CN111852513A - 一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法 - Google Patents

一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法 Download PDF

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Abstract

一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，在井筒外围施工多个爆破钻孔，直至到达不透水地层，在井筒中心钻进一个抽水检验孔，直至到达不透水地层；在爆破钻孔中下入无缝钢管；在爆破钻孔中依次放入装有抗水炸药及雷管的塑料管，通过导爆管起爆炸药，通过爆破将钻孔间的富水孔隙岩层拉裂形成一圈贯穿性注浆裂缝或压碎岩层形成良好的注浆液渗透通道；对爆破过的钻孔进行透孔、注浆；注浆前后抽水检查井筒的涌水量变化；当形成了完整注浆隔水帷幕后，开挖井筒。本发明利用钻孔爆破形成贯通性裂缝或良好注浆液渗透通道，通过注浆形成隔水帷幕，截断孔隙岩层段水向井筒内渗流的通道，达到在无水或少量水的条件下进行井筒施工的目的。

Description

一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法
技术领域
本发明涉及矿山工程施工技术领域，具体涉及一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法。
背景技术
在很多地区矿产资源埋藏在穿过富水岩层的深部地层，这些岩层多为白垩系、侏罗系等岩层，含水层多且地层水多以孔隙水形式存在。当岩层裂隙较发育，裂隙涌水量大时一般采用注浆法封堵裂隙水后再用普通凿井施工法施工井筒。但当地层水以孔隙水形式存在时，大量的工程实例证明利用地面预注浆或工作面预注浆法进行堵水往往无法成功使井筒穿过富水岩层。因此，目前在这种地层条件下，大量的井筒采用冻结法施工。具体做法是：先在拟建井筒周围通过人工冻结方法将地层冻结形成冻结壁，冻结壁临时隔断地下水和井筒内的联系，在冻结壁的保护下开挖井筒、浇筑冻结井壁。井筒形成后冻结壁在地温的作用下融化，井壁承担来自地层的岩土压力和水压。采用冻结法施工井筒，井壁一般为双层混凝土复合井壁。随井筒深度的增加，井壁厚度过大，工程造价极高、施工工期变长、施工工艺复杂。因此，如何在这种地层条件下形成有效的隔水帷幕，减小甚至消除作用在井壁上的水的压力，从而减薄井壁厚度、减小井筒漏水就成了立井井筒建设迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，包括如下步骤：
步骤一：在拟施工井筒的外围施工多个爆破钻孔，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过富水孔隙岩层到达不透水地层；在拟施工井筒中心附近钻进一个抽水检验孔，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过富水孔隙岩层到达不透水地层；
步骤二：在施工完毕的爆破钻孔中分别下入底部开口的无缝钢管，无缝钢管的长度穿过表土层或冲积层并进入稳定岩层一定深度，无缝钢管下放到位后孔口固管；
步骤三：在拟施工井筒周围的每个爆破钻孔中依次下放装有抗水炸药和雷管的塑料管，装药结束后在塑料管口用炮泥封口，塑料管外全长敷设导爆管并采取措施保护导爆管使其在下放过程中不受损害，导爆管连接起爆器；
步骤四：准备工作结束后，起爆炸药，通过一次或多次爆破将钻孔间的富水孔隙岩层拉裂形成一圈贯穿性注浆裂缝或压碎岩层形成良好的注浆液渗透通道；爆破方案根据富水孔隙岩层高度全段高一次或分段高多次爆破；
步骤五：对爆破过的钻孔进行透孔，透孔深度到孔底，然后对透过的钻孔进行注浆，注浆前先通过钻孔窥视器检验钻孔间富水孔隙岩层的浆液可注性，如检验到可注性不好则再次爆破直至满足要求；注浆前后通过井筒中心的抽水检验孔进行抽水试验检查井筒的涌水量变化；
步骤六：当抽水检验孔抽水表明已经形成了完整注浆隔水帷幕后，按设计井筒参数开挖井筒。
优选的，所述爆破钻孔的布置是以井筒中心为圆心，在井筒外围由内向外均匀间隔分布至少一圈。
更优选的，相邻爆破钻孔之间的间距为1-2m。
更优选的，相邻两圈爆破钻孔的圈距为1-3m。
优选的，为增强爆破效果，可在每个所述爆破钻孔的两侧通过高压水射流或其他方法分别开设有不大于10cm的凹槽，在钻孔间形成裂缝。
优选的，步骤二中，所述无缝钢管间的接长是通过外接箍将无缝钢管首尾对接焊接连接。
优选的，步骤三中，所述塑料管的侧壁上对称开设凹槽以便爆破聚能。
优选的，步骤三中，所述抗水炸药选用水胶炸药。
优选的，步骤四中，炸药起爆方式采用同时起爆或毫秒延时起爆。
优选的，步骤五中，注浆材料为水泥基注浆材料或化学注浆材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明利用钻孔爆破在拟穿富水孔隙岩层井筒周围形成贯通性裂缝或良好注浆液渗透通道，通过注浆形成可靠的注浆隔水帷幕，截断孔隙岩层段水向井筒内渗流的通道，达到在无水或少量水的条件下进行井筒施工的目的。
2、由于所形成的注浆帷幕割断了水的渗流通道，井壁所受外载中将不再包含水压，不需要花费巨大成本使用冻结法施工，经济性好。
3、由于井壁所受外载的减少，井壁设计方法和理念相应发生变化，井壁厚度大幅减薄，工程造价大幅降低，建设工期大幅缩短，具有非常重要工程实用价值和意义。
