阅读说明：本技术 一种充填钻孔施工出水治水方法 (Water outlet and control method for filling and drilling construction ) 是由 汪宏伟 周树光 阚忠辉 陈刚 陈资南 石�诚 赵锐 俞沧海 杨锋 于 2020-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种充填钻孔施工出水治水方法,通过设计封孔、透孔、高压灌浆、充填套管定位设置和扫孔的充填钻孔治水方案,在充填套管的下端设置逆止装置；将充填套管轴向自下向上定位放入透孔位置的钻孔内,使逆止装置设在水泥层的底端；再根据空隙体积配置水泥浆并灌入充填套管内,再通过向充填套管内强灌入清水,使水泥浆通过逆止装置从充填套管向水泥层溢流,直到充填套管外壁与钻孔之间的环状间隙返出水泥浆时停泵,等待凝固48小时后撤泵,从而实现充填套管外壁与钻孔之间的环状间隙全部被高强水泥封住；从而确保充填管道止水且能长时间安全工作,从而保证充填系统能按时、正常、调试与运行,可解决环状间歇泄水问题,设计合理,经济实用。(The invention provides a water outlet and water treatment method for filling and drilling construction, which is characterized in that a non-return device is arranged at the lower end of a filling sleeve by designing a filling and drilling water treatment scheme of hole sealing, through hole penetration, high-pressure grouting, positioning of the filling sleeve and hole sweeping; positioning the filling sleeve from bottom to top in the axial direction and placing the filling sleeve into the drill hole at the through hole position, so that the check device is arranged at the bottom end of the cement layer; then cement paste is configured according to the volume of the gap and is filled into the filling sleeve, and clear water is filled into the filling sleeve by force, so that the cement paste overflows to a cement layer from the filling sleeve through a non-return device until the cement paste returns out of the annular gap between the outer wall of the filling sleeve and the drill hole, the pump is stopped, and the pump is withdrawn after the cement paste is solidified for 48 hours, thereby realizing that the annular gap between the outer wall of the filling sleeve and the drill hole is completely sealed by high-strength cement; thereby ensure to fill the pipeline stagnant water and can work for a long time safely to guarantee that the filling system can be on time, normal, debugging and operation, can solve cyclic annular intermittent type and sluicing problem, reasonable in design, economical and practical.)

一种充填钻孔施工出水治水方法

技术领域

本发明涉及矿山充填钻孔出水治水领域，具体涉及一种充填钻孔施工出水治水方法。

背景技术

充填钻孔是从地表到井下输送充填料浆的咽喉，实践证明，钻孔输送充填物料是一种高效、低成本、工艺简单的方式，作为充填料浆的垂直输送管道，已得到了广泛的应用。然而当充填钻孔施工时遇到地下高压水源时，如何有效孔内治水，减少充填钻孔安全隐患，提高充填钻孔的使用寿命，一直是充填钻孔遇水施工的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种充填钻孔施工出水治水方法，旨在解决当充填钻孔施工遇地下高压水源时，充填钻孔环状间歇泄水的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种充填钻孔施工出水治水方法，包括以下步骤：

S1、施工准备：准备好施工中的各个装置或部件，平整场地，清除杂物，确定充填钻孔的位置；

S2、钻孔：通过钻孔装置在充填钻孔的位置进行钻孔，并将钻孔内的残渣清理出料；

S3、封孔：采用植物胶和封堵剂对钻孔进行循环冲孔半天，来实现对钻孔内的缝隙进行封堵；再采用化学冲洗液对钻孔进行冲孔半天，来实现对对钻孔内残渣进行冲洗；然后采用高压泥浆泵将水泥浆灌入钻孔内，带水泥浆凝固72小时后来实现对钻孔的封孔；

S4、透孔：对封孔位置水泥层进行透孔，来实现对含水层的初步封堵；再采用化学冲洗液对透孔位置的钻孔进行冲洗半天，来实现对钻孔内残渣进行冲洗；

S5、充填套管定位设置：在充填套管的下端设置逆止装置；将充填套管轴向自下向上定位放入透孔位置的钻孔内，此时逆止装置设在水泥层的底端；再根据空隙体积配置水泥浆并将水泥浆灌入充填套管内，再通过高压泥浆泵向充填套管内强灌入清水，使水泥浆通过逆止装置从充填套管向水泥层溢流，直到充填套管外壁与钻孔之间的环状间隙返出水泥浆时停泵，等待凝固48小时后撤泵，从而实现充填套管外壁与钻孔之间的环状间隙全部被高强水泥封住；

