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【摘 要】针对岫岩“玉皇”巨型玉体下部浅部采空区进行治理加固工作，保证“玉皇”巨型玉体不倾倒、不下沉，保证“玉皇”巨型玉体安全稳定，采空区治理技术。
【关键词】“玉皇”；概况；治理范围及方案；施工技术；施工效果
Control technology for Xiuyan “Jade King” giant gob lower shallow area
Zhang Li-guo
(Liaoning Province Metallurgical and Geological Exploration Bureau team 401 Anshan Liaoning 114001)
【Abstract】For Xiuyan “Jade” huge Yu-yi, the lower shallow strengthening governance mined areas, ensuring the “Jade” is not dumping huge Yu-yi, do not sink to ensure the “Jade” huge Yu-yi, security and stability, mining cavity control technology.
【Key words】“Jade king”;Profile;Scope and program management;Construction technology;Construction effect
1. 工程概况
岫岩“玉皇”是世界上最大的玉体，它位于岫岩哈达碑镇瓦沟村瓦沟坡上。1995年5月18日在开采作业时被发现，玉皇高25米，最大直径30米，总体积达2.4万立方米，总重量达6万吨。2009年7月12日，施工队人员在剥离玉体周围岩石中，巨型玉体突然从玉体中间沿着自然节理层脱离，滑落距离3米多。巨型玉体落在多层地下采空区、巷道地面上，随着地面下沉产生不匀均沉降，玉体开裂面也随着沉降加大，巨型玉体又发生了新的开裂面，有倾倒的可能性。
为了保护世界上最大的玉体，鞍山市政府开展了世界上最大玉体应急保护工作，并规划在巨型玉体原址上拟建“玉博物馆”工作。因此，针对岫岩“玉皇”巨型玉体下部浅部采空区进行治理加固工作，保证“玉皇”巨型玉体不倾倒、不下沉，保证“玉皇”巨型玉体安全稳定。
2. 水文地质及工程地质情况
2.1 水文地质情况。
该区内松散岩类孔隙水，主要接受大气降水补给，第四系厚度较薄，含水性差。基岩裂隙水主要受构造控制，分布不均匀。“玉皇”巨型玉体地面标高400m，而矿山开采已达到标高280m以下，所以，浅部基岩裂隙水大部分已被疏干，富水性弱，在勘察孔及注浆孔施工中，测量水位大部分在30米以下。
2.2 工程地质情况。
该区内岩石主要为白云大理岩、菱镁大理岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩、花岗岩、煌斑岩脉、岩石力学性质较好。菱镁大理岩局部滑石化，部分地段抗剪力低、巷道及采空区中揭露滑石段，发生坍塌等。
“玉皇”底部约10米为回填层，回填层主要是矿山开采的石块及碎石渣，回填物粒径大小不一，变化很大。10米以下有390m巷道，384m、370m平巷、斜巷及采空区等，它们有的互相连通，大部分已坍塌，有的地段连通并塌陷至地表，人已经进不去，而这部分对“玉皇”巨型玉体的稳定性影响极大，构成对“玉皇”巨型玉体安全稳定性威胁。
3. 治理范围及方案
3.1 治理范围
治理范围以“玉皇”巨型体为中心，半径50米以内，埋藏深度小于50米的采空区、斜巷及部分平巷。主要有390m、386m、384m、370m四个水平的采空区及相关巷道。
3.2 治理方案。
390m巷道已停采多年，已经全部坍塌，没有出入口，距离地表10米左右，选用注浆法治理；384m、370m采空区停采多年并已坍塌，埋藏深度在16米至30米，采用注浆法进行治理，注浆前下部巷道，先进行封堵和平巷进行回填砌筑；“玉皇”裂开空隙用砂浆灌注并建混凝土环圈梁形成支撑。“玉皇”巨型玉体南部386m采空区及巷道未塌落，采用砌法治理。
