CN109024603B - 灌浆工艺状态切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：包括以下步骤：灌浆处于正常灌浆状态，当检测到异常情况，切换到异常灌浆状态，进行异常处理；在切换到异常灌浆前，先进行优先级判断；所述优先级判断方法包括：当有异常情况触发时，首先判断当前是否正在处理其他异常，若没有则直接进入此异常处理；若当前有异常情况尚未处理结束，判断两个异常情况的优先级谁高，优先级高的可以夺取当前异常处理的资源使用权，优先级高的优先进行处理。本发明解决了多种灌浆异常情况的检测，以及处理问题，同时实现正常灌浆和异常之间的切换。

Description

灌浆工艺状态切换方法

技术领域

本发明涉及灌浆工艺领域，尤其是灌浆工艺状态切换方法。

背景技术

在灌浆中，由于复杂的地质情况，经常出现多种多样的异常情况，这些异常情况会对灌浆施工造成很大的影响，需要实时检测和处理异常情况；但现有灌浆中，只是对单一的异常情况进行检测和处理，而不能同时检测多种异常情况；并且很多异常情况同时发生，异常处理之间可能会相互的影响；同时正常灌浆和异常灌浆之间不能切换，导致灌浆工作不能顺利的进行。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种灌浆工艺状态切换方法，解决灌浆中出现的异常情况，保证灌浆的正常进行。

本发明采用的技术方案如下：

本发明灌浆工艺状态切换方法，包括以下步骤：灌浆处于正常灌浆状态，当检测到异常情况，切换到异常灌浆状态，进行异常处理。

作为优选，在切换到异常灌浆前，先进行优先级判断；所述优先级判断方法包括：当有异常情况触发时，首先判断当前是否正在处理其他异常，若没有则直接进入此异常处理；若当前有异常情况尚未处理结束，判断两个异常情况的优先级谁高，优先级高的可以夺取当前异常处理的资源使用权，优先级高的优先进行处理。

作为优选，所述异常情况以及其优先级从高到低分别是：涌水、抬动、劈裂、注入率陡降、失水回浓、大注入量。

作为优选，所述抬动的判断和处理方法包括：

抬动判断：记录抬动初始值，以抬动的初始值为参考点，当抬动值大于等于预设值T1时，则抬动预警处理；当抬动值大于等于预设值T2，则抬动发生处理；

抬动预警处理：停止升压，人为排除非灌浆干扰因素，检测抬动值，若抬动值下降，返回正常灌浆并按照P-Q关系缓慢试升压灌浆，若抬动值小于预设值T2，正常灌浆至结束，否则抬动发生处理；若抬动值相对于发生抬动预警时抬动值继续增加，卸压待凝；抬动发生处理：立即停泵卸压观察5min；观察时间到后，重新检测抬动值大小，若抬动值大于等于预设值T0，结束灌浆；否则以0.8倍抬动发生时压力按照P-Q关系控制灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，若抬动值大于等于预设值T2，结束灌浆，否则异常灌浆至结束。

作为优选，所述劈裂的判断和处理方法：

劈裂判断：若压力和流量减小了20%，立即停止阀门调节，进行劈裂和抬动观测；若压力降低了20%、流量增加了30%、抬动值小于抬动预警值，判定发生劈裂；

劈裂处理：立即停泵卸压、报警，卸压5min后重新按照P-Q关系恢复到正常灌浆过程中灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，若再次发生劈裂，结束灌浆。

作为优选，所述注入率陡降的判断和处理方法：

注入率陡降判断：灌浆过程中，若压力和流量分别增加了50%和陡降了50%，判定为发生了管路堵塞；若灌浆中有变浆，变浆后，10min内流量陡降达到了50%，判定为发生了变浆引起注入率陡降；如果超过10min，退出当前变浆判断，继续判断下次变浆是否会引起注入率陡降发生；

管路堵塞处理：立即打开阀门，若压力继续上升，则停泵、报警，否则PQ控制升压正常灌浆；

变浆后注入率陡降处理：立即加水回稀浆液，检测10min内流量相对于变浆前的流量差变化率是否超过了50%，若超过，结束灌浆；若没有超过，退出到正常灌浆。

作为优选，所述失水回浓的判断和处理方法：

失水回浓判定：检测5min内回浆密度平均值是否大于桶内密度，满足后继续判断注入率是否达到V0，若条件满足则停止配浆系统，继续灌注，检测30min内浆液密度是否上升一个比级，若是判定发生失水回浓；

