一種透巷道地面鉆孔套管封固裝置及其操作工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦防治水、煤井基建工程鉆孔施工領域，尤其涉及一種透巷道地面鉆孔套管封固裝置及其安全操作工藝。
【背景技術】
[0002]對于受地下水威脅嚴重的大水礦區，往往把對威脅煤層開采的高壓含水層進行疏水降壓作為治理水害的主要手段之一，需要施工一定數量的排水鉆孔，通過鉆孔內排水套管和井下巷道內與排水套管連接的排水系統，把井下水倉內儲存的地下水排至地面，此時鉆孔套管起到排水管的作用；有時為了滿足井下工作面注漿改造的需要，要在地面施工一定數量的注漿鉆孔，通過注漿鉆孔內的套管把地面造漿站配制好的水泥漿或其它漿液輸送到井下巷道的注漿管路中，經注漿鉆孔把這些漿液注入到含水層內，達到注漿堵水的目的。此時鉆孔套管起到輸漿管的作用；當需要在井下新開拓的工作面增加供電能力時，有時為了減少成本，往往在工作面巷道正上方地面上施工透巷道電纜鉆孔，把供電線纜通過鉆孔套管輸送到井下工作面。此時鉆孔套管起到保護線纜的護壁管的作用。
[0003]對上述各類透巷道鉆孔套管的封固，均因為在巷道頂部鉆孔位置無法止漿或止漿失敗，造成鉆孔內孔壁和套管之間注入的漿液部分流失甚至全部流失進入到巷道內；或者孔內一旦有涌水現象時，鉆孔內注入的漿液隨涌水流失進入到巷道內，因為止漿失敗造成鉆孔涌水也難以被封堵。上述鉆孔內注入的漿液的流失，使套管周圍沒有封固材料固定套管，會使套管出現懸垂、晃動且暴露在空氣中，或鉆孔內由涌水時套管浸泡在水中。套管因懸垂晃動會出現斷裂，暴露在空氣或浸泡在水中會出現嚴重的銹蝕現象，減少套管使用壽命。上述問題的出現，導致施工的鉆孔難以正常工作甚至報廢，嚴重影響煤礦正常生產甚至因地下水來不及排出而威脅煤礦安全。
[0004]為避免上述問題的出現，有的施工單位不敢施工透巷道鉆孔，而是在地面施工鉆孔到巷道同一標高的地層，然后開拓新的巷道尋找鉆孔，不僅造成大量經濟和時間的浪費，在開拓巷道時同樣存在著安全問題。
【發明內容】
[0005]本發明目的就是為了解決上述問題，提出了一種透巷道地面鉆孔套管封固裝置及其操作工藝。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]一種透巷道地面鉆孔套管封固裝置，包括:套管、鉆孔注漿細管、注漿細管I和注漿細管II ;
[0008]所述套管設置在巷道鉆孔內，套管一側敷設一路鉆孔注漿細管，并同套管一同下入鉆孔內，在巷道頂板套管和兩側孔壁之間分別下入注漿細管I和注漿細管II，兩路注漿細管伸入到鉆孔內的高度不同，注漿細管I和注漿細管II分別連接流量表和閥門，在巷道頂板鉆孔孔壁與套管之間的環狀間隙內逐層搗入止漿材料，依次通過注漿細管I和注漿細管II分別向鉆孔內注入速凝漿液，形成漿液固結體止漿層I和漿液固結體止漿層II，在漿液固結體止漿層II的上面注入鉆孔套管漿液封固體。
[0009]所述注漿細管I伸入到鉆孔內的高度為2?3m，注漿細管II伸入到鉆孔內的高度為5?7m。
[0010]所述和注漿細管I和注漿細管II入到鉆孔內的高度在巷道頂板巖石完整時取下限值，不完整時取上限值。
[0011 ] 所述止漿材料包括編制袋和速凝劑；編織袋和速凝劑交替使用。
[0012]所述止漿材料進入鉆孔間隙的高度與修整后的鉆孔環狀間隙深度相同。
