多分支孔地面預注漿堵水施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種多分支孔地面預注漿堵水施工方法，具體施工步驟如下：地面場地平整，安設鉆機；開主孔，利用受控定向鉆進技術鉆進至指定位置；地面安設注漿站，配置漿液，通過注漿泵，對鉆孔注漿段進行注漿；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；待漿液凝固強度滿足要求后，利用定向造孔技術使鉆孔按設計的分支孔軌跡鉆進至預定位置進行注漿；根據工程需要一個主孔可施工多個分支孔。本發明多分支孔地面預注漿堵水施工方法，利用特殊定向施工技術，針對地下構筑物多次施工分支鉆孔，進行地面注漿堵水與加固技術，治理礦山井巷工程水害問題，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故發生，防止設備損壞和人員的傷害。
【專利說明】
多分支孔地面預注漿堵水施工方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種地下構筑物(堵水施工方法，具體的說，是設及一種多分支孔地面 預注漿堵水施工方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著礦山井筒、井巷等地下工程建設項目的深度越來越大，井巷工程遇到 的巖層裂隙水、斷層破碎帶水等復雜的含水巖層越來越多，運些層位往往涌水量較大，影響 井巷工程施工進度和施工質量，甚至造成淹井事故。
【發明內容】
[0003] 針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種提高施工效率，降低施工成本的多 分支孔地面預注漿堵水施工方法。
[0004] 本發明所采取的技術方案是：
[0005] -種多分支孔地面預注漿堵水施工方法，
[0006] 具體施工步驟如下：
[0007] 步驟一:地面場地平整，安設鉆機；
[0008] 步驟二:開主孔，利用受控定向鉆進技術鉆進至指定位置；
[0009] 步驟=:地面安設注漿站，配置漿液，通過注漿累，對鉆孔注漿段進行注漿；
[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:待漿液凝固強度滿足要求后，利用定向造孔技術使鉆孔偏離原軌跡，鉆進 至預定位置；
[0012] 步驟六:對該主孔進行注漿至合格；
[0013] 步驟屯:封孔施工下一個分支孔，直至施工完成所有設計分支孔；
[0014] 步驟八:鉆孔封孔；
[0015]步驟九:拆除鉆機，施工完成。
[0016] 所述分支孔W主孔為中屯、呈"梅花粧"型分布，在一個主孔基礎上，通過定向造孔 方法，完成該主孔的多個分支孔的施工。分支孔的數量根據需要確定，數量為2-6個。
[0017] 在鉆機鉆進過程中，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，使鉆孔鉆進至指定位置。
[0018] 封閉主孔漿液凝固后強度能夠支撐鉆具，并且使定向鉆具能夠鉆入巖層，開始分 支孔施工。
[0019] 本發明相對現有技術的有益效果：
[0020] 本發明多分支孔地面預注漿堵水施工方法，利用特殊定向施工技術，針對礦山井 巷工程地下結構多次施工分支鉆孔，進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，防止淹井事故發生，防止設備損壞和人員的傷害。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發明多分支孔地面預注漿堵水施工方法的鉆孔孔斜交圈平面投影圖；
[0022] 圖2是本發明多分支孔地面預注漿堵水施工方法的的注漿鉆孔軌跡剖面圖。
【具體實施方式】
[0023] W下參照附圖及實施例對本發明進行詳細的說明：
[0024] 附圖1-2可知，一種多分支孔地面預注漿堵水施工方法，
[00巧]具體施工步驟如下：
[00%]步驟一:地面場地平整，安設鉆機；
[0027] 步驟二:開主孔，利用受控定向鉆進技術鉆進至指定位置；
[0028] 步驟=:地面安設注漿站，配置漿液，通過注漿累，對鉆孔注漿段進行注漿；
[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:待漿液凝固強度滿足要求后，利用定向造孔技術使鉆孔偏離原軌跡，鉆進 至預定位置；
[0031 ]步驟六:對該主孔進行注漿至合格；
[0032] 步驟屯:封孔施工下一個分支孔，直至施工完成所有設計分支孔；
