一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，屬于材料科學(xué)與工程技術(shù)交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步，資源節(jié)約、安全生產(chǎn)、高效施工理念逐漸被行業(yè)人士所重視。靜態(tài)裂石劑利用水化產(chǎn)生的膨脹壓力進(jìn)行裂石，因具有無(wú)聲、可控、無(wú)碎肩、經(jīng)濟(jì)成本低、使用簡(jiǎn)單、施工和運(yùn)輸安全、保護(hù)資源和環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于石料切割、巖石破碎、混凝土基礎(chǔ)拆除等，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。熱膨脹裂石劑是裂石劑產(chǎn)品的一個(gè)新品種，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)釋放出較多熱量，熱量釋放產(chǎn)生的高溫可以加熱和破壞周?chē)橘|(zhì)，產(chǎn)生的部分氣體由于高溫?zé)崤蛎涀饔枚鴮?duì)周?chē)橘|(zhì)做功。由于產(chǎn)生氣體量少，僅僅能夠形成極弱的膨脹壓力且壓力衰減很快，只能夠在幾米的近距離內(nèi)有效做功。熱膨脹裂石劑發(fā)熱量大，做功范圍小，可以在很多領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，例如其作用效果遠(yuǎn)不及工程爆破，但作用效果遠(yuǎn)好于裂石劑，尤其適用于巖石、混凝土、橋墩、樓房等的快速安全開(kāi)裂。
[0003]由于現(xiàn)有裂石劑品種多為靜態(tài)裂石劑，在工程應(yīng)用中不存在熱膨脹氣體做功情形，且灌裝裂石劑過(guò)程中，鉆孔缺陷隨之被裂石劑流體填充，對(duì)鉆孔氣密性要求不高。然而，熱膨脹裂石劑使用時(shí)先在巖石上進(jìn)行鉆孔，鉆孔后將裂石劑顆粒在鉆孔中進(jìn)行裝藥后進(jìn)行裂石。由于熱膨脹裂石劑依靠熱膨脹介質(zhì)高溫?zé)崤蛎浺约安糠謿怏w高溫?zé)崤蛎涀饔枚鴮?duì)周?chē)橘|(zhì)做功，因此，熱膨脹裂石劑裂石成功的關(guān)鍵在于鉆孔的密封性。鉆孔密封性不好會(huì)導(dǎo)致熱膨脹氣體提前泄露，從而難以形成做功，造成裂石失敗的同時(shí)，還會(huì)損失大量的熱膨脹裂石劑，因此，存在缺陷、氣密性比較差的鉆孔往往在實(shí)際應(yīng)用中被放棄使用，這造成了大量的無(wú)效鉆孔作業(yè)，尤其是在巖層厚度較小且存在巖層間隙的層巖密集區(qū)，深度較大的鉆孔往往存在大量的層巖漏氣缺陷，這些存在漏氣缺陷的鉆孔如何處理，至今仍然處于技術(shù)空白狀態(tài)。
[0004]雖然在隧道開(kāi)挖等工程領(lǐng)域存在很多用水泥漿料堵塞縫隙的辦法，但由于水泥漿料含水量比較大，流動(dòng)性差，同時(shí)在鉆孔狹小空間內(nèi)不易操作，不易干燥，安全隱患大，造成無(wú)法適用于熱膨脹裂石劑的鉆孔缺陷補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決熱膨脹裂石劑在使用過(guò)程中因鉆孔穿過(guò)間隙層巖而造成鉆孔層巖缺陷，最終導(dǎo)致鉆孔被棄用的問(wèn)題，提供的一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，具體步驟如下:
[0008]步驟一、確定存在層巖間隙缺陷的鉆孔，根據(jù)巖石鉆孔大小，計(jì)算并選取合適直徑和長(zhǎng)度的牛皮紙筒以及合適直徑的金屬漏斗；
[0009]步驟二、將步驟一所選的牛皮紙筒完全置于鉆孔內(nèi)，調(diào)整紙筒使紙筒處于鉆孔的中心位置，將步驟一所選的金屬漏斗置于鉆孔口處，使金屬漏斗中心與鉆孔中心重合；
[0010]步驟三、根據(jù)鉆孔及牛皮紙筒直徑，選取粒徑20?100目的細(xì)流沙，在金屬漏斗的引導(dǎo)下，用細(xì)流沙將牛皮紙筒與鉆孔壁的間隙填滿(mǎn)；
[0011]所述合適直徑和長(zhǎng)度的牛皮紙筒直徑和長(zhǎng)度有嚴(yán)格的計(jì)算方法，具體為:鉆孔直徑為D，深度為H，則牛皮紙筒直徑d的計(jì)算公式為d = (0.8860?0.9428) D，牛皮紙筒長(zhǎng)度h計(jì)算公式為h = H+ (5?20) cm ；
[0012]所述合適直徑的金屬漏斗直徑(Ici的計(jì)算公式為(Itl= D+(I?3)cm ;
