專利名稱：一種深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)及工藝，主要應(yīng)用于礦山，隧道，水利水電等地下工程的突涌水災(zāi)害防治中。
背景技術(shù)：
目前注漿防治突涌水災(zāi)害，封堵導(dǎo)水通道時(shí)，通常采用常規(guī)鉆機(jī)鉆探注漿方式，注漿方式多采用全孔注漿，復(fù)鉆工程量大，而且鉆孔越長復(fù)鉆工程量越大，采用千米定向鉆機(jī)施工時(shí)其復(fù)鉆工程量將更大，復(fù)鉆過程中極易造成鉆孔偏斜，由于鉆孔為非線性，因此，傳統(tǒng)的全孔注漿方式難以應(yīng)用于深長非線性鉆孔注漿。針對(duì)上述問題，本發(fā)明公開了一種深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)及工藝。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于解決深孔非線性分段注漿時(shí)，鉆孔非線性帶來的分段注漿困難、復(fù)鉆工作量大以及復(fù)鉆可能帶來的鉆孔偏斜問題。為此本發(fā)明提供了一種適用于深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)及工藝。
本發(fā)明采用的分段注漿系統(tǒng)如下
一種用于深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)它包括第一、二注漿套管及與之相連的第一、二閘閥和后蓋；與固化漿液注漿管路相連的第一球閥及與非固化保壓漿液注漿管路相連的第二球閥；彈性混凝土或者高彈橡膠材料加工成的彈頭式止?jié){體， 止?jié){體由圓柱形的尾部與流線型的頭部組成，頭部長度占彈頭式止?jié){體總長度的1/3(如圖I)。
第二閘閥把注漿管路系統(tǒng)分為兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)泵送固化漿液的注漿系統(tǒng)和泵送非固化保壓漿液的系統(tǒng)。所述泵送非固化保壓漿液的系統(tǒng)是利用注漿壓力與非固化保壓漿液的運(yùn)移能力把預(yù)先放置在第二注漿套管中的彈頭式止?jié){體運(yùn)送到預(yù)定位置的壓送系統(tǒng)。
所述第二注漿套管與第一、二閘閥相連，第一注漿套管與第一閘閥、第二球閥、后蓋相連。
所述的彈頭式止?jié){體由彈性混凝土制成，包括圓柱形的尾部與流線型的頭部，導(dǎo)向性能良好，避免其卡在鉆孔內(nèi)。在運(yùn)移彈頭式止?jié){體時(shí)采用非固化保壓漿液，為降低運(yùn)移阻力加入少量的聚丙烯酰胺，其占非固化保壓漿液總量的I %。
一種用于深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿工藝，它的步驟為
步驟一安裝好相關(guān)設(shè)備，連接好相關(guān)管路，打開后蓋及第一閘閥裝入預(yù)先加工好的彈頭式止?jié){體，關(guān)閉后蓋及第一閘閥，并檢查后蓋、第二球閥、第一、二閘閥是否關(guān)閉。
步驟二 打開第一球閥，通過固化漿液注漿管進(jìn)行注漿，滿足設(shè)定的注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)關(guān)閉第一球閥4。
步驟三打開第二球閥與第一閘閥，通過非固化漿液注漿管注入非固化保壓漿液，當(dāng)注漿壓力達(dá)到步驟二時(shí)的注漿終壓時(shí)，打開第二閘閥加壓注入的非固化保壓漿液控制彈頭式止?jié){體。
步驟四當(dāng)彈頭式止?jié){體到達(dá)預(yù)定位置時(shí)停止注漿。
步驟五關(guān)閉第二閘閥。
步驟六待漿液凝結(jié)固化一段時(shí)間，強(qiáng)度達(dá)到工程需求時(shí)，打開第二閘閥將非固化保壓漿液放出，繼續(xù)進(jìn)行正常施工。
步驟七進(jìn)行下一工作循環(huán)時(shí)，重復(fù)步驟一至六。


圖I為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖2為系統(tǒng)工作原理圖3為止?jié){體構(gòu)造示意圖。
