[发明专利]巷道破碎涌水围岩钻孔套管隔压渗透封固注浆装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下钻孔施工工艺，特别涉及一种巷道破碎涌水围岩钻孔套管隔压渗透封固注浆装置及工艺，属于矿山、交通隧道、水利水电等地质勘探、水害防治、基本建设等技术领域。

背景技术

在煤矿井下探放水和注浆堵水钻孔施工中，因受井下地质和巷道环境及施工技术方案的限制，钻孔开孔设计位置往往处于巷道围岩岩壁涌水破碎段。在此条件下，因为巷道围岩存在着破碎涌水，给钻孔套管的封固带来很大难度，封固失败率很高。原因是在涌水破碎岩层内对套管封固注浆操作中会因注浆压力扰动，破坏本来就破碎的岩层，造成巷道破碎围岩的变形甚至片帮、垮落。巷道岩壁片帮或垮落后一旦沟通深部高压含水层，则会引起巷道的涌水甚至突水，给巷道运输和安全带来威胁，严重影响着矿井生产，并提高了矿井的防治水成本和压力。

因为巷道围岩处于涌水和破碎状态，采用常规的浅层注浆加固构筑形成注浆隔水岩帽的方法难以奏效，并且在注浆时，注浆压力也会扰动破坏巷道围岩，阻水岩帽形成后，随着泄水量的减少，含水层水压就会逐渐升高，直到其压力足以破坏阻水岩帽。尤其是在深部对高压含水层进行注浆时，注浆压力和水压的共同作用，往往也会破坏阻水岩帽，再次造成巷道涌水。这就是注浆过程中或者巷道经注浆堵水一段时间后再次出现涌水的主要原因之一。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种巷道破碎涌水围岩内钻孔套管隔压渗透封固注浆装置及工艺，隔离巷道围岩的涌水破碎段，使对套管的封固注浆压力难以作用在涌水破碎围岩上，通过注浆，把注浆压力作用在完整岩石上，并使浆液渗透进入到完整岩石内的导水裂隙中，通过浆液渗透扩散封堵巷道涌水，并达到安全下入套管并保证套管封固质量的目的，它具有解决了注浆压力对涌水破碎围岩的破坏，避免了巷道围岩的变形和垮塌的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

巷道破碎涌水围岩内钻孔套管隔压渗透封固注浆装置，它包括并在一起的隔压膨胀注浆器和渗透注浆管；隔压膨胀注浆器与渗透注浆管并在一起称之为隔压渗透注浆器；

所述隔压膨胀注浆器包括依次连接的隔压膨胀注浆器注浆管接头、第一截门、第一压力表、隔压膨胀注浆器端部、隔压膨胀注浆器注浆管和堵头，所述隔压膨胀注浆器注浆管两端加工成马牙扣，所述隔压膨胀注浆器注浆管的外围包裹一层膨胀布，所述膨胀布的两端通过绑带固定在马牙扣上，所述膨胀布内的隔压膨胀注浆器注浆管上设有若干个溢流孔；

所述渗透注浆管包括依次连接的渗透注浆管接头、第二截门、第二压力表。

所述隔压膨胀注浆器用PPR管加工而成，规格为S2、dn25mm×en2.5mm。

所述膨胀布是较柔软的密度较高的化纤布，所述化纤布长度要比巷道围岩破碎带厚度长2m，所述化纤布的宽度为钻孔周长的1.3倍，所述化纤布为长筒状。

所述马牙扣的长度为300mm。

所述渗透注浆管用PPR管加工而成，规格为S2、dn25mm×en2.5mm。

巷道破碎围岩内钻孔套管隔压渗透封固注浆装置，它还包括取芯管、套管、孔口止浆塞和注浆泵。

所述取芯管的一端设有取芯钻头，所述取芯管的另外一端连接异径接头，所述异径接头连接钻杆。

所述套管一端连接套管接头，所述套管接头连接第三截门，所述套管外围焊接套管扶正器。所述套管扶正器用于保证套管位于钻孔的中心，并起到增加套管向外移动阻力的作用。

所述孔口止浆塞上设有注浆短管，所述注浆短管的一端依次连接有第三压力表和第四截门。

所述注浆泵采用低压小泵量注浆泵，选择气动注浆泵或电动注浆泵。所述气动注浆泵的型号可以是：ZBQ-27/1.5；所述电动注浆泵的型号可以是：3NB75/2-4。

巷道破碎围岩内钻孔套管隔压渗透封固注浆工艺，主要包含以下工作步骤：

步骤1，施工探查钻孔；首先在巷道围岩内施工探查钻孔，探查出巷道围岩内破碎带的厚度；

步骤2，把隔压渗透注浆器送入钻孔内，对隔压膨胀注浆器进行注浆；把隔压膨胀注浆器速凝材料注入到隔压膨胀注浆器注浆管中，隔压膨胀注浆器速凝材料会通过隔压膨胀注浆器注浆管的溢流孔流入膨胀布中，膨胀布膨胀后适应孔壁的不规则表面并和孔壁紧密结合；停止注浆并候凝；

步骤3，通过渗透注浆管对钻孔进行注浆；注浆材料浆液扩散到导水裂隙中，停止注浆并候凝；

步骤4，扫孔取出隔压膨胀注浆器和渗透注浆管，扫孔后，孔内形成一个由隔压膨胀注浆器速凝材料形成的预留环状止水圈；