一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法技术

本发明专利技术公开一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，包括以下步骤：观测涌水点处涌水通道的张开度，确定涌水状况；在距离涌水点处一定位置，向涌水上游的通道内施工钻孔，当钻孔施工至设定深度且未与涌水通道连通时，在钻孔内下套管，并对套管进行全部封堵，封堵合格后延深钻孔揭露涌水通道，将骨料添加装置与套管进行连接；利用骨料添加装置向涌水通道内注入海带，海带在被水携带过程中逐渐在通道狭窄的位置处留存、堆积并堵塞过水通道，减少通道过水断面，从而减缓水流速度，降低涌水量；当涌水量降至设定值时，向钻孔内注入注浆材料，注浆材料在涌水通道内凝结硬化，进而实现对涌道的封堵。

【技术实现步骤摘要】
一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法
本专利技术涉及一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，属于矿井、隧道和其他地下工程防治水领域。
技术介绍
在地下工程尤其是在深埋隧道或矿井建设施工中，经常会遇到含导水地质构造后发生突水或涌水现象，给地下工程的正常施工和安全带来极大隐患，有时突然产生或较大流量的涌水会造成严重的地质灾害。因为这类涌水一般都具有水压高，流速快，流量大的特点，被称为高压大流量涌水。对高压大流量涌水的治理一直是注浆领域面临的技术难题。因为被注入到这类涌水通道中的水泥基无机注浆材料(水泥浆，水泥-水玻璃浆液等)瞬时会被高压大流量的涌水冲刷，稀释而流失掉；具有高膨胀的有机化学注浆材料(如马丽散，聚氨酯等)注入后体积迅速膨胀，体积膨胀率可高达十几倍，在面临高压涌水时难以向远端扩散，并且造成对钻孔的堵塞，施工质量无法得到保障。因此，目前对高压大流量涌水的治理难度极大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，包括以下步骤：步骤1：观测涌水点处涌水通道的张开度，确定涌水状况；步骤2：在距离涌水点处一定位置，向所述涌水上游的通道内施工钻孔，当所述钻孔施工至设定深度且与所述涌水通道未连通时，在所述钻孔内下套管，并利用套管注浆材料对所述套管进行全部封堵，封堵达到设定时间后，将所述套管内的所述套管注浆材料进行清除，注水对所述套管封固质量进行检验，检验封堵合格后延深钻孔揭露涌水通道，将骨料添加装置与所述套管进行连接；步骤3：利用所述骨料添加装置向所述涌水通道内注入海带，所述海带在被水携带过程中逐渐在通道狭窄的位置处留存、堆积并堵塞过水通道，减少通道过水断面，从而减缓水流速度，降低涌水量；步骤4：当所述涌水量降至设定值时，向所述钻孔内注入注浆材料，所述注浆材料在涌水通道内凝结硬化，进而实现对涌道的封堵。本专利技术的工作原理是在涌水通道内注入骨料，骨料在通道内被水携带过程中逐渐在通道狭窄的位置留存、堆积并堵塞过水通道，减少通道过水断面，从而减缓水流速度，甚至完全把动水转变成静水条件。然后注入注浆浆液，使浆液在涌水通道内沉积固结，形成强度较高的注浆阻水体，达到完全封堵涌水的目的,注浆阻水体又可以承受较高的水头压力的破坏。其中，步骤1中，通过测量涌水量、水压和流速确定所述涌水状况；所述步骤2中，距涌水点不小于3m的位置，选择在岩石完整的岩壁内，向与涌水点相连通的涌水通道内施工钻孔；所述钻孔与所述涌水通道未连通前，所述钻孔施工的设定深度范围为2m-3m，在所述钻孔内下套管；所述套管封闭固结的注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，其中水泥和水玻璃的浆液体积配比在1:1～3:1之间，水泥浆密度为1.60～1.75g/cm3，所述水玻璃的模数为2.4～3.0，浓度为38～42Be，封堵达到的所述设定时间为3.5-4.5小时。选用水泥-水玻璃作为套管的封固注浆材料的原因是利用了其快速凝固、固结强度较高的特点，能在较短时间内把套管固结在钻孔岩壁上，并密封套管和岩壁之间的环状间隙。