I-第一閘閥，2-第二閘閥，3-第二球閥，4-第一球閥，5-彈頭式止?jié){體，6_第一注漿套管，7-第二注漿套管，8-后蓋，9-非固化保壓漿液注漿管路，10-固化漿液注漿管路， 11-彈頭式止?jié){體尾部12-彈頭式止?jié){體頭部。
具體實(shí)施方式
某鐵礦為典型的大水金屬礦山，礦井日涌水量大于4萬m3/d，其東礦體為矽卡型鐵礦床，地質(zhì)勘探提交儲(chǔ)量334萬噸。礦區(qū)內(nèi)大理巖與巖漿巖穿插劇烈，巖溶作用強(qiáng)烈，主要巖溶形態(tài)為溶縫與溶管。礦區(qū)的主導(dǎo)含水構(gòu)造為巖溶管道、巖溶裂隙、與含水層導(dǎo)通的斷裂構(gòu)造等。在對(duì)礦井-300m水平掘進(jìn)迎頭實(shí)施涌水防治時(shí)，為避免大量復(fù)鉆與復(fù)鉆帶來的鉆孔偏斜，采用分段注漿，但是采用常規(guī)注漿方式時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆孔存在彎曲，常規(guī)的止?jié){裝置難以安裝。因此應(yīng)用本發(fā)明行設(shè)計(jì)的深長非線性鉆孔分段注漿系統(tǒng)與工藝，其具體實(shí)施過程如下
(I)依據(jù)設(shè)計(jì)，注漿堵水鉆孔需鉆進(jìn)185m，當(dāng)鉆進(jìn)至143m時(shí)發(fā)生涌水，隨即抽出鉆桿準(zhǔn)備注漿。
(2)將本發(fā)明分段注漿系統(tǒng)在孔口進(jìn)行安裝如圖1，并保證所有閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。
(3)連接注漿管路，打開注漿第一球閥4，通過注漿管路10注入固化漿液，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓5Mpa時(shí)停止注漿。
(4)關(guān)閉注漿第一球閥4，打開第二閘閥2，通過第二球閥3連接非固化漿液注漿管路9。
(5)打開第二球閥3，打開第一閘閥1，然后通過注漿管路9注入非固化保壓漿液 (本實(shí)例采用的非固化保壓漿液為粉煤灰漿液，含I %聚丙烯酰胺減阻劑)。
(6)注漿壓力增至6Mpa，通過控制注入的非固化保壓漿液量使彈頭式止?jié){體到達(dá)預(yù)定位置。
(7)關(guān)閉第二閘閥2，等待固化漿液固化。
(8)8h后打開第二閘閥2，打開第二球閥3，將非固化保壓漿液放出，繼續(xù)鉆進(jìn)施工。
(9)鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)該段涌水封堵良好，分段注漿成功，節(jié)約復(fù)鉆100余米。
權(quán)利要求
1.一種井下水害防治中的深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括第一、二注漿套管(6、7)及與之相連的第一、二閘閥(1、2)及后蓋(8)，與固化漿液注漿管路(10)相連的第一球閥(4)及與非固化保壓漿液注漿管路(9)相連的第二球閥(3)，第二閘閥(2)把注漿管路系統(tǒng)分為兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)泵送固化漿液的注漿系統(tǒng)和泵送非固化保壓漿液的系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的井下水害防治中深長非線性分段注漿系統(tǒng)，其特征是，所述第二注漿套管(7)與第一、二閘閥(1、2)相連，第一注漿套管￠)與第一閘閥(I)、第二球閥(3)、后蓋⑶相連。
3.如權(quán)利要求I或2所述的井下水害防治中深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)其特征是，所述泵送非固化保壓漿液的系統(tǒng)是利用注漿壓力與非固化保壓漿液的運(yùn)移能力把預(yù)先放置在第二注漿套管(7)中的彈頭式止?jié){體(5)運(yùn)送到預(yù)定位置的壓送系統(tǒng)。
