CN103834372A - 一种千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆 - Google Patents

一种千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，由如下重量份的组分组成：基浆材料80-100份、加重材料大于0且小于等于20份、降粘降滤失材料大于0且小于等于20份、增粘降滤失材料大于0且小于等于20份、堵漏材料大于0且小于等于20份、絮凝包被材料大于0且小于等于20份和润滑材料大于0且小于等于20份。本发明的技术方案具有护壁性能、携带能力强，润滑性好等特点；其用于千米深矿井水平巷道预注浆围岩改性水平注浆钻孔工作领域，可有效减少煤系地层水平注浆孔钻孔施工及注浆止浆工作时粘附卡钻、沉砂卡钻、缩颈卡钻、井塌卡钻、掉块埋塞、窜浆埋塞等事故发生的概率，具有很好的应用前景。

Description

一种千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆
技术领域
本发明涉及深井煤矿建设的巷道围岩地面预注浆改性领域，特别适用于矿井深度超过1000m或穿过复杂地层的水平巷道围岩地面预注浆改性工程中所用的一种水平注浆孔钻孔工作泥浆。
背景技术
千米深井水平巷道围岩改性地面预注浆技术，是指利用高精度的钻孔轨迹控制技术，通过深井水平注浆钻孔对井下水平巷道不稳定、破碎围岩进行地面预注浆改性，以增强巷道围岩完整性，改善围岩力学性态，确保相关巷道围岩稳定和支护安全。
地面预注浆施工工艺特殊，钻注交替作业，具有钻孔使用维护时间长(几个月甚至十几个月)、孔径要求规则均匀(确保止浆塞顺利上下及止浆)、孔内分段止浆且钻具及止浆塞在孔内静置时间长(几小时甚至几十小时)等特点。
深井煤系地层岩性复杂，常为粉砂岩、细砂岩、泥岩、煤层混层分布，地质条件复杂，断层、破碎带等软弱复杂地层给注浆钻孔尤其是千米深水平注浆钻孔的施工带来极大困难。深井注浆孔钻进施工中，容易出现漏水、涌水、涌砂，孔壁膨胀缩径、孔壁表面剥落，掉块、崩解明塌等各种复杂情况，并且因复杂地质条件导致的粘附卡钻、沉砂卡钻、缩颈卡钻、井塌卡钻等钻孔事故时有发生，以上钻孔事故轻则延误工期、增加费用，重则注浆孔报废，严重影响工程进展。
千米深井水平巷道围岩改性地面预注浆技术水平注浆钻孔施工相较一般煤矿深井注浆孔施工对工作泥浆有更高要求。如：要求泥浆有强的护壁性，保护注浆孔壁稳定；强的携带能力，保证岩屑全被携带出钻孔；强的润滑性，保证不发生粘附卡钻；清水或稀泥浆钻进无法满足工程需要。高性能钻孔工作泥浆的研制对千米深井水平巷道围岩改性地面预注浆技术有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种满足千米深井水平巷道围岩改性地面预注浆技术水平注浆钻孔施工要求的钻孔工作泥浆。
本发明的技术方案是这样实现的：一种千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，由如下重量份的组分组成：基浆材料80-100份、加重材料大于0且小于等于20份、降粘降滤失材料大于0且小于等于20份、增粘降滤失材料大于0且小于等于20份、堵漏材料大于0且小于等于20份、絮凝包被材料大于0且小于等于20份和润滑材料大于0且小于等于20份。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的基浆材料由水、膨润土和pH调节剂组成，水、膨润土和pH调节剂在所述基浆材料中的重量配比为：水85-99份、膨润土1-15份、pH调节剂大于0且小于等于5份。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土，所述pH调节剂为纯碱或烧碱。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的加重材料为石灰石粉或重晶石粉。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的降粘降滤失材料为磺化褐煤树脂或木质素磺酸盐。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的增粘降滤失材料为淀粉、纤维素或羧甲基纤维素钠。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的堵漏材料为聚丙烯酰胺、超细碳酸钙或木质纤维。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的絮凝包被材料为聚丙烯酸钾或部分水解聚丙烯酰胺，优选所述部分水解聚丙烯酰胺的水解度为10-20％。
上述千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，所述的润滑材料为石墨粉、炭黑、玻璃微珠、矿物油或植物油。
本发明具有如下有益效果：本发明千米深矿井水平巷道预注浆围岩改性钻孔工作泥浆具有如下有益效果：能够完全满足千米深井水平巷道围岩改性地面预注浆技术水平注浆钻孔施工工艺需要；泥浆配制简单，维护方便；性能稳定、失水量低，形成的泥皮致密且薄，对破碎地层具有有效的抑制坍塌作用；流变性好，对孔内掉块及岩粉有较好的悬浮携带能力；润滑性好，能有效预防粘附卡钻发生；适用性广，能在破碎、坍塌掉块地层及泥状破碎岩层和水敏性岩层中使用。
具体实施方式
实施例1
本实施例的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆由下列组分组成：基浆材料100kg，加重材料8kg、降粘降滤失材料1.5kg、增粘降滤失材料0.5kg、堵漏材料0.5kg、絮凝包被材料0.5kg、润滑材料1kg。在100kg基浆材料中：水85kg，钠基膨润土14.4kg，pH调节剂0.6kg，pH调节剂为纯碱；在8kg加重材料中：300目石灰石粉为4kg，重晶石粉为4kg；在1.5kg降粘降滤失材料中：磺化褐煤树脂为0.7kg，木质素磺酸盐为0.8kg；在0.5kg增粘降滤失材料中：淀粉为0.1kg，纤维素为0.2kg，羧甲基纤维素钠为0.2kg；在0.5kg堵漏材料中：聚丙烯酰胺为0.15kg，700目超细碳酸钙为0.1kg，木质纤维为0.25kg；在0.5kg絮凝包被材料中：聚丙烯酸钾为0.1kg，水解度为10％的部分水解聚丙烯酰胺为0.4kg；在1kg润滑材料中：石墨粉为0.2kg、炭黑为0.1kg、玻璃微珠为0.15kg、矿物油为0.25kg、植物油为0.3kg。