步骤2中，在将骨料添加装置与所述套管进行连接之前，检查所述套管封固质量，所述封固质量的确定方法为：所述套管封堵达到所述设定时间后，用钻头把套管内水泥扫除干净，扫孔深度到原来孔深位置；在所述套管外端依次分别连接注浆变丝接头、注浆管路、注浆泵，通过开动注浆泵向所述钻孔内注水，当所述注浆泵的压力值超过涌水水压的1.5倍后，停止注水，当注浆泵压力表指针在20min内回落压力不超过0.5MPa时，所述套管封固合格；否则对所述套管重新注浆封闭，再次注浆封闭使用密度不超过1.4g/cm3的单液水泥浆；套管封闭合格后，利用钻头延深钻孔，直到穿透涌水通道。步骤2中，所述骨料添加装置包括在所述套管外端依次连接安装的骨料添加器、注浆管路和注浆泵，连接完成后，开动所述注浆泵向所述钻孔内注清水，检查整个注水系统是否畅通，检查所述骨料添加器的填料仓门开合是否灵活，关闭后能否承压；若有任一项不合格，重新整改。步骤3中，所述海带为干海带，将所述干海带切成海带条，所述海带条被切成若干不等的规格。所述细条的长度分别为5cm、10cm、15cm和20cm等，宽度分别为2cm、5cm和10cm等。步骤3中，在向所述涌水通道内注入所述海带条前，先进行试注海带条：向所述骨料添加器内的填料仓，本着先小后大的原则加入骨料，所述骨料为所述海带条，所述海带条进入到涌水通道内后，随涌水向涌水口运移，若小规格的所述海带条被水冲出量较多，就注入稍大规格的海带条，直到海带条不能被冲出为止；这时注入的海带条为可注海带的最大规格。通过试注海带条，可以得到不被涌水带走的最小规格的海带，并以此规格作为注入海带的最大规格。这样配置可以使海带条的级配达到最优，起到最好的封堵涌水的效果。步骤3中，确定好注入所述海带条的最大规格后，开始正式注入所述海带条：先注入最大规格的和次大规格的所述海带条，两种规格的海带条要搀合在一起注入，之后按照由大到小的原则依次注入各规格的海带条，最终注入最小规格的所述海带条；每次向所述骨料添加器内加入的骨料量达添加器料仓容积的80％时，关闭仓门；通过所述注浆泵和所述注浆管路向所述骨料添加器内注水，要求所述注浆泵每分钟供水量要大于骨料添加器内骨料仓容积的3倍，通过注入的清水把所述骨料添加器内的骨料输送到所述涌水通道内；骨料添加和注水交替进行；注水时当压力表指针降为0后重新在所述骨料添加器内加入所述骨料。先注入最大规格的海带条，可以有效的起到封堵涌水，减少涌水量的作用，之后依次注入小规格的海带条，可以填充大规格海带条之间的空隙，使封堵的海带达到相对最密实的状态，最大程度的封堵过水断面面积。步骤3中，在注入所述海带条时，若所述海带条涌出量较多，则注入较大规格的海带条，若没有涌出海带，增加较小规格的所述海带条的比例；当涌水量有明显减少后，停止注入较大规格的所述海带条，全部换成注入较小的所述海带条，直到涌水减小为0或接近为零为止。对于海带条的注入方式，符合堵水材料的最大密实效应，有效的提高了封堵效果。步骤4中，当所述涌水量降至零时，向所述钻孔内连续注入单液水泥液，直到水泥浆液面达到孔底水平位置、或注浆压力达到水压的1.5倍为止，注浆结束后冲洗管路，候凝；当涌水点有不大于5m3/h的涌水时，首先向所述钻孔内连续注入水泥-水玻璃双液浆，所述水泥-水玻璃双液浆在试验前进行配比试验，且初凝时间控制在40s～5min之间，水泥浆液密度控制在1.5g/cm3左右，水泥和水玻璃的浆液体积比例控制在1:1～3:1之间，所述水玻璃的模数为2.4～3.0，浓度为38～42Be，当涌水消失后，改注单液水泥浆。对于涌水量为零的情况，利用单液水泥浆较高的固结强度实现对涌水通道的彻底封堵，并能承受一定的水压破坏。对于仍然有一定涌水量的情况，利用双液浆初凝时间短的特点，可以迅速达到注浆止水的效果，之后利用单液水泥浆实现彻底封堵，实现工程经济与工程质量的协调统一。