一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法技术

本发明专利技术公开了一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法，所述的治理方法包括以下步骤：注浆设计：注浆段高可根据井检孔资料，结合含水层厚度、含水层数量等因素综合确定，一般为30m/段～50m/段，单个段高不宜大于100m，可采用分段注浆法，实现单次大段高治理多个含水层，注浆孔数应根据注浆浆液扩散半径和帷幕厚度确定，一般浆液有效扩散半径8m～12m，钻孔数量一般6个～8个，工作面注浆压力设计宜按静水压力的2～4倍计算，本方法是治理孔隙含水地层唯一方法，治理效果好，堵水率高，注浆工期短，注浆段高大，工序转换少，应用推广价值高。应用推广价值高。

【技术实现步骤摘要】
一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法


[0001]本技术涉及矿山防治水
，具体为一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法。

技术介绍

[0002]随着矿山建设施工技术日新月异地发展和我国西部煤炭资源的大规模开发，在竖井建设中，常常会遇到地层裂隙水、孔隙水、岩溶水、构造水等，往往这些地层水源丰富，涌水量大，一旦处理不好，可能造成淹井和人员伤亡事故，并严重制约矿井建设工期。
[0003]在我国西部陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、新疆等资源矿区，竖井主要穿越第三纪、白垩纪、侏罗纪等年代的孔隙型含水软岩地层，其有效孔隙度一般在5
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30%之间，最常见者为10
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25%，其具有强富水和良好的导水能力。而地层裂隙水，其裂隙率一般在3
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10%之间，裂隙开度相对较大。在采用普通法施工的竖井施工过程中，对于含水层的治理一般采用工作面预注浆的方法。预注浆方法对于裂隙水、岩溶水、构造水的地层，治理经验丰富、治理效果比较好，但对于孔隙水地层的治理方法和经验尚缺乏。由于常用的注浆材料为水泥浆液、粘土浆液都为颗粒性材料，而孔隙含水层其孔径较小，颗粒性材料很难进入孔隙，从而注浆堵水效果差；裂隙水、构造水，其裂隙开度相对较大，颗粒性材料能很好进入裂隙并能充填密实，注浆堵水效果好。目前竖井工作面孔隙含水地层治理技术存在注浆工艺落后、浆液注入困难、注浆堵水效果差、注浆段高小、工序转换频繁、注浆工期长等突出问题。
[0004]为此，提出一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法。<br/>
技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法，所述的治理方法包括以下步骤：S1、注浆设计：注浆段高可根据井检孔资料，结合含水层厚度、含水层数量等因素综合确定，一般为30m/段～50m/段，单个段高不宜大于100m，可采用分段注浆法，实现单次大段高治理多个含水层，注浆孔数应根据注浆浆液扩散半径和帷幕厚度确定，一般浆液有效扩散半径8m～12m，钻孔数量一般6个～8个，工作面注浆压力设计宜按静水压力的2～4倍计算，注浆材料选择单液水泥浆和化学浆液，注浆量按照裂隙率和孔隙率分别计算；S2、混凝土止浆垫施工；混凝土止浆垫应与井壁一同浇筑；S3、搭设钻机平台，埋设止水套管；S4、止浆岩帽加固；通过注浆钻孔采用同等注浆材料进行加固；S5、注浆钻孔施工；使用钻机进行孔洞的钻孔；S6、进行单液水泥浆注浆；先采用单液水泥浆进行小裂隙以上地层的注浆堵水，并符合单液水泥浆注浆结束标准；
S7、进行化学浆液注浆；采用改性尿醛树脂浆液，按照甲液与乙液配合比，首先对2台三缸注浆机进行改造，使其中一缸吸乙液并安装控制阀门调节吸液量，另外两缸吸甲液；第二步，按照配合比，通过地面注浆机进行试配，将注浆机调整到最大流量同时采用高压力注浆，调整乙液控制阀门，满足浆液絮凝时间和结石体强度后，再进行地层注浆；第三步，采用双机、双孔注浆，将化学浆液分孔、分次定量注入；根据设计注浆量，各孔实行定量均匀分配，实行单孔分三次压入，候凝固化时间间隔8h，初次注入量为单孔总量的一半，连续注浆，中途不间断，扫孔二次、三次量为剩余量的一半，复注提高地层堵水率；S8、重复以上程序，逐段向下延深注浆，从而实现施工一个工作面治理多个含水层段；S9、封水效果检验：化学浆液注入量应符合设计要求；施工检查钻孔的数量不少于3个，且单孔涌水量应小于1.5m3/h，认为本次注浆达到封水效果。
[0007]优选的：在所述步骤S2中，混凝土止浆垫的厚度宜为1.5m～3m。
[0008]优选的：在所述步骤S3中，止水套管长度不得小于20m，止水套管应进行耐压试验，其试验压力不应小于注浆压力的1.2倍。
