CN204419115U - 一种高压突水钻孔的封孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压突水钻孔的封孔装置，包括与高压突水钻孔连通的引流孔，所述引流孔的末端向下倾斜，所述引流孔内设置有引流管，所述引流管的末端设置有截止阀，所述引流孔的孔口还插设有第一注浆管，所述引流孔的下方填充有用于封堵所述高压突水钻孔的矿渣层，所述矿渣层包裹在所述高压突水钻孔周围，所述矿渣层内插设有第二注浆管。本实用新型不但采用引流孔对失控的高压突水钻孔进行引流泄压，将失控的高压突水钻孔转化为可控钻孔，提高了封孔的可操作性和安全性，本实用新型还利用矿渣层对高压突水钻孔的工作面出口进行有效封闭，从而提高了所述高压突水钻孔封孔效果及可靠性。

Description

一种高压突水钻孔的封孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种封孔装置，尤其涉及一种高压突水钻孔的封孔装置。

背景技术

在矿山井下生产中，常常会遇到高压水钻孔的突水问题，如井下揭露的封闭不良勘探孔、冻结孔、检查孔等，以及井下施工的孔口防突措施失效(含无防突装置)的勘探孔、检查孔等。这类钻孔如不进行封堵，一方面对井下工作环境造成影响、加大矿井排水负担；另一方面短时间内就带来较大的涌水量，对矿山安全生产造成威胁。

目前，这类钻孔的封堵通常采用超前探查，孔口直接封堵，强行注浆的方法，这种方法存在以下的明显缺点：

1、封堵困难。钻孔在有高压水涌出时直接进行孔口封堵十分困难，需采用如钻机、嵌岩封孔器等多种特殊机具，前期还需要进行钻机稳固、孔口围岩加强改造等大量的工作方可实施封孔，且施工时，人员设备均需在大量涌水的条件下进行，施工环境恶劣。

2、易发生冒落、片帮、底鼓等次生灾害。由于岩体大部分属于空隙-裂隙介质，且井下施工时由于震动影响、开挖造成的局部应力解除效应等，在井下工作场所(巷道、硐室、工作面等)周边都有一些三维网状裂隙存在。在钻孔带有高压水的情况下直接进行孔口封堵，孔内高压力水将会沿这些裂隙网络流入、渗入周围岩体，造成冒落、片帮、底鼓等次生灾害。

3、封堵效果差，为后期生产留下事故隐患。由于水体的不可压缩性，钻孔直接封堵后进行注浆，注浆量一般都不大，达不到注浆深度要求。这样，随着矿山后期生产的进行，孔内高压水会随着长期的震动、应力场变化等对岩体产生裂隙劈裂、剥离等效应。对岩体长时间的破坏，会引起不定时的涌水与坍塌事故发生，严重威胁到矿山后期安全生产。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种高压突水钻孔的封孔装置及封孔方法，其能够对高压突水钻孔进行有效封堵。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种高压突水钻孔的封孔装置，包括与高压突水钻孔连通的引流孔，所述引流孔的末端向下倾斜，所述引流孔内设置有引流管，所述引流管的末端设置有截止阀，所述引流孔的孔口还插设有第一注浆管，所述引流孔的下方填充有用于封堵所述高压突水钻孔的矿渣层，所述矿渣层包裹在所述高压突水钻孔周围，所述矿渣层内插设有第二注浆管。

进一步地，所述引流孔向下倾斜10°-30°。

进一步地，所述第一注浆管位于所述引流管的上方。

进一步地，所述矿渣层的外围设置有环状的挡浆墙。

进一步地，所述第二注浆管固定在所述挡浆墙上。

本实用新型不但采用引流孔对失控的高压突水钻孔进行引流泄压，将失控的高压突水钻孔转化为可控钻孔，提高了封孔的可操作性和安全性，本实用新型还利用矿渣层对高压突水钻孔的工作面出口进行有效封闭，从而提高了所述高压突水钻孔封孔效果及可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一种优选的高压突水钻孔的封孔装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个优选实施例进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本实用新型的提供的高压突水钻孔的封孔装置包括与高压突水钻孔1连通的引流孔2，所述引流孔2的末端向下倾斜，所述引流孔2内设置有引流管3，所述引流管3沿着所述引流孔2的延伸方向向下倾斜，从而便于对所述高压突水钻孔1内的水流出，实现引流泄压的目的，所述引流管3的末端设置有用于控制所述引流管3内液体流动的截止阀，所述引流孔2的末端的孔口还插设有第一注浆管4，所述第一注浆管4通过所述引流孔2向所述高压突水钻孔内注入水泥浆。

如图1所示，本实用新型还在所述引流孔2的下方填充有用于封堵所述高压突水钻孔1的矿渣层5，所述矿渣层5包裹在所述高压突水钻孔1周围，所述矿渣层5内插设有第二注浆管6，所述第二注浆管6用于向所述矿渣层5内注入水泥浆，从而使矿渣层5粘结成一体结构，以提高所述矿渣层5的封堵牢固性。

