CN109236232A - 一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在深钻孔钻探中遇到涌水点处涌水量为120m3/h以上、孔口水压为1.90MPa以上的高承压裂隙水地层时，钻探施工至距离所述高承压裂隙水地层的涌水点至少35m时采用如下方法：(1)调整钻具；(2)调整钻井泥浆；(3)错开钻孔进度；(4)超前探水，不同钻孔交替注浆。本发明针对毛坪铅锌矿112线盲竖井井筒预注浆钻孔的涌水难题，采用加重钻具组合、调整泥浆比重、错开钻孔进度和黏土水泥浆交替注浆相结合的关键技术进行试验可行性论证，经过精心组织、科学管理，有效地控制了钻孔涌水难题，综合措施效果良好，同时保证了钻孔的顺利钻进，实现了安全、高效生产。
Description
技术领域
本发明涉及矿山勘察及矿山建设施工技术领域。具体地说是一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺。
背景技术
在矿山勘察、矿山建设以及其它各种钻探工程中，钻孔穿过的地层中遇到高承压地下水的时候，涌水量往往比较大，涌水量大于水泵排水能力时，就会造成淹井的事故发生，从而造成钻孔报废；尤其是钻孔钻进到具有溶洞、较大裂隙、断层破碎带以及细微裂隙且孔隙的几率较大的地层时，可能会遇到突发性涌水且水压很大，此时涌水量往往大于水泵排水能力时，就会造成淹井的事故发生而造成钻孔彻底废弃。
无论矿山勘察还是矿山建设，钻孔报废均会严重影响工作进度，同时会造成矿山勘察成本或者矿山建设大幅提升；尤其是在矿山建设中，竖井井筒的工程量仅占全矿井工程量不到10％，但其工期却占全矿井的30％-40％，是矿井建设的“咽喉”工程，提高立井井筒施工速度是加快矿井建设速度的关键。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种能过使钻孔顺利穿越高承压、大涌水地层的高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在深钻孔钻探中遇到涌水点处涌水量为120m3/h以上、孔口水压为1.90MPa以上的高承压裂隙水地层时，钻探施工至距离所述高承压裂隙水地层的涌水点至少35m时采用如下方法：
(1)调整钻具；
(2)调整钻井泥浆；
(3)错开钻孔进度；
(4)超前探水，不同钻孔交替注浆。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(1)中，采用加重的钻具组合，加重钻具组合总质量超过10t。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(1)中，所述加重的钻具组合包括钻杆和钻铤；所述钻杆由2根73加重钻杆、下部的35根73钻杆和上部的1根89钻杆组成，所述钻铤为2根73钻铤。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(2)中，采用较高浓度的黏土原浆做钻井泥浆，同时加入重晶石成分，达到增大泥浆比重，平衡地下水水压的作用，控制钻孔涌水量；所述钻井泥浆的相对密度根据式(Ⅰ)得到：
式中：H为孔内涌水点到孔口的高度，m；P为孔口涌水压力，MPa；P0为从涌水点到孔口冲洗液沿环状间隙上返的压力损失，MPa；ρ水为水的密度，取1000kg/m3；
取-50m标高为计算基准，井筒勘察孔开孔位置位于+670m标高，因此H＝720m，原井筒勘察孔孔口压力P＝1.93MPa，取压力损失P0＝0.5MPa，由(Ⅰ)式计算可得ρ＝1.338×103kg/m3，为实现平衡涌水压力，防止大涌水事故，同时观察孔内涌水情况，钻井泥浆按密度1.30×103kg/m3配制。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(2)中，所述钻井泥浆的制备方法为：在钻探用黏土浆中，加入重晶石粉，得到所述钻井泥浆。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(2)中，所需加入重晶石粉的量，根据式(Ⅱ)得到：
W1＝ρ1V0(ρ2-ρ0)/(ρ1-ρ2) (Ⅱ)