附图说明
图1为本发明实施例1的利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法示意图；
图2为本发明实施例1的爆破钻孔布置示意图；
图3为本发明实施例1的爆破钻孔中炸药装填示意图；
图4为本发明实施例2的利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法示意图；
图5为本发明实施例2的爆破钻孔布置示意图；
图6为本发明实施例3的爆破钻孔布置示意图；
图中，1-井筒，2-爆破钻孔，3-抽水检验孔，4-表土层或冲击层，5-富水孔隙岩层，6-不透水地层，8-起爆器，9-导爆管，10-塑料管，11-药卷，12-雷管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，包括如下步骤：
步骤一：如图2所示，以井筒1中心为圆心，在拟施工井筒1的外围施工一圈爆破钻孔2，相邻爆破钻孔2之间的间距为1.2m，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过富水孔隙岩层5到达不透水地层6，每个所述爆破钻孔2的两侧通过高压水射流分别开设有深度不大于10cm的凹槽，凹槽可以使爆破钻孔2间形成裂缝；在拟施工井筒中心附近钻进一个抽水检验孔3，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过富水孔隙岩层5到达不透水地层6；
步骤二：在施工完毕的爆破钻孔2中分别下入底部开口的无缝钢管，下放深度以保证钻孔不塌孔为原则，一般地，无缝钢管的长度穿过表土层或冲积层4并进入稳定岩层一定深度，无缝钢管下放到位后孔口固管；所述无缝钢管间的接长是通过外接箍将无缝钢管首尾对接焊接在一起；
步骤三：如图3所示，在拟施工井筒1周围的每个爆破钻孔2中按顺序下放装有水胶炸药药卷11和雷管12的塑料管10，塑料管10采用PVC管，为了使爆破聚能，在塑料管10的侧壁上还可以对称开设凹槽；装药结束后在塑料管10炮泥封口，塑料管10外全长敷设导爆管9并采取措施保护导爆管9使其在下放过程中不受损害，导爆管9连接起爆器8；
步骤四：准备工作结束后，采用同时起爆方式起爆炸药，通过一次或多次爆破将爆破钻孔2间的富水孔隙岩层5拉裂形成一圈贯穿性注浆裂缝或压碎岩层形成良好的注浆液渗透通道；爆破方案根据富水孔隙岩层5高度全段高一次或分段高多次爆破；
步骤五：对爆破过的钻孔进行透孔，透孔深度到孔底，然后通过孔口压浆方式对透过的钻孔进行注浆，注入水泥基注浆材料，例如水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆等，注浆前先通过钻孔窥视器检验钻孔间富水孔隙岩层5的浆液可注性，如检验到可注性不好则再次爆破直至满足要求；注浆前后通过井筒1中心的抽水检验孔3进行抽水试验检查井筒的涌水量变化；
步骤六：当井筒1中心抽水检验孔3抽水表明已经形成了完整注浆隔水帷幕后，按设计井筒参数开始井筒开挖。
实施例2
如图4所示，一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，包括如下步骤：
步骤一：如图5所示，以井筒1中心为圆心，在拟施工井筒的外围施工两圈爆破钻孔2，相邻爆破钻孔2之间的间距为1.5m，第一圈与第二圈之间的圈距为2m，采用钻机从地面向下垂直钻孔，第一圈爆破钻孔2穿过第一层富水孔隙岩层5到达第一层不透水地层6，第二圈爆破钻孔2依次穿过第一层富水孔隙岩层5和第二层富水孔隙岩层5到达第二层不透水地层6，每个所述爆破钻孔2的两侧通过高压水射流分别开设有深度不大于10cm的凹槽，凹槽可以使爆破钻孔2间形成裂缝；在拟施工井筒1中心附近钻进一个抽水检验孔3，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过第二层富水孔隙岩层5到达第二层不透水地层6；
步骤二：在施工完毕的爆破钻孔2中分别下入底部开口的无缝钢管，无缝钢管的长度穿过表土层或冲积层4并进入稳定岩层一定深度，无缝钢管下放到位后孔口固管；所述无缝钢管间的接长是通过外接箍将无缝钢管首尾对接焊接在一起；
步骤三：如图3所示，在拟施工井筒1周围的每个爆破钻孔2中按顺序下放装有水胶炸药药卷11和雷管12的塑料管10，塑料管10采用PVC管，为了使爆破聚能，在塑料管10的侧壁上还可以对称开设凹槽；装药结束后在塑料管10炮泥封口，塑料管10外全长敷设导爆管9并采取措施保护导爆管9使其在下放过程中不受损害，导爆管9连接起爆器8；
步骤四：准备工作结束后，采用毫秒延时起爆方式起爆炸药，通过一次或多次爆破将爆破钻孔2间的富水孔隙岩层5拉裂形成一圈贯穿性注浆裂缝或压碎岩层形成良好的注浆液渗透通道；爆破方案根据富水孔隙岩层5高度全段高一次或分段高多次爆破；
步骤五：对爆破过的钻孔进行透孔，透孔深度到孔底，然后通过孔口压浆方式对透过的钻孔进行注浆，注入化学注浆材料，例如聚氨酯类、环氧树脂类等，注浆前采用钻孔窥视器先检验钻孔间富水孔隙岩层5的浆液可注性，如检验到可注性不好则再次爆破直至满足要求；注浆前后通过井筒1中心的抽水检验孔2进行抽水试验检查井筒的涌水量变化；
步骤六：当井筒1中心抽水检验孔3抽水表明已经形成了完整注浆隔水帷幕后，按设计井筒参数开始井筒开挖。
实施例3
除以上两个实施例外，本发明的隔水注浆帷幕施工方法还适用于其他需要隔水施工的区域，例如隧道开挖、煤炭开采等领域，根据需要钻孔布置方式可采用直线型，如图6所示。其余施工步骤同实施例1。