4.如權(quán)利3所述的井下水害防治中深長非線性分段注漿系統(tǒng)，其特征是，所述的彈頭式止?jié){體(5)由彈性混凝土制成，包括圓柱形的尾部(11)與流線型的頭部(12)，導(dǎo)向性能良好，避免其卡在鉆孔內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的井下水害防治中深長非線性分段注漿系統(tǒng)，其特征是，在運(yùn)移彈頭式止?jié){體(5)時(shí)采用非固化保壓漿液，為降低運(yùn)移阻力加入少量的聚丙烯酰胺，其占 非固化保壓漿液總量的I %。
6.一種井下水害防治中深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿工藝，其特征為 步驟一安裝好相關(guān)設(shè)備，連接好相關(guān)管路，打開后蓋(8)及第一閘閥(I)裝入預(yù)先加工好的彈頭式止?jié){體(5)，關(guān)閉后蓋(8)及第一閘閥(1)，并檢查后蓋(8)、第二球閥(3)、第一、二閘閥(1、2)是否關(guān)閉； 步驟二 打開第一球閥(4)，通過固化漿液注漿管(10)進(jìn)行注漿，滿足設(shè)定的注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)關(guān)閉第一球閥⑷； 步驟三打開第二球閥(3)與第一閘閥(I)，通過非固化漿液注漿管(9)注入非固化保壓漿液，當(dāng)注漿壓力達(dá)到步驟二時(shí)的注漿終壓時(shí)，打開第二閘閥(2)加壓注入的非固化保壓漿液控制彈頭式止?jié){體(5)； 步驟四當(dāng)彈頭式止?jié){體(5)到達(dá)預(yù)定位置時(shí)停止注漿； 步驟五關(guān)閉第二閘閥⑵； 步驟六待漿液凝結(jié)固化一段時(shí)間，強(qiáng)度達(dá)到工程需求時(shí)，打開第二閘閥(2)將非固化保壓漿液放出，繼續(xù)進(jìn)行正常施工，從而降低復(fù)鉆量； 步驟七進(jìn)行下一工作循環(huán)時(shí)，重復(fù)步驟一至六。
7.如權(quán)利要求6所述的井下水害防治中深長非線性分段注漿工藝，其特征是，所述第二注漿套管(7)與第一、二閘閥(1、2)相連，第一注漿套管￠)與第一閘閥(I)、第二球閥(3)、后蓋⑶相連。
8.如權(quán)利6所述的井下水害防治中深長非線性分段注漿工藝，其特征是，所述的彈頭式止?jié){體(5)由彈性混凝土制成，包括圓柱形的尾部(11)與流線型的頭部(12)，導(dǎo)向性能良好，避免其卡在鉆孔內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6所述的井下水害防治中深長非線性分段注漿工藝，其特征是，在運(yùn)移彈頭式止?jié){體(5)時(shí)采用非固化保壓漿液，為降低運(yùn)移阻力加入少量的聚丙烯酰胺，其占非固化保壓漿液總 量的I %。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井下突涌水防治的深長非線性鉆孔孔內(nèi)遠(yuǎn)距離封孔分段注漿系統(tǒng)及工藝。該系統(tǒng)包括第一、二注漿套管(6、7)及與之相連的第一、二閘閥(1、2)和后蓋(8)；與固化漿液管路(10)相連的第一球閥(4)及與非固化保壓漿液管路(9)相連的第二球閥(3)；第一、二閘閥(1、2)之間的套管中預(yù)先放置彈頭式止?jié){體(5)；分段注漿結(jié)束后關(guān)閉第一球閥(4)；打開第一、二閘閥(1、2)，通過第二球閥(3)注入非固化保壓漿液，利用非固化保壓漿液推送預(yù)先放置在第一注漿套管(6)中的彈頭式止?jié){體(5)至預(yù)定注漿固化處，關(guān)閉第二閘閥(2)；待漿液固結(jié)強(qiáng)度滿足工程需求時(shí)打開第二閘閥(2)放出鉆孔中的非固化保壓漿液。從而避免漿液凝固后封閉整個(gè)鉆孔，實(shí)現(xiàn)免復(fù)鉆和避免多次復(fù)鉆所帶來的鉆孔偏斜。
文檔編號(hào)E21D11/38GK102926771SQ201210348378
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者卜昌森, 翟明華, 李術(shù)才, 孫春江, 李偉, 郭信山, 劉人太 申請(qǐng)人:山東能源集團(tuán)有限公司