式中：W1为重晶石加入质量，kg；ρ1为重晶石密度，kg/m3，取4000kg/m3；V0为加重晶石前的泥浆体积，m3；ρ2为加重晶石后的泥浆密度，kg/m3。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(2)中，所述钻探用黏土浆的密度为1.10×103kg/m3，所述重晶石粉的加入量为296.3kg；所述钻探用黏土浆由水、黏土1号和黏土2号组成，所述黏土1号和所述黏土2号的质量比为1:1.2-1.5；所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％；所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(3)中，各钻孔钻进深度相互错开，避免各钻孔同时进入大涌水地层；通过钻机之间相互协调，确保各孔钻进深度错开的竖直距离大于或等于8m。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(4)中，超前探水，采用下行式间歇注浆，包括如下步骤：
(4-1)钻进过程中，实时观察测量钻孔涌水情况；
(4-2)当某个钻孔内涌水量突然增大或逐渐增大至10m3/h以上，立即提钻，下止浆塞；对该钻孔注入综合型黏土水泥浆，当注浆压力达到要求后，停止注浆；通过多次注浆，使裂隙充填更密实，堵塞和减少周围水流通道，使深部涌水量减少，使大涌水量变为为中小涌水量；涌水量明显减少后再向下钻进，直至穿过大涌水地层；
(4-3)然后对其他需要注浆的钻孔，按照步骤(4-2)中的注浆方法和注浆要求注综合型黏土水泥浆；
(4-4)各钻孔交替钻进、不同钻孔交替注综合型黏土水泥浆，直至达到注浆压力达到要求，各钻孔分别穿过大涌水地层。
上述高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，在方法(4)中，所述综合型黏土水泥浆由注浆用黏土浆、水泥和添加剂组成；所述添加剂为水玻璃，所述水玻璃的模数为2.8-3.4，所述水玻璃的浓度为38-42波美度；所述注浆用黏土浆的密度为1.12×103～1.24×103kg/m3，所述水泥的加入量为50～300kg/m3，所述水玻璃的加入量为2～40L/m3；所述注浆用黏土浆由水、黏土1号和黏土2号组成，所述黏土1号和所述黏土2号的质量比为1:0.8-1.2；所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％；所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
申请人针对毛坪铅锌矿112线盲竖井井筒预注浆钻孔的涌水难题，采用加重钻具组合、调整泥浆比重、错开钻孔进度和黏土水泥浆交替注浆相结合的关键技术进行可行性试验，经过精心组织、科学管理，有效地控制了钻孔涌水难题，综合措施效果良好，同时保证了钻孔的顺利钻进，实现了安全、高效生产。对于涌水钻孔，加重钻具防止承压水顶出钻具，采用当地两个地点的黏土1号和黏土2号配制钻井泥浆，并在钻井泥浆中掺加重晶石，从而达到平衡水压的作用，综合型黏土水泥浆注浆封堵大裂隙,较好地满足了涌水钻孔堵漏的要求。本发明提出的大涌水钻探综合治理技术具有施工速度快、成本低等优点，可为类似大涌水钻孔的钻探工艺提供借鉴意义。
附图说明
图1：本发明一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺的毛坪铅锌矿112线盲竖井井筒预注浆钻孔的钻孔布置平面示意图。
具体实施方式
试验工程概况
彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿区现地下矿产开采最低标高为610米中段，目前已探明610米中段以下尚有储量丰富的矿藏，以开发深部矿藏为目的的深部资源持续接替工程系该公司战略发展规划的重点，该深部资源接替工程配套建设的112线盲竖井井筒又是该项目的重中之重。该矿区地下水异常丰富，且水文地质条件非常复杂，在钻孔勘察过程中多个钻孔揭露高承压水，发生钻孔涌水事故。
彝良驰宏矿业有限公司铅锌矿112线盲竖井井筒净径5.7m，荒径6.5m。井口设计标高+910m，井底设计标高-50m，井筒设计深度960m。
