CN112593543B - 浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，以流砂层厚度与松散层厚度比为技术指标，对松散层移动角进行修正，按照基岩移动角和松散层移动修正角划定采动影响范围；以建构筑物群为受护对象，按照松散层和厚流砂层修正移动角划定建构筑物群保护范围；结合采动影响范围和建构筑物群保护范围，划定建构筑物群注浆加固范围；在注浆加固范围内布置注浆加固带，加固带布置方式呈“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，基于注浆体流动性特征确定注浆带条数和注浆孔个数；确定注浆孔注浆固砂顺序，对局部位置进行加密注浆。本申请能够较好的加固地基，为减少沉陷区零散分布建构筑物群地基破坏提供经济可靠、合理可行的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域。具体地说是浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法。
背景技术
第四系流砂层因其厚度大，流动性强的特点在我国东部省份备受关注。为了避免对建构筑物造成不必要的破坏，在建构筑物的过程中会首先对流砂层进行加固，稳固地基。常用的方法有：换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法改良地基土的工程特性，具体来讲，主要有注浆法加固地基、粉体喷射法加固地基和深层搅拌法加固地基等。采取地基加固的措施后，能够有效的提高地基土的抗剪切强度，降低地基土的压缩性，改善地基土的透水特性和动力特性。煤矿开采会引起岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏。上述过程对厚流砂层产生扰动，破坏其稳定性。又因流砂层流动性强的特点，采动导致流砂层运移较大，影响地基稳定，对建构筑物造成不必要的破坏。
近几年，相关学者和专家提出了条带开采、充填开采和协调开采等开采方法，对地表建构筑物的安全运营起到了保障作用。但是，东部省份因其厚流砂层的特点，较同等地质条件变形较大，因此，如何保障厚流砂层条件下地表建构筑物的安全运营显得尤为重要。基于此背景，本文提出了一种浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法。
现有技术中对于软土场地的地基加固方法为：将电渗-注浆联合起来，以集水井和电极为基础布置若干个单元，运用电渗进行排水固结，并在集水井内注入水泥形成搅拌桩，加固地基；对于建筑地基基础加固方法，主要包括地面挖坑、坑内钻孔、地面夯实、填放钢筋、浇筑水泥和地基加固，从而达到地基加固的目的。但是，上述两种方法也存在问题：对于软土地基的加固方法仅适用于软土地基，具有一定的局限性；建筑地基的加固方法未考虑厚流砂层地质条件下的特殊性，同时，当受采动影响时，此种方法加固深度有限，对地表的建构物群的加固程度有限。两种方法均缺乏考虑地下采动对地基的影响。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法,以达到减小采动影响对流砂层的扰动，稳固地基的目标，保证沉陷区内地表建构筑物群的安全运营。本发明更适合于建构筑物群总体上零散分布且局部有重要建构筑物群的情况。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，包括如下步骤：
(1)以流砂层厚度与松散层厚度比为技术指标，对松散层移动角进行修正，按照基岩移动角和松散层移动修正角划定采动影响范围；
(2)以建构筑物群为受护对象，按照松散层和厚流砂层修正移动角划定建构筑物群保护范围；
(3)结合采动影响范围和建构筑物群保护范围，划定建构筑物群注浆加固范围；
(4)在注浆加固范围内布置注浆加固带，加固带布置方式呈“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，并基于注浆体流动性特征确定注浆带条数和注浆孔个数；
(5)在“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带范围内，以扰动时序和空间相对位置为原则实施注浆，并对局部位置进行加密注浆。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(1)中，包括如下步骤：
