一种构筑物下覆采空区充填扩充袋及施工方法与流程

本发明涉及构筑物采空区充填技术领域，特别适应于煤矿三下开采既有建筑物下覆采空区补强充填扩充袋及施工方法。

背景技术：

在我国众多以煤炭开采为主的资源型城市，都面临着采煤沉陷带来的一系列经济和民生的问题，当地人民群众的生活随时都会受到采煤沉陷的影响，日常的生产生活都存在极大的困难，最重要的其生命财产安全都面临着严重威胁。

最近几年来，采空区处理技术发展很快。很多实例表明了采空区理技术的可行性，只要针对地下的实际情况对采空进行治理，并结合房屋结构相应地加固措施，采空区的地表土地就可用于一般建筑，甚至可以用于大型的建筑物用地。如徐州老釆空区上的电厂扩建工程；本钢特钢厂大型电炉炼钢厂房建设工程；淮北岱河矿充填煤矸石基础上的房屋工程；本溪水泥厂大型架空索道工程，还有开滦老煤矿、平顶山、阳泉等一些老矿区就利用了老采空区，进行处理之后修建了许多工业厂房和民用住宅等。中国专利CN201220141335.1，提供了一种矿山采空区多间式充填串袋，采用多次挂充填袋分间隔袋内注浆，待袋内注浆浆液固结后形成支撑柱，可适用于走向推进或煤层倾角较小的仰斜开采工作面采空区充填，但袋式注浆充填依然针对采空区工作面内部进行，对于既有建筑物下采空区治理仍无法进行有效治理。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种构筑物下覆采空区充填扩充袋，它结构简单，可快速、显著的提高建筑地基基础承载力，其施工工艺简单，成本低，充填区域点位精确。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种构筑物下覆采空区充填扩充袋，包括薄膜充填扩充袋，所述薄膜充填扩充袋一端设置开口，所述开口处设置充填管路装置，所述充填管路装置包括钻进内套筒A、位于钻进内套筒A内部的钻进内套筒B，所述钻进内套筒A顶部设置盖板A，所述钻进内套筒B两端伸出到钻进内套筒A外部，所述钻进内套筒B内部设置充填管路，所述充填管路顶部设置与其连通的注浆管，所述薄膜充填扩充袋与充填管路组接，并通过充填管路沿钻进套筒下放至钻进的预判采空区底板处。

所述薄膜充填扩充袋为碳纤维增强橡塑复合材料扩充柔性袋。

所述薄膜充填扩充袋为长条形。

所述充填管路顶部设置压力表。

一种构筑物下覆采空区充填扩充袋施工方法，包括以下步骤

1)、计算既有构筑物地基承载力，确定采空区补强注浆点位；

2)、孔口定位；平整清理好待施工场地后，设置孔口轴线定位点和水准点，根据孔位平面布置施工图，定出每孔的位置，并做好标志；

3)钻机钻进，固定桩孔位置，持续钻进，钻机钻进至预判煤层采空区层位；

4)钻机提钻，沿护套筒下薄膜充填扩充袋；

5)薄膜充填扩充袋到达指定位置，充气将薄膜充填扩充袋充分打开，下充填管路装置，通过注浆管向薄膜充填扩充袋注入高水速凝浆液至饱满，养护24-60h后，孔口加压达到要求完成单孔充填；

6)其他点位孔按照上述步骤依次进行，直至完成整个采空区的充填作业。

高水速凝浆液为充填体体积含水率90％以上的高水固化材料浆液。

养护时间为48h。

高水速凝浆液固化后，注浆管孔口加压至少大于0.5MPa。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明采用薄膜充填扩充袋建模，利用注浆管向薄膜充填扩充袋填充高水速凝浆液直至饱满、凝固，可以用于支撑采空区，从而达到控制地标沉陷的目的；可适用于已建构筑物下覆采空区的充填，可快速、显著的提高建筑地基基础承载力，其施工工艺简单，成本低，充填区域点位精确；采用单孔的充填，节约成本，使用灵活方便；

2、薄膜充填扩充袋为碳纤维增强橡塑复合材料扩充柔性袋，性能好，使用寿命长。

3、充填管路顶部设置压力表，可以方便观察加压压力，使用安全，灵活方便。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图2为既有建筑物充填完成后剖面示意图；

附图3为既有建筑物充填效果示意图。

附图中所示标号：1、薄膜充填扩充袋；2、充填管路装置；21、钻进内套筒A；22、钻进内套筒B；23、盖板A；24、充填管路；3、注浆管；4、压力表；5、采空区；51、采空区底板；52、采空区顶板；6、既有构筑物；7、既有构筑物基础；8、岩层A；9、岩层B；10、高水速凝浆液。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

一种构筑物下覆采空区充填扩充袋，包括薄膜充填扩充袋1，所述薄膜充填扩充袋1一端设置开口，薄膜充填扩充袋内填充高水速凝浆液，柔性袋约束扩充定型，薄膜充填扩充袋可以实现单孔的充填。所述开口处设置充填管路装置2，所述充填管路装置2包括钻进内套筒A21、位于钻进内套筒A21内部的钻进内套筒B22，所述钻进内套筒A21顶部设置盖板A23，所述钻进内套筒B22两端伸出到钻进内套筒A21外部，所述钻进内套筒B22内部设置充填管路24，所述充填管路24底部伸入至薄膜充填扩充袋1内部，所述充填管路24顶部设置与其连通的注浆管3，所述薄膜充填扩充袋1与充填管路24组接，并通过充填管路24沿钻进套筒下放至钻进的预判采空区底板处。