4. 治理工程施工技术
4.1 巷道砌筑施工。
施工前，对于巷道内乱石及土渣进行清理，然后进行回填及砌筑。填充及砌筑材料采用块石及砂料。施工方法是：每2米做为一个施工单位，每充填2米后，用块石砌筑一道墙，再施工下一个单元。填充及砌筑要求石块要填实，不要空隙，填充和砌筑要到顶，保证填充砌筑质量，没专人负责。
4.2 封堵墙施工。
对384m、370m采空区口及巷道口进行封闭，防止上部注浆时，浆液从巷道口和采空区口处流出，建封堵墙十一处。施工方法时：在施工前对原有崩落物进行清理，然后在基础原岩下开控0.3米深槽，封堵墙厚度2米，用毛石混凝土砌筑，墙面用水泥抹平，防止注浆时渗浆，混凝土c30，加速凝剂2%。封堵墙上部下入60毫米，长度3米钢管及外接阀门，以利于观测注浆情况及排水。
4.3 灌注砂浆。
在巷道砌筑和封堵墙施工结束后，对“玉皇”东南侧下部出露于地表的裂缝进行砂浆灌注，防止钻孔注浆时，在此裂缝处漏气，钻孔压力达不到。施工方法时：用1.2m3搅拌机，先加水，后加325#碴酸盐水泥，再加入砂子，搅拌5min，搅拌均匀后，直接放入裂缝中，直至到地表。砂浆比例采用1:1:2配合比。在灌注中，下入368m巷道，观测到浆液已到离地表30米处。
4.4 混凝土环圈梁施工。
灌注砂浆至地平面后，上部用c30混凝土环圈梁连成一体，产生对玉体支撑作用。施工方法是：按顺时针方向，先进行挖空，后灌注。搅拦混凝土，采用滚筒式搅拌机，按c30混凝土要求搅拌。环圈梁长度38米，每次挖方长度1米、宽1.5米，深1米成三角形。距顶面0.2米处均匀布设20毫米钢筋三根，三根筋中间均匀焊横拉，固结24小时后，进行下一段施工。每个工作面之间钢筋，采用搭接钢筋焊接。
4.5 注浆钻孔与高压注浆施工。
上面工序完成后，对地基进行高压注浆加固处理。注浆钻孔孔距3米，排距3米，呈梅花状布设。玉体东侧4排钻孔，西侧三排钻孔，北侧九排钻孔。布设注浆直孔122个、斜孔14个、水平孔15个。施工原则，从玉体外圈向内圈、隔排、隔孔施工，直至注浆孔及高压注浆全部施工完成为止。
4.5.1 注浆钻孔。
注浆直孔及斜孔采用YDX-3L型全液压动力装潢式钻机，BW160/10泥浆泵、钻杆89毫米，钻进采用金刚石钻进工艺。注浆孔采取分段施工，370m水平采空区注浆孔13个、钻孔深度30米，分别按照2米、4米、7米、10米、15米、20米、25米、30米施工；其它位置注浆孔109个，钻孔深度20米，按照2米、4米、7米、10米、15米、20米施工。
注浆孔开孔孔径110毫米，金刚石钻进至2米后停钻，下入108毫米套管，管口接注浆器，进行注浆。注浆结束后，拔出注浆套管，待浆液初凝并固结48小时后，采用金刚石95毫米钻进至4米，停钻，注浆，以下各段钻进及注浆工序相同。
注浆斜孔14个，深度20米，倾角70°，钻进工艺及注浆直孔相同。
水平注浆孔15，钻孔深度25米，五排钻孔，钻孔位置在玉体下5米、8米、11米、17米处。该处在南部采空区天井中，地方比较小，面积为5×4.5米；采用空气潜孔锺钻进，钻杆1m长，120毫米口径施工；按照设计从开井底部开始，一层一层施工，钻孔倾角1°，方位角310°；钻孔及注浆分20米、25米两段进行。
4.5.2 高压浆注浆。
高压注浆设备采用BW200/10砂浆泵2台；1.2m3三个搅拌机组成搅拌站，带二次搅拌及过滤系统。
注浆材料单液水泥类，主要有水、水泥、骨料。水PH＞4，水泥采用32.5号硅酸盐水泥，骨料采用河砂，粒径＜5毫米，矿粉粒径＜3毫米。
浆液配合比采用1:1:0.6 0.8:1:0.6 0.6:1三个浓度进行注浆。
2米、4米段采用无压力注浆及较小压力注浆，以地面冒浆做为终止注浆，以下各段注浆压力控制0.5MPa-1MPa，注浆压力及泵量100L/min稳定，30min以上后终止注浆；注浆中发生地面开裂冒浆，停止注浆，待浆液初凝并固结时间达到48小时 后，再重新注浆；