步骤4中，若所述涌水通道断面较大，涌水口张开度较大，或注入的所述海带难以在所述涌水通道内留存，在涌水口处用铁板压住涌水口，所述铁板上设置若干带阀门的泄水管；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：观测涌水点处涌水通道的张开度，确定涌水状况；步骤2：在距离涌水点处一定位置，向所述涌水上游的通道内施工钻孔，当所述钻孔施工至设定深度且与所述涌水通道未连通时，在所述钻孔内下套管，并利用套管注浆材料对所述套管进行全部封堵，封堵达到设定时间后，将所述套管内的所述套管注浆材料进行清除，注水对所述套管封固质量进行检验，检验封堵合格后延深钻孔揭露涌水通道，将骨料添加装置与所述套管进行连接；步骤3：利用所述骨料添加装置向所述涌水通道内注入海带，所述海带在被水携带过程中逐渐在通道狭窄的位置处留存、堆积并堵塞过水通道，减少通道过水断面，从而减缓水流速度，降低涌水量；步骤4：当所述涌水量降至设定值时，向所述钻孔内注入注浆材料，所述注浆材料在涌水通道内凝结硬化，进而实现对涌道的封堵。

【技术特征摘要】
1.一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：观测涌水点处涌水通道的张开度，确定涌水状况；步骤2：在距离涌水点处一定位置，向所述涌水上游的通道内施工钻孔，当所述钻孔施工至设定深度且与所述涌水通道未连通时，在所述钻孔内下套管，并利用套管注浆材料对所述套管进行全部封堵，封堵达到设定时间后，将所述套管内的所述套管注浆材料进行清除，注水对所述套管封固质量进行检验，检验封堵合格后延深钻孔揭露涌水通道，将骨料添加装置与所述套管进行连接；步骤3：利用所述骨料添加装置向所述涌水通道内注入海带，所述海带在被水携带过程中逐渐在通道狭窄的位置处留存、堆积并堵塞涌水通道，减少通道过水断面，从而减缓水流速度，降低涌水量；步骤4：当所述涌水量降至设定值时，向所述钻孔内注入注浆材料，所述注浆材料在涌水通道内凝结硬化，进而实现对涌水通道的封堵。2.根据权利要求1所述的一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，其特征在于：其中，步骤1中，通过测量涌水量、水压和流速确定所述涌水状况；所述步骤2中，距涌水点不小于3m的位置，选择在岩石完整的岩壁内，向与涌水点相连通的涌水通道内施工钻孔；所述钻孔与所述涌水通道未连通前，所述钻孔施工的设定深度范围为2m-3m，在所述钻孔内下套管；所述套管封闭固结的注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，其中水泥和水玻璃的浆液体积配比在1:1～3:1之间，水泥浆密度为1.60～1.75g/cm3，所述水玻璃的模数为2.4～3.0，浓度为38～42Be，封堵达到的所述设定时间为3.5-4.5小时。3.根据权利要求1所述的一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，其特征在于：步骤2中，在将骨料添加装置与所述套管进行连接之前，检查所述套管封固质量，所述封固质量的确定方法为：所述套管封堵达到所述设定时间后，用钻头把套管内水泥扫除干净，扫孔深度到原来孔深位置；在所述套管外端依次分别连接注浆变丝接头、注浆管路、注浆泵，通过开动注浆泵向所述钻孔内注水，当所述注浆泵的压力值超过涌水水压的1.5倍后，停止注水，当注浆泵压力表指针在20min内回落压力不超过0.5MPa时，所述套管封固合格；否则对所述套管重新注浆封闭，再次注浆封闭使用密度不超过1.4g/cm3的单液水泥浆；套管封闭合格后，利用钻头延深钻孔，直到穿透涌水通道。4.根据权利要求1所述的一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，其特征在于：所述步骤2中，所述骨料添加装置包括在所述套管外端依次连接安装的骨料添加器、注浆管路和注浆泵，连接完成后，开动所述注浆泵向所述钻孔内注清水，检查整个注水系统是否畅通，检查所述骨料添加器的填料仓门开合是否灵活，关闭后能否承压；若有任一项不合格，重新整改。5.根据权利要求4所述的一种高压大流量涌水通道内阻水注浆封堵方法，其特征在于：所述步骤3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘光明，张庆松，李术才，张霄，杨腾，随海通，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37