[0013]所述細(xì)流沙使用之前經(jīng)特殊處理，具體方法為:每立方米細(xì)流沙添加(0.05?1.0)kg聚娃氧燒、(0.01?0.30)kg白油、(0.005?0.10)kg 二羧酸醋后，攪拌均勾，密封待用；
[0014]有益效果
[0015]1、本發(fā)明的一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，操作簡(jiǎn)單，安全方便，適用于熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖間隙缺陷補(bǔ)償，能夠?qū)崿F(xiàn)熱膨脹裂石劑在有間隙缺陷的層巖鉆孔中安全有效使用；
[0016]2、本發(fā)明的一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，所發(fā)明的紙筒-流沙復(fù)合補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巧妙利用了流沙的流動(dòng)性實(shí)現(xiàn)熱膨脹裂石劑氣體膨脹初期封堵層巖間隙，同時(shí)流沙的自壓縮效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了熱膨脹裂石劑的膨脹緩沖，將遠(yuǎn)程做功有效轉(zhuǎn)化為近程做功，實(shí)現(xiàn)在有效的做功時(shí)間內(nèi)對(duì)熱膨脹裂石劑膨脹能量的有效聚集，同時(shí)避免了熱膨脹氣體快速泄露所帶來(lái)的做功損失，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，裂石效果好；
[0017]3、本發(fā)明的一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，使用過(guò)程過(guò)程無(wú)“三廢”排放，不消耗電力等能源，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)危害，清潔環(huán)保無(wú)污染，裝置制造所需原料來(lái)源廣，經(jīng)濟(jì)成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步描述。
[0019]實(shí)施例1
[0020]所選取熱膨脹裂石劑用巖石鉆孔直徑為76mm，深度為150cm，存在層巖間隙缺陷，根據(jù)牛皮紙筒直徑計(jì)算公式d = (0.8860?0.9428) D，牛皮紙筒長(zhǎng)度h計(jì)算公式h =H+(5?20) cm，選取直徑為67.55mm、長(zhǎng)度為162cm的牛皮紙筒，并選取直徑為88mm的金屬漏斗；將牛皮紙筒完全置于鉆孔內(nèi)，調(diào)整紙筒使紙筒處于鉆孔的中心位置，將金屬漏斗置于鉆孔口處，使金屬漏斗中心與鉆孔中心重合；選取粒徑為80目的細(xì)流沙，在金屬漏斗的引導(dǎo)下，填充于牛皮紙筒與鉆孔壁的間隙位置，一邊填充一邊用鐵棒對(duì)細(xì)流沙輕輕進(jìn)行攪拌，直至填滿(mǎn)后，將鐵棒插入細(xì)流沙中輕輕攪動(dòng)后拔出，在不同位置反復(fù)操作20次，細(xì)流沙沒(méi)有下沉，說(shuō)明裝填密封性良好，層巖間隙缺陷補(bǔ)償結(jié)束，取掉金屬漏斗，向牛皮紙筒內(nèi)填裝熱膨脹裂石劑，進(jìn)行裂石試驗(yàn)，裂石效果良好。
[0021]實(shí)施例2
[0022]所選取熱膨脹裂石劑用巖石鉆孔直徑為158mm，深度為3.5m，存在層巖間隙缺陷，根據(jù)牛皮紙筒直徑計(jì)算公式d = (0.8860?0.9428) D，牛皮紙筒長(zhǎng)度h計(jì)算公式h =H+ (5?20) cm，選取直徑為139.99mm、長(zhǎng)度為3.68cm的牛皮紙筒，并選取直徑為178mm的金屬漏斗；將牛皮紙筒完全置于鉆孔內(nèi)，調(diào)整紙筒使紙筒處于鉆孔的中心位置，將金屬漏斗置于鉆孔口處，使金屬漏斗中心與鉆孔中心重合；選取粒徑為20目的細(xì)流沙，在金屬漏斗的引導(dǎo)下，填充于牛皮紙筒與鉆孔壁的間隙位置，一邊填充一邊用鐵棒對(duì)細(xì)流沙輕輕進(jìn)行攪拌，直至填滿(mǎn)后，將鐵棒插入細(xì)流沙中輕輕攪動(dòng)后拔出，在不同位置反復(fù)操作25次，細(xì)流沙沒(méi)有下沉，說(shuō)明裝填密封性良好，層巖間隙缺陷補(bǔ)償結(jié)束，取掉金屬漏斗，向牛皮紙筒內(nèi)填裝熱膨脹裂石劑，進(jìn)行裂石試驗(yàn)，裂石效果良好。
[0023]實(shí)施例3
