CN109555536B - 一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法及系统 - Google Patents

一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法及系统。其中，浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；三序注浆，用于远场堵水加固；四序注浆，用于三序注浆的补充注浆；通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。

Description

一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法及系统
技术领域
本公开属于深部隧道和井壁工程注浆堵水加固领域，尤其涉及一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着浅部资源的减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。大规模的矿藏开发与深地战略的稳步实施带来了大量的深部隧道和井壁工程建设，但是深部地层具有高地应力、高地温、高渗透水压等特殊工程地质条件。
深部隧道和井壁工程的突涌水有别于浅部工程的突涌水灾害，具有水压大，水量大，滞后性等特征，一旦发生对结构破坏巨大。传统的技术及材料难以满足深部隧道和井壁工程的突涌水灾害治理要求。发明人发现现有的600m～1000m以深的注浆技术基本为两种，一种为传统超细水泥注浆，但是存在易离析，凝结时间过长，深部高水压条件下易冲失，留存率低的问题。另一种为聚氨酯化学注浆，但是传统聚氨酯具有遇水发泡，易干缩，长期耐久性差，反应温度达120℃，易自燃的问题。
发明人发现上述问题不仅造成了材料的浪费，还难以保证堵水加固效果、，且当深部隧道和井壁工程进入1000m～15000m，以及1500m以深后，地下水赋存情况更加复杂，现有技术及材料难以应对。
发明内容
根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，其具有针对性强，封堵效率高，安全系数高，材料利用率高的优点。
本公开实施例的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
在一个或多个实施例中，在一序注浆中，采用发泡型化学浆液堵水注浆。
在一个或多个实施例中，在二序注浆中，采用不膨胀不干缩类加固型化学浆液注浆。
本公开的另一实施例的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
三序注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
在一个或多个实施例中，在一序注浆中，采用发泡型化学浆液堵水注浆。
在一个或多个实施例中，在二序注浆中，采用不膨胀不干缩类加固型化学浆液注浆。
在一个或多个实施例中，在三序注浆中，采用速凝型超细水泥注浆。
本公开的另一实施例的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
三序注浆，用于远场堵水加固；
四序注浆，用于三序注浆的补充注浆；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
在一个或多个实施例中，在一序注浆中，采用发泡型化学浆液堵水注浆。
在一个或多个实施例中，在二序注浆中，采用不膨胀不干缩类加固型化学浆液注浆。
在一个或多个实施例中，在三序注浆中，采用速凝型超细水泥注浆。
在一个或多个实施例中，在四序注浆中，采用纳米硅溶胶浆液注浆。
本公开的实施例的一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，所述控制器，被配置为执行以下步骤：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
本公开的另一实施例的一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，所述控制器，被配置为执行以下步骤：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
三序注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
本公开的另一实施例的一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，所述控制器，被配置为执行以下步骤：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
三序注浆，用于远场堵水加固；
四序注浆，用于三序注浆的补充注浆；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开克服了传统工艺在高水压裂隙岩体中注浆时，面临的浆液冲失问题，本公开的技术方案浆液冲失小最高效率的进行注浆。
(2)本公开的浆液联合减压截断注浆控制方法中各次序的不同材料之间相互配合，发挥各自优势，互相补充短板可应对深部隧道和井壁工程高水头压力下层状裂隙的动水封堵的。
(3)本公开的浆液联合减压截断注浆控制方法堵水率高，可应对深部隧道和井壁工程高水头压力下层状裂隙的动水封堵的，各次序的不同材料之间相互配合，发挥各自优势，互相补充短板。
(4)本公开的浆液联合减压截断注浆控制方法和系统，具有针对性强，封堵效率高，安全系数高，材料利用率高的优点，适用于深部隧道和井壁工程注浆加固。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法实施例一流程图。
图2是本公开的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法实施例二流程图。
图3是本公开的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法实施例三流程图。
图4为本公开一序注浆示意图。
图5为本公开二序注浆示意图。
图6为本公开三序注浆示意图。
图7为本公开四序注浆示意图。
图中：1、待注浆地层；2、大开度裂隙；3、微裂隙；4、注浆钻孔；5、注浆管；6、阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水材料；7、不膨胀不干缩类加固型化学浆液；8、速凝型超细水泥；9、纳米硅溶胶浆液。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本公开的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法实施例一流程图。
