一種底板注漿封堵硫化氫突水點的方法
【專利摘要】本發明提供了一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，首先在突水點實施第一次鉆孔，鉆探方向為垂直向下，鉆探深度小于底板隔水層的厚度M，然后在第一次鉆孔內注入水泥和水玻璃雙漿液進行快速注漿封孔，待第一次鉆孔中的漿液凝固后，實施第二次鉆孔，第二次鉆孔的孔徑小于第一次鉆孔的孔徑，第二鉆孔的鉆探方向為垂直向下，鉆探至底板含水層底部以下，然后以粘土、生石灰、固硫灰形成的漿液對含水層進行注漿，第二次注漿完成后，對第二次鉆孔在底板隔水層中的部分進行掃孔，再對第二次鉆孔掃孔部分進行水泥封孔加固，最后，完成對突水點的突水通道進行封堵。
【專利說明】一種底板注漿封堵硫化氫突水點的方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及礦井水文地質領域，尤其涉及底板注漿封堵硫化氫突水點的方法。
【背景技術】:
[0002]巷道揭露的底板存在有天然或掘進誘發的導水裂隙，在巷道形成后底板的水體會連續涌出，有些水體在煤系地層附近，煤系地層中的硫元素在水中會緩慢水解產生硫化氫氣體，而硫化氫易溶于水，隨著底板涌水，巷道中硫化氫濃度會有所增加，嚴重威脅作業人員安全，并對礦用金屬儀器有腐蝕性。目前，針對突水點常采用水泥和其他材料的混合體直接進行一次性封堵，但當水中富含硫化氫氣體的時候，該方法存在以下問題:
[0003]I)水泥為主的漿液不易在突水環境下快速凝結，有效的擴散半徑小，進而無法完成對突水含水層的有效封堵。
[0004]2)注漿的時候，突水點為破碎帶，一次性注漿難以保障注漿的效果，易造成跑漿，無法達到注漿壓力。
[0005]3)漿液中含有一定的水泥成分時，硫化氫氣體的水溶液為酸性，對水泥有腐蝕性，注漿后耐久性較差，易造成硫化氫逸出，而極少量的硫化氫也會危害人體健康。
[0006]4)水泥不能封堵較小的孔隙、裂隙，因此水泥封堵后整體的密封性差，易造成硫化氫逸出。
【發明內容】
[0007]本發明為了解決上述問題，提供一種底板注漿封堵硫化氫突水點的方法。
[0008]本發明采用以下技術方案:
[0009]一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，首先在突水點實施第一次鉆孔，鉆探方向為垂直向下，鉆探深度小于底板隔水層的厚度M，然后在第一次鉆孔內注入水泥和水玻璃雙漿液進行快速注漿封孔，待第一次鉆孔中的漿液凝固后，實施第二次鉆孔，第二次鉆孔的孔徑小于第一次鉆孔的孔徑，第二鉆孔的鉆探方向為垂直向下，鉆探至底板含水層底部以下，然后以粘土、生石灰、固硫灰形成的漿液對含水層進行注漿，第二次注漿完成后，對第二次鉆孔在底板隔水層中的部分進行掃孔，再對第二次鉆孔掃孔部分進行水泥封孔加固。
[0010]第一次鉆孔后注漿的注漿終壓為I?2.5MPa。
[0011]第一次注漿中，水泥和水玻璃的體積比為1:0.4?1:1。
[0012]第一次注漿中，所述水泥為普通硅酸鹽水泥P.042.5或普通硅酸鹽水泥P.052.5，水灰比為0.6:1?1.2:1，水玻璃濃度為30?40° Be'，模數為2.4?3.4。
[0013]第二次鉆孔的孔徑小于第一次鉆孔的孔徑，但大于65mm。
[0014]第二次注漿為帶壓注漿，注漿壓力為0.5?2MPa。
[0015]第二次注漿的注漿終壓大于底板含水層施加給底板隔水層的靜水壓力P的2倍。
[0016]第二次注漿所用的粘土的塑性指數為7?15，按照質量計，粘土:生石灰和固硫灰的總和為12:1?9:1，生石灰和固硫灰的質量比為0.8:1?1.2:1。[0017]第二次注漿所用漿液的比重為1.1?1.4g/cm3，粘度為15?22s，析水率小于5%。
