高清PDF《大型渠道工程下伏采空区勘察设计与治理》司富安、李永新、李现社、闫汝华

禹州段煤矿采空区是南水北调中线一期工程直接穿过的唯一一段采空区，主要包括原新峰煤矿、禹州市梁北镇郭村煤可矿、梁北镇工贸煤矿、梁北镇福利煤矿和梁北镇刘垌村一组煤矿等5个煤矿采空区，穿越采空区渠段长度约3.11km。渠道下伏采空区的稳定性给工程的顺利施工和安全运行带来严重的安全隐患，下伏采空区的稳定性评价及采空区治理问题是南水北调中线工程一期总千渠工程的重大工程技术问题之一。在采空区上修建大型水利工程，国内外还没有先例，之前还没有水利工程特别是大型引调水工程穿过采空区的工程实践经验及勘察、设计和施工技术标准。为满足方案论证、线路比选及工程建设的需要，勘察设计及相关科研机构在项目立项与论证阶段做了大量的工作。2011年4月，南水北调中线工程一期禹州段开工建设后，在采空区治理过程中面临着如何进一步弄清采空区及其“三带”（垮落带、断裂带、弯曲带）的特征、如何确定控制性的设计指标、如何根据施工情况优化采空区注浆方案、如何解决现场施工遇到的技术难题并保证施工质量和进度等一系列工程技术问题，迫切需要技术论证。为了在施工过程中及时解决这些技术难题，受河南省南水北调中线工程建设管理局委托，由江河水利水电咨询中心牵头联合河南省水利勘测有限公司、河南省水利勘测设计研究有限公司及相关施工单位，开展了“南水北调中线一期工程禹州段渠道工程采空区注浆方案优化及现场施工关键技术”专题研究。在前期工作的基础上，结合现场采空区注浆生产性试验和正式施工，进一步研究采空区的分布特征，研究采空区“三带”，特别是垮落带、断裂带的特征及现场鉴别方法；根据生产性注浆试验、现场注浆施工、取样试验及地质条件等，通过数值分析计算，进一步优化注浆方案，包括注浆范围、孔、排距及注浆材料选择等；现场施工关键技术研究，内容包括设备选型，深孔钻进技术和工艺，灌浆工艺，灌浆材料配置工艺及性能验证，覆盖层钻进护壁方法，深井巷道封堵技术，特殊情况处理及注浆效果检验等。专题研究于2014年结束，取得了丰硕的成果，满足了工程建设需要。本书是在全面总结南水北调中线一期工程禹州段采空区历年来物察设计成果及专题研究成果的基础上编写而成的，主要内容包括与下伏采空区治理有关的勘察、设计施工技术及变形监测等，不包括渠道工程勘察与施工。
全书共分6章，第1章概述，由司富安、李坤、段世委负责编写；第2章采空区基本地质条件，由李永新负责编写；第3章采空区勘察与稳定性评价，由李永新、司富安负责编写；第4章采空区治理方案与注浆技术，由间汝华、吉刚、曹会彬、李现社负责编写；第5章采空区治理施工技术，由司富安、郝海军、朱品安、李现社等负责编写；第6章采空区变形监测，由李永新、李现社负责编写。各章初稿完成后，由司富安对全书进行修改和定稿，李坤参与了部分统稿工作。

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序
前言
第1章概述1
1.1采空区物察综述1
1.1.1采空区肋察内容1
1.1.2采空区勘察方法及技术要求2
1.2采空区稳定性评价主要方法和标准6
1.2.1采空区稳定性评价方法6
1.2.2采空区稳定性评价标准7
1.3采空区治理的基本经验13
1.3.1治理方案13
1.3.2注浆理论15
1.4采空区注浆效果检验16
1.4.1质量检验方法16
1.4.2注浆质量检测与验收标准17
1.5工程实例20
1.5.1东平铁路下伏采空区20
1.5.2河南再登高速下伏采空区21
1.5.3山西省晋城市某商品房下伏采空区治理23
1.5.4河南省焦作市循环经济产业集聚区下伏采空区24
第2章采空区基本地质条件26
2.1区域地理地质背景26
2.1.1含煤地层岩性26
2.1,2煤田地质构造27
2.1.3矿床水文地质27
2.1.4煤层顶板工程地质特征28
2.1.5采空区塌陷灾害发育现状28
2.2渠道工程地质与水文地质条件29
2.2.1地形地貌29
2.2.2地层岩性29

2.2.3地质构造与地震31
2.2.4水文地质条件33
2.3采空区基本情况34
2.3.1地质概况34
2.3.2采空区分布特征34
第3章采空区勘察与稳定性评价37
3.1采空区勘察方法37
3.1.1工程地质调查与测绘37
3.1.2工程物探42
3.1.3地质钻探53
3.1.4一数值模拟与计算55
3.1,5变形监测64
3.2采空区上覆岩层“三带”鉴别68
3.2.1采空区上覆岩层“三带”68
3.2.2鉴别方法研究69
3.2.3“三带”评价（禹州段“三带”特征）78
3.3治理前采空区稳定性评价78
3.3.1采空区利余变形量预计78
3.3.2开采条件判别分析80
3.3.3治理前采空区稳定性分析82
3.3.4治理前采空区稳定性综合评价84
第4章采空区治理方案与注浆技术86
4.1采空区初设阶段设计成果86
4.1.1渠道线路选择86
4.1.2采空区渠道设计92
4.1.3采空区治理方案98
4.2注浆材料研究105
4.2.1研究对象105
4.2.2研究任务与内容105
4.2.3试验原材料及品质检验107
4.2.4高性能灌浆材料试验109
4.2.5设计推荐的灌浆材料117
4.3注浆方案数值模拟与计算119
4.3.1同内外研究现状119
4.3.2采空区工程地质三维建模与分析研究121

4.5注浆方案优化设计155
4.5.1生产性试验概况155
4.5.2生产性试验成果158
4.5.3优化后的注浆方案161
4.6注浆质量检验标准162
4.6.1现场补充试验162
4.6.2治理质量检验标准170
第5章采空区治理施工技术172
5.1设备选型172
5.1.1钻孔设备、钻孔机其选择172
5,1.2灌浆设备、灌浆机具选择174
5.2注浆孔造孔技术175
5.2.1造孔工艺175
5.2.2造孔工序质量控制176
5,3注浆孔灌浆工艺研究178
5.3.1灌浆工艺及浆液配比178
5.3.2灌浆方法178
5.3.3灌浆参数180
5.4特殊问题处理182
5.4.1深井巷道钻、灌施工技术难点182
5.4.2特殊情况技术处理措施182
5.5采空区处理成果综合分析187
5.51采空区灌浆工程量187
5.5.2成果188
第6章采空区变形监测207
6.1监测网布设207
6.1.1监测线、监测点的布点原则207
6.1.2监测网设计精度207
6.1.3监测点的埋设208
6.2变形监测成果211
6.2.1基准网稳定性分析211
6.2.2水平位移213
6.2.3垂直位移213
6.2.4岩土体内部位移219
6.3运行期稳定性评价220
6.3.1变形监测结论222
6.3.2采空区残余变形预测与评价223
参考文献231