【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，属于地下水资源保护。
技术介绍
1、煤炭地下开采不可避免引起上覆岩层移动与破坏，从而在覆岩中形成导水裂隙，导致地下水资源漏失，并可能进一步引发地表沙漠化加剧、植被稀疏等一系列生态环境问题。因此，如何修复覆岩隔水层裂隙，封堵地下水漏失通道，实现地下水资源保护是西北生态脆弱矿区亟须解决的工程难题。
2、公开号为cn113250184a的现有技术中，记载了中一种基于微生物矿化作用的岩体多尺度裂隙的联合修复方法，包括如下步骤：在毫米级或者厘米级以上的表面主裂隙中置入注浆管；利用注浆设备依次将混合浆a、混合浆b、微生物混合液均匀注入深部裂隙；混合浆a通过将以重量份计的原位岩砂，菱镁矿粉，尿素溶液，以及脲酶溶液混合搅拌均匀获得；混合浆b通过将原位岩砂，石灰石粉，尿素溶液，以及巴氏芽孢杆菌菌液混合搅拌均匀获得；微生物混合液通过将石灰石，尿素溶液，以及菌液混合搅拌均匀获得；其实施缓慢，且修复效果不可控，同时如果环境中含有大量的水则无法确保微生物的修复效果。
3、蒙脱石遇水具有一定的膨胀性，但由于蒙脱石与ca2+吸附能力比na+要强，所以自然界中存在的蒙脱石一般为钙蒙脱石，而钙蒙脱石遇水膨胀体积远小于钠质蒙脱石。因此，将钙蒙脱石改性为钠质蒙脱石可显著提高蒙脱石的膨胀体积，利用钠质蒙脱石膨胀体积更大的特性封堵、充填隔水层裂隙，是实现隔水层裂隙原位修复与地下水资源保护的有效途径。因此，有必要开展富含钙蒙脱石隔水层采动裂隙修复方法的专门设计。
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1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其步骤简单，使用方便，能够快速有效的封堵裂隙，达到隔水层裂隙原位修复与地下水资源保护的目的。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
3、步骤1.当采动破坏隔水岩层组产生导水裂隙导致含水层水涌入井下时，对隔水岩层组岩石进行钻孔取样，测试隔水岩层组岩石的化学成分和矿物成分，识别出富含钙蒙脱石隔水层的层位；
4、步骤2.探测富含钙蒙脱石隔水层裂隙位置，在富含钙蒙脱石隔水层裂隙区域对应地表施工钠化剂注入孔；
5、步骤3.通过钠化剂注入孔，将钠化剂注入富含钙蒙脱石隔水层裂隙，从而提高裂隙区域的钠离子浓度，钠离子进入钙蒙脱石层间中，置换出钙离子，从而进行蒙脱石钠化改性，利用钠质蒙脱石遇水后高膨胀体积的特性，使裂隙区域的钠化改性蒙脱石膨胀并相互挤压从而有效封堵隔水层裂隙，实现隔水层裂隙原位修复与地下水资源保护。
6、进一步，所述富含钙蒙脱石隔水层裂隙位置采用三维钻井与三维地震测量相结合的方法获取。
7、进一步，所述钠化剂注入孔内布设有防钠溶液腐蚀管，以避免钠化剂在注入过程中渗入非钠化改性区域造成钠化剂浪费。
8、进一步，所述钠化剂包括焦磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、氯化钠、三聚磷酸钠、氢氧化钠、多聚磷酸钠。
9、进一步，钠化剂注入孔根据需要布置，使钠化剂先注入裂隙中，再根据需要布设钠化剂注入孔将钠化剂注入裂隙的岩石内，以提高钠化改性蒙脱石膨胀的体积，提高隔水层裂的封堵效果。
10、进一步，富含钙蒙脱石隔水层的判定标准为，隔水层内粘土矿物含量大于20％，粘土矿物中蒙脱石含量大于30％。
11、进一步，钠化剂的浓度用量根据选择使用的钠化剂种类决定，钠化剂持续注入，当导水裂隙完全被钠蒙脱石遇水膨胀充填封堵，隔水层被修复后停止注入钠化剂。
12、进一步，所述测试隔水岩层组岩石的化学成分和矿物成分采用x射线荧光光谱仪和x射线衍射仪进行测试。
13、进一步，钠化剂注入孔包括垂直钻孔、倾斜钻孔、水平钻孔或者以上不同钻孔形式的复合使用，具体钻孔形式根据富含钙蒙脱石隔水层裂隙区域对应的地面适合布置钻孔设备的位置确定；当裂隙区面积集中的情况，则通过多个水平钻孔将裂隙区包围起来，之后对包围裂隙区的富含钙蒙脱石隔水层进行钠化剂的注入，完成区域性的保水封堵。
14、有益效果：
15、本专利技术根据粘土隔水层含蒙脱石的特性，在富含钙蒙脱石隔水层裂隙区域注入钠化剂，利用钙蒙脱石隔水层内蒙脱石层间域阳离子的可交换性，使水化钠离子进入蒙脱石层间，置换出水化钙离子，实现蒙脱石钠化改性，增大蒙脱石遇水膨胀体积，从而封堵隔水层裂隙，可为我国西北生态脆弱矿区煤炭开采水资源保护提供保障。其方法科学可靠，步骤简单，使用方便。