失水回浓处理：失水回浓首次发生时置换新浆液，并累计换浆次数，配好浆液后继续灌注，并实时监测是否再次发生失水回浓；若再次发生失水回浓，弃浆更换新浆，否则继续灌注30min，随后判断总灌浆时间是否大于90min，若超过90min结束灌浆。

作为优选，所述大注入量的判断和处理方法：

大透水率处理：若透水率大于100lu，进入大透水率处理；开灌水灰比采用1:1，当注入量大于300L，压力升高和注入率降低无明显变化，越级至0.5:1灌注，返回正常灌浆；

限压限流处理：若单位注灰达到300kg/m时，无回浆或回浆压力小于0.1P，前两个5min内压力升高和注入率降低无明显变化，进入限压限流处理；控制灌浆注入率小于15L/min，返回正常灌浆；

间歇灌浆：若单位注灰达到500kg/m，前两个5min内压力升高和注入率降低无明显变化进入间歇灌浆；按照间歇灌浆的设定时间进行间歇灌浆，间歇灌浆期间的注入率小于等于15L/min，返回正常灌浆；

待凝处理：若单位注灰达到800kg/m，压力升高和注入率降低无明显变化，进入待凝处理；停止灌浆。

作为优选，所述涌水的判断和处理方法：

涌水判断：若检测到涌水压力或者流量大于0，则判定发生涌水；

涌水处理：提高灌浆压力，同时判断录入的涌水流量Q是否大于等于50L/min，并且透水率q是否大于等于30lu，若满足条件则初始化设置开灌水灰比为1:1，否则按正常输入的开灌水灰比初始化，灌浆开始后判断注入量是否大于300L，当大于300L则进一步判断前两个5min内的平均压力升高和平均注入率降低是否明显，若无明显变化，越级变浆至0.5:1灌浆直至达到屏浆条件，达到屏浆条件后若浆液水灰比大于1:1则调整为1:1屏浆，屏浆时间设置为30min，时间到后结束灌浆。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明实现了灌浆工艺状态的切换，在正常灌浆时，若检测到异常，切换到异常处理状态，解决异常情况后，若需要正常灌浆，返回正常灌浆状态，保持灌浆工艺的顺利进行，提高灌浆效率和安全。

2、本发明能够同时检测抬动、劈裂、注入率陡降、失水回浓、大注入量和涌水等异常情况，有利于多种异常情况的识别。

3、本发明在异常处理中根据异常情况的优先级进行处理，避免异常处理处理之间的相互影响，有序的解决异常情况。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明灌浆工艺状态切换方法流程图。

图2是优先级判断方法流程图。

图3是抬动判断和处理方法流程图。

图4是劈裂判断和处理方法流程图。

图5a和5b是注入率陡降判断和处理方法流程图。

图6a和6b是失水回浓判断和处理方法流程图。

图7是大注入量判断和处理方法流程图。

图8是涌水判断和处理方法流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 ，本发明灌浆工艺状态切换方法，包括以下步骤：灌浆处于正常灌浆状态，当检测到异常情况，根据优先级判断，切换到异常灌浆状态，进行异常处理。

如图2 ，所述优先级判断方法包括：当有异常情况触发时，首先判断当前是否正在处理其他异常，若没有则直接进入此异常处理；若当前有异常情况尚未处理结束，判断两个异常情况的优先级谁高，优先级高的可以夺取当前异常处理的资源使用权，优先级高的优先进行处理；所述异常情况以及其优先级从高到低分别是：抬动、劈裂、注入率陡降、失水回浓、大注入量和涌水。

如图3 ，抬动判断和处理方法包括：

抬动判断：记录抬动初始值，以抬动的初始值为参考点，当抬动预警值大于等于20um且小于50 um时，则抬动预警处理；当抬动报警值大于等于50 um时，则抬动发生处理；

抬动预警处理：停止升压，人为排除非灌浆干扰因素，若抬动值相对于发生抬动预警时上升10um，结束灌浆，否则PQ控制灌浆至结束；在P-Q关系升压灌浆过程中，若抬动值小于50um，则灌浆至结束，否则抬动发生处理；

抬动发生处理：立即停泵卸压观察5min；观察时间到后，重新检测抬动值大小，若抬动值大于等于20um，结束灌浆，否则以0.8倍抬动发生时压力按照P-Q关系控制灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，若抬动值大于等于预设值T2，结束灌浆，否则异常灌浆至结束。如图4，劈裂判断和处理方法：