为了探明112线盲竖井工程设计所需的工程地质和水文地质资料，在+670m标高拟建井筒中心位置施工工程勘察钻孔。竖井勘探孔使用HXY-6B型号钻机，钻探施工工艺采用金刚石钻进，绳索取芯，无固相泥浆钻探工艺，开孔口径为168mm，终孔口径不小于75mm。如表1所示，钻孔在施工至标高-50m附近揭露大的承压裂隙水，涌水量达123.3m3/h，孔口水压达1.93MPa，钻探无法继续进行，钻孔被迫在此位置终孔；由此，彝良驰宏矿业有限公司委托申请人进行钻孔穿越此高承压水地层的可行性试验。
表1地下水水文观测情况表
为了保障112线井筒的安全快速掘进，防止淹井等极端现象的发生，申请人决定对井筒先行预注浆堵水治理试验。如图1所示，为避免对井筒已掘砌部分造成破坏，工程施工采用全S孔方案，预注浆工程为在井筒周围距离较远处新建三个钻窝，每个钻窝内2个钻孔，通过定向技术将钻孔引入靶域。预注浆工程共设计6个钻孔，分别为K1、K2、K3、K4、K5、K6，预注浆钻孔采用TSJ-2000型钻机进行施工，采用定向钻进将钻孔引入靶域，清水钻进不取芯，钻孔落点位置为K1’、K2’、K3’、K4’、K5’、K6’。其中K1、K3、K5为一序孔，先进行施工。各钻孔开孔标高+670m，终孔标高-80m，钻孔设计深度750m。开孔孔径为215.9mm，终孔孔径为133mm。
由于原工程勘察钻孔揭露井筒深部地层裂隙发育，赋存承压水，水量大、水压高，给注浆钻探工作带来了极大的挑战，严重时甚至会造成钻机被顶翻的现象发生，因此本次井筒预注浆工程采取综合措施进行处理，确保钻探施工安全。
针对上述112线盲竖井工程的特殊情况，本实施例所采用的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，钻孔正常钻进至孔深688m时，采用如下方法：
(1)调整钻具；
针对性采用加重钻铤、钻杆，钻进过程中遇突涌水也能保证钻杆钻具的安全。注浆段钻孔正常施工采用Φ133mm直径三牙轮钻头，为了确保深部大涌水地层钻进时钻杆及钻机设备安全，采用加重的钻具组合，加重钻具组合总质量超过10t。完全能抵御深部涌水的压力，确保钻杆钻具及设备安全。
采用加重的钻具组合，包括73钻铤2根、73加重钻杆2根、下部35根73钻杆、上部采用89钻杆1根。
(2)调整钻井泥浆；
根据原勘察孔相关资料，钻探至标高-10m以下时，涌水量迅速增大，钻探至标高-50m左右时，涌水量大于100m3/h，且孔口水压极大最终导致勘察钻孔提前中止。在本次注浆钻孔的施工过程中，为防止承压水突然涌出造成淹钻窝的事故发生，需对钻井泥浆做出相应改变。
注浆钻孔施工至标高-10m以下时，考虑到深部地层破碎，承压水压力高，决定采用较高浓度的黏土原浆做钻井泥浆，同时加入重晶石成分，达到增大泥浆比重，平衡地下水水压的作用，控制钻孔涌水量。
所述钻井泥浆的密度根据式(Ⅰ)得到：
式中：H为孔内涌水点到孔口的高度，m；P为孔口涌水压力，MPa；P0为从涌水点到孔口冲洗液沿环状间隙上返的压力损失，MPa；ρ水为水的密度，取1000kg/m3。
本实施例中取-50m标高为计算基准，井筒勘察孔开孔位置位于+670m标高，因此H＝720m。原井筒勘察孔孔口压力P＝1.93MPa，取压力损失P0＝0.5MPa，由上式计算可得ρ＝1.338×103kg/m3。
为实现平衡涌水压力，防止大涌水事故，同时观察孔内涌水情况，为注浆参数提供参考，本次钻孔泥浆按密度1.3×103kg/m3配制。
所述钻井泥浆的制备方法为：在钻探用黏土浆中，加入重晶石粉，得到所需密度的钻井泥浆。
钻孔泥浆采用当地黏土1号和黏土2号制成的钻探用黏土浆，密度为1.10×103kg/m3，所述黏土1号和所述黏土2号的质量比为1:1.2；所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％；所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
为达到增大泥浆比重的目的，钻探用黏土浆中所需加入重晶石粉的量，根据式(Ⅱ)得到：
W1＝ρ1V0(ρ2-ρ0)/(ρ1-ρ2) (Ⅱ)
式中：W1为重晶石加入质量，kg；ρ1为重晶石密度，kg/m3，取4000kg/m3；V0为加重晶石前的泥浆体积，m3；ρ2为加重晶石后的泥浆密度，kg/m3。