16、与现有技术相比，具有以下优点：
17、(1)有针对性的在富含钙蒙脱石隔水层裂隙区域注入钠化剂，将钙蒙脱石钠化改性，增大蒙脱石遇水体积膨胀的特性，实现隔水层裂隙原位修复，整个修复过程工程量小，且不干扰井下采掘生产，可为我国西北生态脆弱矿区地区(如榆神府煤田)，提供一种新的隔水层修复与地下水资源保护思路。
18、(2)可供选择的钠化剂多样，如焦磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、氯化钠、三聚磷酸钠、氢氧化钠、多聚磷酸钠等钠质化学溶液。特别是碳酸钠和氯化钠等可大规模批量生产，价格便宜。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述富含钙蒙脱石隔水层裂隙位置采用三维钻井与三维地震测量相结合的方法获取。
3.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述钠化剂注入孔内布设有防钠溶液腐蚀管，以避免钠化剂在注入过程中渗入非钠化改性区域造成钠化剂浪费。
4.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述钠化剂包括焦磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、氯化钠、三聚磷酸钠、氢氧化钠、多聚磷酸钠。
5.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：钠化剂注入孔根据需要布置，使钠化剂先注入裂隙中，再根据需要布设钠化剂注入孔将钠化剂注入裂隙的岩石内，以提高钠化改性蒙脱石膨胀的体积，提高隔水层裂的封堵效果。
6.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：富含钙蒙脱石隔水层的判定标准
7.根据权利要求4所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：钠化剂的浓度用量根据选择使用的钠化剂种类决定，钠化剂持续注入，当导水裂隙完全被钠蒙脱石遇水膨胀充填封堵，隔水层被修复后停止注入钠化剂。
8.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述测试隔水岩层组岩石的化学成分和矿物成分采用X射线荧光光谱仪和X射线衍射仪进行测试。
9.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：钠化剂注入孔包括垂直钻孔、倾斜钻孔、水平钻孔或者以上不同钻孔形式的复合使用，具体钻孔形式根据富含钙蒙脱石隔水层裂隙区域对应的地面适合布置钻孔设备的位置确定；当裂隙区面积集中的情况，则通过多个水平钻孔将裂隙区包围起来，之后对包围裂隙区的富含钙蒙脱石隔水层进行钠化剂的注入，完成区域性的保水封堵。
...【技术特征摘要】
1.一种富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述富含钙蒙脱石隔水层裂隙位置采用三维钻井与三维地震测量相结合的方法获取。
3.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述钠化剂注入孔内布设有防钠溶液腐蚀管，以避免钠化剂在注入过程中渗入非钠化改性区域造成钠化剂浪费。
4.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：所述钠化剂包括焦磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、氯化钠、三聚磷酸钠、氢氧化钠、多聚磷酸钠。
5.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层钠化改性修复采动裂隙方法，其特征在于：钠化剂注入孔根据需要布置，使钠化剂先注入裂隙中，再根据需要布设钠化剂注入孔将钠化剂注入裂隙的岩石内，以提高钠化改性蒙脱石膨胀的体积，提高隔水层裂的封堵效果。
6.根据权利要求1所述的富含钙蒙脱石隔水层...
【专利技术属性】
技术研发人员：张树娟，于洋，夏红春，朱炯，车驰远，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：
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