劈裂判断：若压力和流量减小了20%，立即停止阀门调节，进行劈裂观测判断，并观察5min，5min超时就重新判断实时的压力和流量相对于判定时的压力和流量的变化率；在5min内，若压力降低了20%、流量增加了30%、抬动值小于抬动预警值，判定发生劈裂；

劈裂处理：立即停泵卸压、报警，卸压5min后重新按照P-Q关系升压灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，若再次发生劈裂，停止灌浆，否则以P-Q关系灌浆到结束。

如图5a和5b ，注入率陡降判断和处理方法：

注入率陡降判断：灌浆过程中，若压力和流量分别增加了50%和陡降了50%，判定为发生了管路堵塞；若灌浆中有变浆，变浆前的流量小于10L/min，变浆后，在压力不变的10min情况下，流量陡降达到了50%，判定为发生了变浆引起注入率陡降；如果超过10min，退出当前变浆判断，继续判断下次变浆是否会引起注入率陡降发生；

管路堵塞处理：立即打开阀门，若压力继续上升了0.5MPa，则停泵、报警，否则PQ控制升压灌浆至结束；

变浆后注入率陡降处理：立即加水回稀浆液，按照P-Q关系升压灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，检测10min内流量相对于变浆前的流量差变化率是否超过了50%，若10min内超过，结束灌浆；若10min后都没有超过，退出到正常灌浆。

如图6a和6b ，失水回浓判断和处理方法：

失水回浓判定：检测5min内回浆密度平均值是否大于桶内密度，满足后继续判断注入率是否达到5L/min或者达到3L/min，若条件满足则停止配浆系统，继续灌注，检测30min密度相比刚开始测量时的密度是否上升一个比级之多，若是判定发生失水回浓；

失水回浓处理：失水回浓首次发生时置换新浆液，并累计换浆次数，配好浆液后继续灌注，并实时监测是否再次发生失水回浓；若再次发生失水回浓，弃浆更换新浆，否则继续灌注30min，随后判断总灌浆时间是否大于90min，若超过90min结束灌浆。

如图7，大注入量判断和处理方法：

大透水率处理：若透水率大于100lu，进入大透水率处理；开灌水灰比采用1:1，当注入量大于300L，压力升高和注入率降低无明显变化，越级至0.5:1灌注；

限压限流处理：若单位注灰达到300kg/m时，无回浆或回浆压力小于0.1P，前两个5min内压力升高和注入率降低无明显变化，进入限压限流处理；控制灌浆注入率小于15L/min；

间歇灌浆：若单位注灰达到500kg/m，前两个5min内压力升高和注入率降低无明显变化进入间歇灌浆；按照间歇灌浆的设定时间进行间歇灌浆，间歇灌浆期间的注入率小于等于15L/min；

待凝处理：若单位注灰达到800kg/m，压力升高和注入率降低无明显变化，进入待凝处理；停止灌浆。

如图8 ，涌水判断和处理方法：

涌水判断：若检测到涌水压力或者流量大于0，则判定发生涌水；

涌水处理：提高灌浆压力（设计压力+涌水压力），同时判断录入的涌水流量Q是否大于等于50L/min，并且透水率q是否大于等于30lu，若满足条件则初始化设置开灌水灰比为1:1，否则按正常输入的开灌水灰比初始化，灌浆开始后判断注入量是否大于300L，当大于300L则进一步判断前两个5min内的平均压力升高和平均注入率降低是否明显（压力、注入率变化常数β<±20%），若无明显变化，越级变浆至0.5:1灌浆直至达到屏浆条件，达到屏浆条件后若浆液水灰比大于1:1则调整为1:1屏浆，屏浆时间设置为30min，时间到后结束灌浆。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：包括以下步骤：灌浆处于正常灌浆状态，当检测到异常情况，切换到异常灌浆状态，进行异常处理；在切换到异常灌浆前，先进行优先级判断；所述优先级判断方法包括：当有异常情况触发时，首先判断当前是否正在处理其他异常，若没有则直接进入此异常处理；若当前有异常情况尚未处理结束，判断两个异常情况的优先级谁高，优先级高的可以夺取当前异常处理的资源使用权，优先级高的优先进行处理；所述异常情况以及其优先级从高到低分别是：涌水、抬动、劈裂、注入率陡降、失水回浓、大注入量；