本实用新型不但采用引流孔以对失控的高压突水钻孔进行引流泄压，藉此将失控的高压突水钻孔转化为可控钻孔，提高了封孔的可操作性和安全性，本实用新型还利用矿渣层及浆液对高压突水钻孔的工作面出口进行有效封闭，从而提高了所述高压突水钻孔封孔效果及可靠性。

作为本实用新型的一种优选方案，所述引流孔2向下倾斜10°-30°。本领域技术人员应该理解的是，所述引流孔2向下倾斜有助于所述高压突水钻孔1内的水流出，实现引流泄压的目的，但是，所述引流孔2倾斜角度过大，增大了向所述高压突水钻孔1内注入水泥浆的难度，考虑到所述引流孔2不仅担负着排水功能，还涉及注浆操作，本实施例引流孔2优选地向下倾斜10°-30°，当然，上述倾斜角度仅是本实用新型的一种优选方案，本领域技术人员还可以根据实际需要，对所述引流孔2的倾斜角度进行适应性调整，此处不再赘述。

为了对所述引流管3进行固定，本实用新型在所述引流孔2内安装引流管3和第一注浆管4，通过所述第一注浆管4向所述引流孔2内注入水泥浆，从而使所述水泥浆对所述引流管3进行固定，本实施例优选地将所述第一注浆管4设置在所述引流管3的上方，从而使水泥浆在自身的重力作用下，填充满所述引流管3和所述引流孔2之间缝隙，提高所述引流管3和所述引流孔2之间的连接牢固性。本实施例可以优选地向所述第一注浆管4内注入双液浆对所述引流管3进行固管，当所述引流管3内流出双液浆时即可停止向所述第一注浆管4内注浆。所谓双液浆是指水泥浆(C)和水玻璃(S)按照一定比例混合形成的注浆液，本实施例所采用的C-S浆液的配比为水泥浆(C)：玻璃水(S)＝1:0.2-0.5(体积比)，其中，所述水泥浆的配比为水泥：水＝1:1(重量比)，本实施例所采用的水泥优选地为硅酸盐水泥。

为了提高所述矿渣层5的可塑性及牢固性，本实用新型还优选地在所述矿渣层5的外围设置有环状的挡浆墙7，所述挡浆墙7优选地为人工砌制的墙体、岩体或者人工砌制墙体与岩体的组合体。所述挡浆墙7的高度与揭露出的高压突出钻孔1的高度一致，所述环状挡浆墙7的内径可以根据需要填充的矿渣量及高压突水钻孔内的水压进行适应性调整。本实施例的挡浆墙7优选地由砖块及水泥砌成，当然，砖块和水泥仅是用于制备挡浆墙7的一种优选方案，本实用新型还可以采用本领域技术人员所公知的其它合适的建筑材料来制备所述挡浆墙7，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，为了提高所述第二注浆管6的稳定性及牢固性，本实用新型优选地将所述第二注浆管6直接固定在所述挡浆墙7上，所述第二注浆管6的一端从所述挡浆墙7的外壁伸出，所述第二注浆管6的另一端插设进所述矿渣层5中，从而便于从所述挡浆墙7的外部进行向所述矿渣层5内直接注浆。

本实用新型还提供了一种高压突水钻孔的封孔方法，包括如下步骤：

步骤①：在巷道内对高压突水区域进行揭露，以确定高压突水钻孔1的位置；

步骤②：在揭露的高压突水钻孔1旁的岩壁上开设向下倾斜的引流孔2，所述引流孔2与所述高压突水钻孔1连通，所述引流孔2的内径优选地为130mm；

步骤③：在所述引流孔2内安装引流管3和第一注浆管4，所述引流管3的内径优选地为108mm，所述第一注浆管4位于所述引流孔2的末端的孔口，所述第一注浆管4的长度小于所述引流孔2的长度，通过所述第一注浆管4向所述引流孔2内注入浆液，所述浆液对所述引流管3进行固定；

本实施例优选地向所述第一注浆管4内注入双液浆对所述引流管3进行固管。所谓双液浆是指水泥浆(C)和水玻璃(S)按照一定比例混合形成的注浆液，本实施例所采用的C-S浆液的配比为水泥浆(C)：玻璃水(S)＝1:0.2-0.5(体积比)，其中，所述水泥浆的配比为水泥：水＝1:1(重量比)，本实施例所采用的水泥优选地为硅酸盐水泥。固管过程中，当所述引流管3内流出双液浆时，所述引流孔2和所述引流管3内即已充满了双液浆，此时即可停止向所述第一注浆管4内注浆。

