CN111271095B - 一种提高矿井帷幕注浆效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿井防治水技术领域，具体涉及一种提高矿井帷幕注浆效果的方法。以解决现有技术存在的不能保证浆液沿帷幕线扩散，或浆液可以沿帷幕线充分扩散但工序复杂、成本高问题。本发明采用含水层泄压定向引流原理，注浆压力下只要受注层有泄压点，含水层水就会流向泄压点，就会引导浆液沿帷幕线向该点方向运移，利用这个原理，本发明只需在距离注浆孔一定孔位处施工相同层位的卸压孔，然后将钻孔放置、对钻孔进行观测、有浓浆流出关闭孔口阀门，即可实现提高有效扩散距离的目的。

Description

一种提高矿井帷幕注浆效果的方法

技术领域

本发明属于矿井防治水技术领域，具体涉及一种提高矿井帷幕注浆效果的方法。

背景技术

当矿井采掘影响范围内含水层补给强度高、可能造成矿井突水时，可在含水层中实施帷幕注浆进行侧向截流，通过注浆形成一道帷幕墙，将补给水源隔离在帷幕墙之外，从而保障采掘面生产的安全。帷幕注浆工程平面上一般呈线条状且线条长度较大，帷幕经常为2排且各排帷幕上布置有多个钻孔。

帷幕注浆工程的关键是提高浆液的扩散距离，尤其是浆液在帷幕线上的扩散距离，使注浆浆液能够相互搭接形成一道完整的墙体，若浆液之间不能完全搭接留有缝隙，则帷幕墙就会出现漏水点，帷幕外侧的水可以通过漏水点穿越帷幕墙进入到帷幕内侧，帷幕线长度大漏水点多了，帷幕的防渗能力就会大大降低，达不到帷幕的预期效果。

帷幕注浆工程提高浆液扩散距离的常规方法一个是提高注浆压力，另一个是进行引流注浆。由于受注地层裂隙介质的复杂性和不均一性，压力下浆液往往沿着受注地层中的优势通道运移，即使提高压力也难以保障浆液沿帷幕线方向扩散，因此单纯靠提高注浆压力不能保证浆液布满帷幕线。引流注浆时钻孔中外流的水可以对浆液的流向进行干扰，形成水动力条件，水流流动牵引浆液使其沿帷幕线运移，浆液可以沿帷幕线充分扩散,其缺点是实施中引流工程需要建立排水系统并进行长时间的大量排水，工序复杂且费用高。

发明内容

本发明要提供一种提高矿井帷幕注浆效果的方法，以解决现有技术存在的不能保证浆液沿帷幕线扩散，或浆液可以沿帷幕线充分扩散但工序复杂、成本高问题。

为了达到本发明的目的，本发明采用的技术方案为：一种提高矿井帷幕注浆效果的方法，包括以下步骤：

一、选择单条帷幕线上某一端的第1个钻孔做为注浆孔，同排帷幕线上与其间隔1或3个孔位的钻孔为泄压孔；

二、注浆孔自上而下完成第一个受注层段的钻探时，泄压孔完成对应的第一个受注层段的钻探工作；

三、在泄压孔的孔口外安装孔口阀门，打开孔口阀门，将钻孔放置；注浆孔压水并注浆，观测卸压孔水位上升及水流溢出情况，当注浆孔达到注浆结束标准时，结束第一个层段的注浆；

四、等孔内浆液凝固后，注浆孔开始透孔并延伸钻探至第二个受注层段，泄压孔打开孔口阀门，同步透孔并延伸钻探至第二个受注层段，安装孔口阀门，继续将钻孔放置；注浆孔开始第二个受注层段的压水及注浆，观测卸压孔水位上升及水流溢出情况，当注浆孔达到注浆结束标准时，停止第二个层段的注浆。

五、重复以上操作步骤四，直至注浆孔完成全孔受注层段的注浆工作；

六、以原卸压孔为注浆孔，重复步骤一至五，直至完成最后有泄压的注浆孔的注浆工作；

七、完成末位标准孔位泄压孔及外部尾端钻孔的注浆；

八、其余钻孔采用穿插加密的施工方式，在无钻孔泄压的情况下完成注浆，单排帷幕孔注浆结束。

九、重复步骤一至八，完成其它排帷幕孔的注浆。

上述步骤七中，以末位标准孔位卸压孔为注浆孔，以帷幕线上尾端钻孔为泄压孔，在泄压的情况下完成注浆。

上述步骤七中，若末位标准孔位卸压孔外无其它钻孔，则末位标准孔位卸压孔在不泄压的情况下完成注浆。

上述步骤三和步骤四中，观测卸压孔水位上升及水流溢出情况时，若泄压孔中有浓浆流出时，立即关闭泄压孔的孔口阀门，注浆孔继续注浆。

上述多条帷幕线可同时进行注浆。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1）本发明采用被动式钻孔放置、泄压引流，与现有的主动式钻孔抽放水、动水引流的机理不同：

