多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，具體施工步驟如下：地面場地平整，安設(shè)鉆機(jī)；開主孔，利用受控定向鉆進(jìn)技術(shù)鉆進(jìn)至指定位置；地面安設(shè)注漿站，配置漿液，通過注漿泵，對鉆孔注漿段進(jìn)行注漿；該主孔注漿合格后，用單液水泥漿等凝固性漿液封孔至施工分支孔位置深度；待漿液凝固強(qiáng)度滿足要求后，利用定向造孔技術(shù)使鉆孔按設(shè)計(jì)的分支孔軌跡鉆進(jìn)至預(yù)定位置進(jìn)行注漿；根據(jù)工程需要一個(gè)主孔可施工多個(gè)分支孔。本發(fā)明多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，利用特殊定向施工技術(shù)，針對地下構(gòu)筑物多次施工分支鉆孔，進(jìn)行地面注漿堵水與加固技術(shù)，治理礦山井巷工程水害問題，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故發(fā)生，防止設(shè)備損壞和人員的傷害。
【專利說明】
多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種地下構(gòu)筑物(堵水施工方法，具體的說，是設(shè)及一種多分支孔地面 預(yù)注漿堵水施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著礦山井筒、井巷等地下工程建設(shè)項(xiàng)目的深度越來越大，井巷工程遇到 的巖層裂隙水、斷層破碎帶水等復(fù)雜的含水巖層越來越多，運(yùn)些層位往往涌水量較大，影響 井巷工程施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，甚至造成淹井事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種提高施工效率，降低施工成本的多 分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法。
[0004] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，
[0006] 具體施工步驟如下：
[0007] 步驟一:地面場地平整，安設(shè)鉆機(jī)；
[0008] 步驟二:開主孔，利用受控定向鉆進(jìn)技術(shù)鉆進(jìn)至指定位置；
[0009] 步驟=:地面安設(shè)注漿站，配置漿液，通過注漿累，對鉆孔注漿段進(jìn)行注漿；
[0010] 步驟四：該主孔注漿合格后，用單液水泥漿等凝固性漿液封孔至施工分支孔位置 深度；
[0011] 步驟五:待漿液凝固強(qiáng)度滿足要求后，利用定向造孔技術(shù)使鉆孔偏離原軌跡，鉆進(jìn) 至預(yù)定位置；
[0012] 步驟六:對該主孔進(jìn)行注漿至合格；
[0013] 步驟屯:封孔施工下一個(gè)分支孔，直至施工完成所有設(shè)計(jì)分支孔；
[0014] 步驟八:鉆孔封孔；
[0015]步驟九:拆除鉆機(jī)，施工完成。
[0016] 所述分支孔W主孔為中屯、呈"梅花粧"型分布，在一個(gè)主孔基礎(chǔ)上，通過定向造孔 方法，完成該主孔的多個(gè)分支孔的施工。分支孔的數(shù)量根據(jù)需要確定，數(shù)量為2-6個(gè)。
[0017] 在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，利用測斜儀器測量鉆孔偏斜，然后利用定向儀器及定向鉆具 控制鉆孔軌跡，使鉆孔鉆進(jìn)至指定位置。
[0018] 封閉主孔漿液凝固后強(qiáng)度能夠支撐鉆具，并且使定向鉆具能夠鉆入巖層，開始分 支孔施工。
[0019] 本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益效果：
[0020] 本發(fā)明多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，利用特殊定向施工技術(shù)，針對礦山井 巷工程地下結(jié)構(gòu)多次施工分支鉆孔，進(jìn)行地面注漿堵水與加固，治理鐵礦井巷工程水害問 題，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故發(fā)生，防止設(shè)備損壞和人員的傷害。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法的鉆孔孔斜交圈平面投影圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法的的注漿鉆孔軌跡剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下參照附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明：
