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专利号: 2018107316323
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于步骤如下:获取被测区域的具体开采条件下采动覆岩导水裂隙带高度的发育特征信息,根据发育特征信息确定被测区域中导水裂隙带沟通地层含水层区域对应导水裂隙主通道的分布范围;确定好导水裂隙主通道的位置及走向后,从地面施工水平定向钻孔并对导水裂隙主通道进行注浆封堵,从而达到降低裂隙导水能力、保护地下水资源的目的。

2.根据权利要求1所述的地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于:具体步骤如下:a.利用开采区域曾施工的地质钻孔柱状判断地层含水层位置,同时结合覆岩导水裂隙带高度信息判断是否存在地层含水层受采动破坏的采煤区域;若导水裂隙带高度范围内存在含水层,则判断对应区域导水裂隙带已沟通含水层,需要进行保水施工,若导水裂隙带高度范围内不存在含水层,则无需进行保水施工;

b.在导水裂隙带沟通地层含水层的开采区域内划定导水裂隙主通道分布区域,由地面向导水裂隙主通道分布区域施工水平定向钻孔;

c.完成水平定向钻孔垂直段和调平段后,沿导水裂隙主通道分布区域施工水平定向钻孔的水平段,水平段围绕整个导水裂隙主通道分布区域布置,水平段由多个并排设置的水平分支组成,多个水平分支根据目标岩层对应开采边界位置由外向内依次布置;

d.在水平定向钻孔的某个水平分支钻进过程中出现冲洗液漏失而不返浆的现象时,则停止钻进并进行注浆封堵,待注浆封堵浆液彻底凝固后,重新下钻继续钻进,并在钻进过程中循环实施“逢漏即堵”措施,直至该水平分支钻进完毕;

e.当水平定向钻孔中某一个水平分支钻进完毕后,用水泥浆对该水平分支进行封孔,待水泥浆凝固后再进行下一个水平分支的钻进,并重复步骤d直至所有水平分支覆盖导水裂隙主通道在目标层位的分布区域。

3.根据权利要求2所述的地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于:所述需要进行保水施工的导水裂隙主通道分布区域通常处于开采边界外侧10m至开采边界内侧20~30m的范围内。

4.根据权利要求2所述的地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于:所述水平定向钻孔的水平段沿着开采边界走向进行钻进,并选择含水层下部的厚度大于5m的砂岩作为水平定向钻孔的水平段施工的目标岩层,钻孔位于目标岩层的垂向中部。

5.根据权利要求4所述的地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于水平定向钻孔的布置方法如下:在目标岩层中进行水平定向钻孔的水平段施工时,首先确认覆岩导水裂隙带侧向偏移的轮廓线,沿覆岩导水裂隙带侧向偏移的轮廓线与目标岩层的交界处施工第一水平分支,待第一水平分支施工完毕后,从目标岩层对应开采边界位置向外侧水平偏移10m施工第二水平分支,而后依次从第二水平分支位置向开采边界内侧间隔10m的水平距离施工第三、四、五、六水平分支,如此第二至第六水平分支将能覆盖导水裂隙主通道的分布范围。

6.根据权利要求2所述的地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于所述注浆封堵的注浆材料为比重为1.3 1.5的黄泥浆掺入粒径3 5mm的大颗~ ~粒骨料,如核桃壳,大颗粒骨料的掺入比例为每1m3的黄泥浆中掺入1 2kg;以及比重为1.3~ ~

1.5的黄泥浆掺入粒径2 3mm的富含纤维的骨料,如棉籽壳,富含纤维骨料的掺入比例为每~

1m3的黄泥浆中掺入1 2kg。

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7.根据权利要求6所述的地面水平定向钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的保水方法,其特征在于所述注浆封堵注浆方法如下:首先用比重为1.3 1.5的黄泥浆掺入粒径3 5mm的大颗粒骨料进行注浆,大颗粒骨料的~ ~掺入比例为每1m3的黄泥浆中掺入1 2kg大颗粒骨料;待注浆24h时,若注浆压力持续为0,则~改采用粒径为2 3mm富含纤维的骨料掺入黄泥浆中进行注浆,富含纤维骨料的掺入量比例~与大颗粒骨料相同;

持续注入掺有富含纤维骨料的黄泥浆直到注浆压力开始上升,继续采用掺有大颗粒骨料的黄泥浆进行注浆,当注浆压力上升至1 2MPa时,采用水泥和水玻璃调制而成的快速凝~固混合浆液进行注浆,直至注浆压力开始上升则停止注浆;

快速凝固混合浆液的凝固时间按照浆液由孔口流动至钻孔底部所需时间加上10~

20min进行设定,若注入掺有大颗粒骨料的黄泥浆低于24h即出现注浆压力达到1 2MPa,则~在压力达到1 2MPa时直接注入快速凝固混合浆液。

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