[发明专利]强水力联系下注浆堵水的方法及装置

说明书

本发明公开了一种强水力联系下注浆堵水的方法及装置，包括通过采空积水区物探情况，获得水力通道的位置，并依据水力通道的位置设计钻场的位置及注浆钻孔的参数；根据所述钻孔的参数，进行钻孔作业并进行孔口管下设；孔口管下设完毕后，进行注浆作业；待注浆结束凝固后，使用清水对钻孔进行耐压试验。本发明提供一种强水力联系下注浆堵水的方法及装置，通过对水力通道的注浆封堵，消除不明采空区的水害隐患。

技术领域

本发明属于煤矿采空区水害综合防治领域，特别涉及强水力联系下注浆堵水的方法及装置。

背景技术

注浆堵水技术是矿井水灾害治理的重要手段，由于岩体具有结构多样、各向异性、水文地质条件差异性大等特点，对于矿井水害注浆治理提出了严峻挑战。注浆理论是在流体力学、水力学、固体力学等的理论基础上发展起来的，对浆液的流动形式和凝固过程进行分析过程。实际上，浆液在地层中的流动形式多样，而且这些运动形式伴随着地层性质的变化、浆液的性质和压力的变化而不断改变或并存，且地面下包含了多种地质层，特别是在第四系冲洪积层中，钻孔注浆堵水更为困难；目前，随着复杂地质环境条件下钻探的增多，钻杆部分磨损严重，造成了钻杆的报废，甚至造成井下钻具失效或出现事故。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种强水力联系下注浆堵水的方法及装置，通过对水力通道的注浆封堵，消除不明采空区的水害隐患。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

强水力联系下注浆堵水的方法，包括以下步骤：

通过采空积水区物探情况，获得水力通道的位置，并依据水力通道的位置设计钻场的位置及注浆钻孔的参数；

根据所述钻孔的参数，进行钻孔作业并进行孔口管下设；

孔口管下设完毕后，进行注浆作业；

待注浆结束凝固后，使用清水对钻孔进行耐压试验；

所述钻孔作业中采用分段式循环注浆法，包括以下步骤：

①使用开口钻头进行开孔，钻孔出现不返水的现象时立即停止钻进，提钻并准确丈量钻杆余尺；

②若钻杆和钻头均未堵塞，则判定为钻孔漏水，需对孔壁周围进行注浆加固；

③孔壁加固后，若钻孔开始返水，继续实施钻进，钻孔钻进至预设位置前进行最后一次注浆加固孔壁；

④钻孔最后一次孔壁加固结束后使用比开口钻头小一号的钻头进行扫孔；

⑤然后下设小于钻孔孔径的孔口管，且孔口管下设长度不大于孔深的一半深度。

进一步的，所述施工设置混凝土基础，本次注浆钻孔包含若干个钻孔，且所述钻孔按单排孔布置，且开孔位置均位于混凝土基础上。

进一步的，设计布置注浆钻孔10个，终孔位置间距4.5m～10m，孔深20.3m～35.5m。

进一步的，注浆作业时，使用注浆泵向钻孔内注入水泥浆液，直待压力达到3MPa且维持时间不少于3分钟后，方可停止注浆；

第一次注浆结束8h后水泥已凝固，进行第二次注浆直至孔壁周围岩石裂隙充满水泥浆；

注浆结束待凝固16h后，使用清水对钻孔进行耐压试验，试验压力控制为3MPa，如果试验压力维持3MPa持续时间不少于30min，则该孔注浆工作结束。

进一步的，所述注浆包括三级水灰比的浆液，所述浆液的水灰重量比分别为2:1、1:1、0.5:1。

进一步的，所述浆液包括水泥浆和/或掺合料；所述掺合料为砂、水玻璃、大豆和石子。