现有的引流注浆需要在地面施工钻孔进行抽水，或者在井下施工钻孔进行放水，抽水或放水时都需要水流动起来、利用水流使浆液沿帷幕方向扩散，其机理是主动对引流钻孔做工作，使含水层水流动。本发明采用同层位钻进、放置钻孔的方法使浆液沿帷幕线方向扩散，是一种被动的利用钻孔泄压、使受注孔和卸压孔处的地层在帷幕线方向产生更大的压力差，间接在帷幕线方向中增大了注浆压力，从而使含水层中的浆液向卸压孔流动，提高了帷幕注浆效果。

2）可有效干扰浆液的流向，使浆液沿帷幕线方向运移，提高帷幕墙的抗渗性：

浆液在注浆压力下受驱运移时处于自由扩散状态，可以在受注地层的优势通道中扩散很远，但在劣势通道中扩散距离很小。由于地质条件的复杂性和帷幕工程的人为性，帷幕线方向很难与受注层位的优势通道一致，若不对浆液进行干扰，浆液有可能扩散很远但却未必能在沿帷幕线方向上相互搭接，形成一道完整的墙体，此时单纯的提高注浆压力的方法很难奏效。本发明在含水层地层系统中人为打开了泄压口，浆液在注浆压力驱动下在含水层中推着水流运移时，含水层中的水会自然向卸压孔方向流动，因为卸压孔孔径一般比受注层位裂隙开度大且孔内畅通无阻，在注浆压力的持续作用下，含水层水可沿钻孔内壁向上流动至孔口，牵引着浆液向卸压孔扩散，对浆液的自由运移形成了有效的干扰，当浓浆从卸压孔淌出时，浆液一定沿帷幕线方向从注浆孔运移到卸压孔，浆液扩散距离在帷幕线方向增大。最后经过后续帷幕注浆孔的加密穿插注浆，帷幕墙的抗渗性会得到大幅提高。

由于受注层位的复杂性，注浆中有可能注浆孔已达到注浆结束标准但卸压孔仍无浓浆流出。因帷幕受注层位和泄压层位为同一含水层，注浆孔和卸压孔间距小，成孔后有统一水位，注浆压力下卸压孔的水位会自然升高，因此就算没有浓浆流出，在卸压孔孔内水位被注浆压力推高的情况下，浆液也会受到一定的牵引，有利于浆液沿帷幕线向卸压孔方向流动，提高浆液有效扩散距离和帷幕注浆效果。

3）无需施工多余钻孔并排水，无需外加抽水装置和抽水动力，工序少费用低

主动对受注层进行引流注浆可达到干扰浆液流向、提高帷幕抗渗性的效果，引流注浆可分为两种，一种是利用井下作业空间放水引流，一种是在地面帷幕孔上进行抽水引流。井下引流需要另外施工专门的引流钻孔，需要增加钻探工程量，并对钻孔所放水水量进行排放。地面引流注浆虽引流孔的孔位也在帷幕注浆孔位上，但要进行抽水，需要使用抽水装置，然后并借助外部动力进行长时间抽水。比起井下放水引流和地面抽水引流，本发明既不需要施工井下放水钻孔并排水，也无需在地面安装抽水装置并配置排水动力，泄压孔就布置在帷幕线注浆孔位上，未发生多余的钻探工程量，施工的工序少，费用低。

4）原理简单，操作方便，非常实用

本发明采用含水层泄压定向引流原理，注浆压力下只要受注层有泄压点，含水层水就会流向泄压点，就会引导浆液沿帷幕线向该点方向运移。利用这个原理，本发明实施中只需在距离注浆孔一定孔位处施工相同层位的卸压孔，然后将钻孔放置、对钻孔进行观测、有浓浆流出关闭孔口阀门，即可实现提高有效扩散距离的目的。比起井上、下的抽、放水引流，本发明原理简单，操作方便，具有非常强的实用性。

附图说明：

图1是单条帷幕线上最终的注浆孔4外有其它钻孔的示意图；

图2是单条帷幕线上最终的注浆孔4外无其它钻孔的示意图；

1-第1个钻孔，2-泄压孔，3-最后有泄压的注浆孔，4-末位标准孔位泄压孔。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明进行详细地描述。

参见图1，实施例1，一种提高矿井帷幕注浆效果的方法，包括以下步骤：

一、选择单条帷幕线上某一端的第1个钻孔1做为注浆孔，同排帷幕线上与其间隔3个孔位的钻孔为泄压孔2；

二、注浆孔1自上而下完成第一个受注层段的钻探时，泄压孔2完成对应的第一个受注层段的钻探工作；

三、在泄压孔2的孔口外安装孔口阀门，打开孔口阀门，将钻孔放置；注浆孔压水并注浆，观测卸压孔2水位上升及水流溢出情况，当注浆孔1达到注浆结束标准时，结束第一个层段的注浆；