[0024] 附圖1-2可知，一種多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，
[00巧]具體施工步驟如下：
[00%]步驟一:地面場地平整，安設(shè)鉆機(jī)；
[0027] 步驟二:開主孔，利用受控定向鉆進(jìn)技術(shù)鉆進(jìn)至指定位置；
[0028] 步驟=:地面安設(shè)注漿站，配置漿液，通過注漿累，對鉆孔注漿段進(jìn)行注漿；
[0029] 步驟四：該主孔注漿合格后，用單液水泥漿等凝固性漿液封孔至施工分支孔位置 深度；
[0030] 步驟五:待漿液凝固強(qiáng)度滿足要求后，利用定向造孔技術(shù)使鉆孔偏離原軌跡，鉆進(jìn) 至預(yù)定位置；
[0031 ]步驟六:對該主孔進(jìn)行注漿至合格；
[0032] 步驟屯:封孔施工下一個(gè)分支孔，直至施工完成所有設(shè)計(jì)分支孔；
[0033] 步驟八:鉆孔封孔；
[0034] 步驟九:拆除鉆機(jī)，施工完成。
[0035] 所述分支孔W主孔為中屯、呈"梅花粧"型分布，在一個(gè)主孔基礎(chǔ)上，通過定向造孔 方法，完成該主孔的多個(gè)分支孔的施工。分支孔的數(shù)量根據(jù)需要確定，數(shù)量為2-6個(gè)。
[0036] 在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，利用測斜儀器測量鉆孔偏斜，然后利用定向儀器及定向鉆具 控制鉆孔軌跡，使鉆孔鉆進(jìn)至指定位置。
[0037] 封閉主孔，漿液凝固后強(qiáng)度能夠支撐鉆具，并且使定向鉆具能夠鉆入巖層，開始分 支孔施工。
[0038] 本發(fā)明多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，利用特殊定向施工技術(shù)，針對井下溜 坡砸室系統(tǒng)多次施工分支鉆孔，進(jìn)行地面注漿堵水與加固技術(shù)，治理鐵礦井巷工程水害問 題，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故發(fā)生，防止設(shè)備損壞和人員的傷害。
[0039] 在地面預(yù)注漿工程加固大型地下砸室時(shí)，首先在地面按設(shè)計(jì)布置注漿鉆孔，其次 利用地面鉆孔分別進(jìn)行定向分支鉆孔施工，根據(jù)所需要注漿部位進(jìn)行分支鉆孔施工，為保 證鉆孔水平軌跡能到達(dá)分支孔注漿祀域，需有一定的垂直段高來施工分支段，根據(jù)需要的 水平距離來確定垂直段高。完成一個(gè)分支孔的注漿任務(wù)后再封孔至分支段高施工下一分支 孔進(jìn)行注漿，直至完成所分支孔及注漿任務(wù)。
[0040] 在河北鋼鐵集團(tuán)司家營田興鐵礦主井區(qū)溜破系統(tǒng)注漿實(shí)例結(jié)合附圖對本發(fā)明作 進(jìn)一步闡述。
[0041] 首先在地面布置12個(gè)注漿鉆孔，針對溜坡砸室部位布置了 6個(gè)鉆孔;針對溜井部位 布置了 6個(gè)鉆孔。其次利用地面鉆孔分別進(jìn)行定向分支鉆孔施工，根據(jù)所需要注漿部位進(jìn)行 分支鉆孔施工，1個(gè)鉆孔施工3-4個(gè)分支鉆孔。
[0042] 為保證鉆孔水平軌跡能到達(dá)分支孔注漿祀域，需有一定的垂直段高來施工分支 段，根據(jù)本布孔方案分支孔水平距IOm左右的要求確定垂直段高為100m，即分支孔施工起點(diǎn) 為注漿段高上界(524m) W上100m，即424m處。
[0043] 1、3、5號(hào)注漿鉆孔施工方法:鉆孔先采用直孔方式鉆進(jìn)至573m，完成注漿任務(wù)，然 后封孔至424m，采用定向鉆進(jìn)工藝施工分支孔，分支孔鉆進(jìn)至標(biāo)高524m到達(dá)設(shè)計(jì)的注漿區(qū) 域，524m-573m段為注漿段，采用直孔形式。完成一個(gè)分支孔的注漿任務(wù)后再封孔至424m施 工下一分支孔進(jìn)行注漿，直至完成所分支孔及注漿任務(wù)。
