南属煤矿：10m（长）10m（宽）4m（高）（体积400m3）#煤矿：15m（长）15m（宽）5m（高）（体积1125m3）#煤矿：15m（长）10m（宽）5m（高）（体积750m3）注浆泵：宜采用变量泵，其额定排浆量不小于200L/min，注浆泵压力应大于最大设计压力的1.5倍。压力表：注浆用压力表最大指数应不大于10MPa。封孔装置：采用50mm钢管，在管子前端200300mm处焊接一园形法兰装置（托盘直径120130mm之间），下入孔内变径处。5、注浆材料的配制浆液配制应严格按设计浆液配比进行，并随机抽查浆液的各项指标。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，

28、并要求用磅称抽查水泥粉煤灰的数量。制浆过程严格按制浆工艺流程图执行。搅拌过程：每次搅拌时间不得小于5分钟，以防止浆液沉淀。详见制浆工艺流程图。（六）注浆质量检测1）注浆质量检测方法钻探：注浆施工结束6个月后，进行钻孔检验。按注浆孔的2%设置检查孔数量，检查孔深度为原始地面至采空区底板的深度。通过孔内取芯直接观察采空区的浆液充填情况，并结合钻探过程中循环液的漏失情况及孔壁的稳定性等评价注浆质量。物探检测法：对治理后的采空区采用测定波速的方法检验注浆质量。若波速大于160m/s，则注浆质量符合要求，每个采空区波速测井数与检查孔数相同。结合钻探和物探资料，做出结合评价。在全面分析研究这些资料的基础上

29、，最终确定注浆质量是否合格；是否需补充注浆。2）注浆质量检测位置及工作量注浆质量检测位置应布置在有疑点的部位。检查孔6个，物探检测的波速测定孔6个。七、施工采用的主要机械设备本合同段采空区治理工程分为4段，各采空区治理段设计工程量如表2-1所示。根据各采空区现场情况及施工工期的要求，施工中计划投入钻17台（其中备用3台）及其他配套施工设备100余台套，详见投标书附表“表3 拟投入本合同工程的主要施工机械表及表4 拟配备本合同工程主要材料试验、测量、质检仪器设备表”。本合同段工区划分及各工区投入的主要设备如表7-1所示。各采空区治理段施工现场灌浆孔成孔布置主要实行动态管理。八、质量保证措施（一）

30、质量目标我公司的质量目标是争创优质工程。（二）建立健全质量保证体系为了确保我公司质量目标的实现，我们将在本项目部内建立健全质量保证体系，我们将实行项目部、工程队及机台三级管理体系，积极配合监理工程师的工作，严格按照规范施工，控制好各环节的施工质量。（三）具体质量保证措施1、施工前组织技术人员和施工管理人员仔细阅读设计文件，了解设计意图，明确施工技术的重点、难点，编制符合实际情况并切实可行的施工方案。2、开工前，首先组织测量人员对图纸给定的控制点进行复测和加密工作。钻孔定位误差不应超过1m，特殊情况钻孔移位必须征得监理工程师同意，并建立钻孔移位审批制度，形成书面文件。3、施工过程中严格执行自检、互检、专职检查的三检制度，内部监理工程师行使否决权。建立质量检验制度。4、对原材料应先进行验收，验收合格并得到监理工程师的认可后方可进料使用，不合格材料坚决不用。建立工程材料报验单制度，不定期进行抽检，材料部对材料质量负责，对不合格材料严禁转入下道工序