一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法技术

本发明专利技术公开了一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法，涉及地下矿井施工技术领域。在巷道围岩上钻凿不同方向的试验钻孔，确定浆液在设计压力和流量下的最小扩散半径；沿巷道四周间隔钻凿松动圈钻孔，采用钻孔电视确定松动圈厚度；在涌水区域巷道四周围岩中均匀钻凿注浆钻孔；组装压裂注浆系统，输液泵与浆液槽相连，注浆花管置于注浆钻孔孔底；先用水对压裂注浆系统冲洗并进行调试，然后设定压裂注浆压力和流量自巷道底板至顶板逐孔进行压裂注浆直至流量骤减且相邻注浆钻孔出浆为止，各注浆钻孔周边扩散的浆液凝固后，即在巷道松动圈外围构筑形成具有隔水性能的人造环形封闭圈。上述方法实现了浆液的定向远距离扩散，有效切断了充水通道。了充水通道。了充水通道。

【技术实现步骤摘要】
一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法


[0001]本专利技术涉及地下矿井施工
，具体涉及一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法。

技术介绍

[0002]目前，地下矿井水害的防治技术原理主要是封堵充水通道和/或疏排充水水源。对于水量小、水压低的水源采用疏排的方法很容易疏干，强排即可解决矿井涌水问题。如果水源充沛且水量、水压较大以致涌水量超过矿井排水系统能力时，强排不仅造成排水成本高，不能充分解决矿井涌水问题，而且还造成了地下水的失衡。例如，我国西南地区岩层多为碳酸岩类，岩溶裂隙发育且富水性较强，井巷揭露时水源点较为分散且水力联系复杂，巷道涌水呈现全断面线式淋水状态且出水量较大，这种情况下分散的岩溶水不易精准探测且难以疏干，而封堵充水通道是有效防治这类水的关键。目前，工程中主要是通过注浆技术对井巷围岩裂隙进行封堵，如水泥单液注浆、水泥
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水玻璃双液注浆和化学注浆等。当前注浆存在的问题是难以实现定向精准封堵围岩裂隙充水通道，受随机裂隙和地应力及浆液材料等因素影响，浆液扩散不均匀且存在跑浆、漏浆、窜浆现象，注浆已成为“黑箱”问题致使注浆效果现场难以直观判断，以致往往达不到理想注浆目的且注浆成本较高。因此，亟需专利技术一种岩溶裂隙巷道围岩注浆堵水方法，实现低成本、高效率的注浆堵水目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法，解决现有注浆难以精准定向进行封堵、注浆效果不理想的问题。
[0004]为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
[0005]S1.确定浆液最小扩散半径：在井下岩体中钻凿不同方向的试验钻孔，利用压裂注浆系统进行岩体注浆扩散半径实验，注浆结束后借助地质雷达和钻孔电视综合确定浆液在设计压力和流量下的最小扩散半径；
[0006]S2.测定巷道围岩松动圈厚度：沿巷道四周间隔钻凿若干松动圈钻孔，采用钻孔电视测定巷道围岩松动圈范围，确定巷道围岩松动圈厚度；
[0007]S3.施工注浆钻孔：在涌水区域巷道四周围岩中均匀钻凿孔深度大于松动圈厚度、孔底距小于浆液扩散直径的注浆钻孔；
[0008]S4.安装压裂注浆系统：将浆液泵出口通过输浆软管依次与控制阀门、输浆钢管连接，输浆钢管端部连接有注浆花管，注浆花管两端固定有封孔器，输液泵与浆液槽相连，注浆花管置于注浆钻孔孔底；
[0009]S5.压裂注浆构筑封闭圈：先用水对压裂注浆系统冲洗并进行调试，然后设定压裂注浆压力和流量自巷道底板至顶板逐孔进行压裂注浆直至流量骤减且相邻注浆钻孔出浆为止，各注浆钻孔周边扩散的浆液凝固后，即在巷道松动圈外围构筑形成具有隔水性能的
人造环形封闭圈；
[0010]S6.拆除设备和封堵钻孔：压裂注浆完成后，关闭浆液泵，拆除压裂注浆设备并及时进行注浆钻孔封堵。
[0011]更进一步的技术方案是所述步骤S1中试验钻孔孔径40～90mm，孔深5～10m；设计注浆压力为10～30MPa，设计注浆流量额定值为200～400L/min，浆液成分为水泥浆、水泥水玻璃双液浆或化学浆。
[0012]更进一步的技术方案是所述步骤S2中松动圈钻孔孔径30～60mm，钻孔孔深3～5m，数量5～8个。
[0013]更进一步的技术方案是所述步骤S5中浆液泵对浆液槽输送的浆液进行加压，由输浆软管经控制阀门输送到注浆钻孔中的输浆钢管，再输送到孔底两封孔器之间的注浆花管中，由注浆花管的喷嘴喷出，在封孔器的两端封堵密闭下，浆液以高压方式压裂周边围岩并进行扩散，通过巷道四周多个注浆钻孔的联合压裂注浆，最终在巷道松动圈外围形成具有隔水性能的人造环形封闭圈。
[0014]更进一步的技术方案是所述输浆钢管为由每节1～2m长的耐高压无缝钢管通过螺纹连接、直径40～60mm，输浆钢管头部与等径的注浆花管通过封孔器螺纹相连，尾部通过控制阀门与输浆软管相连。
[0015]更进一步的技术方案是所述注浆花管材质为耐高压无缝钢管，压裂注浆时位于注浆钻孔孔底，注浆花管长度0.5～1.5m，直径不超过输浆钢管，喷嘴沿其管身径向均匀成排布置，每排布置3～6个，排距20～30cm，喷嘴直径1～3cm。
[0016]更进一步的技术方案是所述封孔器安装在注浆花管两端，密封方式为两端双封，在高压浆液输送过来时封孔器会迅速膨胀封闭注浆钻孔产生密闭空间，促使注浆花管喷出的浆液保压压裂围岩并进行扩散；所述封孔器为橡胶材质，长度0.5～1.5m，直径比输浆钢管大1～3cm，径向膨胀量2～3cm，耐高压70MPa以上。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018](1)通过前期的试验钻孔和松动圈钻孔，结合地质雷达和钻孔电视，确定岩体最小扩散半径和松动圈厚度，为后续的注浆钻孔深度和孔距、高压注浆等提供依据，使注浆封堵方向更加精准和有效。