通过式(Ⅱ)计算得出，施工中采用密度为1.10×103kg/m3的黏土浆，1m3钻探用黏土浆加入重晶石粉296.3kg，可配制出密度1.3×103kg/m3的钻井泥浆循环液。
(3)错开钻探进度；钻探施工至-10m标高以下时，各钻孔钻进深度相互错开，避免同时进入大涌水地层。要求各钻机之间相互协调，各孔钻进深度错开的垂直距离为8～10m。
(4)超前探水，采用下行式间歇注浆，不同钻孔交替注浆，包括如下步骤：
(4-1)钻进过程中，钻进至-10m标高以下时，实时安排专人观察测量钻孔涌水情况；
(4-2)当某个钻孔内涌水量突然增大或逐渐增大至10m3/h以上，立即提钻，下止浆塞；对该钻孔注入综合型黏土水泥浆，当注浆压力达到要求后，停止注浆；在钻进至深部大涌水地层前，通过多次注浆，提前让浆液顺裂隙逐渐向周围和深部地层扩散，堵塞部分深部裂隙；同时通过多次注浆，使裂隙充填更密实，堵塞和减少周围水流通道，使深部涌水量减少，使大涌水量变为为中小涌水量；涌水量明显减少后再向下钻进，直至穿过大涌水地层；
(4-3)然后对其他需要注浆的钻孔，按照步骤(4-2)中的注浆方法和注浆要求注综合型黏土水泥浆；
(4-4)各钻孔交替钻进、不同钻孔交替注综合型黏土水泥浆，直至达到注浆压力，各钻孔分别穿过大涌水底层。
注浆浆液使用综合型黏土水泥浆，所述综合型黏土水泥浆由注浆用黏土浆、水泥和添加剂组成；所述注浆用黏土浆的密度为1.12×103～1.24×103kg/m3，所述水泥的加入量为50～300kg/m3，所述水玻璃的加入量为2～40L/m3；以提高整个体系的悬浮稳定性及早期强度性能。所述添加剂为水玻璃，所述水玻璃的模数为2.8-3.4，所述水玻璃的浓度为38-42波美度。
所述注浆用黏土浆由水、黏土1号和黏土2号组成，所述黏土1号和所述黏土2号的质量比为1:0.8；所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％；所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
为防止淹钻窝的现象发生，在112线盲竖井工程中首先选定K1钻孔及K3钻孔超前探水注浆试验。
为了使综合型黏土水泥浆液扩散均匀，更充分更有效的充填大涌水地层裂隙，在根据各钻孔涌水情况决定是否注浆的基础上，实行各钻孔交替注浆，以便浆液均匀扩散形成帷幕，实现井筒区域裂隙的整体有效充填。现场施工的注浆情况(按照注浆日期进行排序)见表2。
表2深部大涌水地层注浆情况表
由表2可以看出，设计K3钻孔率先揭露大涌水地层，K3钻孔在2017年4月26日钻进至孔深688m时，遇孔内涌水突然增大至8m3/h，为防止继续钻进涌水急剧增大导致钻窝被淹，随即起钻下塞注浆，注综合黏土水泥浆1794.96m3后，压力上升至18.4MPa，孔内涌水量减小至1.8m3/h，注浆压力达到要求18.8～28.2MPa，停止对K3钻孔注浆。
然后对K1钻孔，注入注综合型黏土水泥浆，达到注浆压力18.0MPa，停止对K1钻孔注浆。
如表2所示，重复钻进、不同钻孔交替注综合型黏土水泥浆，直至达到注浆压力达到要求，通过不断的交替注综合型黏土水泥浆，裂隙不断被封堵，涌水量不断减少，注浆的压力不断增大，通过长达一个多月的注浆，大涌水地层大裂隙被顺利封堵，注浆效果明显，K3和K1钻孔的注浆压力均超过22MPa，注后的钻孔涌水量为零，钻孔成功穿越大涌水地层。
针对毛坪铅锌矿112线盲竖井井筒预注浆钻孔的涌水难题，采用加重钻具组合、调整泥浆比重、错开钻孔进度和黏土水泥浆交替注浆相结合的关键技术进行前期试验论证，经过精心组织、科学管理，有效地控制了钻孔涌水难题，综合措施效果良好，同时保证了钻孔的顺利钻进，实现了安全、高效生产。对于涌水钻孔，加重钻具防止承压水顶出钻具，采用当地两个地点的黏土1号和黏土2号配制钻井泥浆，并在钻井泥浆中掺加重晶石，从而达到平衡水压的作用，综合型黏土水泥浆注浆封堵大裂隙,较好地满足了涌水钻孔堵漏的要求。本发明提出的大涌水钻探综合治理技术具有施工速度快、成本低等优点，可为类似大涌水钻孔的钻探工艺提供借鉴意义。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在深钻孔钻探中遇到涌水点处涌水量为120m3/h以上、孔口水压为1.90MPa以上的高承压裂隙水地层时，钻探施工至距离所述高承压裂隙水地层的涌水点至少35m时采用如下方法：
