【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及井筒水害治理方法领域，具体涉及一种井筒穿越含水层水害治理方法。
技术介绍
1、井筒被形象的称为矿井的“咽喉”，承担着矿井人员、设备、材料出入井及矿井通风的重要任务，井筒的建设进度是矿井建设的关键路线，井筒运行环境影响整个矿井的运行安全。井筒的建设方法有冻结、钻井、普通法等，其中普通法是当前井筒建设的最常用方法，普通法建井一般采用钻爆法凿岩、注浆法治理水害。
2、由于井筒一般较深，需穿越多岩层施工，且常穿越含水岩层。在进行普通法建井时，在穿越含水岩层时可采用超前预注浆或滞后注浆的方式进行井筒水害治理，预注浆是在井筒未揭露含水层前井筒停掘，在井筒掘进工作面布置钻场，施工注浆孔对含水层进行预注浆作业，预注浆治理后井筒可穿越含水层掘进。后注浆治理主要针对预注浆效果差或直接采用带水掘进(含水层不预注浆)的工况，在掘进后井壁围岩渗漏水严重的情况下，进行动水注浆作业，以封堵井壁出水点。
3、针对井筒井壁水害一般采用壁后注浆的方式，如(中国煤炭工业协会."煤矿立井井壁注浆施工规范."nb/t 10527-2021.2021-01-07.)的相关条目所述，通过在井壁施工破壁注浆孔，在动水工况下，注速凝浆液，通过浆液在壁后围岩孔裂隙中的留存以起到减水的目标。但壁后注浆治水对于水流量大、水压大及井壁混凝土质量差的工况不适用，治理的效果不理想，且容易造成混凝土井壁破裂，很多井筒经过多轮次壁后注浆治理仍不能达到预期减水效果。造成了很多井筒存在渗漏水量超标的问题，如宁夏梅花井煤矿风井、红四煤矿井筒、平煤十矿三水平风井、
技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种井筒穿越含水层水害治理方法，其能够解决立井井筒井壁较大动水流量、水压力、井壁质量差的工况下，井壁水害治理的难题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种井筒穿越含水层水害治理方法，包括以下步骤：
4、s1、收集井筒地质地层资料、含水层水文地质资料、井筒井壁渗漏水资料；
5、s2、开展资料分析，若含水层厚度在3～8m，壁后含水层为孔裂隙富水介质，且富水性相对均匀则适应本方法，否则不适应；
6、s3、当确定适应本方法后，划分内段静水注浆范围及外围疏降范围；
7、s4、依据井筒地质条件构建三维数值模型，采用数值分析的方法确定疏降孔的数量；
8、s5、基于构建的三维数值模型，采用边界积分法计算疏降孔的总水量，然后在井筒中构建排水能力足够的排水系统；
9、s6、开展疏降孔施工工作并安装一级套管；
10、s7、在疏降孔内安装二级套管，形成内段静水注浆范围；
11、s8、向内段静水注浆范围内注入浆液，由内及外形成注浆封水帷幕；
12、s9、对外围疏降范围环形条带进行注浆，形成更大范围的封水帷幕。
13、优选地，步骤s3中，划分内段静水注浆范围及外围疏降范围，内段静水注浆范围环形条带厚度为含水层厚度的8倍，外围疏降范围环形条带的宽度为含水层厚度的4倍。
14、优选地，步骤s4中，数值模型平面半径需要达到含水层厚度的100倍，疏降孔开孔位置在井壁，在含水层中间呈分散状均匀布置，试算不同的疏降孔数量条件下，内段静水注浆范围内水压疏降效果及井壁的残存涌水量，内段静水注浆范围内水压降至接近0，且井壁的残存涌水量降低99％以上时，则认为疏降孔数量合理。
15、优选地，步骤s6中，在井壁开孔，开孔深度达到井壁半径或含水层厚度的大值时停钻，下放且固定一级套管，一级套管主要用于孔口的维护，然后采用原孔套孔延伸的方式，钻至设计的内部静水注浆范围与外围疏降范围的接触边界位置停钻，此时孔深为含水层厚度得8倍，再换用小一级直径的钻头转至外围疏降范围的外边界，终孔深为含水层厚度的12倍。
16、优选地，步骤s7中，二级套管直径小于内部静水注浆范围内疏降孔直径，但大于外围疏降范围内直径，套管长度为内段静水注浆范围环形条带的宽度，即含水层厚度的8倍，安装完成后，套管的终端抵在8倍含水层厚度孔深处的变径平台上，在二级套管敞开疏水的情况下，含水层水主要通过疏降孔流出，井壁将基本无水，如此形成了一个内段静水注浆的范围。
17、优选地，步骤s8中，通过在一、二级套管的间隙注可注性较好的浆液，浆液在一级套管与二级套管、钻孔壁与二级套管的间隙渗流，且进入内段静水注浆范围内围岩孔裂隙，进而实现在内段静水注浆范围内由内及外形成注浆封水帷幕的目标。
18、优选地，步骤s9中，内段注浆范围封水帷幕形成后，关闭二级套管的阀门检查内部静水注浆范围的注浆效果，通过二级套管对外围疏降范围环形条带进行注浆，形成更大范围的封水帷幕，实现永久封堵井筒水害的目标。