[0019](2)采用压裂注浆方式在涌水巷道围岩松动圈外人工构筑具有全断面隔水性能的封闭圈，能够在远场有效切断充水通道，不受近场复杂采动裂隙影响，避免了传统注浆过程中产生的漏浆、窜浆和跑浆现象。
[0020](3)通过在注浆钻孔中布置两个封堵器进行双封密闭压裂，实现了浆液的定向有序扩散，通过压裂方式提高了浆液扩散速度和扩散距离，同比以往浆液盲目扩散的自由注浆方法大大减小了浆液用量和近场采动裂隙吃浆造成的浪费。
[0021](4)该方法对于单液浆、双液浆及化学浆均具有较好的适应性，通过相邻注浆孔是否出浆可以直观判断浆液扩散是否到位，克服了以往注浆效果难以现场直观检测的缺陷。
附图说明
[0022]图1为岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水示意图；
[0023]图2为压裂注浆系统结构示意图；
[0024]图3为花管结构示意图；
[0025]图中：1
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涌水巷道，2
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松动圈，3
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封闭圈，4
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围岩，5
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水源，6
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注浆钻孔，7
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压裂注浆系统，701
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浆液槽，702
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浆液泵，703
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输浆软管，704
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控制阀门，705
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输浆钢管，706
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封孔器，707
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注浆花管，7071
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喷嘴。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]图1为本专利技术岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法示意图。若巷道1开挖以后，在采动应力作用下巷道1的围岩4中出现一定厚度的松动圈2，松动圈2的厚度可采用钻孔电视进行直观测量。为了防止围岩4中隐伏存在的岩溶裂隙水源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法，其特征在于：所述方法步骤如下：S1.确定浆液最小扩散半径：在井下岩体中钻凿不同方向的试验钻孔，利用压裂注浆系统进行岩体注浆扩散半径实验，注浆结束后借助地质雷达和钻孔电视综合确定浆液在设计压力和流量下的最小扩散半径；S2.测定巷道围岩松动圈厚度：沿巷道四周间隔钻凿若干松动圈钻孔，采用钻孔电视测定巷道围岩松动圈范围，确定巷道围岩松动圈厚度；S3.施工注浆钻孔：在涌水区域巷道四周围岩中均匀钻凿孔深度大于松动圈厚度、孔底距小于浆液扩散直径的注浆钻孔；S4.安装压裂注浆系统：将浆液泵出口通过输浆软管依次与控制阀门、输浆钢管连接，输浆钢管端部连接有注浆花管，注浆花管两端固定有封孔器，输液泵与浆液槽相连，注浆花管置于注浆钻孔孔底；S5.压裂注浆构筑封闭圈：先用水对压裂注浆系统冲洗并进行调试，然后设定压裂注浆压力和流量自巷道底板至顶板逐孔进行压裂注浆直至流量骤减且相邻注浆钻孔出浆为止，各注浆钻孔周边扩散的浆液凝固后，即在巷道松动圈外围构筑形成具有隔水性能的人造环形封闭圈；S6.拆除设备和封堵钻孔：压裂注浆完成后，关闭浆液泵，拆除压裂注浆设备并及时进行注浆钻孔封堵。2.根据权利要求1所述的一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法，其特征在于：所述步骤S1中试验钻孔孔径40～90mm，孔深5～10m；设计注浆压力为10～30MPa，设计注浆流量额定值为200～400L/min，浆液成分为水泥浆、水泥水玻璃双液浆或化学浆。3.根据权利要求1所述的一种岩溶裂隙巷道围岩压裂注浆堵水方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，王孟来，王宗勇，李树建，王万禄，张吉雄，马丹，刘映辉，张斌，周帆，魏立军，李樯，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：