(1)调整钻具；
(2)调整钻井泥浆；
(3)错开钻孔进度；
(4)超前探水，不同钻孔交替注浆。
2.根据权利要求1所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(1)中，采用加重的钻具组合，加重钻具组合总质量超过10t。
3.根据权利要求2所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(1)中，所述加重的钻具组合包括钻杆和钻铤；所述钻杆由2根73加重钻杆、下部的35根73钻杆和上部的1根89钻杆组成，所述钻铤为2根73钻铤。
4.根据权利要求1所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(2)中，采用较高浓度的黏土原浆做钻井泥浆，同时加入重晶石成分，达到增大泥浆比重，平衡地下水水压的作用，控制钻孔涌水量；所述钻井泥浆的相对密度根据式(Ⅰ)得到：
式中：H为孔内涌水点到孔口的高度，m；P为孔口涌水压力，MPa；P0为从涌水点到孔口冲洗液沿环状间隙上返的压力损失，MPa；ρ水为水的密度，取1000kg/m3；
取-50m标高为计算基准，井筒勘察孔开孔位置位于+670m标高，因此H＝720m，原井筒勘察孔孔口压力P＝1.93MPa，取压力损失P0＝0.5MPa，由(Ⅰ)式计算可得ρ＝1.338×103kg/m3，为实现平衡涌水压力，防止大涌水事故，同时观察孔内涌水情况，钻井泥浆按密度1.30×103kg/m3配制。
5.据权利要求4所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(2)中，所述钻井泥浆的制备方法为：在钻探用黏土浆中，加入重晶石粉，得到所述钻井泥浆。
6.据权利要求5所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(2)中，所需加入重晶石粉的量，根据式(Ⅱ)得到：
W1＝ρ1V0(ρ2-ρ0)/(ρ1-ρ2)(Ⅱ)
式中：W1为重晶石加入质量，kg；ρ1为重晶石密度，kg/m3，取4000kg/m3；V0为加重晶石前的泥浆体积，m3；ρ2为加重晶石后的泥浆密度，kg/m3。
7.据权利要求6所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(2)中，所述钻探用黏土浆的密度为1.10×103kg/m3，所述重晶石粉的加入量为296.3kg；所述钻探用黏土浆由水、黏土1号和黏土2号组成，所述黏土1号和所述黏土2号的质量比为1:1.2-1.5；所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％；所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
8.根据权利要求1所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(3)中，各钻孔钻进深度相互错开，避免各钻孔同时进入大涌水地层；通过钻机之间相互协调，确保各孔钻进深度错开的竖直距离大于或等于8m。
9.根据权利要求1所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(4)中，超前探水，采用下行式间歇注浆，包括如下步骤：
(4-1)钻进过程中，实时观察测量钻孔涌水情况；
(4-2)当某个钻孔内涌水量突然增大或逐渐增大至10m3/h以上，立即提钻，下止浆塞；对该钻孔注入综合型黏土水泥浆，当注浆压力达到要求后，停止注浆；通过多次注浆，使裂隙充填更密实，堵塞和减少周围水流通道，使深部涌水量减少，使大涌水量变为为中小涌水量；涌水量明显减少后再向下钻进，直至穿过大涌水地层；
(4-3)然后对其他需要注浆的钻孔，按照步骤(4-2)中的注浆方法和注浆要求注综合型黏土水泥浆；
(4-4)各钻孔交替钻进、不同钻孔交替注综合型黏土水泥浆，直至达到注浆压力达到要求，各钻孔分别穿过大涌水地层。
