某水利工程枢纽区地下采空区的处理对策工程

工程枢纽区地下采空区的处理对策摘要：水利枢纽工程枢纽区历史上小窑采煤形成较多的采空区域，这些无序开采造成的地下采空区给工程施工和安全运行带来了严重危害，尤其是重要建筑物部位。本文根据黄委会勘测规划设计研究院物探总队采用瞬变电磁法对地下采空区实测的良好成果，针对工区地质条件和地下采空区分布特点，初步分析了地下采空区对工程的影响，并提出了相应的处理对策。关键词：地下采空区；影响；对策；水利枢纽工程工程概况水利枢纽工程为钢筋砼面板堆石坝，最大坝高156m，正常蓄水位877.0m，总库容11.12亿m3，总装机容量76万KW。主要水工建筑物有拦河大坝，坝后地面厂房，右岸开敞式溢洪道，4条引水发电隧洞，1条冲砂放空隧洞和2条由导流隧洞改造而成的龙抬头式泄洪排砂隧洞。地质概况坝址位于岷江上游沙金坝河弯转折段，下游距都江堰市9km，工区出露基岩为一套湖沼相沉积的三迭系上统须家河组（T33xj）含煤砂页岩地层，其特点是上下粗细交替具有明显的韵律性，横向变化大，标志层不明显。按其成层特征在工区共有15个韵律层。每个韵律层由底部含砾石的中粒砂岩开始往上逐渐递变为细粒砂岩、粉砂岩及泥质页岩和煤质页岩，越往上部不但颗粒变细且含煤量有增高的趋势。区内主要含煤地层有T33xj12-②（L9）、T33xj12-④（L10）、T33xj13-③（L11）、T33xj13-⑨（L12）、T33xj14-②（L13）、T33xj14-⑤（L14）等六层及F3、F2-1两个断层破碎带含煤层。工区主要地质构造为沙金坝向斜，沿右岸条形山脊展布，轴向N50～70οE，向NE方向（河床）倾伏，倾伏角25～35ο，北西翼较陡，岩层产状N25οE/SE∠60～70ο南东翼稍缓，岩层产状N45οE/NW∠45ο～60ο。受向斜控制，使得北西和南东两翼含煤地层重复出现。2000年6月工程开工后，在施工开挖中从5#、6#、7#公路，1#、2#导流洞，溢洪道，引水洞进口，厂房后坡及大坝左右坝肩等多处遇见废旧煤洞，其数量比原勘察揭示煤洞多一倍左右。为此，为进一步查明坝址区废旧煤洞分布，业主方委托黄委会勘测规划设计研究院物探总队采用瞬变电磁法对地下采空区进行了实测，探测发现在大坝轴线上下游、左右坝肩、引水洞及厂房等探测区域，尤其是左右坝肩及趾板地基均分布较多的废旧煤洞、地下采空区，多条煤洞已穿过趾板地基，并且最终确定“探测区域为采空区发育区”。3地下采空区分布特点根据枢纽区含煤地层沉积韵律，已发现的新、旧煤洞洞口地表分布及采空区探测成果资料，大致可将枢纽区地下采空区分为以下三种类型：a、受煤质页岩层分布控制的隧道型通道。由于多次重复开采，又可分为单层型（右岸FMD8号煤洞）和多层型（左岸FMD38号煤洞），也可以根据是否穿过砂岩层分为顺层型（厂房后坡FMD37号煤洞）或切层型（左岸FMD43号煤洞）；b、以局部扩挖开采为主的洞穴型空洞（右岸FMD42号煤洞）；c、由上述两种类型组合而成的采空区，例如右岸大坝地基；4地下采空区对工程的影响首先如果坝址区左右坝肩及河床部位，尤其是趾板部位存在着上、下游贯通的小煤窑废旧煤洞通道，蓄水后将成为库水集中渗漏的主要通道，将严重影响大坝的安全及水库的正常运行。其次是坝基部位，尤其是大坝轴线上游地基部位，承受上部荷载，填筑后在一定的深度范围内由于地基中废旧煤洞存在，会发生塌落变形，特别是采空发育区的连通塌陷，将可能引起大坝不均匀变形，从而危及上游过渡区、垫层区和钢筋砼面板安全，以至溃坝失事。另外分布在水工隧洞附近或与水工隧洞交叉部位的煤洞，将可能影响到洞室之间岩柱围岩和基础的稳定性。分布在岸坡及永久建筑物基础部位的煤洞，将影响到边坡稳定和造成地基塌陷变形，危及建筑物安全。痒5峰些地下采空己区的处理分原则及处运理对策渴5.1储裳地下采空循区的处理煮原则脖（急1姥）、对有姜可能穿越趣帷幕灌浆群线的废旧悉煤洞处理驾，主要是蔽处理受煤点质页岩分名布控制的羡隧道型通谁道。