如图1所示，本公开实施例的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：
S110：一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透。
具体地，一序注浆用于发泡，快速截断并封堵动水，减少动水压力。反应生成的泡沫也是二序注浆中骨架的一部分，提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体也有利于二序注浆的再次渗透。
在具体实施中，在一序注浆中，采用发泡型化学浆液堵水注浆。
发泡型化学浆液堵水注浆可采用宏禹牌阻燃型硅酸盐发泡材料。
如图4所示，一序注浆示意图中，当深层有大开度裂隙2和微裂隙3，首先，在待注浆地层1上进行钻孔，得到注浆钻孔4；
在注浆钻孔4中插入注浆管5，往注浆管5内注入阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水材料6，实现一序注浆。
在一序注浆中，发泡型化学浆液堵水注浆具有反应迅速、发泡均匀、强度高、可注性好等特点，非传统意义上的聚氨酯发泡堵水材料。
需要说明的是，根据实际情况，也可采用其他现有的发泡型化学浆液。
S120：二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
具体地，二序注浆用于加固，提高工作面附近裂隙岩体强度。一序二序注浆完成了近场封堵加固。
二序注浆中的不膨胀不干缩类加固型化学浆液可采用宏禹牌硅酸盐树脂。
如图5所示，在一序注浆的基础上，往注浆管5内注入不膨胀不干缩类加固型化学浆液7，实现二序注浆。
二序注浆中的不膨胀不干缩类加固型化学浆液，具有不膨胀、不干缩、可注性好、高强度、强粘接、快凝固等优点。
需要说明的是，根据实际情况，也可采用其他现有的不膨胀不干缩类加固型化学浆液。
图2是本公开的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法实施例二流程图。
如图2所示，本公开实施例的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：
S210：一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透。
具体地，一序注浆用于发泡，快速截断并封堵动水，减少动水压力。反应生成的泡沫也是二序注浆中骨架的一部分，提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体也有利于二序注浆的再次渗透。
在具体实施中，在一序注浆中，采用发泡型化学浆液堵水注浆。
发泡型化学浆液堵水注浆可采用宏禹牌阻燃型硅酸盐发泡材料。
如图4所示，一序注浆示意图中，当深层有大开度裂隙2和微裂隙3，首先，在待注浆地层1上进行钻孔，得到注浆钻孔4；
在注浆钻孔4中插入注浆管5，往注浆管5内注入阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水材料6，实现一序注浆。
在一序注浆中，发泡型化学浆液堵水注浆具有反应迅速、发泡均匀、强度高、可注性好等特点，非传统意义上的聚氨酯发泡堵水材料。
需要说明的是，根据实际情况，也可采用其他现有的发泡型化学浆液。
S220：二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
具体地，二序注浆用于加固，提高工作面附近裂隙岩体强度。一序二序注浆完成了近场封堵加固，解决了三序注浆中超细水泥浆液留存率低的问题。
二序注浆中的不膨胀不干缩类加固型化学浆液可采用宏禹牌硅酸盐树脂。
如图5所示，在一序注浆的基础上，往注浆管5内注入不膨胀不干缩类加固型化学浆液7，实现二序注浆。
二序注浆中的不膨胀不干缩类加固型化学浆液，具有不膨胀、不干缩、可注性好、高强度、强粘接、快凝固等优点。
需要说明的是，根据实际情况，也可采用其他现有的不膨胀不干缩类加固型化学浆液。
S230：三序注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
具体地，三序注浆用于远场堵水加固，向工作面前方数十米处大体量注浆，兼顾经济性与堵水效果。
在三序注浆中，采用速凝型超细水泥注浆。
三序注浆中的速凝型超细水泥可采用宏禹牌速凝型超细水泥。
如图6所示，在二序注浆的基础上，往注浆管5内注入速凝型超细水泥8，实现三序注浆。
三序注浆中的速凝型超细水泥，具有高和易性、高渗透性、凝结时间短、浆液均一稳定等优点，非传统的超细水泥浆液。
需要说明的是，根据实际情况，三序注浆中的速凝型超细水泥也可采用其他现有的速凝型超细水泥。
图3是本公开的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法实施例二流程图。
如图3所示，本公开实施例的一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，包括：
S310：一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透。
具体地，一序注浆用于发泡，快速截断并封堵动水，减少动水压力。反应生成的泡沫也是二序注浆中骨架的一部分，提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体也有利于二序注浆的再次渗透。
在具体实施中，在一序注浆中，采用发泡型化学浆液堵水注浆。
发泡型化学浆液堵水注浆可采用宏禹牌阻燃型硅酸盐发泡材料。
如图4所示，一序注浆示意图中，当深层有大开度裂隙2和微裂隙3，首先，在待注浆地层1上进行钻孔，得到注浆钻孔4；
在注浆钻孔4中插入注浆管5，往注浆管5内注入阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水材料6，实现一序注浆。
在一序注浆中，发泡型化学浆液堵水注浆具有反应迅速、发泡均匀、强度高、可注性好等特点，非传统意义上的聚氨酯发泡堵水材料。
需要说明的是，根据实际情况，也可采用其他现有的发泡型化学浆液。
S320：二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
具体地，二序注浆用于加固，提高工作面附近裂隙岩体强度。一序二序注浆完成了近场封堵加固，解决了三序注浆中超细水泥浆液留存率低的问题。
二序注浆中的不膨胀不干缩类加固型化学浆液可采用宏禹牌硅酸盐树脂。
如图5所示，在一序注浆的基础上，往注浆管5内注入不膨胀不干缩类加固型化学浆液7，实现二序注浆。