(1-1)因采煤工作面尺寸和地质采矿条件，利用厚流砂层移动修正角Δσ对松散层移动角
进行修正，从而得到因厚流砂层引起的地表移动范围A砂，
其中：A砂为厚流砂层引起的地表移动范围；
为松散层移动角；Δσ为厚流砂层移动修正角；h砂为流砂层的厚度，h松为松散层厚度；k为流砂流动性有关的修正系数；
(1-2)由厚流砂层引起的地表移动范围A砂计算采煤导致的松散层采动范围的影响：
其中：A为采煤导致的松散层移动范围，h1为地表距离流砂层顶部的厚度，h2为流砂层底部距离基岩的厚度，
(1-3)由基岩移动角确定采动基岩影响范围：
针对沿工作面走向方向采动基岩影响范围：
dz＝hjcotδ；
针对沿工作面倾向方向采动基岩影响范围：
dq1＝hs*cotγ；
dq2＝hx*cotβ；
其中：dz、dq1、dq2分别为沿煤层走向、倾向下山、倾向上山采空区边界到采动影响范围边缘的水平距离；
hj为基岩厚度，hs为沿倾向上山方向基岩厚度，hx为沿倾向下山方向基岩厚度，δ为沿煤层走向边界角，β为沿煤层倾向下山边界角，γ为沿煤层倾向上山边界角；
(1-4)由采动基岩影响范围和松散层移动修正角划定采动影响范围：即采煤导致的采动基岩影响范围与采煤导致的松散层采动影响范围的总影响范围：
针对沿工作面走向方向采动影响范围：
l＝2dz+2A+a；
针对沿工作面倾向方向采动影响范围：
w＝dq1+dq2+2A+b；
其中：l为走向方向采动影响范围的长度，w为倾向方向采动影响范围的宽度；a为采煤工作面的走向长度，b为采煤工作面的倾向长度；
走向方向采动影响范围和倾向方向采动影响范围为椭圆形，l为走向方向采动影响的椭圆形范围的长轴；w为倾向方向采动影响的椭圆形范围的长轴。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(1-1)中：
厚流砂层移动修正角Δσ可通过如下方式获得：
|Δσ|≤5°或者可以根据临近矿区的松散层移动角反算进行求取。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(1-1)中，k的取值范围如下所述：
当0＜h砂/h松＜0.2时，k＝0.1；
当0.2≤h砂/h松＜0.4时，k＝0.2；
当0.4≤h砂/h松＜0.6时，k＝0.3；
当0.6≤h砂/h松＜0.8时，k＝0.4；
当0.8≤h砂/h松≤1.0时，k＝0.5。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(2)中，以地表的建构筑物群作为保护对象，松散层移动角
和厚流砂层修正移动角Δσ参照步骤(1)的取值，建构筑物群的保护范围根据以下公式获得：
bc＝2bz+c；
bk＝2bq+d；
其中：bz、bq分别为保护范围长和宽两个范围距离建构筑物群边界的距离，bc、bk分别为保护范围的长和宽；h1为地表距离流砂层顶部的厚度；A砂为厚流砂层引起的地表移动范围；c、d分别为建构筑物群的长和宽。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(3)中：结合步骤(1)中计算的采动影响范围和步骤(2)中计算的建构筑物群保护范围，采用如下算法确定建构筑物群注浆加固范围；
注浆加固范围的长gc和gk可根据以下公式计算求得：
gc＝bc；
gk＝max|b1,b2|(b1,b2≤bk)；
其中，gc、gk分别为注浆加固范围的长和宽；bc、bk分别为建构筑物群保护范围的长和宽；b1、b2分别为动影响范围截保护范围距离的长度；
注浆加固范围为注浆加固范围的长和宽所围成的长方形。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(4)中：根据浆液的特性以及注浆压力，根据Maag理论在砂土层注浆模拟实验中得出的球形渗透理论，浆液的扩散半径按照下式计算：
其中，t为注浆时间；r为浆液扩散半径；βj为浆液黏度对水的黏度比；nj为被注载体的孔隙率；kj为被注载体的渗透系数；hj为注浆压力；r0为注浆管半径；
注浆充填带的布置方式为“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，注浆孔个数由下式计算：
m＝gc/2r；
n＝gk/2r；
