小煤窑采空区由于私挖乱采，规律性差，隐蔽性强，只能查明其分布范围，不能准确有效的探明其埋藏位置，从而在工程措施上极不容易确定处理方案。
目前，国内对于小煤窑采空区勘探的方法常用的仍是物探手段，初步探明异常区后，再采取探灌结合的动态设计方案，由此施工方案和工艺相对普通施工就尤为重要。
包神线巴图塔至石圪台站间，未发现有地表塌陷现象，所以初步设计时未考虑采空区。而施工图设计时才发现K145+550-K147+850段存在大量采空区，全长2300米。此段线路，右侧紧邻河床，左侧采空区分布密集，绕行方案无法实施。增二线后铁路运量、时速都成倍的提高，为防止铁路线路突然塌陷，经过分析此段必须进行加固处理。
1 工程地质条件及评价
1.1 小窑采空区
1.1.1 该段线路范围位于大型开采区西南侧边缘，浅层有古窑开采区，其特点为：
①多数采用斜井式掘进，巷道式开采，乱掘乱挖无计划开采，定义为小型采空区；
②其变形特征为塌洞、塌陷和开裂，小型采空区变形的延续时间长，而且往往突然发生，事先无法预测，易造成行车事故
1.2.2 本次采用物探手段，初步查明在K145＋570～K147＋850段有物探异常，分布有采空区，埋深范围大致在10～140m,具体段落如下表：
1.2.3 通过钻孔验证查出，该段在标高1140～1160（埋深15～35米）范围已查出空洞，空洞大小为0.3～3.0m，空洞内可见残余煤炭，钻孔漏水严重，说明空间不小，且可能是连通的。
通过钻孔查明该段煤层在空间多呈透镜体状分布大约可分4层：
1）标高1167～1162，埋深5～15m，厚0.2～1.0m，煤质较差，无开采价值，未见空洞；
2）标高1162～1143，埋深15～30m，厚0.2～3.0m，煤质较好，为古窑及现代采煤，该层现代已基本开采完，为钻探揭示空洞层；
2 工程措施
2.1 进行钻孔灌注细砂水泥浆液法进行处理。
2.2 处理宽度：在二线路基外侧坡脚外2m处做与铅垂线成40°角的直线，直线与煤窑采空区顶板相交，自二线中心线至交点以内范围为处理宽度，DyK148+735-DyK148+800左侧15m，右侧35m；DyK148+800-DyK149+000右侧20m；DyK149+000-DyK149+300右侧25m。
2.3 灌浆孔布置：对可能塌陷区在处理范围内，灌浆孔按排距5m，间距8m呈梅花型布置，线路中心必须设置一排孔。
2.4 孔灌浆材料：用当地细砂加20%的425#普通硅酸盐水泥拌匀，再加水兑制成细砂水泥浆。
2.5 浆液配合比：注浆孔：水泥 : 细砂=2 : 8，水固比= 1 : 1.5；帷幕孔：水泥 : 细砂=5 :5，水固比=1 : 1.8。灌浆顺序：先施工最外排的灌浆孔即帷幕孔，然后再施工中间孔。
3 煤窑采空区灌浆施工工艺
3.1 钻灌浆孔：采用XY-1型钻机进行无泵反循环钻进，先用Φ108钻头钻至基岩面，接着下砸Φ127套管至基岩面附近，保证Φ127套管嵌固牢固，然后再用Φ108钻头钻基岩，钻至最下层采空区底板以下1.0m（DyK148+735-DyK148+800高程至1125m，DyK148+800-DyK149+300高程至1143m），即可终孔。孔深一般为17~35m，平均孔深约26m。
3.2 灌浆：在Φ127套管上端接一三通管，再用高压胶管把WJ80-1型联合搅灌机的出浆口和三通管的进浆口接通。然后把按设计比例拌合好的粘质细砂和水泥干料加入联合灌浆机，按浆液水土比加水制成细砂水泥浆液，通过灌浆管道把浆液注入采空区。帷幕孔灌注宜采用稠浆或间歇灌浆，以防浆液流到处理范围之外。
3.2.1 自流灌浆：由于小煤窑采空区有一定空间，浆液自流进入采空区。当遇到大空洞时，可加砂、碎石等粗骨料，同时浆液比重适当加大，以减小浆液的流动性。以确保浆液不要流出线路处理范围太远。
3.2.2 压力灌浆：当小煤窑采空区被浆液充满或小煤窑采空区已被塌落物充填，这时三通管上的压力表显示有压力，进入压力灌浆阶段。压力灌浆主要是加密充填小煤窑采空区，同时也充填了基岩裂隙、软弱结构面和因采空而产生的基岩裂缝。另外在压力作用下，浆液沿基岩裂隙、裂缝进入土层，充填了土洞或土层中的松散体以及土层中的裂隙、裂缝。在灌浆过程中，有些孔地面冒浆，就说明岩层中所有的空隙都被充填，在压力作用下，浆液直串地表。
3.2.3 间歇灌浆：自流灌浆久注不满、压力灌浆压力一直不上升、末达到设计压力而出现孔口或地面冒浆，这时就需间歇灌浆，即注一段时间，间歇一段时间，让每次注入岩层的浆液有个析水凝结的过程，这样就有效充填了岩层空隙、阻止再冒浆、防止浆液流出处理范围之外。
3.2.4 二次灌浆：灌浆结束后，被压入采空区的细砂水泥浆液中的部分水份在压力作用下向周围地层渗透扩散，同时随着压力的消散和时间的推移，细砂水泥浆液固结析水，析出的水一部分渗入周围地层，另一部分残留在细砂水泥浆液的固结体上面。从而在采空区形成：上部空气、中间水、下部细砂水泥固结体的状况，这不符合设计要求，故而进行二次压力灌浆。保证在二次灌浆后，采空区全被细砂水泥固结体充填密实。
3.3 灌浆结束标准
当灌浆孔附近地表发生大范围开裂、隆起变形时可结束灌浆；
当灌浆压力达到300 kPa且能持续30分钟时即可结束灌浆。
满足其一即可终止灌浆。
3.4 灌浆质量检测
灌浆结束20天后，钻质量检测孔（按灌浆孔的5%计算）。如采空区已被细砂水泥浆固结体充填，则灌浆质量合格，否则为不合格，并进行补充灌浆，直到合格为止。
4 结束语
上述对小煤窑采空区的处理措施，自2006年11月线路开通运营后至今，经过处理的地段至今未发生线路塌陷、路基变形等不良现象，说明了方案的合理和可靠，对小煤窑采空区的处理提供了参考、借鉴依据。