10.根据权利要求9所述的一种高承压地下水条件下深钻孔钻探工艺，其特征在于，在方法(4)中，所述综合型黏土水泥浆由注浆用黏土浆、水泥和添加剂组成；所述添加剂为水玻璃，所述水玻璃的模数为2.8-3.4，所述水玻璃的浓度为38-42波美度；所述注浆用黏土浆的密度为1.12×103～1.24×103kg/m3，所述水泥的加入量为50～300kg/m3，所述水玻璃的加入量为2～40L/m3；所述注浆用黏土浆由水、黏土1号和黏土2号组成，所述黏土1号和所述黏土2号的质量比为1:0.8-1.2；所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％；所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111559887A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-21 | 中交上海航道勘察设计研究院有限公司 | 一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4463807A (en) * | 1981-06-15 | 1984-08-07 | In Situ Technology, Inc. | Minimizing subsidence effects during production of coal in situ |
| CN102493822A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-13 | 中铁二十三局集团有限公司 | 一种通过富水断层影响带的隧道的帷幕注浆施工方法 |
| CN104453913A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-25 | 玉溪大红山矿业有限公司 | 一种竖井工作面超前预注浆方法 |
| CN106120797A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-16 | 中铁十二局集团第二工程有限公司 | 富水区连续钢构渡槽墩地基灌浆施工方法 |
-
2018
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4463807A (en) * | 1981-06-15 | 1984-08-07 | In Situ Technology, Inc. | Minimizing subsidence effects during production of coal in situ |
| CN102493822A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-13 | 中铁二十三局集团有限公司 | 一种通过富水断层影响带的隧道的帷幕注浆施工方法 |
| CN104453913A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-25 | 玉溪大红山矿业有限公司 | 一种竖井工作面超前预注浆方法 |
| CN106120797A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-16 | 中铁十二局集团第二工程有限公司 | 富水区连续钢构渡槽墩地基灌浆施工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 向俊兴等: "毛坪铅锌矿富水地层井筒预注浆钻孔与注浆技术", 《建井技术》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111559887A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-21 | 中交上海航道勘察设计研究院有限公司 | 一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料 |
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