[发明专利]一种孔口封闭孔内循环的矿山注浆工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及矿山注浆领域，尤其是一种孔口封闭孔内循环的矿山注浆工艺及装置。 

背景技术

我国目前拥有矿山多达10万座以上，其中许多矿山因浅部矿体开采基本完毕，开采深度向纵深发展，采区内外地下水水头高差也逐步增大，井下生产受地下水的影响越来越大，存在发生突水淹井的重大安全隐患。2001年7月17日，广西南丹县拉甲坡矿发生特大透水事故，事故造成81名矿工遇难。2010年3月28日，山西王家岭煤矿透水事故，造成38名矿工遇难。严重水患直接导致矿体回采率低，造成矿产资源的大量浪费，同时大量抽排地下水导致地下水资源极大浪费，甚至产生严重的地面塌陷等环境、地质问题。矿山帷幕注浆即在矿区的进水方向通过钻孔注浆，人工形成一道截水屏障，降低矿坑涌水量，为井下安全生产作业提供保障，同时也降低开采作业对周边环境的影响，确保资源利用的最大化。矿山注浆由于具有钻孔深度较深、注浆量大、注浆压力高等特点，一般水利水电、隧道加固、第四系及浅部基岩注浆加固等项目采用的注浆方式不适用矿山注浆，目前采用的矿山注浆方式主要有孔口自流式、孔口纯压式、下射浆管全孔灌注三类。

孔口自流式灌浆是按设计要求，将钻孔钻至预定深度，然后通过注浆泵和送浆管道把浆液送到孔口，浆液在自重压力作用下，进入溶洞、裂隙，该方法操作简单，便于在孔口添加惰性充填材料，特别适用于充填浅部大的岩溶空洞，但是由于浆液自重压力有限，同时受地下水作用影响，浆液很难进入深部细小裂隙，因此该注浆方法对深部裂隙充填效果不理想，尤其是在地下水水位比较高的情况下，浆液受地下水影响较大，容易导致浆液离析，从而影响浆液质量。

孔口纯压式灌浆是按设计要求，将钻孔钻至预定深度，在孔口安装一封闭器，通过注浆泵和送浆管道把浆液送入钻孔孔口封闭器进口，浆液在自重压力及注浆泵压力的作用下，顺着钻孔进入溶洞、裂隙，该方法需要注浆泵能够承受较大的注浆压力，浆液由于受地下水作用影响，容易离析、沉淀，造成注浆钻孔被离析的粗颗粒封堵，导致浆液无法进入受注裂隙，因此该方法比较适合于浅孔注浆，对浆液稳定性、可注性要求较高。

下射浆管全孔灌注是按设计要求，将钻孔钻至预定深度，将钻孔冲洗干净后，将射浆管下入受注段，射浆管一般采用塑料管，射浆管与孔口安装的高压注浆封闭器连接，通过注浆泵和送浆管道把浆液送入钻孔孔口封闭器进口，浆液顺着射浆管直接进入受注段，该方法的优点是浆液直接进入受注段，减少地下水对浆液的稀释、离析作用，但是采用该方法注浆时，由于矿山岩溶裂隙发育，浆液消耗量较大，经常采取间歇注浆的方式，即灌注一定方量后间歇一段时间，扫孔后再行灌注，由于浆液凝固导致射浆管残留在钻孔内，每注一次浆都要更换射浆管，射浆管消耗量大，且增加扫孔难度；对于受注段段顶以上非受注段，也需要反复扫孔，大大增加扫孔工作量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种孔口封闭孔内循环的矿山注浆工艺及装置，操作简单，注浆效率高，注浆效果好，适合于各种孔深的注浆。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种孔口封闭孔内循环的矿山注浆工艺，其不同之处在于：所述工艺采用前进式的方式从上往下进行分段钻孔、注浆，上一受注段钻孔、注浆结束并待凝、扫孔后，再进行下一受注段的钻孔、注浆，直至达到预设的钻孔深度，最后用浓浆封住钻孔，其中，每一段受注段的钻孔、注浆具体包括以下步骤：

步骤a）、钻孔至预定孔深，清除孔内岩心并安装孔口封闭器后，将射浆管的顶端与钻机主动钻杆连接一并下入孔内，直至射浆管下至钻孔底段，再将孔口封闭器压盖拧紧以封闭孔口，然后将与主动钻杆连接的高压软管依次通过送浆管、注浆泵、三通与流量计连接以形成进浆管路，孔口封闭器的回浆口顺序通过压力表、压力计、高压回浆阀与回浆管道的一端连接以形成回浆管路；

步骤b）、将装有清水的二次搅拌桶与所述流量计连接，然后清洗钻孔，再进行压水试验以查清受注段的渗漏情况，根据压水试验结果选择浆液配比，再将装有配好的浆液的二次搅拌桶与所述流量计连接，并将所述回浆管道的另一端与三通连接形成注浆循环回路，然后进行间歇式注浆。

按以上技术方案，所述步骤a）中的所述射浆管伸入钻孔底段的一端距离钻孔孔底不超过2m。

按以上技术方案，所述步骤b）中的钻孔清洗采用高压脉冲法，所述进浆管路将清水送入孔内，再由回浆管路返出浑水，通过所述高压回浆阀调整水压。