[0044] 2、4、6號(hào)注漿鉆孔施工方法:鉆孔先采用直孔鉆進(jìn)完成破碎砸室和下部礦倉的注 漿任務(wù)，然后封孔至424m，采用定向鉆進(jìn)工藝施工分支孔。分支孔鉆進(jìn)至524m到達(dá)設(shè)計(jì)的注 漿區(qū)域，524m-615m段為注漿段，直孔形式，完成破碎砸室和下部礦倉的注漿任務(wù)。完成一個(gè) 分支孔的注漿任務(wù)后再封孔至424m施工下一分支孔進(jìn)行注漿，直至完成所分支孔及注漿任 務(wù)。
[0045] 7-12號(hào)注漿鉆孔施工方法:鉆孔先采用直孔鉆進(jìn)完成溜井的注漿任務(wù)，完成溜井 注漿任務(wù)后封孔至424m，采用定向鉆進(jìn)工藝施工分支孔，分支孔鉆進(jìn)至深度524m到達(dá)設(shè)計(jì) 的注漿區(qū)域，524m-573m段為注漿段，采用直孔形式。完成一個(gè)分支孔的注漿任務(wù)后再封孔 至424m施工下一分支孔進(jìn)行注漿，直至完成所分支孔及注漿任務(wù)，附圖1所示。
[0046] 其中：1、2、3、4、5、6為溜坡砸室注漿孔;7、8、9、10、11、12為溜井注漿孔。
[0047] 1-1~1-4、2-1~2-4……12-1~12-2為各個(gè)孔的分支孔。
[004引圖中：13為:分支孔祀點(diǎn)；14為:分支孔軌跡
[0049] 15為:主孔鉆孔軌跡;16為:分支孔鉆孔點(diǎn)
[(K)加]17為:鉆機(jī)支架。
[0051] 鉆孔結(jié)構(gòu)(見表1)
[0052] 表1注漿鉆孔結(jié)構(gòu)表 [0化3]
[0054] 注漿段高的劃分
[0055] 根據(jù)注漿設(shè)計(jì)，注漿段的劃分及單孔單段參考漿液注入量見下表2:
[0056] 表2注漿段高及單孔單段注入量劃分表
[0化7]
[005引注漿段高的劃分是依據(jù)注漿工藝、含水層特征、巖性W及注漿設(shè)備、注漿材料品種 等諸多因素綜合確定。
[0化9] 造孔與注漿工程量:見表3、表4所示。
[0060] 表3造孔工程量統(tǒng)計(jì)表
[0061]

[0064] 注漿施工工藝步驟如下：
[0065] 1、采集粘±;2、制備粘±漿;3、除砂;4、儲(chǔ)漿;5、配漿(加水泥一次攬拌）；6、加水玻 璃(二次攬拌）；7、注漿(注漿累輸送）；
[0066] 8、高壓管路;9、止?jié){塞；10、注漿孔受注層段；11、壓入定量清水；12、悶塞；13、等 凝;14、掃灰;15、復(fù)注。
[0067] 注漿施工參數(shù)，注漿參數(shù)包括終壓、終量、穩(wěn)定時(shí)間、注入量。
[0068] 注漿段按靜水壓力的2.5-4.0倍，當(dāng)注漿壓力達(dá)到終壓及終量Q《25化/min時(shí)，繼 續(xù)注入時(shí)間不低于20min，漿液注入量達(dá)到設(shè)計(jì)值95 % W上為合格標(biāo)準(zhǔn)。
[0069] 工程注漿段設(shè)計(jì)粘±漿注漿總量為31220m3。工程實(shí)際完成粘±漿注漿量為 38962m3。從注漿量分配情況來看，保證各注漿段的注漿質(zhì)量，對重點(diǎn)層段有所側(cè)重，為井筒 隔水帷幕的形成奠定了充足的基礎(chǔ)。實(shí)際注漿總量比設(shè)計(jì)總量超出7742m3。
[0070] 在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)個(gè)別孔段注漿升壓非常緩慢，并有串漿現(xiàn)象，例如：1#孔共 注漿11次，破碎砸室1段(524-53?段設(shè)計(jì)73m3)段注漿2次(實(shí)際該段注漿186m3)，破碎砸室2 段(534-573m段設(shè)計(jì)注漿量284m3)注漿9次(實(shí)際該段注漿966m3)，由于注漿過程中鉆孔升壓 緩慢，采用分次（單次定量注漿控制在± IOOm3)定量的注漿方式；5#孔破碎桐室2段（534- 753m)第5次注漿與12#孔串漿，被迫停注，準(zhǔn)備下次的注漿工作。
[0071 ]每個(gè)鉆孔經(jīng)過定量多次注漿最終取得合格的注漿壓力。
[0072] 漿液配比：見表5、表6所示。
[0073] 表5綜合粘±水泥漿組分及用量表
[0074]
[0075] 表6單液漿配制表
[0076]
[0077] 鉆探施工工藝：