[0013]所述注漿細管I和注漿細管II向鉆孔內注入的液面高度均不超過注漿細管在鉆孔內的高度。
[0014]一種透巷道地面鉆孔套管封固裝置的操作工藝，包括如下步驟:
[0015](I)施工透巷道鉆孔，在透巷道時，要求鉆孔孔壁內無涌水或有少量涌水現象，孔壁無坍塌現象；
[0016](2)修整巷道頂板鉆孔孔壁，使修整后的鉆孔孔壁與套管之間的環狀間隙規整均勻；
[0017](3)在巷道頂板套管和孔壁之間分別下入注漿細管I和注漿細管II，兩路注漿細管伸入到鉆孔內的高度不同；
[0018](4)在巷道頂板修整后的環狀間隙內逐層搗入止漿材料；
[0019](5)上述止漿材料安裝完畢后，進行止漿效果檢查；
[0020](6)止漿材料安裝合格后，通過注漿細管I向鉆孔內注入速凝漿液，第一次注漿加固形成漿液固結體止漿層I;
[0021](7)通過注漿細管II向鉆孔內第二次注入速凝漿液，第二次注漿加固繼續形成漿液固結體止漿層II ;
[0022](8)上述工作完成后，在地面通過鉆孔注漿細管向鉆孔內注入水泥漿，水泥漿凝固后形成鉆孔套管漿液封固體；水泥漿液在鉆孔孔口返出后停止注漿，候凝；
[0023](9)候凝結束后，在井下巷道內把出露于巷道的鉆孔套管在設定高度割斷，并焊接同規格的橫向套管；
[0024]若是電纜孔，則在巷道內直接根據需要在設定高度割斷出露部分的套管并連接電纜保護裝置即可。
[0025]所述步驟(4)中，止漿材料由編制袋和速凝劑組成，編織袋和速凝劑交替使用；止漿材料進入鉆孔間隙的高度與修整后的鉆孔環狀間隙深度相同。
[0026]所述步驟(5)中，止漿效果檢查的具體方法為:
[0027]可通過注漿細管I向鉆孔內注入稀水泥漿，若止漿材料處有滲漏現象，重新對止漿材料進行安裝，直到無滲漏為止；
[0028]當鉆孔內有少量涌水現象時，不需通過注漿細管I注入稀水泥漿，直接觀察孔內涌水是否通過止漿材料處滲漏，如果無滲漏，則止漿合格，否則重新安裝止漿材料。
[0029]所述步驟(6)和步驟(7)中，兩次速凝漿液的注漿量根據注漿細管進入鉆孔內的高度所控制的鉆孔和套管之間的環狀間隙與相應注漿管的容積之和確定；注漿細管I和注漿細管II向鉆孔內注入的液面高度均不超過注漿細管在鉆孔內的高度，每次注漿必須連續完成，中間不得停頓。
[0030]本發明的有益效果是:
[0031](I)本發明解決了因為巷道頂板處鉆孔止漿失敗造成鉆孔內注入的漿液的流失，使套管周圍沒有封固材料固定套管，使套管因懸垂、晃動出現的套管斷裂現象。
[0032](2)本發明解決了因鉆孔套管封固漿液流失掉使套管暴露在空氣或浸泡在水中出現的嚴重銹蝕現象。
[0033](3)避免了以往不敢施工透巷道鉆孔，而是先施工鉆孔，再開拓巷道尋找鉆孔套管帶來的經濟和時間浪費，以及開拓新巷道帶來的安全問題。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明透巷道地面鉆孔套管封固裝置結構示意圖；
[0035]圖2為第一次注漿形成孔內漿液固結體止漿層原理示意圖；
[0036]圖3為第二次注漿形成孔內漿液固結體止漿層原理示意圖；
[0037]圖4為通過鉆孔注漿細管向鉆孔內注漿對套管進行封固原理示意圖；
[0038]圖5為透巷道地面鉆孔套管封固最終完成結構示意圖。
