CN101255797B - 一种矿井井壁流砂注浆封固方法及注浆管 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是工程领域一种矿井井壁流砂注浆封固方法及注浆管。注浆管构成：在注浆管内的注浆金属管内套装有注浆内管并安装有注浆管阀，在注浆管阀端设有注浆口，注浆管的金属注浆管与注浆内管构成注浆管腔。采用本发明注浆管进行井壁封固的方法是：通过数据测量与井口设计1、钻孔下注浆管2、冲砂3、注浆4、透管与二次注浆5和深凿井壁封固处理6工序完成。由于采用本发明的注浆管进行矿井流砂封固，可以实现二次注浆，从而减少钻孔数量，并不留漏固区域，所形成的封固层井壁牢固、不透水，施工耗能少，操作简便，返工率与报废率低。适宜各种矿井开凿封固流砂井壁的应用。
Description
技术领域
本发明提出的是工程领域用于矿井开凿的一种矿井井壁流砂注浆封固方法及注浆管。
背景技术
矿井开凿往往遇到流砂层，通常流砂层均为储水层，其基质大都为粒径较细的砂。如果在这种有水砂层上开凿矿井，其井壁容易垮塌，导致不能开凿，尤其是由于井壁的松软塌陷还容易引起安全事故，所以含水砂层的封固是矿井开凿的难题。
在本发明提出以前，矿井立井的开凿有冷冻法、沉井法、钻井法及工作面注浆法。其中，冷冻法、沉井法及钻井法均存在着矿井开凿工程量大，成本高、耗费能源多的缺点，由于存在这种缺陷，所以近年来发展出了工作面注浆封固的方法。
专利号为89109459.8的发明专利公开了壁后为含水砂层的后注浆工艺，其权利要求书的内容是：
1、一种由打孔，固定孔口管，注浆组成的堵漏、加固井壁后含水砂层的后注浆工艺，其特征在于打穿井壁后，向壁后含水砂层注浆，其工艺过程是先打开口孔-固定孔口管，按高压阀-打泄压孔-固定孔口管，按高压阀-打破壁孔-向壁后注浆-扫孔注浆。
2、一种由权利要求1所述的后注浆工艺，其特征在于注浆孔呈网状排列，排距为2m-5m，孔距为1.5m-3.5m，第一排孔布置在远离含水砂层的非含水层中，开口孔直径为40mm～50mm，孔深为壁后减去200mm～300mm，破壁孔沿开口孔轴线延伸，穿透井壁，其孔径为直径25mm～30mm，孔深超出井壁100mm～500mm，扫孔也是沿同一轴线在破壁孔的基础上延伸，每次扫孔深度为0.5m～1.5m，扫孔的孔径与破壁孔径相同。
3、一种如权利要求1所述的后注浆工艺，其特征在于：泄压孔与注浆孔不置在同一水平上，且与注浆孔呈锐角关系，并在井壁内与开口孔相通，其孔径为直径40mm～50mm。
4、一种如权利要求1所述的后注浆工艺，其特征在于：选用水泥浆液，水泥标号高于425号，水灰比为1∶0.5～1。
5、一种如权利要求1所述的后注浆工艺，其特征在于：破壁注浆的压力为净水压力的2～6倍，必须进行2次以上的扫孔注浆。
6、一种如权利要求1所述的后注浆工艺，其特征在于：每米注浆段的井筒注入量为30吨～50吨。
这种注浆固砂堵水的方法虽然能够对矿井开凿过程进行加固处理，但操作过程复杂，难以掌握，所以固砂堵水效果并不理想，尤其是当第一次注浆未获得满意效果时还需要在注浆管的间隔处再打孔穿入注浆管，由于事先埋入的注浆管已经占据足够的位置空间，致使没有空间再打孔并穿入注浆管，还有当注浆管内注入水泥浆并凝固后，再进行再次管内透管时十分困难，同时还容易导致受水的压力作用而发生水泥浆倒流出管外现象的发生，严重影响注浆的效果，甚至导致井口报废。