其中，gc、gk分别为注浆加固范围的长和宽；m和n分别为注浆孔沿建构筑物群长度方向和建构筑物群宽度方向的个数；r为浆液扩散半径。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(5)中，扰动时序原则为：根据下方工作面布置的特点，先对注浆加固范围内靠近采空区一侧的注浆孔进行注浆，然后对距离采空区较远的注浆孔进行注浆。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(5)中，空间相对位置原则为：注浆固砂顺序先对外侧的注浆孔进行注浆，后对内侧进行注浆。
上述浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，在步骤(5)中，局部加强原则为：总体上零散分布的建构筑物群已经实施井格式总体控制，对局部有重要建构筑物群的情况在井格式总体控制的前提下进行局部加强，确保重要建构筑物群的稳定。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
本发明针对浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基加固问题，采用构建“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带的方法，对沉陷区厚流砂层进行加固，达到稳固地基的目的。效果是：1)减小了厚流砂层沉陷区，由于煤炭开采对分散型地表建构筑物安全运营带来的隐患；2)增加了厚流砂层地基对地表建构筑物群的承载力；3)与全部注浆加固方法相比，大幅度降低了建构筑物群治理成本，为采煤沉陷区厚流砂层上总体上零散分布且局部有重要建构筑物群安全运营提供了新的思路和方法。
本发明的一种浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法有效的解决了现有技术中对于厚流砂层加固方法未考虑采动影响的问题，为减少沉陷区零散分布建构筑物群地基破坏提供了一项合理可行、切实可行的解决方案。
针沉陷区内厚流砂层变形较大、房屋分布分散的问题，设计了一套布置井格型注浆加固带的方法，实现了减小煤炭开采对厚流砂层的扰动，稳固地基，从而保护地表沉陷区建构筑物群的目的。
本发明提出了浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基网格型加固方法，计算了采动影响范围及建构筑物群的保护范围，依据两者之间的几何关系确定了沉陷区注浆加固范围，并计算了“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带的层数及个数。适用于东部省份分散型建构筑物群下特有的厚流砂层地质条件的地基加固。
技术关键点是：提出了基于采动影响的分散型建构筑物群下厚流砂层的注浆加固范围的确定方法以及“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带的层数及个数计算方法，能够较好的加固地基，确保建构筑物群总体上零散分布且局部有重要建构筑物群的安全运营。
保护点为：(1)根据采动影响区范围和建构筑物群保护范围，综合确定建构筑物下流砂层注浆加固范围；(2)确定了“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带的层数及个数计算方法；(3)在“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固范围内，基于采动时序及空间分布原则阐述了注浆固砂顺序。
现有技术中需要对整个建构筑物群保护范围整体进行注浆加固，确保增大厚流砂层地基稳定性，但治理成本及加固范围将大幅度增加。
附图说明
图1沿工作面走向方向采动影响范围确定示意图；
图2沿工作面倾向方向采动影响范围确定示意图；
图3含厚流砂层的建构筑物群影响范围确定示意图；
图4建构筑物群保护范围确定示意图；
图5建构筑物群注浆加固范围确定示意图；
图6“井格式总体”注浆加固带示意图；
图7“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带示意图；
图8浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固示意图。
具体实施方式
本实施例的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，共分为5个步骤。
一、以流砂层厚度与松散层厚度比为技术指标，对松散层移动角进行修正，按照基岩移动角和松散层移动修正角划定采动影响范围。
