CN108915689A - 一种富水地层井筒掘进探堵水方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种富水地层井筒掘进探堵水方法，将超前探水和超前注浆堵水技术相结合，实现探堵水动态反馈，特别适用于富水地层井筒掘进突水事故难的安全预防与精准治理。该方法包括步骤：(S1)在井筒中心钻凿超前探水钻孔，孔深不低于一个井筒掘进进尺距离；(S2)监测探水钻孔涌水量，当涌水量超标时，将钻孔电视伸入探水钻孔中，确定涌水点数量及其深度；(S3)依据涌水量、涌水点数量及其深度确定注浆参数；(S4)进行一次注浆堵水；(S5)根据一次注浆前后涌水量及涌水点变化情况判断堵水效果，必要时调整注浆参数，直至注浆堵水成功；(S6)在完成探水钻孔段井筒掘进工程后，重复步骤(S1)‑(S5)，直至富水地层井筒施工完毕。

Description

一种富水地层井筒掘进探堵水方法

技术领域

本发明属于井筒掘进工程技术领域，尤其涉及一种富水地层井筒掘进探堵水方法，特别适用于含水层丰富、岩溶裂隙发育的富水地层井筒掘进施工工程。

背景技术

岩层突水是富水地层井筒掘进面临的主要危害之一。由于井筒作业面狭小，缺乏有效逃生通道，若发生重大突水事故，极易造成井毁人亡的严重后果。

目前，注浆堵水技术是国内外治理井筒突水最有效的方法之一。注浆是将可凝固的浆液注入到岩层裂隙中，使浆液与裂隙岩体凝结为一个整体，达到堵水目的。然而，现有注浆堵水技术存在较多缺陷，难以安全、精准、科学地防治突水事故。

首先，现有技术注浆时间滞后，一般是在井筒工作面出现较大涌水之后，方采取注浆堵水措施，此时若涌水量及水压极大，则可能在未完成注浆时井筒已被淹毁，即使成功堵水，也会对井壁岩体稳定性产生较大影响。其次，难以精准定位注浆位置，现有方法是在井筒周围打若干钻孔进行注浆，由于富水层深度不得而知，注浆孔数量及深度的选择存在较大盲目性，导致堵水成本较高，效果不理想。此外，注浆材料的选取完全依靠施工者的主观经验，难以精准确定注浆材料配比及其浓度，影响堵水效率。

综上，目前尚且缺乏一种有效的堵水方法，实现富水地层井筒掘进突水事故的安全预防与精准治理。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种富水地层井筒掘进探堵水方法，将超前探水和超前注浆堵水技术相结合，预先获知水源相关信息，并实现探堵水动态反馈，堵水效率高、安全性好、成本低廉、实用性强。

为实现上述目的，本发明的富水地层井筒掘进探堵水方法包括步骤：

(S1)在井筒中心钻凿超前探水钻孔，孔深不低于一个井筒掘进进尺距离；

(S2)监测探水钻孔涌水量，当涌水量超标时，将钻孔电视伸入探水钻孔中，确定涌水点数量及其深度；

(S3)依据涌水量、涌水点数量及其深度确定注浆参数；

(S4)进行一次注浆堵水，优选在井筒掘进工作面与富水层相差一个进尺距离时再进行注浆堵水；

(S5)再次测定涌水量、涌水点数量及其深度，根据一次注浆前后涌水量及涌水点变化情况判断堵水效果，必要时调整注浆参数，直至注浆堵水成功；

(S6)在完成探水钻孔段井筒掘进工程后，重复步骤(S1)-(S5)，直至富水地层井筒施工完毕。

步骤(S1)-(S6)的施工流程简图如图1所示。

优选的，探水钻孔孔径为60～80mm，孔深为井筒掘进进尺的8～10倍。

优选的，涌水量超标的阈值为井筒排水能力的80％～90％。

优选的，注浆参数包括注浆孔位置、注浆材料配比及其浓度。

优选的，注浆钻孔孔径为30～50mm，沿井筒壁环向每隔30～60°均匀分布，进一步，注浆钻孔与垂直方向的夹角为30～45°。

优选的，该方法还包括步骤：采用堵塞器在略大于一个进尺距离的位置封堵探水钻孔，当井筒掘进工作面与富水层相差一个进尺距离时，先将鼓形堵塞器下移至富水层以下，至堵水成功时，再上移至略大于一个进尺距离的位置。所述堵塞器优选为橡胶材质的鼓形堵塞器。

本发明的有益效果：

(1)超前堵水，安全性好。通过在井筒中心钻凿超前探水钻孔，预判前方涌水情况，根据涌水量、涌水点数量及其深度提前采取注浆措施进行超前堵水，待井筒施工至富水区域时，涌水已提前得到有效防治，与现有技术在工作面已出现大量涌水时才采取堵水措施的技术方案相比，本发明安全性明显提高，解决了富水地层井筒掘进突水事故难以实现安全预防与精准治理的技术难题。