观测卸压孔2水位上升及水流溢出情况时，若泄压孔2中有浓浆流出时，立即关闭泄压孔的孔口阀门，注浆孔1继续注浆；当卸压孔2中水位上升但未流出钻孔时或当卸压孔2中有清水或稀浆流出时，则不需要关闭泄压孔2的孔口阀门，注浆孔1继续注浆。

四、等注浆孔1孔内浆液凝固后，注浆孔1开始透孔并延伸钻探至第二个受注层段，泄压孔2打开孔口阀门，同步透孔并延伸钻探至第二个受注层段，安装孔口阀门，继续将卸压孔2放置；注浆孔1开始第二个受注层段的压水及注浆，观测卸压孔2水位上升及水流溢出情况，当注浆孔1达到注浆结束标准时，停止第二个层段的注浆。

观测卸压孔2水位上升及水流溢出情况时，若泄压孔2中有浓浆流出时，立即关闭泄压孔的孔口阀门，注浆孔1继续注浆；当卸压孔2中水位上升但未流出钻孔时或当卸压孔2中有清水或稀浆流出时，则不需要关闭泄压孔的孔口阀门，注浆孔1继续注浆。

五、重复以上操作步骤四，直至注浆孔1完成全孔受注层段的注浆工作；

六、以原卸压孔2为注浆孔，重复步骤一至五，直至完成最后有泄压的注浆孔3的注浆工作；

七、以末位标准孔位卸压孔4为注浆孔，以帷幕线上尾端钻孔为泄压孔，在泄压的情况下完成末位标准孔位泄压孔4的注浆，外部尾端钻孔在无钻孔不泄压的情况下完成注浆；

八、其余钻孔采用穿插加密的施工方式，在无钻孔泄压的情况下完成注浆，单排帷幕孔注浆结束。

九、重复步骤一至八，完成其它排帷幕孔的注浆。

参见图2，实施例2，一种提高矿井帷幕注浆效果的方法，与实施例1不同之处在于，所述步骤七中，末位标准孔位卸压孔4外无其它钻孔，因此末位标准孔位卸压孔4在不泄压的情况下完成注浆。

上述实施例1和实施例2中，为了提高工作效率，施工现场的多条帷幕线可同时进行注浆。

本发明中，所有钻孔都在帷幕孔的孔位上，所有孔都要进行注浆，卸压孔前期进行泄压，随后也是注浆孔。

Claims (1)

1.一种提高矿井帷幕注浆效果的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）选择单条帷幕线上某一端的第1个钻孔做为注浆孔，同排帷幕线上与其间隔1或3个孔位的钻孔为泄压孔；

2）注浆孔自上而下完成第一个受注层段的钻探时，泄压孔完成对应的第一个受注层段的钻探工作；

3）在泄压孔的孔口外安装孔口阀门，打开孔口阀门，将钻孔放置；注浆孔压水并注浆，观测卸压孔水位上升及水流溢出情况，当注浆孔达到注浆结束标准时，结束第一个层段的注浆；

4）等孔内浆液凝固后，注浆孔开始透孔并延伸钻探至第二个受注层段，泄压孔打开孔口阀门，同步透孔并延伸钻探至第二个受注层段，安装孔口阀门，继续将钻孔放置；注浆孔开始第二个受注层段的压水及注浆，观测卸压孔水位上升及水流溢出情况，当注浆孔达到注浆结束标准时，停止第二个层段的注浆；

5）重复以上操作步骤四，直至注浆孔完成全孔受注层段的注浆工作；

6）以原卸压孔为注浆孔，重复步骤一至五，直至完成最后有泄压的注浆孔3的注浆工作；

7）完成末位标准孔位泄压孔（4）及外部尾端钻孔的注浆；

8）其余钻孔采用穿插加密的施工方式，在无钻孔泄压的情况下完成注浆，单排帷幕孔注浆结束；

9）重复步骤一至八，完成其它排帷幕孔的注浆；

所述步骤7）中，以末位标准孔位卸压孔（4）为注浆孔，以帷幕线上尾端钻孔为泄压孔，在泄压的情况下完成注浆；

所述步骤7）中，若末位标准孔位卸压孔4外无其它钻孔，则末位标准孔位卸压孔4在不泄压的情况下完成注浆；

所述步骤3）和步骤4）中，观测卸压孔水位上升及水流溢出情况时，若泄压孔中有浓浆流出时，立即关闭泄压孔的孔口阀门，注浆孔继续注浆；

多条帷幕线可同时进行注浆。

Images