[0018]在第一次鉆孔之前，在突水點附近加強通風、地面堿液噴灑，使得硫化氫氣體濃度降低至0.00066%以下的安全范圍。
[0019]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:I) 二次成孔，提高了注漿效率；2 )先注入粘土為主的漿液，較水泥為主的漿液，漿液易流動、易沉淀，且有效減少了硫化氫氣體的溢出，安全有保障；3)先注入的粘土為主的漿液較水泥為主的漿液，價格較低，節約成本；4)最后注入水泥封孔，可以提高突水點附近的強度，減少再次突水的可能性。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0020]圖1是本發明的流程圖；
[0021]圖2是本發明的示意圖。
[0022]圖中1、底板隔水層，2、底板含水層，3、突水通道，4、突水點，5、第一次鉆孔，6、第二
次鉆孔。
【具體實施方式】:
[0023]如圖1、圖2所示，一種底板注漿封堵硫化氫突水點的方法，包括下述步驟:
[0024]步驟一:依據突水點4的水質檢測結果，確定突水點4的突水來源于底板含水層
2。并通過煤田地質探查成果，從鉆孔柱狀圖中獲取突水點4與底板含水層2之間的底板隔水層I的厚度M，底板隔水層I所承受底板含水層2施加的靜水壓力P。
[0025]步驟二:在突水點4附近加強通風、地面堿液噴灑，使得突水點附近達到既定的施工作業環境，即硫化氫氣體濃度降低至0.00066%以下的安全范圍。
[0026]步驟三:在突水點4處，實施第一次鉆孔5，鉆孔孔徑在108mm以上，鉆探方向為垂直向下，鉆探深度為隔水層厚度M的80%?90%。
[0027]步驟四:對第一次鉆孔5注入水泥和水玻璃雙漿液，進行快速注漿封孔，注漿終壓I?2.5MPa，其中水泥為普通硅酸鹽水泥P.042.5或普通硅酸鹽水泥P.052.5，水灰比為
0.6:1?1.2:1，水玻璃濃度為30?40° Be'，模數為2.4?3.4，水泥與水玻璃的體積比為 1:0.4 ?1:1。
[0028]步驟五:待第一次鉆孔5中注入的水泥-水玻璃雙漿液凝結5天以上，然后在第一次鉆孔5的雙漿液凝結區中部，實施第二次鉆孔6，鉆孔孔徑小于第一次鉆孔5，但大于65mm,鉆探方向為垂直向下,鉆探至底板含水層2底部以下I?3m。
[0029]步驟六:通過第二次鉆孔6，采用粘土為主，添加少量生石灰、固硫灰的漿液，對底板含水層2進行注漿，注漿壓力在0.5?2MPa，注漿終壓應大于底板含水層2的靜水壓力P的2倍，粘土的塑性指數為7?15，粘土和添加材料(添加材料指生石灰和固硫灰)的質量比為12:1?9:1，生石灰和固硫灰的質量比為0.8:1?1.2:1。該粘土漿液(即二次注漿的漿液)性能在以下范圍內可調:比重在1.1?1.4g/cm3，粘度為15?22s，析水率小于5%。
[0030]步驟七:完成注漿后，對第二次鉆孔6在底板隔水層I中的部分進行掃孔，再對第二次鉆孔6掃孔部分進行水泥封孔加固，水泥采用普通硅酸鹽水泥P *042.5或普通硅酸鹽水泥 P.052.5。
[0031]步驟八:完成對突水點4的突水通道3的封堵，有效控制的潛在的突水水害和硫化氫氣體逸出，超限帶來的安全問題。
[0032]運行原理:
[0033]實施第一次鉆孔5的孔徑較大，可以較大范圍的控制到突水通道3和潛在的其他突水通道。第一次鉆孔5進行水泥、水玻璃雙漿液封孔，通過調整水泥品種、水灰比、水玻璃濃度、水泥漿與水玻璃比等可控雙漿液的凝固時間，進而可以在底板隔水層I有限的突水通道中快速凝結，進而加固破碎的底板隔水層1，為第二次鉆孔帶壓注漿提供耐壓基礎，防止第二次注漿壓力打開潛在的突水通道，發生跑漿現象，使得第二次注漿效率降低。第二次鉆孔6的注漿材料選取粘土為主，因為粘土漿液擴散性好，在動水環境下穩定性好，易沉淀，且對較小的孔隙、裂隙有充填作用，整體封堵性好，而傳統的水泥為主的漿液不易在水動力強的含水層中快速大范圍凝固，易被硫化氫的水溶液溶蝕，且不能有效加固較小的孔隙、裂隙，因此粘土為主的漿液相比傳統水泥為主的漿液能夠在底板含水層2的動水條件下大范圍的封堵水體并防止硫化氫氣體擴散。