(1-1)因采煤工作面尺寸和地质采矿条件，利用厚流砂层移动修正角Δσ对松散层移动角
进行修正，从而得到因厚流砂层引起的地表移动范围A砂，
其中：A砂为厚流砂层引起的地表移动范围；
为松散层移动角；Δσ为厚流砂层移动修正角；h砂为流砂层的厚度，h松为松散层厚度；k为流砂流动性有关的修正系数；
厚流砂层移动修正角Δσ可通过如下方式获得：可以根据临近矿区的松散层移动角反算进行求取，同时一般的|Δσ|≤5°。
k为流砂流动性有关的修正系数，数据来源可基于实测数据进行反演，k的取值范围如下所述；
当0＜h砂/h松＜0.2时，k＝0.1；
当0.2≤h砂/h松＜0.4时，k＝0.2；
当0.4≤h砂/h松＜0.6时，k＝0.3；
当0.6≤h砂/h松＜0.8时，k＝0.4；
当0.8≤h砂/h松≤1.0时，k＝0.5。
(1-2)由厚流砂层引起的地表移动范围A砂计算采煤导致的松散层采动范围的影响：
其中：A为采煤导致的松散层移动范围，h1为地表距离流砂层顶部的厚度，h2为流砂层底部距离基岩的厚度，
(1-3)由基岩移动角确定采动基岩影响范围：
针对沿工作面走向方向采动基岩影响范围：(如图1所示)
dz＝hjcotδ；
针对沿工作面倾向方向采动基岩影响范围：(如图2所示)
dq1＝hx*cotβ；
dq2＝hs*cotγ；
其中：dz、dq1、dq2分别为沿煤层走向、倾向下山、倾向上山采空区边界到采动影响范围边缘的水平距离；
hj为基岩厚度，hs为沿倾向上山方向基岩厚度，hx为沿倾向下山方向基岩厚度，δ为沿煤层走向边界角，β为沿煤层倾向下山边界角，γ为沿煤层倾向上山边界角；
(1-4)由采动基岩影响范围和松散层移动修正角划定采动影响范围：即采煤导致的采动基岩影响范围与采煤导致的松散层采动影响范围的总影响范围：
针对沿工作面走向方向采动影响范围：(如图1所示)
l＝2dz+2A+a；
针对沿工作面倾向方向采动影响范围：(如图2所示)
w＝dq1+dq2+2A+b；
其中：l为走向方向采动影响范围的长度，w为倾向方向采动影响范围的宽度；a为采煤工作面的走向长度，b为采煤工作面的倾向长度；
走向方向采动影响范围和倾向方向采动影响范围为椭圆形，l为走向方向采动影响的椭圆形范围的长轴；w为倾向方向采动影响的椭圆形范围的长轴。
二、以建构筑物群为受护对象，按照松散层和厚流砂层修正移动角划定建构筑物群保护范围；
如图3所示，以地表的建构筑物群作为保护对象，松散层移动角
和厚流砂层修正移动角Δσ参照步骤(一)的取值，建构筑物群的保护范围根据以下公式获得：
bc＝2bz+c；
bk＝2bq+d；
其中：bz、bq分别为保护范围长和宽两个范围距离建构筑物群边界的距离，bc、bk分别为保护范围的长和宽；h1为地表距离流砂层顶部的厚度；A砂为厚流砂层引起的地表移动范围；c、d分别为建构筑物群的长和宽。
三、结合采动影响范围和建构筑物群保护范围，划定建构筑物群注浆加固范围；
结合步骤(一)中计算的采动影响范围和步骤(二)中计算的建构筑物群保护范围，采用如下算法确定建构筑物群注浆加固范围；
注浆加固范围的长gc和gk可根据以下公式计算求得：
gc＝bc；
gk＝max|b1,b2|(b1,b2≤bk)；
其中，gc、gk分别为注浆加固范围的长和宽；bc、bk分别为建构筑物群保护范围的长和宽；b1、b2分别采为动影响范围截保护范围距离的长度；
注浆加固范围为注浆加固范围的长和宽所围成的长方形，如图4和图5所示。
四、在注浆加固范围内布置注浆加固带，加固带布置方式呈“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，并基于注浆体流动性特征确定注浆带条数和注浆孔个数；
根据浆液的特性以及注浆压力，根据Maag理论在砂土层注浆模拟实验中得出的球形渗透理论，浆液的扩散半径按照下式计算：
其中，t为注浆时间；r为浆液扩散半径；βj为浆液黏度对水的黏度比；nj为被注载体的孔隙率；kj为被注载体的渗透系数；hj为注浆压力；r0为注浆管半径；
如图6所示，注浆充填带的布置方式为“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，注浆孔个数由下式计算：
m＝gc/2r；
n＝gk/2r；
其中，gc、gk分别为注浆加固范围的长和宽；m和n分别为注浆孔沿建构筑物群长度方向和建构筑物群宽度方向的个数；r为浆液扩散半径。
五、在“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带范围内，以扰动时序和空间相对位置为原则实施注浆，并对局部位置进行加密注浆。
