CN106014419B - 多分支孔地面预注浆堵水施工方法 - Google Patents

多分支孔地面预注浆堵水施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多分支孔地面预注浆堵水施工方法，具体施工步骤如下：地面场地平整，安设钻机；开主孔，利用受控定向钻进技术钻进至指定位置；地面安设注浆站，配置浆液，通过注浆泵，对钻孔注浆段进行注浆；该主孔注浆合格后，用单液水泥浆等凝固性浆液封孔至施工分支孔位置深度；待浆液凝固强度满足要求后，利用定向造孔技术使钻孔按设计的分支孔轨迹钻进至预定位置进行注浆；根据工程需要一个主孔可施工多个分支孔。本发明多分支孔地面预注浆堵水施工方法，利用特殊定向施工技术，针对地下构筑物多次施工分支钻孔，进行地面注浆堵水与加固技术，治理矿山井巷工程水害问题，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故发生，防止设备损坏和人员的伤害。

Description

多分支孔地面预注浆堵水施工方法
技术领域
本发明涉及一种地下构筑物(堵水施工方法，具体的说，是涉及一种多分支孔地面预注浆堵水施工方法。
背景技术
近年来，随着矿山井筒、井巷等地下工程建设项目的深度越来越大，井巷工程遇到的岩层裂隙水、断层破碎带水等复杂的含水岩层越来越多，这些层位往往涌水量较大，影响井巷工程施工进度和施工质量，甚至造成淹井事故。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种提高施工效率，降低施工成本的多分支孔地面预注浆堵水施工方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种多分支孔地面预注浆堵水施工方法，
具体施工步骤如下：
步骤一：地面场地平整，安设钻机；
步骤二：开主孔，利用受控定向钻进技术钻进至指定位置；
步骤三：地面安设注浆站，配置浆液，通过注浆泵，对钻孔注浆段进行注浆；
步骤四：该主孔注浆合格后，用单液水泥浆等凝固性浆液封孔至施工分支孔位置深度；
步骤五：待浆液凝固强度满足要求后，利用定向造孔技术使钻孔偏离原轨迹，钻进至预定位置；
步骤六：对该主孔进行注浆至合格；
步骤七：封孔施工下一个分支孔，直至施工完成所有设计分支孔；
步骤八：钻孔封孔；
步骤九：拆除钻机，施工完成。
所述分支孔以主孔为中心呈“梅花桩”型分布，在一个主孔基础上，通过定向造孔方法，完成该主孔的多个分支孔的施工。分支孔的数量根据需要确定，数量为2-6个。
在钻机钻进过程中，利用测斜仪器测量钻孔偏斜，然后利用定向仪器及定向钻具控制钻孔轨迹，使钻孔钻进至指定位置。
封闭主孔浆液凝固后强度能够支撑钻具，并且使定向钻具能够钻入岩层，开始分支孔施工。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明多分支孔地面预注浆堵水施工方法，利用特殊定向施工技术，针对矿山井巷工程地下结构多次施工分支钻孔，进行地面注浆堵水与加固，治理铁矿井巷工程水害问题，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故发生，防止设备损坏和人员的伤害。
附图说明
图1是本发明多分支孔地面预注浆堵水施工方法的钻孔孔斜交圈平面投影图；
图2是本发明多分支孔地面预注浆堵水施工方法的的注浆钻孔轨迹剖面图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
附图1-2可知，一种多分支孔地面预注浆堵水施工方法，
具体施工步骤如下：
步骤一：地面场地平整，安设钻机；
步骤二：开主孔，利用受控定向钻进技术钻进至指定位置；
步骤三：地面安设注浆站，配置浆液，通过注浆泵，对钻孔注浆段进行注浆；
步骤四：该主孔注浆合格后，用单液水泥浆等凝固性浆液封孔至施工分支孔位置深度；
步骤五：待浆液凝固强度满足要求后，利用定向造孔技术使钻孔偏离原轨迹，钻进至预定位置；
步骤六：对该主孔进行注浆至合格；