本实施例的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆性能测试结果如下：粘度45S，失水量6mL，泥饼厚度0.5mm，摩阻系数0.10。
实施例2
本实施例的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆由下列组分组成：基浆材料100kg，加重材料10kg、降粘降滤失材料2kg、增粘降滤失材料1kg、堵漏材料0.5kg、絮凝包被材料0.5kg、润滑材料1.5kg。在100kg基浆材料中：水90kg，钙基膨润土9.7kg，pH调节剂0.3kg，pH调节剂为烧碱；在10kg加重材料均为重晶石粉；在2kg降粘降滤失材料中：磺化褐煤树脂为0.8kg，木质素磺酸盐为1.2kg；在1kg增粘降滤失材料中：淀粉为0.55kg，纤维素为0.15kg，羧甲基纤维素钠为0.3kg；在0.5kg堵漏材料中：聚丙烯酰胺为0.3kg，600目超细碳酸钙为0.1kg，木质纤维为0.1kg；在0.5kg絮凝包被材料中：聚丙烯酸钾为0.15kg，水解度为20％的部分水解聚丙烯酰胺为0.35kg；在1.5kg润滑材料中：石墨粉为0.3kg、炭黑为0.2kg、玻璃微珠为0.7kg、矿物油为0.2kg、植物油为0.1kg。
本实施例的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆性能测试结果如下：粘度50S，失水量5mL，泥饼厚度0.5mm，摩阻系数0.08。
实施例3
本实施例的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆由下列组分组成：基浆材料100kg，加重材料10kg、降粘降滤失材料2.5kg、增粘降滤失材料1kg、堵漏材料0.5kg、絮凝包被材料0.5kg、润滑材料2.5kg。在100kg基浆材料中：水89kg，钠基膨润土10.7kg，pH调节剂0.3kg，pH调节剂为纯碱；10kg加重材料均为重晶石粉；在2.5kg降粘降滤失材料中：磺化褐煤树脂为1.7kg，木质素磺酸盐为0.8kg；在1kg增粘降滤失材料中：淀粉为0.7kg，纤维素为0.2kg，羧甲基纤维素钠为0.1kg；在0.5kg堵漏材料中：聚丙烯酰胺为0.1kg，800目超细碳酸钙为0.2kg，木质纤维为0.2kg；在0.5kg絮凝包被材料中：聚丙烯酸钾为0.1kg，水解度为15％的部分水解聚丙烯酰胺为0.4kg；在2.5kg润滑材料中：石墨粉为0.8kg、炭黑为0.3kg、玻璃微珠为0.2kg、矿物油为0.8kg、植物油为0.4kg。
本实施例的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆性能测试结果如下：粘度60S，失水量4mL，泥饼厚度0.5mm，摩阻系数0.05。
本发明千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆在深井水平巷道改性地面预注浆钻孔施工时，配置简单，性能稳定、失水量低，适用性广，能在破碎、坍塌掉块地层及泥状破碎岩层和水敏性岩层中使用；对破碎地层具有有效的抑制坍塌作用，对孔内掉块及岩粉有较好的悬浮携带能力，润滑性好，能有效预防粘附卡钻发生，可满足工程施工要求。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于，由如下重量份的组分组成：基浆材料80-100份、加重材料大于0且小于等于20份、降粘降滤失材料大于0且小于等于20份、增粘降滤失材料大于0且小于等于20份、堵漏材料大于0且小于等于20份、絮凝包被材料大于0且小于等于20份和润滑材料大于0且小于等于20份。
2.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的基浆材料由水、膨润土和pH调节剂组成，水、膨润土和pH调节剂在所述基浆材料中的重量配比为：水85-99份、膨润土1-15份、pH调节剂大于0且小于等于5份。
3.根据权利要求2所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土，所述pH调节剂为纯碱或烧碱。
4.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的加重材料为石灰石粉或重晶石粉。
5.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的降粘降滤失材料为磺化褐煤树脂或木质素磺酸盐。
6.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的增粘降滤失材料为淀粉、纤维素或羧甲基纤维素钠。
7.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的堵漏材料为聚丙烯酰胺、超细碳酸钙或木质纤维。
8.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的絮凝包被材料为聚丙烯酸钾或部分水解聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述部分水解聚丙烯酰胺的水解度为10-20％。
10.根据权利要求1所述的千米深矿井水平巷道围岩地面预注浆改性钻孔工作泥浆，其特征在于：所述的润滑材料为石墨粉、炭黑、玻璃微珠、矿物油或植物油。
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