[0009]优选的：在所述步骤S4中，止浆岩帽厚度不得于小20m，其加固压力不应小于注浆压力的1.2倍。
[0010]优选的：在所述步骤S5中，注浆钻孔施工中，在水压大于3MPa岩层中，岩层中探放水钻孔和注浆钻孔超前距不得小于25m，钻孔涌水量达到10m3/h时应停止钻进。
[0011]优选的：在所述步骤S7中，甲液主要成分为尿醛树脂、双氮丙稀酰胺、丙稀酰胺；乙液主要成分为过硫酸胺、草酸、水；甲液由生产厂家提供，乙液是由现场配制而成（水∶草酸∶过硫酸胺=100∶1.5∶0.015；即1m3乙液=水1000Kg∶草酸15Kg∶过硫酸胺0.15Kg）。
[0012]优选的：在所述步骤S7中，甲液∶乙液=10∶3，此配方浆液的絮凝时间为40min，结石强度7MPa。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本方法是治理孔隙含水地层唯一方法，治理效果好，堵水率高，注浆工期短，注浆段高大，工序转换少，应用推广价值高。
具体实施方式
[0014]下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0015]该方法是采用颗粒性(单液水泥浆)材料+无颗粒性(化学浆液)材料，利用地面布置的注浆站，通过井筒内敷设的高压注浆管路和工作面高压阀门与止浆套管相连，采用高压力、大流量的双注浆机将浆液分段、多次压注到受注地层，从而实现工作面大段高治理裂隙、孔隙含水地层。在治理顺序上，应先进行地层裂隙水的治理，再进行地层孔隙水的治理，即先注颗粒性(单液水泥浆)材料，再注无颗粒性(化学浆液)材料。
[0016]孔径、裂隙分析：岩石中存在各种各样的孔隙,按照孔隙的大小又可以分为大孔、介孔和微孔；大孔是指直径大于50nm的孔，介孔是指直径大于2nm且小于50nm的孔，微孔是指直径小于2nm的孔。裂隙按开度大小可分为大裂隙（宽度&gt;100μm）、中裂隙（10μm～100μm）、小裂隙（1μm～10μm）和微裂隙（&lt;1μm）；其实，微裂隙与粒间孔隙已无差别。
[0017]注浆常用材料分析：按照注浆材料类型分为颗粒性材料和无颗粒性(化学浆液)材
料。常用颗粒性材料主要为水泥类和粘土类。水泥类材料颗粒大小，如1250目的超细水泥，其粒径平均为11um(11000nm)，如7000目的超细水泥，其粒径平均为1.25um(1250nm)。粘土类材料颗粒大小，泥浆膨润土75um(200目)湿筛分析余量＜3%。无颗粒性(化学浆液)材料主要采用改性脲醛树脂和马丽散等。
[0018]注浆材料与地层裂隙、孔隙的关系：根据前人研究的成果可知，孔隙直径d必须大于浆液颗粒直径D的3倍以上才能注入；国内常用水泥其粒径为0.085mm，水泥只能注入0.255mm孔隙中，要想让水泥注入更小的孔隙中，最直接的办法就是使水泥颗粒变小，采用超细水泥；以7000目的超细水泥为例，其粒径平均为1.25um(1250nm)，水泥也只能注入3.75um(3750nm)孔隙中，而孔隙中的大孔直径是指大于50nm的孔，两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竖井工作面深厚孔隙含水地层的治理方法，其特征在于，所述的治理方法包括以下步骤：S1、注浆设计：注浆段高可根据井检孔资料，结合含水层厚度、含水层数量等因素综合确定，一般为30m/段～50m/段，单个段高不宜大于100m，可采用分段注浆法，实现单次大段高治理多个含水层，注浆孔数应根据注浆浆液扩散半径和帷幕厚度确定，一般浆液有效扩散半径8m～12m，钻孔数量一般6个～8个，工作面注浆压力设计宜按静水压力的2～4倍计算，注浆材料选择单液水泥浆和化学浆液，注浆量按照裂隙率和孔隙率分别计算；S2、混凝土止浆垫施工；混凝土止浆垫应与井壁一同浇筑；S3、搭设钻机平台，埋设止水套管；S4、止浆岩帽加固；通过注浆钻孔采用同等注浆材料进行加固；S5、注浆钻孔施工；使用钻机进行孔洞的钻孔；S6、进行单液水泥浆注浆；先采用单液水泥浆进行小裂隙以上地层的注浆堵水，并符合单液水泥浆注浆结束标准；S7、进行化学浆液注浆；采用改性尿醛树脂浆液，按照甲液与乙液配合比，首先对2台三缸注浆机进行改造，使其中一缸吸乙液并安装控制阀门调节吸液量，另外两缸吸甲液；第二步，按照配合比，通过地面注浆机进行试配，将注浆机调整到最大流量同时采用高压力注浆，调整乙液控制阀门，满足浆液絮凝时间和结石体强度后，再进行地层注浆；第三步，采用双机、双孔注浆，将化学浆液分孔、分次定量注入；根据设计注浆量，各孔实行定量均匀分配，实行单孔分三次压入，候凝固化时间间隔8h，初次注入量为单孔总量的一半，连续注浆，中途不间断，扫孔二次、三次量为剩余量的一半，复注提高地层堵水率；S8、重复以上程序，逐段向下延深注浆，从而实现施工一个工...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙厚伟，江军，王申，冯广奎，汪洋，李宣立，高艳峰，孟方，刘畅，
申请(专利权)人：中煤建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：