对于坍塌的采空区和巷道，采用钻孔打到其上部位置，然后高压砂浆泵输送1:1水泥浆液，孔口设漏斗型砂堆或矿粉堆，浆液将砂或矿粉带入孔内，直至浆液超过其采空区或巷道上部位置，然后再下入75注浆管，由下至上分段注浆。
对于钻孔注浆结束后，浆液面下降的，采用人工二次至三次补浆，浆液配合比0.5:1；
4.6 “玉皇”巨型玉体南部采空区砌筑工程施工。
高压注浆工程施工后，对“玉皇”巨型玉体下部386m采空区及巷道进行充填砌筑施工。
施工方法：主巷道内铺设铁轨，用矿车把石料及砂运到采空边上，然后采用人工充填砌筑，充填2米，砌一道墙，直至砌筑到采空区顶部，顶部用石块挤实，要求砌筑石块紧密，空隙处用砂子填实。南部采空区靠西采空区，空区高度近20米，坡度近50°，人工运料及砌筑难道大，所以采取地表开挖回填法施工，即用测量仪测出采空工贸顶部位置，挖掘机把采空区上部挖开，再从上部把石块抛下去，然后施工人员进入洞内，按施工要求充填及砌筑，最后用砂浆砌筑洞口，把洞口封闭，保证了工程质量。
5. 施工效果
施工结束一个月后，进行了工程质量检测工作。主要对高压注浆后，“玉皇”巨型玉体周围及下部50米以上注浆效果如何进行检验。布设15个钻孔，均匀布置在“玉皇”巨型玉体西侧、东侧及北侧，主要是钻孔取芯和波速测试。
5.1 检测钻孔。
检测钻孔采用YDX-3L动力头式全液压钻机，Φ75毫米口径金刚石绳索取芯钻进，钻孔深度50米~100米，取出样品45组，每组六件，委托鞍钢集团矿业设计研究院检测中心进行检验，采空区和破缝带的充填及注浆浆液的结石率>85，结石体的抗压强度>9.1MPa，达到设计要求。
5.2 钻孔波速测试。
检测钻孔施工后，委托吉林省水利水电勘测设计研究院检测中心进行了波速测试。采用了孔内声波测试，弹性波CT成像，电测波透视，地震影像综合检测方法，分析得出场地地面0~30米内波速相对集中，一般大于40000m/s要，部分大于4500m/s，与原勘察时钻孔波速对比，提高了77~87%，表现为地层整体性较好。
5.3 测量监测。
在施工前，辽宁省冶金地质勘查研究院对“玉皇”巨型玉体进行了测量监测，施工后又重新进行测量，结果显示，“玉皇”巨型玉体下沉及倾斜在进行治理后没有发生变化，说明治理效果非常好。
6. 结语
经过二○一○年八个月的施工，投入注浆钻孔工程量9278米，高压注浆及灌注砂浆8995m3，钻孔携带砂子、尾矿粉6812m3，浇筑混凝土固梁42m3，封堵墙毛石混凝土149 m3，采空区人工充填石料、沙料4936 m3，有效地保证了世界上最大巨型玉体的安全，为后人留下了宝贵财产。
［文章编号］1006-7619（2011）03-08-175
［作者简介］ 张立国（1962-），男，汉族，职称：勘探工程师，专业：探矿工程，工作单位：辽宁省冶金地质勘查局四○一队，从事岩心钻探技术管理及研究推广、岩土工程、地质灾害治理施工管理技术工作。
【关键词】“玉皇”；概况；治理范围及方案；施工技术；施工效果
Control technology for Xiuyan “Jade King” giant gob lower shallow area
Zhang Li-guo
(Liaoning Province Metallurgical and Geological Exploration Bureau team 401 Anshan Liaoning 114001)
【Abstract】For Xiuyan “Jade” huge Yu-yi, the lower shallow strengthening governance mined areas, ensuring the “Jade” is not dumping huge Yu-yi, do not sink to ensure the “Jade” huge Yu-yi, security and stability, mining cavity control technology.