步骤④：在揭露的高压突水钻孔1的周围包覆矿渣层5，并在所述矿渣层5内设置第二注浆管6；

步骤⑤：通过所述第二注浆管6向所述矿渣层5内注入浆液，对包覆在矿渣层5中的高压突水钻孔进行封堵；

同样地，本实施例优选地向所述第二注浆管6内注入双液浆对所述矿渣层5进行加固。所谓双液浆是指水泥浆(C)和水玻璃(S)按照一定比例混合形成的注浆液，本实施例所采用的C-S浆液的配比为水泥浆(C)：玻璃水(S)＝1:0.2-0.5(体积比)，其中，所述水泥浆的配比为水泥：水＝1:1(重量比)，本实施例所采用的水泥优选地为硅酸盐水泥。加固过程中，当所述引流管3内流出所述双液浆时，所述矿渣层5中即已充满了双液浆，此时即可停止向所述第二注浆管6内注浆。

步骤⑥：通过所述引流管3向高压突水钻孔1内注入水泥浆，对所述矿渣层5上方的高压突水钻孔1进行封堵，所述水泥浆的配比为水：水泥＝1:1(重量比)，所述水泥为硅酸盐水泥，注浆终压为6MPa，注浆结束24小时后，即可恢复巷道掘进。

作为本实用新型的一种优选方案，所述引流孔2向下倾斜10°-30°。本领域技术人员应该理解的是，所述引流孔2向下倾斜有助于所述高压突水钻孔1内的水流出，实现引流泄压的目的，但是，所述引流孔2倾斜角度过大，增大了向所述高压突水钻孔1内注入水泥浆的难度，考虑到所述引流孔2不仅担负着排水功能，还涉及注浆操作，本实施例引流孔2优选地向下倾斜10°-30°，当然，上述倾斜角度仅是本实用新型的一种优选方案，本领域技术人员还可以根据实际需要，对所述引流孔2的倾斜角度进行适应性调整，此处不再赘述。

本实施例优选地将所述第一注浆管4设置在所述引流管3的上方，从而使水泥浆在自身的重力作用下，填充满所述引流管3和所述引流孔2之间缝隙，藉此提高所述引流管3和所述引流孔2之间的连接牢固性。

为了提高所述矿渣层5的可塑性及牢固性，本实用新型还优选地在所述矿渣层5的外围设置有环状的挡浆墙7，所述挡浆墙7的高度与揭露出的高压突出钻孔1的高度一致，所述环状挡浆墙7的内径可以根据需要填充的矿渣量及高压突水钻孔内的水压进行适应性调整。本实施例的挡浆墙7优选地由砖块及水泥砌成，当然，砖块和水泥仅是用于制备挡浆墙7的一种优选方案，本实用新型还可以采用本领域技术人员所公知的其它合适的建筑材料来制备所述挡浆墙7，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，为了提高所述第二注浆管6的稳定性及牢固性，本实用新型优选地将所述第二注浆管6直接固定在所述挡浆墙7上，所述第二注浆管6的一端从所述挡浆墙7的外壁伸出，所述第二注浆管6的另一端插设进所述矿渣层5中，从而便于从所述挡浆墙7的外部进行向所述矿渣层5内直接注浆。

综上所述，本实用新型提供的封孔方法简单，易于实施。在高压突水钻孔存在高压水涌出的情况下，本实用新型采用引流孔先进行引流泄压，将失控钻孔转变为可控钻孔，继而便于对高压突水钻孔进行封孔，封孔的各阶段施工均在可控条件下进行，从而有效地减少了工作量，同时提高了封孔效率。

本实用新型提供的封孔方法提高了高压突水钻孔的封孔安全性。由于工作面邻近钻孔部位前期注浆时采用引流注浆方法，对高压突水钻孔不进行直接封堵，因此孔内的高压力水就不会沿井下工作场所(巷道、硐室、工作面等)周边的三维网状裂隙网络流入、渗入周围岩体，从而避免了冒落、片帮、底鼓等次生灾害发生。

本实用新型提供的封孔方法还有效地改善了封堵效果。由于前期对高压突水钻孔进行了引流注浆，并且对揭露部分的钻孔的周边岩体进行了加固，从而为后期的高压升压注浆提供了有利的施工条件，后期进行高压注浆封孔，压力高，注浆量大，可有效保障封孔水泥浆的高度，消除后期注浆封孔的安全隐患。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种高压突水钻孔的封孔装置，其特征在于，包括与高压突水钻孔连通的引流孔，所述引流孔的末端向下倾斜，所述引流孔内设置有引流管，所述引流管的末端设置有截止阀，所述引流孔的孔口还插设有第一注浆管，所述引流孔的下方填充有用于封堵所述高压突水钻孔的矿渣层，所述矿渣层包裹在所述高压突水钻孔周围，所述矿渣层内插设有第二注浆管。

2.根据权利要求1所述的高压突水钻孔的封孔装置，其特征在于，所述引流孔向下倾斜10°-30°。

3.根据权利要求1所述的高压突水钻孔的封孔装置，其特征在于，所述第一注浆管位于所述引流管的上方。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高压突水钻孔的封孔装置，其特征在于，所述矿渣层的外围设置有环状的挡浆墙。

5.根据权利要求4所述的高压突水钻孔的封孔装置，其特征在于，所述第二注浆管固定在所述挡浆墙上。