[0078] 直孔鉆孔施工:采用O 73mm鉆桿+加重鉆具+復(fù)合片鉆頭等組合鉆具；由于巖石堅(jiān) 硬，采用加壓快速鉆進(jìn)施工技術(shù)，利用加重桿與鉆挺組合，金剛石與復(fù)合片鉆頭組合，快速 通過施工，即加快了進(jìn)度，又保證了鉆孔垂直度。
[0079] 定向分支孔鉆孔施工:根據(jù)定向?qū)笔┕ざ蔚膸r性變化情況，采用不同的鉆具組 合和鉆進(jìn)速度。對于堅(jiān)硬巖石，一般不容易定向分支出新孔來，往往又回到原來的老孔位 置，運(yùn)時(shí)必須采取措施，改變鉆具組合，撤出加重鉆具，盡量少用加重鉆具，輕壓慢鉆，適當(dāng) 給壓，掌握鉆探進(jìn)度，提高鉆探定向分支的效率。
[0080] 注漿孔施工質(zhì)量：
[0081] 鉆孔質(zhì)量，地面孔位的設(shè)計(jì)是根據(jù)所注漿區(qū)域的范圍大小、機(jī)械設(shè)備、鉆塔等規(guī)格 尺寸和施工現(xiàn)場施工條件來綜合確定的，各鉆孔布孔位置在施工中進(jìn)行了復(fù)測，復(fù)測結(jié)果 均滿足規(guī)范要求。
[0082] 依據(jù)定向分支鉆孔的設(shè)計(jì)要求，鉆孔偏斜率W直孔段鉆孔為開孔點(diǎn)，W破碎砸室、 溜井和下倉為基準(zhǔn)，并且鉆孔在注漿圈徑上大體均勻分布。
[0083] 在12個(gè)主孔及38個(gè)分支孔施工過程中嚴(yán)格遵守了技術(shù)操作規(guī)程，并且及時(shí)對注漿 孔軌跡進(jìn)行監(jiān)測，采用JDT-6型巧螺測斜儀或高精度磁通口測斜儀，每20-40m測斜一次，遇 到特殊地層加密了測點(diǎn)。各注漿段注漿前都進(jìn)行了測斜，符合設(shè)計(jì)要求后，才轉(zhuǎn)入注漿工 序，確保了注漿質(zhì)量。收集、整理的鉆孔孔斜數(shù)據(jù)繪制到注漿孔斜平面投影圖上(見圖2:鉆 孔孔斜交圈平面投影圖）。各注漿鉆孔注漿段的偏斜率均小于5%。，且各水平每個(gè)鉆孔軌跡 大體均布，滿足注漿要求。
[0084] W上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上的 限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對W上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均 屬于本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，其特征在于， 具體施工步驟如下： 步驟一:地面場地平整，安設(shè)鉆機(jī)； 步驟二:開主孔，利用受控定向鉆進(jìn)技術(shù)鉆進(jìn)至指定位置； 步驟三:地面安設(shè)注漿站，配置漿液，通過注漿栗，對鉆孔注漿段進(jìn)行注漿； 步驟四：該主孔注漿合格后，用單液水泥漿等凝固性漿液封孔至施工分支孔位置深度； 步驟五:待漿液凝固強(qiáng)度滿足要求后，利用定向造孔技術(shù)使鉆孔偏離原軌跡，鉆進(jìn)至預(yù) 定位置； 步驟六:對該主孔進(jìn)行注漿至合格； 步驟七:封孔施工下一個(gè)分支孔，直至施工完成所有設(shè)計(jì)分支孔； 步驟八:鉆孔封孔； 步驟九:拆除鉆機(jī)，施工完成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，其特征在于:所述分支孔以 主孔為中心呈"梅花粧"型分布，在一個(gè)主孔基礎(chǔ)上，通過定向造孔方法，完成該主孔的多個(gè) 分支孔的施工;分支孔的數(shù)量根據(jù)需要確定，數(shù)量為2-6個(gè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，其特征在于:在鉆機(jī)鉆進(jìn)過 程中，利用測斜儀器測量鉆孔偏斜，然后利用定向儀器及定向鉆具控制鉆孔軌跡，使鉆孔鉆 進(jìn)至指定位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多分支孔地面預(yù)注漿堵水施工方法，其特征在于:封閉主孔漿液 凝固后強(qiáng)度能夠支撐鉆具，并且使定向鉆具能夠鉆入巖層，開始分支孔施工。
【文檔編號(hào)】E21D5/00GK106014419SQ201610541442
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】李云飛, 杜凱, 史貴生, 張夢歧, 邢貴坡, 薄志豐
【申請人】唐山開灤建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司