【Key words】“Jade king”;Profile;Scope and program management;Construction technology;Construction effect
1. 工程概况
岫岩“玉皇”是世界上最大的玉体，它位于岫岩哈达碑镇瓦沟村瓦沟坡上。1995年5月18日在开采作业时被发现，玉皇高25米，最大直径30米，总体积达2.4万立方米，总重量达6万吨。2009年7月12日，施工队人员在剥离玉体周围岩石中，巨型玉体突然从玉体中间沿着自然节理层脱离，滑落距离3米多。巨型玉体落在多层地下采空区、巷道地面上，随着地面下沉产生不匀均沉降，玉体开裂面也随着沉降加大，巨型玉体又发生了新的开裂面，有倾倒的可能性。
为了保护世界上最大的玉体，鞍山市政府开展了世界上最大玉体应急保护工作，并规划在巨型玉体原址上拟建“玉博物馆”工作。因此，针对岫岩“玉皇”巨型玉体下部浅部采空区进行治理加固工作，保证“玉皇”巨型玉体不倾倒、不下沉，保证“玉皇”巨型玉体安全稳定。
2. 水文地质及工程地质情况
2.1 水文地质情况。
该区内松散岩类孔隙水，主要接受大气降水补给，第四系厚度较薄，含水性差。基岩裂隙水主要受构造控制，分布不均匀。“玉皇”巨型玉体地面标高400m，而矿山开采已达到标高280m以下，所以，浅部基岩裂隙水大部分已被疏干，富水性弱，在勘察孔及注浆孔施工中，测量水位大部分在30米以下。
2.2 工程地质情况。
该区内岩石主要为白云大理岩、菱镁大理岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩、花岗岩、煌斑岩脉、岩石力学性质较好。菱镁大理岩局部滑石化，部分地段抗剪力低、巷道及采空区中揭露滑石段，发生坍塌等。
“玉皇”底部约10米为回填层，回填层主要是矿山开采的石块及碎石渣，回填物粒径大小不一，变化很大。10米以下有390m巷道，384m、370m平巷、斜巷及采空区等，它们有的互相连通，大部分已坍塌，有的地段连通并塌陷至地表，人已经进不去，而这部分对“玉皇”巨型玉体的稳定性影响极大，构成对“玉皇”巨型玉体安全稳定性威胁。
3. 治理范围及方案
3.1 治理范围
治理范围以“玉皇”巨型体为中心，半径50米以内，埋藏深度小于50米的采空区、斜巷及部分平巷。主要有390m、386m、384m、370m四个水平的采空区及相关巷道。
3.2 治理方案。
390m巷道已停采多年，已经全部坍塌，没有出入口，距离地表10米左右，选用注浆法治理；384m、370m采空区停采多年并已坍塌，埋藏深度在16米至30米，采用注浆法进行治理，注浆前下部巷道，先进行封堵和平巷进行回填砌筑；“玉皇”裂开空隙用砂浆灌注并建混凝土环圈梁形成支撑。“玉皇”巨型玉体南部386m采空区及巷道未塌落，采用砌法治理。
4. 治理工程施工技术
4.1 巷道砌筑施工。
施工前，对于巷道内乱石及土渣进行清理，然后进行回填及砌筑。填充及砌筑材料采用块石及砂料。施工方法是：每2米做为一个施工单位，每充填2米后，用块石砌筑一道墙，再施工下一个单元。填充及砌筑要求石块要填实，不要空隙，填充和砌筑要到顶，保证填充砌筑质量，没专人负责。
4.2 封堵墙施工。