(2)探堵结合，精准度高。注浆钻孔的位置依据涌水点数量及其深度确定，确保浆液准确注入涌水位置，与依据经验的盲目注浆相比，大大降低了注浆钻孔成本；注浆材料的配比和浓度依据涌水量确定，利于科学选择浆液类型，同时能根据注浆前后涌水量及涌水点变化情况动态调整注浆参数，注浆堵水效率明显提高。

(3)科学钻孔，成本低廉。超前探水钻孔不仅具有超前探水作用，还可作为井筒爆破的自由面，节省打掏槽眼时间，同时保证较好的爆破效果。

附图说明

图1为本发明探堵水方法流程简图；

图2为具体实施方式井筒探堵水效果图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为鼓形堵塞器示意图；

图中：1-注浆层；2-富水层；3-井筒；4-注浆钻孔；5-鼓形堵塞器；6-探水钻孔。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图2-4，本发明提供的富水地层井筒掘进探堵水方法包括步骤：

(1)在井筒3中心钻凿孔径为60～80mm、孔深为井筒3掘进进尺8～10倍的探水钻孔6；

(2)监测探水钻孔6涌水量，当涌水量超过井筒3排水能力的80％时，将钻孔电视伸入探水钻孔6中，确定涌水点具体数量及其深度；

(3)采用橡胶材质的鼓形堵塞器5在略大于一个进尺距离的位置封堵探水钻孔6，防止爆破岩体碎块堵塞探水钻孔6，同时，在监测到涌水量超标时，鼓形堵塞器5还能在注浆堵水前起到很好的临时堵水效果，避免水势通过探水钻孔6上扬至作业面；

(4)在掘进完一个进尺距离后，将鼓形堵塞器5下移一个进尺距离，如此往复，直至完成探水钻孔段井筒掘进工程，若已监测到探水钻孔6涌水量超标，则在井筒掘进工作面与富水层相差一个进尺距离时，将鼓形堵塞器5下移至富水层以下，再进行注浆堵水，避免鼓形堵塞器5影响堵水效果的认定，直至注浆堵水成功后，再将鼓形堵塞器5上移至略大于一个进尺距离的位置。

本实施例采用以下方法进行注浆堵水：沿井筒2井壁每隔30～60°均匀布置6～12个注浆钻孔4，注浆钻孔4孔径为30～50mm，与垂直方向的夹角为30～45°，注浆钻孔4具体位置依据步骤(2)获得的涌水点数量及其深度信息确定，并根据步骤(2)监测的涌水量信息有针对性地选择注浆材料配比及其浓度，进行一次注浆堵水，然后再进行涌水量、涌水点数量及其深度测定，根据一次注浆前后涌水量及涌水点变化情况判断堵水效果，必要时调整注浆参数，直至注浆堵水成功。

重复步骤(1)-(4)，直至富水地层井筒施工完毕。通过钻孔探水，预先获知水源相关信息，进行超前堵水，实现探堵互为反馈的有机结合，堵水精准度高、安全性好、成本低廉，实现了突水事故难的安全预防与精准治理，有效解决了富水地层井筒掘进中存在的高突水风险难题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种富水地层井筒掘进探堵水方法，其特征在于，包括步骤：

(S1)在井筒中心钻凿超前探水钻孔，孔深不低于一个井筒掘进进尺距离；

(S2)监测探水钻孔涌水量，当涌水量超标时，将钻孔电视伸入探水钻孔中，确定涌水点数量及其深度；

(S3)依据涌水量、涌水点数量及其深度确定注浆参数；

(S4)进行一次注浆堵水；

(S5)再次测定涌水量、涌水点数量及其深度，根据一次注浆前后涌水量及涌水点变化情况判断堵水效果，必要时调整注浆参数，直至注浆堵水成功；

(S6)在完成探水钻孔段井筒掘进工程后，重复步骤(S1)-(S5)，直至富水地层井筒施工完毕。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，探水钻孔孔径为60～80mm，孔深为井筒掘进进尺的8～10倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，涌水量超标的阈值为井筒排水能力的80％～90％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在井筒掘进工作面与富水层相差一个进尺距离时进行注浆堵水。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注浆参数包括注浆孔位置、注浆材料配比及其浓度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，注浆钻孔孔径为30～50mm，沿井筒壁环向每隔30～60°均匀分布。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，注浆钻孔与垂直方向的夹角为30～45°。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：采用堵塞器在略大于一个进尺距离的位置封堵探水钻孔。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当井筒掘进工作面与富水层相差一个进尺距离时，先将鼓形堵塞器下移至富水层以下，至堵水成功时，再上移到略大于一个进尺距离的位置。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述堵塞器为橡胶材质的鼓形堵塞器。