从目塞前物探资玉料来看，再左岸有三摇处，右岸逮有近十处仙，分布最倚深处高程腾达霸685屯m兽，离该处疤地面攻约递145搜m腥左右，查瓣明洞口并事顺洞清挖芽再回填混诸凝土是最劲有效的封仔堵方法，油如果难以余找到准确足位置的，厨只能以物袭探资料结拿合煤质页核岩产状进在行高压灌粒浆为主的汪封堵。另您外还采取剪国内一些开水库处理蠢大型溶洞拾的成功灌滤浆经验，形对煤洞进碍行高压灌谋浆。识（笛2庸）、对于辜大坝等主婶要建筑物胶地基中的胸废旧煤洞劣处理，重测点应优先渡处理大坝恐轴线上游樱基础部位躲一定埋深带以内的密总集采空区贩及贯穿趾犹板地基上迹游的废旧忙煤洞通道瓣。物探资肚料显示右混岸部位存凶在大量由威隧洞型通申道和洞穴睛型空洞组勾成的采空滑区，对于疲该部位的汤处理，宜奇尽可能采夺取先堵后狐灌，尤其屯是离建基缺面不深的川部位，尽械可能地找百准煤洞位累置查明其窃洞向，进妇行清挖后姜采用混凝佳土回填并芹再进行灌娃浆等方法塞使之充填碎密实，达效到设计要仗求处理的迷范围。行（勿3忽）、在帷愁幕线上进害行废旧煤幕洞灌浆处梦理时，首援先要明确成防渗帷幕豆下限和左泄右防渗边愿界，要通捞过灌浆试饭验确定灌承浆参数和像灌浆工艺障，对重点浴部位要采罚取特殊措朴施，通过痰灌浆试验槐对不同岩卵体、不同贵部位给出毫不同灌浆软参数并在揭施工过程蒸中适当进味行调整。挪对特殊部苦位的钻孔领孔排距可尿适当增加奶，孔排距建视灌浆试约验成果而段定，通过浴分序灌浆胖加密满足绑防渗设计项要求。立尘足于高压伍灌浆，建虽立高标准其的防渗帷蒙幕。与高军压灌浆相味适应，宜级使用稠浆我以提高灌途浆的稳定决性，只有仔采用更稠禽的稳定不颤泌水的浆哥液才能获告得密实的催结石，并恼在一定的兆传播半径衫内形成均存匀的充填慕体。瑞5.2购阀具体处理键对策丛（拐1径）、穿越冠帷幕灌浆虫线（大坝朝趾板及左钻右岸帷幕婆线）的煤摆洞与帷幕石轴线垂直纷距离上串游补30巡m肆，下朽游遍20校m码范围内所源有煤洞填庆灌密实。赢（猜2赌）、永久动建筑物基峰础底部的及煤洞与永桶久建筑物声基础边线叫垂直距絮离著25璃m舟范围内所桂有煤洞填纵灌密实。杰（丰3邻）、在水棵工隧洞附列近或与水铺工隧洞交惠叉的煤洞乳与水工隧阁洞垂直距裤离友3姨倍水工隧悲洞洞径范彩围内所有勒煤洞填灌叮密实。倒（刃4匀）、坝基霉、岸坡及悬永久建筑辰物基础部紧位的煤洞澡洞宽与煤搭洞上覆岩冷体厚度如年下通表冰2表所示，在碰此范围内屠煤洞要求父填灌密实尖。速煤洞宽度焦与上覆岩枯体厚度关戚系表表2迅煤洞宽期度萍B垄（桂m笋）臣≤卵2蒙3斥4参5刮6糠备各怠注穗上覆岩体蚁厚挖度勿H著（躲m书）污20榴30赠38糟45储53树B句增大郊，额H情也增大龙（砖5弱）、右岸难条形山脊暴帷幕线以改前唯，辞884.扩0森m队高程以下鸦的所有煤未洞全部填堪灌密实。应（姨6疫）、以上艳（赶1似）～式（密4焰）项煤洞绣处理的长沙度均不小呆于公25确m狱，对长度捆不超之过塞25弱m禁的煤洞全分部处理。站（择7衡）、填灌邪方式：能但够查明洞沉口或洞向咬者，清挖冲后采用人娘工回张填虹C1迎5执砼或泵欺送投C2箭0悼砼处理，飘并填灌密贯实；若查偏明洞向较拥困难或虽王查明了洞势向但煤洞嫩已坍塌，陈难以清挖厘，则采用狮地表打孔宗，高压灌砖浆法处理具，水泥砂暑浆或水泥叠浆采网用辽M1贫0夺（见附破图过5牢所示），宁孔距可依搂据现场情志况确定，卫工程师可邀作调整；北对帷幕灌旷浆线附近政的煤洞，晴填灌密实撒后要求待伟凝，再打大孔（或扫罪孔）穿越助煤洞底艳板颗2厅m面深，用水振泥浆灌注含，灌浆压眉力采用相变应埋深的私帷幕灌浆刻压力控制萄。艰（遣8赢）、每条铅煤洞处理模完成后，脂由工程师径布置打孔丧进行压水谈试验检查凤，要求穿滥越帷幕灌爆浆线的煤海洞透水率而q察≤雕3L闷u炮，其余煤营洞透水率烛q叫≤枝10L泼u毯。茎（当9适）、从现黄有资料分含析，枢纽包区的煤洞碎还未完全务探明，应纳尽全力采怨取勘探检爬测措施予瓣以查清，德进一步落向实每条煤买洞的空间坊分布位置豪及其大小沙，为设计理提