步骤七：封孔施工下一个分支孔，直至施工完成所有设计分支孔；
步骤八：钻孔封孔；
步骤九：拆除钻机，施工完成。
所述分支孔以主孔为中心呈“梅花桩”型分布，在一个主孔基础上，通过定向造孔方法，完成该主孔的多个分支孔的施工。分支孔的数量根据需要确定，数量为2-6个。
在钻机钻进过程中，利用测斜仪器测量钻孔偏斜，然后利用定向仪器及定向钻具控制钻孔轨迹，使钻孔钻进至指定位置。
封闭主孔，浆液凝固后强度能够支撑钻具，并且使定向钻具能够钻入岩层，开始分支孔施工。
本发明多分支孔地面预注浆堵水施工方法，利用特殊定向施工技术，针对井下溜坡硐室系统多次施工分支钻孔，进行地面注浆堵水与加固技术，治理铁矿井巷工程水害问题，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故发生，防止设备损坏和人员的伤害。
在地面预注浆工程加固大型地下硐室时，首先在地面按设计布置注浆钻孔，其次利用地面钻孔分别进行定向分支钻孔施工，根据所需要注浆部位进行分支钻孔施工，为保证钻孔水平轨迹能到达分支孔注浆靶域，需有一定的垂直段高来施工分支段，根据需要的水平距离来确定垂直段高。完成一个分支孔的注浆任务后再封孔至分支段高施工下一分支孔进行注浆，直至完成所分支孔及注浆任务。
在河北钢铁集团司家营田兴铁矿主井区溜破系统注浆实例结合附图对本发明作进一步阐述。
首先在地面布置12个注浆钻孔，针对溜坡硐室部位布置了6个钻孔；针对溜井部位布置了6个钻孔。其次利用地面钻孔分别进行定向分支钻孔施工，根据所需要注浆部位进行分支钻孔施工，1个钻孔施工3-4个分支钻孔。
为保证钻孔水平轨迹能到达分支孔注浆靶域，需有一定的垂直段高来施工分支段，根据本布孔方案分支孔水平距10m左右的要求确定垂直段高为100m，即分支孔施工起点为注浆段高上界(524m)以上100m，即424m处。
1、3、5号注浆钻孔施工方法：钻孔先采用直孔方式钻进至573m，完成注浆任务，然后封孔至424m，采用定向钻进工艺施工分支孔，分支孔钻进至标高524m到达设计的注浆区域，524m-573m段为注浆段，采用直孔形式。完成一个分支孔的注浆任务后再封孔至424m施工下一分支孔进行注浆，直至完成所分支孔及注浆任务。
2、4、6号注浆钻孔施工方法：钻孔先采用直孔钻进完成破碎硐室和下部矿仓的注浆任务，然后封孔至424m，采用定向钻进工艺施工分支孔。分支孔钻进至524m到达设计的注浆区域，524m-615m段为注浆段，直孔形式，完成破碎硐室和下部矿仓的注浆任务。完成一个分支孔的注浆任务后再封孔至424m施工下一分支孔进行注浆，直至完成所分支孔及注浆任务。
7-12号注浆钻孔施工方法：钻孔先采用直孔钻进完成溜井的注浆任务，完成溜井注浆任务后封孔至424m，采用定向钻进工艺施工分支孔，分支孔钻进至深度524m到达设计的注浆区域，524m-573m段为注浆段，采用直孔形式。完成一个分支孔的注浆任务后再封孔至424m施工下一分支孔进行注浆，直至完成所分支孔及注浆任务，附图1所示。
其中：1、2、3、4、5、6为溜坡硐室注浆孔；7、8、9、10、11、12为溜井注浆孔。
1-1～1-4、2-1～2-4……12-1～12-2为各个孔的分支孔。
图中：13为：分支孔靶点；14为：分支孔轨迹
15为：主孔钻孔轨迹；16为：分支孔钻孔点
17为：钻机支架。
钻孔结构(见表1)
表1 注浆钻孔结构表
注浆段高的划分
根据注浆设计，注浆段的划分及单孔单段参考浆液注入量见下表2：
表2 注浆段高及单孔单段注入量划分表
注浆段高的划分是依据注浆工艺、含水层特征、岩性以及注浆设备、注浆材料品种等诸多因素综合确定。
造孔与注浆工程量：见表3、表4所示。
表3 造孔工程量统计表
表4 注浆工程工程量统计表
分项名称 溜破 下部 溜井 合计
设计注浆量 硐室15708 仓4584 10928 31220m3
实际注浆量 19966 5746m 13250 38962m3
注浆施工工艺步骤如下：
1、采集粘土；2、制备粘土浆；3、除砂；4、储浆；5、配浆(加水泥一次搅拌)；6、加水玻璃(二次搅拌)；7、注浆(注浆泵输送)；