对384m、370m采空区口及巷道口进行封闭，防止上部注浆时，浆液从巷道口和采空区口处流出，建封堵墙十一处。施工方法时：在施工前对原有崩落物进行清理，然后在基础原岩下开控0.3米深槽，封堵墙厚度2米，用毛石混凝土砌筑，墙面用水泥抹平，防止注浆时渗浆，混凝土c30，加速凝剂2%。封堵墙上部下入60毫米，长度3米钢管及外接阀门，以利于观测注浆情况及排水。
4.3 灌注砂浆。
在巷道砌筑和封堵墙施工结束后，对“玉皇”东南侧下部出露于地表的裂缝进行砂浆灌注，防止钻孔注浆时，在此裂缝处漏气，钻孔压力达不到。施工方法时：用1.2m3搅拌机，先加水，后加325#碴酸盐水泥，再加入砂子，搅拌5min，搅拌均匀后，直接放入裂缝中，直至到地表。砂浆比例采用1:1:2配合比。在灌注中，下入368m巷道，观测到浆液已到离地表30米处。
4.4 混凝土环圈梁施工。
灌注砂浆至地平面后，上部用c30混凝土环圈梁连成一体，产生对玉体支撑作用。施工方法是：按顺时针方向，先进行挖空，后灌注。搅拦混凝土，采用滚筒式搅拌机，按c30混凝土要求搅拌。环圈梁长度38米，每次挖方长度1米、宽1.5米，深1米成三角形。距顶面0.2米处均匀布设20毫米钢筋三根，三根筋中间均匀焊横拉，固结24小时后，进行下一段施工。每个工作面之间钢筋，采用搭接钢筋焊接。
4.5 注浆钻孔与高压注浆施工。
上面工序完成后，对地基进行高压注浆加固处理。注浆钻孔孔距3米，排距3米，呈梅花状布设。玉体东侧4排钻孔，西侧三排钻孔，北侧九排钻孔。布设注浆直孔122个、斜孔14个、水平孔15个。施工原则，从玉体外圈向内圈、隔排、隔孔施工，直至注浆孔及高压注浆全部施工完成为止。
4.5.1 注浆钻孔。
注浆直孔及斜孔采用YDX-3L型全液压动力装潢式钻机，BW160/10泥浆泵、钻杆89毫米，钻进采用金刚石钻进工艺。注浆孔采取分段施工，370m水平采空区注浆孔13个、钻孔深度30米，分别按照2米、4米、7米、10米、15米、20米、25米、30米施工；其它位置注浆孔109个，钻孔深度20米，按照2米、4米、7米、10米、15米、20米施工。
注浆孔开孔孔径110毫米，金刚石钻进至2米后停钻，下入108毫米套管，管口接注浆器，进行注浆。注浆结束后，拔出注浆套管，待浆液初凝并固结48小时后，采用金刚石95毫米钻进至4米，停钻，注浆，以下各段钻进及注浆工序相同。
注浆斜孔14个，深度20米，倾角70°，钻进工艺及注浆直孔相同。
水平注浆孔15，钻孔深度25米，五排钻孔，钻孔位置在玉体下5米、8米、11米、17米处。该处在南部采空区天井中，地方比较小，面积为5×4.5米；采用空气潜孔锺钻进，钻杆1m长，120毫米口径施工；按照设计从开井底部开始，一层一层施工，钻孔倾角1°，方位角310°；钻孔及注浆分20米、25米两段进行。
4.5.2 高压浆注浆。
高压注浆设备采用BW200/10砂浆泵2台；1.2m3三个搅拌机组成搅拌站，带二次搅拌及过滤系统。
注浆材料单液水泥类，主要有水、水泥、骨料。水PH＞4，水泥采用32.5号硅酸盐水泥，骨料采用河砂，粒径＜5毫米，矿粉粒径＜3毫米。
浆液配合比采用1:1:0.6 0.8:1:0.6 0.6:1三个浓度进行注浆。