S6、扫孔：采用小钻杆配合浓稠的泥浆从充填套管内扫孔到底，清扫套管里剩余的水泥残渣，确保充填套管内干净，以此实现可进行下一步的施工。

作为本发明的进一步改进，在步骤5之前将步骤2-4重复进行多次操作，在所述充填套管外层形成多圈的水泥层。

作为本发明的进一步改进，所述逆止装置包括基座和逆止阀；所述基座上设有多个穿孔，所述穿孔通过连通的通道向周向外侧边连通；所述通道上设有逆止阀。

作为本发明的进一步改进，所述充填套管的下端周向设有开孔；所述通道与所述充填套管下端的开孔连通，用于实现充填套管内的水泥浆依序通过穿孔、通道和开孔进入到水泥层的间隙中。

作为本发明的进一步改进，所述充填套管的尺寸小于充填钻孔的尺寸。

作为本发明的进一步改进，所述化学冲洗液包括纤维素和腐植酸钾。

作为本发明的进一步改进，所述植物胶为延迟膨胀凝胶颗粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过设计封孔、透孔、高压灌浆、充填套管定位设置和扫孔的充填钻孔治水方案，可解决环状间歇泄水问题，确保充填管道止水且能长时间安全工作，从而保证充填系统能按时、正常、调试与运行，设计合理，经济实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的充填钻孔剖面图；

图2为本发明的充填钻孔俯视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的前视图；

图中标号说明：

1、含水层；2、充填套管；21、开孔；3、逆止装置；31、基座；311、穿孔；312、通道；32、逆止阀；4、水泥层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图1至图4，本发明提供了一种充填钻孔施工出水治水方法，旨在解决当充填钻孔施工遇地下高压水源时，充填钻孔环状间歇泄水的技术问题。

具体地，包括以下步骤：

S1、施工准备：准备好施工中的各个装置或部件，平整场地，清除杂物，确定充填钻孔的位置；

S2、钻孔：通过钻孔装置在充填钻孔的位置进行钻孔，并将钻孔内的残渣清理出料；

S3、封孔：采用植物胶和封堵剂对钻孔进行循环冲孔半天，来实现对钻孔内的缝隙进行封堵；再采用化学冲洗液对钻孔进行冲孔半天，来实现对对钻孔内残渣进行冲洗；然后采用高压泥浆泵将水泥浆灌入钻孔内，带水泥浆凝固72小时后来实现对钻孔的封孔；

S4、透孔：对封孔位置水泥层4进行透孔，来实现对含水层1的初步封堵；再采用化学冲洗液对透孔位置的钻孔进行冲洗半天，来实现对钻孔内残渣进行冲洗；

S5、充填套管定位设置：在充填套管2的下端设置逆止装置3；将充填套管2轴向自下向上定位放入透孔位置的钻孔内，此时逆止装置设在水泥层4的底端；再根据空隙体积配置水泥浆并将水泥浆灌入充填套管2内，水泥浆通过逆止装置从充填套管2向水泥层4溢流；然后再通过高压泥浆泵向充填套管2内强灌入清水，直到充填套管2外壁与钻孔之间的环状间隙返出水泥浆时停泵，等待凝固48小时后撤泵，从而实现充填套管2外壁与钻孔之间的环状间隙全部被高强水泥封住；

S6、扫孔：采用小钻杆配合浓稠的泥浆从充填套管2内扫孔到底，清扫套管里剩余的水泥残渣，确保充填套管2内干净，以此实现可进行下一步的施工。

本发明通过设计封孔、透孔、高压灌浆、充填套管定位设置和扫孔的充填钻孔治水方案，可解决环状间歇泄水问题，确保充填管道止水且能长时间安全工作，从而保证充填系统能按时、正常、调试与运行，设计合理，经济实用。

进一步地，所述充填套管2的尺寸略小于充填钻孔的尺寸。

进一步地，所述化学冲洗液包括纤维素和腐植酸钾，其配比为2:8。

需要说明的是，通过化学冲洗液对钻孔进行冲洗时，能够降低丰富水层的流动性。

进一步地，所述植物胶为延迟膨胀凝胶颗粒。

优选地，所述植物胶为野生植物泡花楠木粉。

进一步地，所述逆止装置3包括基座31和逆止阀32；所述基座31上设有多个穿孔311，所述穿孔311通过连通的通道312向周向外侧边连通；所述通道312上设有逆止阀32。

进一步地，所述充填套管2的下端周向设有开孔21；所述通道312与所述充填套管2下端的开孔21连通，用于实现充填套管2内的水泥浆依序通过穿孔311、通道312和开孔21进入到水泥层4的间隙中。