8、高压管路；9、止浆塞；10、注浆孔受注层段；11、压入定量清水；12、闷塞；13、等凝；14、扫灰；15、复注。
注浆施工参数，注浆参数包括终压、终量、稳定时间、注入量。
注浆段按静水压力的2.5-4.0倍，当注浆压力达到终压及终量Q≤250L/min时，继续注入时间不低于20min，浆液注入量达到设计值95％以上为合格标准。
工程注浆段设计粘土浆注浆总量为31220m3。工程实际完成粘土浆注浆量为38962m3。从注浆量分配情况来看，保证各注浆段的注浆质量，对重点层段有所侧重，为井筒隔水帷幕的形成奠定了充足的基础。实际注浆总量比设计总量超出7742m3。
在实际施工过程中发现个别孔段注浆升压非常缓慢，并有串浆现象，例如：1#孔共注浆11次，破碎硐室1段(524-534m段设计73m3)段注浆2次(实际该段注浆186m3)，破碎硐室2段(534-573m段设计注浆量284m3)注浆9次(实际该段注浆966m3)，由于注浆过程中钻孔升压缓慢，采用分次(单次定量注浆控制在±100m3)定量的注浆方式；5#孔破碎洞室2段(534-753m)第5次注浆与12#孔串浆，被迫停注，准备下次的注浆工作。
每个钻孔经过定量多次注浆最终取得合格的注浆压力。
浆液配比：见表5、表6所示。
表5 综合粘土水泥浆组分及用量表
表6单液浆配制表
钻探施工工艺：
直孔钻孔施工：采用Φ73mm钻杆+加重钻具+复合片钻头等组合钻具；由于岩石坚硬，采用加压快速钻进施工技术，利用加重杆与钻铤组合，金刚石与复合片钻头组合，快速通过施工，即加快了进度，又保证了钻孔垂直度。
定向分支孔钻孔施工：根据定向导斜施工段的岩性变化情况，采用不同的钻具组合和钻进速度。对于坚硬岩石，一般不容易定向分支出新孔来，往往又回到原来的老孔位置，这时必须采取措施，改变钻具组合，撤出加重钻具，尽量少用加重钻具，轻压慢钻，适当给压，掌握钻探进度，提高钻探定向分支的效率。
注浆孔施工质量：
钻孔质量，地面孔位的设计是根据所注浆区域的范围大小、机械设备、钻塔等规格尺寸和施工现场施工条件来综合确定的，各钻孔布孔位置在施工中进行了复测，复测结果均满足规范要求。
依据定向分支钻孔的设计要求，钻孔偏斜率以直孔段钻孔为开孔点，以破碎硐室、溜井和下仓为基准，并且钻孔在注浆圈径上大体均匀分布。
在12个主孔及38个分支孔施工过程中严格遵守了技术操作规程，并且及时对注浆孔轨迹进行监测，采用JDT-6型陀螺测斜仪或高精度磁通门测斜仪，每20-40m测斜一次，遇到特殊地层加密了测点。各注浆段注浆前都进行了测斜，符合设计要求后，才转入注浆工序，确保了注浆质量。收集、整理的钻孔孔斜数据绘制到注浆孔斜平面投影图上(见图2：钻孔孔斜交圈平面投影图)。各注浆钻孔注浆段的偏斜率均小于5‰，且各水平每个钻孔轨迹大体均布，满足注浆要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (1)

1.一种多分支孔地面预注浆堵水施工方法，其特征在于，
具体施工步骤如下：
步骤一：地面场地平整，安设钻机；
步骤二：开主孔，利用受控定向钻进技术钻进至指定位置；
步骤三：地面安设注浆站，配置浆液，通过注浆泵，对钻孔注浆段进行注浆；
步骤四：该主孔注浆合格后，用单液水泥浆凝固性浆液封孔至施工分支孔位置深度；
步骤五：待浆液凝固强度满足要求后，利用定向造孔技术使钻孔偏离原轨迹，钻进至预定位置；
步骤六：对该主孔进行注浆至合格；
步骤七：封孔施工下一个分支孔，直至施工完成所有设计分支孔；
步骤八：钻孔封孔；
步骤九：拆除钻机，施工完成；
所述分支孔以主孔为中心呈“梅花桩”型分布，在一个主孔基础上，通过定向造孔方法，完成该主孔的多个分支孔的施工；分支孔的数量根据需要确定，数量为2-6个；
在钻机钻进过程中，利用测斜仪器测量钻孔偏斜，然后利用定向仪器及定向钻具控制钻孔轨迹，使钻孔钻进至指定位置；
封闭主孔浆液凝固后强度能够支撑钻具，并且使定向钻具能够钻入岩层，开始分支孔施工。
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