所述涌水的判断和处理方法：

涌水判断：若检测到涌水压力或者流量大于0，则判定发生涌水；涌水处理：提高灌浆压力，同时判断录入的涌水流量Q是否大于等于50L/min，并且透水率q是否大于等于30lu，若满足条件则初始化设置开灌水灰比为1:1，否则按正常输入的开灌水灰比初始化，灌浆开始后判断注入量是否大于300L，当大于300L则进一步判断前两个5min内的平均压力升高和平均注入率降低是否明显，若无明显变化，越级变浆至0.5:1灌浆直至达到屏浆条件，达到屏浆条件后若浆液水灰比大于1:1则调整为1:1屏浆，屏浆时间设置为30min，时间到后结束灌浆。

2.如权利要求1所述的灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：所述抬动的判断和处理方法包括：

抬动判断：记录抬动初始值，以抬动的初始值为参考点，当抬动值大于等于预设值T1时，则抬动预警处理；当抬动值大于等于预设值T2，则抬动发生处理；

抬动预警处理：停止升压，人为排除非灌浆干扰因素，检测抬动值，若抬动值下降，返回正常灌浆并按照P-Q关系缓慢试升压灌浆，若抬动值小于预设值T2，正常灌浆至结束，否则抬动发生处理；若抬动值相对于发生抬动预警时抬动值继续增加，卸压待凝；抬动发生处理：立即停泵卸压观察5min；观察时间到后，重新检测抬动值大小，若抬动值大于等于预设值T0，结束灌浆；否则以0.8倍抬动发生时压力按照P-Q关系控制灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，若抬动值大于等于预设值T2，结束灌浆，否则异常灌浆至结束。

3.如权利要求1所述的灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：所述劈裂的判断和处理方法：

劈裂判断：若压力和流量减小了20％，立即停止阀门调节，进行劈裂和抬动观测；若压力降低了20％、流量增加了30％、抬动值小于抬动预警值，判定发生劈裂；

劈裂处理：立即停泵卸压、报警，卸压5min后重新按照P-Q关系恢复到正常灌浆过程中灌浆；在P-Q关系升压灌浆过程中，若再次发生劈裂，结束灌浆。

4.如权利要求1所述的灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：所述注入率陡降的判断和处理方法：

注入率陡降判断：灌浆过程中，若压力和流量分别增加了50％和陡降了50％，判定为发生了管路堵塞；若灌浆中有变浆，变浆后，10min内流量陡降达到了50％，判定为发生了变浆引起注入率陡降；如果超过10min，退出当前变浆判断，继续判断下次变浆是否会引起注入率陡降发生；

管路堵塞处理：立即打开阀门，若压力继续上升，则停泵、报警，否则PQ控制升压正常灌浆；

变浆后注入率陡降处理：立即加水回稀浆液，检测10min内流量相对于变浆前的流量差变化率是否超过了50％，若超过，结束灌浆；若没有超过，退出到正常灌浆。

5.如权利要求1所述的灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：所述失水回浓的判断和处理方法：

失水回浓判定：检测5min内回浆密度平均值是否大于桶内密度，满足后继续判断注入率是否达到V0，若条件满足则停止配浆系统，继续灌注，检测30min内浆液密度是否上升一个比级，若是判定发生失水回浓；

失水回浓处理：失水回浓首次发生时置换新浆液，并累计换浆次数，配好浆液后继续灌注，并实时监测是否再次发生失水回浓；若再次发生失水回浓，弃浆更换新浆，否则继续灌注30min，随后判断总灌浆时间是否大于90min，若超过90min结束灌浆。

6.如权利要求1所述的灌浆工艺状态切换方法，其特征在于：所述大注入量的判断和处理方法：

大透水率处理：若透水率大于100lu，进入大透水率处理；开灌水灰比采用1:1，当注入量大于300L，压力升高和注入率降低无明显变化，越级至0.5:1灌注，返回正常灌浆；

限压限流处理：若单位注灰达到300kg/m时，无回浆或回浆压力小于0.1P，前两个5min内压力升高和注入率降低无明显变化，进入限压限流处理；控制灌浆注入率小于15L/min，返回正常灌浆；

间歇灌浆：若单位注灰达到500kg/m，前两个5min内压力升高和注入率降低无明显变化进入间歇灌浆；按照间歇灌浆的设定时间进行间歇灌浆，间歇灌浆期间的注入率小于等于15L/min，返回正常灌浆；

待凝处理：若单位注灰达到800kg/m，压力升高和注入率降低无明显变化，进入待凝处理；

停止灌浆。

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