(1)钻孔工艺
注浆工艺采用常用方法即可。孔径为110mm，注浆孔个数和间距根据步骤三和步骤四中相关公式进行计算，制浆材料主要为波雷因浆液、抗氧剂。确保浆体浓度高，流动性强，凝固速度快。
(2)注浆原则
①扰动时序原则：采动影响范围内，可根据下方工作面布置的特点，先对注浆加固范围内靠近采空区一侧的注浆孔进行注浆，然后对距离采空区较远的注浆孔进行注浆。这样设计的目的是对受采动影响较早的区域实施注浆，保证固砂效果，使注浆体和厚流砂层胶结，稳固地基，减小采动影响。如先对图7中1-1～1-10实施注浆。
②空间相对位置原则：注浆固砂顺序先对外侧的注浆孔进行注浆，后对内侧进行注浆。如图7中对1-1～11-1优先注浆。
③局部加强：总体上零散分布的建构筑物群已经实施井格式总体控制，对局部有重要建构筑物群的情况在井格式总体控制的前提下进行局部加强，确保重要建构筑物群的稳定。见图7。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (8)
1.浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以流砂层厚度与松散层厚度比为技术指标，对松散层移动角进行修正，按照基岩移动角和松散层移动修正角划定采动影响范围；
在步骤(1)中，包括如下步骤：
(1-1)因采煤工作面尺寸和地质采矿条件，利用厚流砂层移动修正角Δσ对松散层移动角
进行修正，从而得到因厚流砂层引起的地表移动范围A砂 ， 
其中：A砂为厚流砂层引起的地表移动范围；
为松散层移动角；Δσ为厚流砂层移动修正角；h砂为流砂层的厚度，h松为松散层厚度；k为流砂流动性有关的修正系数；
(1-2)由厚流砂层引起的地表移动范围A砂计算采煤导致的松散层采动范围的影响：
其中：A为采煤导致的松散层移动范围，h1为地表距离流砂层顶部的厚度，h2为流砂层底部距离基岩的厚度，
(1-3)由基岩移动角确定采动基岩影响范围：
针对沿工作面走向方向采动基岩影响范围：
dz＝hjcotδ；
针对沿工作面倾向方向采动基岩影响范围：
dq1＝hs*cotγ；
dq2＝hx*cotβ；
其中：dz、dq1、dq2分别为沿煤层走向、倾向下山、倾向上山采空区边界到采动影响范围边缘的水平距离；
hj为基岩厚度，hs为沿倾向上山方向基岩厚度，hx为沿倾向下山方向基岩厚度，δ为沿煤层走向边界角，β为沿煤层倾向下山边界角，γ为沿煤层倾向上山边界角；
(1-4)由采动基岩影响范围和松散层移动修正角划定采动影响范围：即采煤导致的采动基岩影响范围与采煤导致的松散层采动影响范围的总影响范围：
针对沿工作面走向方向采动影响范围：
l＝2dz+2A+a；
针对沿工作面倾向方向采动影响范围：
w＝dq1+dq2+2A+b；
其中：l为走向方向采动影响范围的长度，w为倾向方向采动影响范围的宽度；a为采煤工作面的走向长度，b为采煤工作面的倾向长度；
走向方向采动影响范围和倾向方向采动影响范围为椭圆形，l为走向方向采动影响的椭圆形范围的长轴；w为倾向方向采动影响的椭圆形范围的长轴；
(2)以建构筑物群为受护对象，按照松散层和厚流砂层修正移动角划定建构筑物群保护范围；
在步骤(2)中，以地表的建构筑物群作为保护对象，松散层移动角
和厚流砂层修正移动角Δσ参照步骤(1)的取值，建构筑物群的保护范围根据以下公式获得：
bc＝2bz+c；
bk＝2bq+d；
其中：bz、bq分别为保护范围长和宽两个范围距离建构筑物群边界的距离，bc、bk分别为保护范围的长和宽；h1为地表距离流砂层顶部的厚度；A砂为厚流砂层引起的地表移动范围；c、d分别为建构筑物群的长和宽；
(3)结合采动影响范围和建构筑物群保护范围，划定建构筑物群注浆加固范围；
(4)在注浆加固范围内布置注浆加固带，加固带布置方式呈“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，并基于注浆体流动性特征确定注浆带条数和注浆孔个数；
(5)在“井格式总体控制+点柱式局部加强”注浆加固带范围内，以扰动时序和空间相对位置为原则实施注浆，并对局部位置进行加密注浆。
2.根据权利要求1所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(1-1)中：
厚流砂层移动修正角Δσ可通过如下方式获得：
|Δσ|≤5°或者可以根据临近矿区的松散层移动角反算进行求取。