粘土為主的注漿添加材料中生石灰和固硫灰含有氧化鈣等成分，能夠吸收水中硫化氫氣體，增加漿液的穩定性，同時固硫灰中有硬石膏和游離的氧化鈣水化有膨脹性，提高漿液的封堵效果，有利于防止硫化氫氣體擴散。注漿后對注漿孔進行掃孔，去除鉆孔隔水層I段粘土漿液，并替換注入水泥漿液進行加固，彌補了粘土漿液的強度不足的特征，有效防止二次突水。
【權利要求】
1.一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:首先在突水點實施第一次鉆孔，鉆探方向為垂直向下，鉆探深度小于底板隔水層的厚度M，然后在第一次鉆孔內注入水泥和水玻璃雙漿液進行快速注漿封孔，待第一次鉆孔中的漿液凝固后，實施第二次鉆孔，第二次鉆孔的孔徑小于第一次鉆孔的孔徑，第二鉆孔的鉆探方向為垂直向下，鉆探至底板含水層底部以下，然后以粘土、生石灰、固硫灰形成的漿液對含水層進行注漿，第二次注漿完成后，對第二次鉆孔在底板隔水層中的部分進行掃孔，再對第二次鉆孔掃孔部分進行水泥封孔加固。
2.根據權利要求1所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第一次鉆孔后注漿的注漿終壓為I~2.5MPa。
3.根據權利要求1所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第一次注漿中，水泥和水玻璃的體積比為1: 0.4~1:1。
4.根據權利要求1或3所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第一次注漿中，所述水泥為普通硅酸鹽水泥P.042.5或普通硅酸鹽水泥P.052.5，水灰比為0.6:1~1.2:1，水玻璃濃度為30~40° Be'，模數為2.4~3.4。
5.根據權利要求1所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第二次鉆孔的孔徑小于第一次鉆孔的孔徑，但大于65mm。
6.根據權利要求1所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于--第二次注漿為帶壓注漿，注漿壓力為0.5~2MPa。
7.根據權利要求1或6所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第二次注漿的注漿終壓大于底板含水層施加給底板隔水層的靜水壓力P的2倍。
8.根據權利要求1或6所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第二次注漿所用的粘土的塑性指數為7~15，按照質量計，粘土:生石灰和固硫灰的總和為12:1~9:1，生石灰和固硫 灰 的質量比為0.8:1~1.2:1。
9.根據權利要求8所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:第二次注漿所用漿液的比重為1.1~1.4g/cm3，粘度為15~22s，析水率小于5%。
10.根據權利要求1所述的一種底板注漿封堵含硫化氫突水點的方法，其特征在于:在第一次鉆孔之前，在突水點附近加強通風、地面堿液噴灑，使得硫化氫氣體濃度降低至0.00066%以下的安全范圍。
【文檔編號】E21D11/38GK103742172SQ201310646552
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】李濤, 王蘇健, 鄧增社, 陳通, 馮海, 高穎 申請人:陜西煤業化工技術研究院有限責任公司