Claims (9)

1.一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：在拟施工井筒的外围施工多个爆破钻孔，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过富水孔隙岩层到达不透水地层；在拟施工井筒中心附近钻进一个抽水检验孔，采用钻机从地面向下垂直钻孔，直至穿过富水孔隙岩层到达不透水地层；
步骤二：在施工完毕的爆破钻孔中分别下入底部开口的无缝钢管，无缝钢管的长度穿过表土层或冲积层并进入稳定岩层一定深度，无缝钢管下放到位后孔口固管；
步骤三：在拟施工井筒周围的每个爆破钻孔中依次下放装有抗水炸药和雷管的塑料管，装药结束后在塑料管口用炮泥封口，塑料管外全长敷设导爆管并采取措施保护导爆管使其在下放过程中不受损害，导爆管连接起爆器；
步骤四：准备工作结束后，起爆炸药，通过一次或多次爆破将钻孔间的富水孔隙岩层拉裂形成一圈贯穿性注浆裂缝或压碎岩层形成良好的注浆液渗透通道；爆破方案根据富水孔隙岩层高度全段高一次或分段高多次爆破；
步骤五：对爆破过的钻孔进行透孔，透孔深度到孔底，然后对透过的钻孔进行注浆，注浆前先通过钻孔窥视器检验钻孔间富水孔隙岩层的浆液可注性，如检验到可注性不好则再次爆破直至满足要求；注浆前后通过井筒中心的抽水检验孔进行抽水试验检查井筒的涌水量变化；
步骤六：当抽水检验孔抽水表明已经形成了完整注浆隔水帷幕后，按设计井筒参数开挖井筒。
2.根据权利要求1所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述爆破钻孔的布置是以井筒中心为圆心，在井筒外围由内向外均匀间隔分布至少一圈。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：相邻爆破钻孔之间的间距为1-2m。
4.根据权利要求2所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：相邻两圈爆破钻孔的圈距为1-3m。
5.根据权利要求1所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：每个所述爆破钻孔的两侧分别开设有凹槽。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：步骤三中，所述塑料管的侧壁上对称开设凹槽以便爆破聚能。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：步骤三中，所述抗水炸药选用水胶炸药。
8.根据权利要求1或2所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：步骤四中，炸药起爆方式采用同时起爆或毫秒延时起爆。
9.根据权利要求1或2所述的一种利用爆破在富水孔隙岩层形成隔水注浆帷幕施工方法，其特征在于：步骤五中，注浆材料为水泥基注浆材料或化学注浆材料。
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