[0033] 步驟八:鉆孔封孔；
[0034] 步驟九:拆除鉆機，施工完成。
[0035] 所述分支孔W主孔為中屯、呈"梅花粧"型分布，在一個主孔基礎上，通過定向造孔 方法，完成該主孔的多個分支孔的施工。分支孔的數量根據需要確定，數量為2-6個。
[0036] 在鉆機鉆進過程中，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，使鉆孔鉆進至指定位置。
[0037] 封閉主孔，漿液凝固后強度能夠支撐鉆具，并且使定向鉆具能夠鉆入巖層，開始分 支孔施工。
[0038] 本發明多分支孔地面預注漿堵水施工方法，利用特殊定向施工技術，針對井下溜 坡砸室系統多次施工分支鉆孔，進行地面注漿堵水與加固技術，治理鐵礦井巷工程水害問 題，提高施工效率，降低施工成本，防止淹井事故發生，防止設備損壞和人員的傷害。
[0039] 在地面預注漿工程加固大型地下砸室時，首先在地面按設計布置注漿鉆孔，其次 利用地面鉆孔分別進行定向分支鉆孔施工，根據所需要注漿部位進行分支鉆孔施工，為保 證鉆孔水平軌跡能到達分支孔注漿祀域，需有一定的垂直段高來施工分支段，根據需要的 水平距離來確定垂直段高。完成一個分支孔的注漿任務后再封孔至分支段高施工下一分支 孔進行注漿，直至完成所分支孔及注漿任務。
[0040] 在河北鋼鐵集團司家營田興鐵礦主井區溜破系統注漿實例結合附圖對本發明作 進一步闡述。
[0041] 首先在地面布置12個注漿鉆孔，針對溜坡砸室部位布置了 6個鉆孔;針對溜井部位 布置了 6個鉆孔。其次利用地面鉆孔分別進行定向分支鉆孔施工，根據所需要注漿部位進行 分支鉆孔施工，1個鉆孔施工3-4個分支鉆孔。
[0042] 為保證鉆孔水平軌跡能到達分支孔注漿祀域，需有一定的垂直段高來施工分支 段，根據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 為注漿段高上界(524m) W上100m，即424m處。
[0043] 1、3、5號注漿鉆孔施工方法:鉆孔先采用直孔方式鉆進至573m，完成注漿任務，然 后封孔至424m，采用定向鉆進工藝施工分支孔，分支孔鉆進至標高524m到達設計的注漿區 域，524m-573m段為注漿段，采用直孔形式。完成一個分支孔的注漿任務后再封孔至424m施 工下一分支孔進行注漿，直至完成所分支孔及注漿任務。
[0044] 2、4、6號注漿鉆孔施工方法:鉆孔先采用直孔鉆進完成破碎砸室和下部礦倉的注 漿任務，然后封孔至424m，采用定向鉆進工藝施工分支孔。分支孔鉆進至524m到達設計的注 漿區域，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。完成一個 分支孔的注漿任務后再封孔至424m施工下一分支孔進行注漿，直至完成所分支孔及注漿任 務。
[0045] 7-12號注漿鉆孔施工方法:鉆孔先采用直孔鉆進完成溜井的注漿任務，完成溜井 注漿任務后封孔至424m，采用定向鉆進工藝施工分支孔，分支孔鉆進至深度524m到達設計 的注漿區域，524m-573m段為注漿段，采用直孔形式。完成一個分支孔的注漿任務后再封孔 至424m施工下一分支孔進行注漿，直至完成所分支孔及注漿任務，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為各個孔的分支孔。
[004引圖中：13為:分支孔祀點；14為:分支孔軌跡
[0049] 15為:主孔鉆孔軌跡;16為:分支孔鉆孔點
[(K)加]17為:鉆機支架。
[0051] 鉆孔結構(見表1)
[0052] 表1注漿鉆孔結構表 [0化3]
[0054] 注漿段高的劃分
[0055] 根據注漿設計，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注漿工藝、含水層特征、巖性W及注漿設備、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造孔工程量統計表
[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、止漿塞；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、復注。
[0067] 注漿施工參數，注漿參數包括終壓、終量、穩定時間、注入量。
[0068] 注漿段按靜水壓力的2.5-4.0倍，當注漿壓力達到終壓及終量Q《25化/min時，繼 續注入時間不低于20min，漿液注入量達到設計值95 % W上為合格標準。