3.根据权利要求1所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(1-1)中，k的取值范围如下所述：
当0＜h砂/h松＜0.2时，k＝0.1；
当0.2≤h砂/h松＜0.4时，k＝0.2；
当0.4≤h砂/h松＜0.6时，k＝0.3；
当0.6≤h砂/h松＜0.8时，k＝0.4；
当0.8≤h砂/h松≤1.0时，k＝0.5。
4.根据权利要求1所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(3)中：结合步骤(1)中计算的采动影响范围和步骤(2)中计算的建构筑物群保护范围，采用如下算法确定建构筑物群注浆加固范围；
注浆加固范围的长gc和gk可根据以下公式计算求得：
gc＝bc；
gk＝max|b1,b2| (b1,b2≤bk)；
其中，gc、gk分别为注浆加固范围的长和宽；bc、bk分别为建构筑物群保护范围的长和宽；b1、b2分别为动影响范围截保护范围距离的长度；
注浆加固范围为注浆加固范围的长和宽所围成的长方形。
5.根据权利要求4所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(4)中：根据浆液的特性以及注浆压力，根据Maag理论在砂土层注浆模拟实验中得出的球形渗透理论，浆液的扩散半径按照下式计算：
其中，t为注浆时间；r为浆液扩散半径；βj为浆液黏度对水的黏度比；nj为被注载体的孔隙率；kj为被注载体的渗透系数；hj为注浆压力；r0为注浆管半径；
注浆充填带的布置方式为“井格式总体控制+点柱式局部加强”分布，注浆孔个数由下式计算：
m＝gc/2r；
n＝gk/2r；
其中，gc、gk分别为注浆加固范围的长和宽；m和n分别为注浆孔沿建构筑物群长度方向和建构筑物群宽度方向的个数；r为浆液扩散半径。
6.根据权利要求5所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(5)中，扰动时序原则为：根据下方工作面布置的特点，先对注浆加固范围内靠近采空区一侧的注浆孔进行注浆，然后对距离采空区较远的注浆孔进行注浆。
7.根据权利要求5所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(5)中，空间相对位置原则为：注浆固砂顺序先对外侧的注浆孔进行注浆，后对内侧进行注浆。
8.根据权利要求5所述的浅埋厚流砂层沉陷区房屋地基井格型加固方法，其特征在于，在步骤(5)中，局部加强原则为：总体上零散分布的建构筑物群已经实施井格式总体控制，对局部有重要建构筑物群的情况在井格式总体控制的前提下进行局部加强，确保重要建构筑物群的稳定。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN104775816A (zh) * | 2015-02-27 | 2015-07-15 | 中国矿业大学 | 切眼侧局部压煤覆岩隔离注浆充填不迁村开采方法 |
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| CN104775816A (zh) * | 2015-02-27 | 2015-07-15 | 中国矿业大学 | 切眼侧局部压煤覆岩隔离注浆充填不迁村开采方法 |
| CN109763483A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-17 | 西安理工大学 | 一种厚第四系深埋采空塌陷破碎地层上行式分段注浆工艺 |
| CN109899109A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-18 | 中国矿业大学(北京) | 非规则采空区的注浆充填方法 |
| CN111396056A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-10 | 长安大学 | 一种高速公路下伏仓储式倾斜煤层采空区综合治理方法 |
| CN111680261A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-18 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 一种保护煤柱的留设方法及留设系统 |
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