2米、4米段采用无压力注浆及较小压力注浆，以地面冒浆做为终止注浆，以下各段注浆压力控制0.5MPa-1MPa，注浆压力及泵量100L/min稳定，30min以上后终止注浆；注浆中发生地面开裂冒浆，停止注浆，待浆液初凝并固结时间达到48小时 后，再重新注浆；
对于坍塌的采空区和巷道，采用钻孔打到其上部位置，然后高压砂浆泵输送1:1水泥浆液，孔口设漏斗型砂堆或矿粉堆，浆液将砂或矿粉带入孔内，直至浆液超过其采空区或巷道上部位置，然后再下入75注浆管，由下至上分段注浆。
对于钻孔注浆结束后，浆液面下降的，采用人工二次至三次补浆，浆液配合比0.5:1；
4.6 “玉皇”巨型玉体南部采空区砌筑工程施工。
高压注浆工程施工后，对“玉皇”巨型玉体下部386m采空区及巷道进行充填砌筑施工。
施工方法：主巷道内铺设铁轨，用矿车把石料及砂运到采空边上，然后采用人工充填砌筑，充填2米，砌一道墙，直至砌筑到采空区顶部，顶部用石块挤实，要求砌筑石块紧密，空隙处用砂子填实。南部采空区靠西采空区，空区高度近20米，坡度近50°，人工运料及砌筑难道大，所以采取地表开挖回填法施工，即用测量仪测出采空工贸顶部位置，挖掘机把采空区上部挖开，再从上部把石块抛下去，然后施工人员进入洞内，按施工要求充填及砌筑，最后用砂浆砌筑洞口，把洞口封闭，保证了工程质量。
5. 施工效果
施工结束一个月后，进行了工程质量检测工作。主要对高压注浆后，“玉皇”巨型玉体周围及下部50米以上注浆效果如何进行检验。布设15个钻孔，均匀布置在“玉皇”巨型玉体西侧、东侧及北侧，主要是钻孔取芯和波速测试。
5.1 检测钻孔。
检测钻孔采用YDX-3L动力头式全液压钻机，Φ75毫米口径金刚石绳索取芯钻进，钻孔深度50米~100米，取出样品45组，每组六件，委托鞍钢集团矿业设计研究院检测中心进行检验，采空区和破缝带的充填及注浆浆液的结石率>85，结石体的抗压强度>9.1MPa，达到设计要求。
5.2 钻孔波速测试。
检测钻孔施工后，委托吉林省水利水电勘测设计研究院检测中心进行了波速测试。采用了孔内声波测试，弹性波CT成像，电测波透视，地震影像综合检测方法，分析得出场地地面0~30米内波速相对集中，一般大于40000m/s要，部分大于4500m/s，与原勘察时钻孔波速对比，提高了77~87%，表现为地层整体性较好。
5.3 测量监测。
在施工前，辽宁省冶金地质勘查研究院对“玉皇”巨型玉体进行了测量监测，施工后又重新进行测量，结果显示，“玉皇”巨型玉体下沉及倾斜在进行治理后没有发生变化，说明治理效果非常好。
6. 结语
经过二○一○年八个月的施工，投入注浆钻孔工程量9278米，高压注浆及灌注砂浆8995m3，钻孔携带砂子、尾矿粉6812m3，浇筑混凝土固梁42m3，封堵墙毛石混凝土149 m3，采空区人工充填石料、沙料4936 m3，有效地保证了世界上最大巨型玉体的安全，为后人留下了宝贵财产。
［文章编号］1006-7619（2011）03-08-175
［作者简介］ 张立国（1962-），男，汉族，职称：勘探工程师，专业：探矿工程，工作单位：辽宁省冶金地质勘查局四○一队，从事岩心钻探技术管理及研究推广、岩土工程、地质灾害治理施工管理技术工作。