[0024]所選取的熱膨脹裂石劑鉆孔位置存在層巖間隙缺陷，熱膨脹裂石劑計(jì)劃填裝直徑為120mm，深度為438cm，根據(jù)牛皮紙筒直徑計(jì)算公式d = (0.8860?0.9428) D，逆推實(shí)際需要的鉆孔直徑為134.61mm、根據(jù)牛皮紙筒長(zhǎng)度h計(jì)算公式h = H+(5?20) cm，得到所需長(zhǎng)度為458cm的牛皮紙筒，并選取直徑為145mm的金屬漏斗；將牛皮紙筒完全置于鉆孔內(nèi)，調(diào)整紙筒使紙筒處于鉆孔的中心位置，將金屬漏斗置于鉆孔口處，使金屬漏斗中心與鉆孔中心重合；選取粒徑為60目的細(xì)流沙，在金屬漏斗的引導(dǎo)下，填充于牛皮紙筒與鉆孔壁的間隙位置，一邊填充一邊用鐵棒對(duì)細(xì)流沙輕輕進(jìn)行攪拌，直至填滿(mǎn)后，將鐵棒插入細(xì)流沙中輕輕攪動(dòng)后拔出，在不同位置反復(fù)操作15次，細(xì)流沙沒(méi)有下沉，說(shuō)明裝填密封性良好，層巖間隙缺陷補(bǔ)償結(jié)束，取掉金屬漏斗，向牛皮紙筒內(nèi)填裝熱膨脹裂石劑，進(jìn)行裂石試驗(yàn)，裂石效果良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，其特征在于:具體步驟如下: 步驟一、確定存在層巖間隙缺陷的鉆孔，根據(jù)巖石鉆孔大小，計(jì)算并選取合適直徑和長(zhǎng)度的牛皮紙筒以及合適直徑的金屬漏斗； 步驟二、將步驟一所選的牛皮紙筒完全置于鉆孔內(nèi)，調(diào)整紙筒使紙筒處于鉆孔的中心位置，將步驟一所選的金屬漏斗置于鉆孔口處，使金屬漏斗中心與鉆孔中心重合； 步驟三、根據(jù)鉆孔及牛皮紙筒直徑，選取粒徑20?100目的細(xì)流沙，在金屬漏斗的引導(dǎo)下，用細(xì)流沙將牛皮紙筒與鉆孔壁的間隙填滿(mǎn)。2.所述合適直徑和長(zhǎng)度的牛皮紙筒直徑和長(zhǎng)度有嚴(yán)格的計(jì)算方法，具體為:鉆孔直徑為D，深度為H，則牛皮紙筒直徑d的計(jì)算公式為d = (0.8860?0.9428) D，牛皮紙筒長(zhǎng)度h計(jì)算公式為h = H+ (5?20) cm3.如權(quán)利要求1所述的一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，其特征在于:所述合適直徑的金屬漏斗直徑(Ici的計(jì)算公式為(Itl= D+(I?3) cm。4.如權(quán)利要求1所述的一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，其特征在于:所述細(xì)流沙使用之前經(jīng)特殊處理，具體方法為:每立方米細(xì)流沙添加(0.05?1.0) kg聚硅氧烷、(0.01?0.30)kg白油、(0.005?0.10)kg 二羧酸酯后，攪拌均勻，密封待用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種熱膨脹裂石劑用鉆孔層巖缺陷補(bǔ)償方法，屬于材料科學(xué)與工程技術(shù)交叉領(lǐng)域。本發(fā)明用細(xì)流沙將牛皮紙筒與鉆孔壁的間隙填滿(mǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)熱膨脹裂石劑在有間隙缺陷的層巖鉆孔中安全有效使用；所發(fā)明的紙筒-流沙復(fù)合補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用了流沙的流動(dòng)性實(shí)現(xiàn)熱膨脹裂石劑氣體膨脹初期封堵層巖間隙，同時(shí)流沙的自壓縮效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了熱膨脹裂石劑的膨脹緩沖，將遠(yuǎn)程做功有效轉(zhuǎn)化為近程做功，實(shí)現(xiàn)在有效的做功時(shí)間內(nèi)對(duì)熱膨脹裂石劑膨脹能量的有效聚集，同時(shí)避免了熱膨脹氣體快速泄露所帶來(lái)的做功損失，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，裂石效果好；對(duì)人體和環(huán)境無(wú)危害，清潔環(huán)保無(wú)污染，裝置制造所需原料來(lái)源廣，經(jīng)濟(jì)成本低。
【IPC分類(lèi)】E04G23/08, F42D3/02, F42D3/04, E01D24/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104913695
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510319886
【發(fā)明人】劉吉平, 韓釗武, 劉曉波
【申請(qǐng)人】貴州潤(rùn)晉碳元素材料有限公司, 北京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日