[0069] 工程注漿段設計粘±漿注漿總量為31220m3。工程實際完成粘±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量，對重點層段有所側重，為井筒 隔水帷幕的形成奠定了充足的基礎。實際注漿總量比設計總量超出7742m3。
[0070] 在實際施工過程中發現個別孔段注漿升壓非常緩慢，并有串漿現象，例如：1#孔共 注漿11次，破碎砸室1段(524-53?段設計73m3)段注漿2次(實際該段注漿186m3)，破碎砸室2 段(534-573m段設計注漿量284m3)注漿9次(實際該段注漿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，準備下次的注漿工作。
[0071 ]每個鉆孔經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+復合片鉆頭等組合鉆具；由于巖石堅 硬，采用加壓快速鉆進施工技術，利用加重桿與鉆挺組合，金剛石與復合片鉆頭組合，快速 通過施工，即加快了進度，又保證了鉆孔垂直度。
[0079] 定向分支孔鉆孔施工:根據定向導斜施工段的巖性變化情況，采用不同的鉆具組 合和鉆進速度。對于堅硬巖石，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，運時必須采取措施，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 給壓，掌握鉆探進度，提高鉆探定向分支的效率。
[0080] 注漿孔施工質量：
[0081] 鉆孔質量，地面孔位的設計是根據所注漿區域的范圍大小、機械設備、鉆塔等規格 尺寸和施工現場施工條件來綜合確定的，各鉆孔布孔位置在施工中進行了復測，復測結果 均滿足規范要求。
[0082] 依據定向分支鉆孔的設計要求，鉆孔偏斜率W直孔段鉆孔為開孔點，W破碎砸室、 溜井和下倉為基準，并且鉆孔在注漿圈徑上大體均勻分布。
[0083] 在12個主孔及38個分支孔施工過程中嚴格遵守了技術操作規程，并且及時對注漿 孔軌跡進行監測，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。各注漿段注漿前都進行了測斜，符合設計要求后，才轉入注漿工 序，確保了注漿質量。收集、整理的鉆孔孔斜數據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%。，且各水平每個鉆孔軌跡 大體均布，滿足注漿要求。
[0084] W上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明的結構作任何形式上的 限制。凡是依據本發明的技術實質對W上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均 屬于本發明的技術方案范圍內。
【主權項】
1. 一種多分支孔地面預注漿堵水施工方法，其特征在于， 具體施工步驟如下： 步驟一:地面場地平整，安設鉆機； 步驟二:開主孔，利用受控定向鉆進技術鉆進至指定位置； 步驟三:地面安設注漿站，配置漿液，通過注漿栗，對鉆孔注漿段進行注漿； 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:待漿液凝固強度滿足要求后，利用定向造孔技術使鉆孔偏離原軌跡，鉆進至預 定位置； 步驟六:對該主孔進行注漿至合格； 步驟七:封孔施工下一個分支孔，直至施工完成所有設計分支孔； 步驟八:鉆孔封孔； 步驟九:拆除鉆機，施工完成。2. 根據權利要求1所述多分支孔地面預注漿堵水施工方法，其特征在于:所述分支孔以 主孔為中心呈"梅花粧"型分布，在一個主孔基礎上，通過定向造孔方法，完成該主孔的多個 分支孔的施工;分支孔的數量根據需要確定，數量為2-6個。3. 根據權利要求1所述多分支孔地面預注漿堵水施工方法，其特征在于:在鉆機鉆進過 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 進至指定位置。4. 根據權利要求1所述多分支孔地面預注漿堵水施工方法，其特征在于:封閉主孔漿液 凝固后強度能夠支撐鉆具，并且使定向鉆具能夠鉆入巖層，開始分支孔施工。
【文檔編號】E21D5/00GK106014419SQ201610541442
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】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(集團)有限責任公司