二序注浆中的不膨胀不干缩类加固型化学浆液，具有不膨胀、不干缩、可注性好、高强度、强粘接、快凝固等优点。
需要说明的是，根据实际情况，也可采用其他现有的不膨胀不干缩类加固型化学浆液。
S330：三序注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
具体地，三序注浆用于远场堵水加固，向工作面前方数十米处大体量注浆，兼顾经济性与堵水效果。
在三序注浆中，采用速凝型超细水泥注浆。
三序注浆中的速凝型超细水泥可采用宏禹牌速凝型超细水泥。
如图6所示，在二序注浆的基础上，往注浆管5内注入速凝型超细水泥8，实现三序注浆。
三序注浆中的速凝型超细水泥，具有高和易性、高渗透性、凝结时间短、浆液均一稳定等优点，非传统的超细水泥浆液。
需要说明的是，根据实际情况，三序注浆中的速凝型超细水泥也可采用其他现有的速凝型超细水泥。
S430：四序注浆，用于三序注浆的补充注浆；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
在一个或多个实施例中，在四序注浆中，采用纳米硅溶胶浆液注浆。
如图7所示，在三序注浆的基础上，往注浆管5内注入纳米硅溶胶浆液9，实现四序注浆。
四序注浆中的纳米硅溶胶浆液，具有强渗透性、亲水性、可控凝结时间、抗侵蚀等优点，可封堵微小裂隙，可选宏禹牌纳米硅胶。
需要说明的是，根据实际情况，四序注浆中的纳米硅溶胶浆液也可采用其他现有的纳米硅溶胶浆液。
例如：现有1500m以深的金属矿深竖井，地层均为坚硬花岗岩，有闭合不发育裂隙，探水孔向下打60m，发现局部出水量大于10m3/h，常规注浆方式治理效果差，施工进展缓慢。此时采用本实施例所述的浆液联合减压截断注浆控制方法。
首先一序注浆，采用阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水浆液，注浆注浆范围为出水区间及上下2m；
之后二序注浆，采用不膨胀不干缩类加固型化学浆液注浆，注浆注浆范围为出水区间及上下2m；
之后三序注浆，采用速凝型超细水泥注浆，注浆范围为开挖面向下60m；
最后四序注浆，采用纳米硅溶胶浆液注浆，注浆范围是开挖面向下50m。
注浆完成后复钻看出水情况，若复钻深层发现有新的出水点，仅在出水区间重复一序及二序注浆即可。
出水量满足施工要求后继续开挖，一般可继续施工至先前开挖面向下40m。
本公开的实施例的一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，所述控制器，被配置为执行如图1所示的步骤：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
本公开的另一实施例的一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，所述控制器，被配置为执行如图2所示的步骤：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
三序注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
本公开的另一实施例的一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，所述控制器，被配置为执行如图3所示的步骤：
一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性和再次渗透；
二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
三序注浆，用于远场堵水加固；
四序注浆，用于三序注浆的补充注浆；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，其特征在于，包括：
首先一序注浆，采用阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水浆液，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体提高二序注浆的渗透性；
其次二序注浆，采用不膨胀不干缩类加固型化学浆液注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
之后三序注浆，采用速凝型超细水泥注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的,应用于1000m-1500m深的井壁工程和深部隧道注浆加固。
2.一种分层分序多浆液联合减压截断注浆控制方法，其特征在于，包括：
首先一序注浆，采用阻燃型硅酸盐发泡浆液堵水浆液，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体提高二序注浆的渗透性；其次二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
之后三序注浆，采用速凝型超细水泥注浆，用于远场堵水加固；
最后四序注浆，采用纳米硅溶胶浆液注浆，用于三序注浆的补充注浆；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的,应用于1000m-1500m深的井壁工程和深部隧道注浆加固。
3.一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，其特征在于，所述控制器，被配置为执行以下步骤：
首先一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体提高二序注浆的渗透性；
其次二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
之后三序注浆，用于远场堵水加固；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的,应用于1000m-1500m深的井壁工程和深部隧道注浆加固。
4.一种浆液联合减压截断注浆控制系统，其包括注浆设备和控制器，其特征在于，所述控制器，被配置为执行以下步骤：
首先一序注浆，用于发泡，快速截断并封堵动水；
一序注浆生成的泡沫用于提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO2气体提高二序注浆的渗透性；
其次二序注浆，用于加固并完成近场封堵加固；
之后三序注浆，用于远场堵水加固；
最后四序注浆，用于三序注浆的补充注浆；
通过分层分序注浆，最终达到提高堵水效率的目的,应用于1000m-1500m深的井壁工程和深部隧道注浆加固。
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