19、本专利技术的有益效果在于：本专利技术专利针对井筒直接揭露且已穿越含水层的特殊工况，提出了疏降孔数量及治理控制范围的确定方法；另采用疏降孔施工完成后在其内直接安装深长套管，人工形成内段较大范围的静水无压区域；利用二级套管外的间隙可较轻松实现内段注浆，不用再另外施工浅部的注浆孔；另外钻孔全程设计在含水层中施工，可大幅增加外围疏降的效果。
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1.一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S3中，划分内段静水注浆范围及外围疏降范围，内段静水注浆范围环形条带厚度为含水层厚度的8倍，外围疏降范围环形条带的宽度为含水层厚度的4倍。
3.如权利要求2所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S4中，数值模型平面半径需要达到含水层厚度的100倍，疏降孔开孔位置在井壁，在含水层中间呈分散状均匀布置，试算不同的疏降孔数量条件下，内段静水注浆范围内水压疏降效果及井壁的残存涌水量，内段静水注浆范围内水压降至接近0，且井壁的残存涌水量降低99％以上时，则认为疏降孔数量合理。
4.如权利要求3所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S6中，在井壁开孔，开孔深度达到井壁半径或含水层厚度的大值时停钻，下放且固定一级套管，一级套管主要用于孔口的维护，然后采用原孔套孔延伸的方式，钻至设计的内部静水注浆范围与外围疏降范围的接触边界位置停钻，此时孔深为含水层厚度得8倍，再换用小一级直径的钻头转至外围疏降范
5.如权利要求4所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S7中，二级套管直径小于内部静水注浆范围内疏降孔直径，但大于外围疏降范围内直径，套管长度为内段静水注浆范围环形条带的宽度，即含水层厚度的8倍，安装完成后，套管的终端抵在8倍含水层厚度孔深处的变径平台上，在二级套管敞开疏水的情况下，含水层水主要通过疏降孔流出，井壁将基本无水，如此形成了一个内段静水注浆的范围。
6.如权利要求5所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S8中，通过在一、二级套管的间隙注可注性较好的浆液，浆液在一级套管与二级套管、钻孔壁与二级套管的间隙渗流，且进入内段静水注浆范围内围岩孔裂隙，进而实现在内段静水注浆范围内由内及外形成注浆封水帷幕的目标。
7.如权利要求6所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S9中，内段注浆范围封水帷幕形成后，关闭二级套管的阀门检查内部静水注浆范围的注浆效果，通过二级套管对外围疏降范围环形条带进行注浆，形成更大范围的封水帷幕，实现永久封堵井筒水害的目标。
...【技术特征摘要】
1.一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤s3中，划分内段静水注浆范围及外围疏降范围，内段静水注浆范围环形条带厚度为含水层厚度的8倍，外围疏降范围环形条带的宽度为含水层厚度的4倍。
3.如权利要求2所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤s4中，数值模型平面半径需要达到含水层厚度的100倍，疏降孔开孔位置在井壁，在含水层中间呈分散状均匀布置，试算不同的疏降孔数量条件下，内段静水注浆范围内水压疏降效果及井壁的残存涌水量，内段静水注浆范围内水压降至接近0，且井壁的残存涌水量降低99％以上时，则认为疏降孔数量合理。
4.如权利要求3所述的一种井筒穿越含水层水害治理方法，其特征在于，步骤s6中，在井壁开孔，开孔深度达到井壁半径或含水层厚度的大值时停钻，下放且固定一级套管，一级套管主要用于孔口的维护，然后采用原孔套孔延伸的方式，钻至设计的内部静水注浆范围与外围疏降范围的接触边界位置停钻，此时孔深为含水层厚度得8倍，再换用小一级直径的钻头转至外围疏...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱自卫，韩泰然，侯旸，蔡逢华，袁世冲，范宝江，侯俊华，杜芳军，苏世亚，庞世界，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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