作为优化，所述薄膜充填扩充袋1为碳纤维增强橡塑复合材料扩充柔性袋，性能好，使用寿命长。

作为优化，所述薄膜充填扩充袋1为长条形，结构稳定，节省材料。

作为优化，所述充填管路24顶部设置压力表4，可以方便观察加压压力，使用安全，灵活方便。

一种构筑物下覆采空区充填扩充袋施工方法，包括以下步骤

1)、计算既有构筑物地基承载力，确定采空区补强注浆点位；

2)、孔口定位；平整清理好待施工场地后，设置孔口轴线定位点和水准点，根据孔位平面布置施工图，定出每孔的位置，并做好标志；

3)钻机钻进，固定桩孔位置，持续钻进，钻机钻进至预判煤层采空区层位；

4)钻机提钻，沿护套筒下薄膜充填扩充袋1；

5)薄膜充填扩充袋1到达指定位置，充气将薄膜充填扩充袋1充分打开，下充填管路装置2，通过注浆管3向薄膜充填扩充袋1注入高水速凝浆液10至饱满，养护24-60h后，孔口加压达到要求完成单孔充填；

6)其他点位孔按照上述步骤依次进行，直至完成整个采空区的充填作业。

高水速凝浆液10为充填体体积含水率90％以上的高水固化材料浆液。

作为优化，养护时间为48h，养护效果好，效率高。

作为优化，高水速凝浆液固化后，注浆管孔口加压至少大于0.5MPa，充填牢固。

实施例1：

以山西省某地建筑场地为例，面积2102.47平方千米。区内地形较复杂，境内地貌以山地为主，其余为丘陵和平原。地下为泌水煤田，含煤地层为石炭一二叠系的太原组和山西组；煤层发育，主要可采煤层有8、9、12、15号煤层。煤层厚度平均1.01～5.20米，太原组15煤层最厚，达10～11.26米。煤类主要为无烟煤。已建的J1-8、9、10、11号楼群既有建筑物出现墙体“八”字裂缝并且在经历连续几场大雨之后发现J1-8、11号楼群发生不均匀沉降，西侧单元沉降严重，两栋楼最大沉降量分别为40mm和26mm和并且伴有水平裂缝产生现象。根据后期钻探揭露结合前期勘察成果，场区下伏15煤已全部露天开挖，故场区下伏不存在15煤层采空区，但在钻进至15煤层底板以下岩石时，发现有采掘岩石巷道存在，采掘巷道埋深31～33m巷道高度1～2m目前大部分岩石巷道已经塌落。为了防止建筑物的沉降量超过规范规定的可允许沉降量，采用构筑物下覆采空区充填扩充袋进行充填。

如图1所示，一种构筑物下覆采空区充填扩充袋，包括薄膜充填扩充袋1，所述薄膜充填扩充袋1为碳纤维增强橡塑复合材料扩充柔性袋，性能好，使用寿命长。所述薄膜充填扩充袋1为长条形，结构稳定，节省材料。薄膜充填扩充袋位于采空底板51和采空顶板52形成的采空区5内。所述薄膜充填扩充袋1一端设置开口，薄膜充填扩充袋内填充高水速凝浆液，柔性袋约束扩充定型，薄膜充填扩充袋可以实现单孔的充填。所述开口处设置充填管路装置2，所述充填管路装置2包括钻进内套筒A21、位于钻进内套筒A21内部的钻进内套筒B22，所述钻进内套筒A21顶部设置盖板A23，所述钻进内套筒B22两端伸出到钻进内套筒A21外部，所述钻进内套筒B22内部设置充填管路24，所述充填管路24底部伸入至薄膜充填扩充袋1内部，所述充填管路24顶部设置与其连通的注浆管3。所述薄膜充填扩充袋1与充填管路24组接，并通过充填管路24沿钻进套筒下放至钻进的预判采空区底板处。

所述充填管路24顶部设置压力表4，可以方便观察加压压力，使用安全，灵活方便。

其中，施工方法包括一下步骤：

1)、根据前述既有建筑情况，计算构筑物地基承载力，确定采空区补强注浆点位布置为5000m*5000m；

2)、孔口定位；平整清理好施工场地后，设置孔口轴线定位点和水准点，根据孔位平面布置施工图，定出每孔的位置，并做好标志；

3)钻机钻进，固定桩孔位置，持续钻进，钻机钻进至预判煤层采空区层位；

4)钻机提钻，沿护套筒下薄膜充填扩充袋1；

5)薄膜充填扩充袋1到达指定位置，充气将薄膜充填扩充袋1充分打开，下充填管路装置2，通过注浆管3向薄膜充填扩充袋11内注入充填体体积含水率90％以上的高水固化材料浆液饱满，养护48h后，孔口加压至少大于0.5MPa，达到要求完成单孔充填；

6)其他点位孔按照上述步骤依次进行，直至完成整个采空区的充填作业。

既有建筑物充填完成后剖面示意图如图2所示，既有构筑物6、既有构筑物6下方具有既有构筑物基础7，岩层A8和岩层B9之间存在采空区5，薄膜充填扩充袋1位于采空区位置，充填后的薄膜充填扩充袋可快速、显著的提高建筑地基基础承载力，其施工工艺简单，成本低。充填完成后效果示意图如图3所示。