发明内容
为了克服目前孔径含水砂层注浆封固方法的不足，本发明提出了一种矿井井壁流砂注浆封固方法及注浆管。该方法通过在注浆管中套入内管的方法解决注浆管注浆时反流及难以透管和保证注浆管的空间与延伸的技术问题。
本发明解决其技术问题所采取的方案是：注浆管构成：在注浆管内的注浆金属管内套装有注浆内管并安装有注浆管阀，在注浆管阀端设有注浆口，注浆管的金属注浆管与注浆内管构成注浆管腔。
采用本发明注浆管进行井壁封固的方法是：1、数据测量与井口设计：事先在预设井口的位置钻孔，取出钻心，测量出流砂层的位置及厚度以及含水性和砂粒粒度与分布的技术资料；
2、钻孔下注浆管：根据所获得的数据与设计井口的直径在设计井口周围环井口倾斜钻孔，钻孔后将注浆管插入钻孔中；
3、冲砂：向注浆管内冲水，水、砂从旁侧注浆管中流出，使注浆管周围形成孔隙；
4、注浆：将水泥浆通过高压注浆泵注入到注浆管的注浆管腔内，充填扩散在砂层中，通过水泥的凝固效应使砂粒之间形成混凝土层，同时起到固砂阻水的作用，使井壁封固产生阻挡流砂侵吞井壁并阻水，建立坚固井壁的效果，注浆后将注浆管阀关闭，防止未完全固化的水泥浆返回注浆口外；
5、透管与二次注浆：当所注入的水泥浆凝固后，可以使井壁部分流砂硬化封固，但往往还达不到阻水和设定强度的要求，需要二次注浆，此时，将注浆管阀打开，用钻沿金属注浆管的管壁继续钻孔和扩孔，并延长钻孔的深度，同时将注浆内管打碎，随着钻渣排出注浆口外，再次通过注浆口向注浆管内注入水泥浆，使未完全封固的区域得到封固，实现井壁的固砂、阻水与硬化。
6、深凿井壁封固处理：当第一层流砂层得到封固后，可以开凿井口并挖至封固层的上侧，然后再在井口内环状分布打孔，下入注浆管，注入水泥浆，完成下层的封固。按此步骤逐层封固，直至基岩层，完成矿井井壁流砂层封固的工程。
由于采用本发明的注浆管进行矿井流砂封固，可以实现二次注浆，从而减少钻孔数量，并不留漏固区域，所形成的封固层井壁牢固、不透水，施工耗能少，操作简便，返工率与报废率低。适宜各种矿井开凿封固流砂井壁的应用。
附图说明
图1为本发明注浆管构成图
图2为本发明矿井井口施工状态示意图
图3为本发明矿井深凿井壁施工状态示意图
图中，1.注浆管，2.注浆管阀，3.注浆金属管，4.注浆内管，5.注浆口，6.注浆管腔。
具体实施方式
在注浆管1内的注浆金属管3内套装有注浆内管4并安装有注浆管阀2，在注浆管阀端设有注浆口5，注浆管的金属注浆管与注浆内管构成注浆管腔6。
注浆封固方法：
1、数据测量与井口设计：事先在预设井口的位置钻孔，取出钻心，测量出流砂层的位置及厚度以及含水性和砂粒粒度与分布的技术资料。
2、钻孔下注浆管：根据所获得的数据与设计井口的直径在设计井口周围环井口倾斜钻孔，钻孔后将注浆管插入钻孔中。
3、冲砂：向注浆管内冲水，水、砂从旁侧注浆管中流出，使注浆管周围形成孔隙。
4、注浆：将水泥浆通过高压注浆泵注入到注浆管的注浆管腔内，充填扩散在砂层中，通过水泥的凝固效应使砂粒之间形成混凝土层，同时起到固砂阻水的作用，使井壁封固产生阻挡流砂侵吞井壁并阻水，建立坚固井壁的效果。注浆后将注浆管阀关闭，防止未完全固化的水泥浆返回注浆口外。