[0039]其中，I鉆孔孔壁，2鉆孔注漿細管，3套管，4鉆孔，5注漿細管I，6止漿材料，7流量表I，8閥門I，9閥門II，10流量表II，11注漿細管II，12漿液固結體止漿層I，13漿液固結體止漿層II，14鉆孔套管漿液封固體，15修整后鉆孔環狀間隙。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明:
[0041]如圖1-圖5所示，一種透巷道地面鉆孔套管封固裝置，包括:套管3、鉆孔注漿細管2、注漿細管I 5和注漿細管II 11 ;
[0042]套管3設置在巷道鉆孔4內，套管3 —側敷設一路鉆孔注漿細管2，并同套管3 —同下入鉆孔4內，在巷道頂板套管3和兩側孔壁之間分別下入注漿細管I 5和注漿細管II 11，兩路注漿細管伸入到鉆孔4內的高度不同，注漿細管I 5和注漿細管II 11分別連接流量表I 7、閥門I 8和流量表II 10、閥門II 9，在巷道頂板鉆孔孔壁I與套管3之間的環狀間隙內逐層搗入止漿材料6，依次通過注漿細管I 5和注漿細管II 11分別向鉆孔4內注入速凝漿液，形成漿液固結體止漿層I 12和漿液固結體止漿層II 13，在漿液固結體止漿層II 13的上面注入鉆孔套管漿液封固體14。
[0043]上述透巷道地面鉆孔套管封固裝置的操作步驟如下:
[0044]1、首先是施工透巷道鉆孔4，要求在透巷道時，鉆孔孔壁I內無涌水或有少量涌水現象，孔壁無坍塌現象。孔內套管3座在巷道底板上。隨鉆孔套管3—側敷設一路鉆孔注漿細管2，并同套管3 —同下入鉆孔4內。鉆孔注漿細管2底口位于鉆孔4底部，其標高要高于注漿細管II 11的上口位置5m左右。
[0045]2、修整巷道頂板鉆孔孔壁1，使修整后的鉆孔孔壁I與套管3之間的環狀間隙規整均勻，修整深度為0.3?0.5m。巷道頂板巖石完整時修整深度為0.3m，不完整時修整深度為 0.5mο
[0046]3、下入注漿細管。在巷道頂板套管3和孔壁之間分別下入兩路注漿細管，要求兩路注漿細管伸入到鉆孔4內的高度不同。注漿細管分別連接流量表和閥門。注漿細管直徑由鉆孔孔壁I及孔內套管3外徑之間的間隙決定，必須保證注漿細管能順利插入到鉆孔4和套管3之間的環狀間隙內。注漿細管I 5插入高度為2?3m左右，注漿細管II 11插入高度為5?7m左右。插入深度巷道頂板巖石完整時取下限值，不完整時取上限值。
[0047]4、安裝止漿材料6。在巷道頂板修整后的環狀間隙內逐層搗入止漿材料6。止漿材料6分別由編制袋和速凝劑組成。一層編織袋一層速凝劑交替使用。速凝劑選用煤礦錨桿支護用的錨固劑，錨固劑被濕潤后搗入環狀間隙。止漿材料6進入鉆孔間隙的高度與修整后的鉆孔環狀間隙15深度相同。
[0048]5、止漿效果檢查。上述止漿材料6安裝完畢后，可通過注漿細管I 5向鉆孔4內注入稀水泥漿，水泥漿密度控制在1.4g/cm3左右。若止漿材料6處有滲漏現象，要重新對止漿材料6進行安裝，直到無滲漏為止。當鉆孔4內有少量涌水現象時，也可以不通過注漿細管I 5注入稀水泥漿，直接觀察孔內涌水是否通過止漿材料6處滲漏。無滲漏時方為止漿合格，否則重新安裝止漿材料6。
[0049]6、第一次注漿加固形成漿液固結體止漿層I 12。止漿材料6安裝合格后，通過注漿細管I 5向鉆孔4內注入速凝漿液。本次注漿目的是利用注入的速凝漿液凝固后具有一定結石強度的特性