在另一实施例中，与上述实施例不同的是，在步骤5之前将步骤2-4重复进行多次操作，在所述充填套管2外层形成多圈的水泥层4。

在一实施例中，充填钻孔的内径为250mm，充填套管2的外径为168mm，为有效封堵含水层1的水流入钻孔，首先采用植物胶和堵漏剂进行循环冲孔半天，尽可能堵住钻孔内部大的裂隙；后采用纤维素、腐植酸钾组成的化学冲洗液继续冲孔半天，进行孔内残渣冲洗和降低丰富水层的流动性；然后采用高压泥浆泵将一定配比的水泥浆高压灌入钻孔内，待水泥凝固72小时后，采用200mm牙轮钻头进行透孔，透孔完成后，再次使用纤维素、腐植酸钾等组成的冲洗液进行孔内残渣冲洗，这样含水层1基本被封住(如果透孔时没有被封住，可重复上述步骤)。为有效封闭充填套管2与透孔内壁空隙，本发明采用在最底层的充填套管2安装逆止装置(逆止装置具有防止水泥浆逆流的作用)，待充填套管2全部安装结束后，根据空隙体积配置水泥浆并将水泥浆灌入充填套管2内，然后再通过高压泥浆泵向充填套管2内强灌入清水，直到套管外壁与钻孔之间的环状间隙返出水泥浆时停泵，等待凝固48小时后撤泵，这样套管外壁与钻孔之间的环状间隙全部被高强水泥封住，该操作进一步加强对含水层1的封堵，同时又利于充填套管2的稳定性；最后使用60mm小钻杆配合浓稠的泥浆从充填套管2内扫孔到底，清扫套管里剩余的水泥残渣，确保套管内干净。

具体地，充填系统的建成投入时间，直接影响矿山井下后续采场接替，从而影响矿山达产时间。某矿共设计6个地表至-410m充填钻孔，充填钻孔直径250mm,下直径168mm的充填罩管。充填钻孔施工至-410m水平的过程中，会遇到含水层1(-65m-350m)，其中-290m水平水量极大，钻孔正常钻进时水压喷出约20m高，如果不采取有效的治水措施，当充填钻孔与-410m充填硐室贯通后，含水层1中的水会顺着环状间隙大量泄到-410m巷道，对充填管道的安装、安全运行以及-410m中段安全作业产生重大隐患。为彻底解决环状间歇泄水问题，确保充填管道止水且能长时间安全工作，提出以下孔内治水方案:

1、充填钻孔施工至-410m水平后提钻(该阶段充填钻孔与-410m充填硐室未贯通)。首先，清除泥浆池的冲洗液，配置植物胶和堵漏剂，循环冲孔半天，尽可能堵住钻孔内部大的裂隙；后加入纤维素、腐植酸钾组成的化学冲洗液继续冲孔半天，一方面把孔内残渣冲洗干净，另一方面尽可能多的降低丰富水层的流动性，根据充填钻孔的体积，配置灰水比2:1的水泥浆(28吨425水泥配14方水)，通过1200泥浆泵高压将水泥浆灌入充填钻孔内，待其凝固72小时后(该阶段水泥已具有一定的强度，对含水层1具有一定的封堵作用，同时该阶段水泥的强度对透孔效率影响较小)，使用200牙轮钻头透孔至-410m水平，使用纤维素、腐植酸钾等组成的化学泥浆冲孔5小时，把孔内残渣全部冲洗干净，这样含水层(1)基本被封住(如果透孔时没有被封住，需重复上述步骤)。

2、安装充填套管2前，首先在最下面一根充填套管2底部安装一个逆止阀，依次把充填套管2全部下放到位；计算套管外径168mm和透孔后内径200mm之间的空间的容积为4.1方，按2:1的灰水比(5.2吨水泥和2.6方水)配制好4.1方水泥浆，通过1200泥浆泵强灌入钻孔，然后继续灌入清水，直到套管外壁与钻孔之间的环状间隙返出水泥浆时停泵(说明环状间隙已被水泥浆充满)，等待凝固48小时后撤泵，这样套管外壁与钻孔之间的环状间隙全部被封住，水层也被封住。

3、等待半天左右，使用60小钻杆配合浓稠的泥浆从充填套管2内扫孔到底，清扫套管里剩余的水泥残渣，确保套管内干净。

上述方案的经济效益或社会效益:1、单孔(450m)投资费用约14.6万元，总投资(6孔)约88万元；2、依据水文资料，若充填孔不治水，6个孔自然泄水预计1500m3/d，预计每年-800m水泵房增加排水及辅助费用213万元，充填管路维护费用50万元/年。3、通过现场反馈，目前充填钻孔出口(-410m中段)已止水，避免了孔内水患给充填管道的安装、充填系统调试、运行带来的安全隐患。此方案的成功实施，取得良好的经济效益和社会效益。

需要说明的是，本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。