5、透管与二次注浆：当所注入的水泥浆凝固后，可以使井壁部分流砂硬化封固，但往往还达不到阻水和设定强度的要求，需要二次注浆，此时，将注浆管阀打开，用钻沿金属注浆管的管壁继续钻孔和扩孔，并延长钻孔的深度，同时将注浆内管打碎，随着钻渣排出注浆口外，再次通过注浆口向注浆管内注入水泥浆，使未完全封固的区域得到封固，实现井壁的固砂、阻水与硬化。
6、深凿井壁封固处理：当第一层流砂层得到封固后，可以开凿井口并挖至封固层的上侧，然后再在井口内环状分布打孔，下入注浆管，注入水泥浆，完成下层的封固。按此步骤逐层封固，直至基岩层，完成矿井井壁流砂层封固的工程。
注浆内管为硬度低并易于钻碎的软性管，如塑料管、纸管、胶管等。
实施例
注浆管的注浆内管采用聚氯乙稀塑料管。
首先根据井口设计位置进行钻孔，获得数据资料，了解砂层构成与厚度及含水状况，然后环绕井壁周围倾斜钻孔并下入注浆管，可下入三层注浆管，用高压注浆泵向注浆管中注入水泥浆，对上部的砂层进行封固。
待上层砂层得到封固后，沿井口封固环内开挖井坑，当挖至注浆管底端封固层上缘时，再次沿井壁分布三层注浆管钻孔并下入注浆管，同时注入水泥浆进行封固。逐层向下封固，逐层开挖井口，直至岩石基岩层，完成矿井的流砂层封固处理。
本发明方法的优点是：
1、有利于注浆管的分布；
2、能够实现井壁的完全封固；
3、施工速度快、成本低；
4、安全性好；
5、节省动力能源；
6、井壁封固牢固，阻水固砂效果好。
Claims (2)
1.一种矿井井壁流砂注浆封固注浆管，其特征是：注浆管(1)包括注浆金属管(3)、注浆内管(4)、注浆管阀(2)和注浆口(5)，其中注浆内管套装在注浆金属管内，注浆管阀安装在注浆金属管外端，注浆口设在注浆管阀端的注浆金属管上，注浆金属管和注浆内管之间构成了注浆管腔(6)，所述注浆内管为硬度低并易于钻碎的软性非金属管。
2.一种矿井井壁流砂注浆封固方法，其特征是：
注浆采用如权利要求1所述结构的注浆管；
(1)、数据测量与井口设计：事先在预设井口的位置钻孔，取出钻心，测量出流砂层的位置、厚度以及含水性和砂粒粒度与分布的技术资料；
(2)、钻孔下注浆管：根据所获得的数据与设计井口的直径在设计井口周围环井口倾斜钻孔，钻孔后将注浆管插入钻孔中；
(3)、冲砂：向注浆管内冲水，水、砂从旁侧注浆管中流出，使注浆管周围形成孔隙；
(4)、注浆：将水泥浆通过高压注浆泵注入到注浆管的注浆管腔内，充填扩散在砂层中，通过水泥的凝固效应使砂粒之间形成混凝土层，同时起到固砂阻水的作用；
(5)、透管与二次注浆：当所注入的水泥浆凝固后，使井壁部分流砂硬化封固，还需要二次注浆，此时，将注浆管阀打开，用钻沿金属注浆管的管壁继续钻孔和扩孔，并延长钻孔的深度，同时将注浆内管打碎，随着钻渣排出注浆口外，再次通过注浆口向注浆管内注入水泥浆，使未完全封固的区域得到封固，实现井壁的固砂、阻水与硬化；
(6)、深凿井壁封固处理：当第一层流砂层得到封固后，可以开凿井口并挖至封固层的上侧，然后再在井内环状分布打孔，下入注浆管，注入水泥浆，完成下层的封固。
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