专利名称：一种深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统及工艺，主要应用于矿山，隧道，水利水电等地下工程的突涌水灾害防治中。
背景技术：
目前注浆防治突涌水灾害，封堵导水通道时，通常采用常规钻机钻探注浆方式，注浆方式多采用全孔注浆，复钻工程量大，而且钻孔越长复钻工程量越大，采用千米定向钻机施工时其复钻工程量将更大，复钻过程中极易造成钻孔偏斜，由于钻孔为非线性，因此，传统的全孔注浆方式难以应用于深长非线性钻孔注浆。针对上述问题，本发明公开了一种深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统及工艺。发明内容
本发明在于解决深孔非线性分段注浆时，钻孔非线性带来的分段注浆困难、复钻工作量大以及复钻可能带来的钻孔偏斜问题。为此本发明提供了一种适用于深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统及工艺。
本发明采用的分段注浆系统如下
一种用于深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统它包括第一、二注浆套管及与之相连的第一、二闸阀和后盖；与固化浆液注浆管路相连的第一球阀及与非固化保压浆液注浆管路相连的第二球阀；弹性混凝土或者高弹橡胶材料加工成的弹头式止浆体， 止浆体由圆柱形的尾部与流线型的头部组成，头部长度占弹头式止浆体总长度的1/3(如图I)。
第二闸阀把注浆管路系统分为两个相互独立的系统泵送固化浆液的注浆系统和泵送非固化保压浆液的系统。所述泵送非固化保压浆液的系统是利用注浆压力与非固化保压浆液的运移能力把预先放置在第二注浆套管中的弹头式止浆体运送到预定位置的压送系统。
所述第二注浆套管与第一、二闸阀相连，第一注浆套管与第一闸阀、第二球阀、后盖相连。
所述的弹头式止浆体由弹性混凝土制成，包括圆柱形的尾部与流线型的头部，导向性能良好，避免其卡在钻孔内。在运移弹头式止浆体时采用非固化保压浆液，为降低运移阻力加入少量的聚丙烯酰胺，其占非固化保压浆液总量的I %。
一种用于深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆工艺，它的步骤为
步骤一安装好相关设备，连接好相关管路，打开后盖及第一闸阀装入预先加工好的弹头式止浆体，关闭后盖及第一闸阀，并检查后盖、第二球阀、第一、二闸阀是否关闭。
步骤二 打开第一球阀，通过固化浆液注浆管进行注浆，满足设定的注浆结束标准时关闭第一球阀4。
步骤三打开第二球阀与第一闸阀，通过非固化浆液注浆管注入非固化保压浆液，当注浆压力达到步骤二时的注浆终压时，打开第二闸阀加压注入的非固化保压浆液控制弹头式止浆体。
步骤四当弹头式止浆体到达预定位置时停止注浆。
步骤五关闭第二闸阀。
步骤六待浆液凝结固化一段时间，强度达到工程需求时，打开第二闸阀将非固化保压浆液放出，继续进行正常施工。
步骤七进行下一工作循环时，重复步骤一至六。
图I为系统结构原理图2为系统工作原理图3为止浆体构造示意图。
I-第一闸阀，2-第二闸阀，3-第二球阀，4-第一球阀，5-弹头式止浆体，6_第一注浆套管，7-第二注浆套管，8-后盖，9-非固化保压浆液注浆管路，10-固化浆液注浆管路， 11-弹头式止浆体尾部12-弹头式止浆体头部。
具体实施方式
某铁矿为典型的大水金属矿山，矿井日涌水量大于4万m3/d，其东矿体为矽卡型铁矿床，地质勘探提交储量334万吨。矿区内大理岩与岩浆岩穿插剧烈，岩溶作用强烈，主要岩溶形态为溶缝与溶管。矿区的主导含水构造为岩溶管道、岩溶裂隙、与含水层导通的断裂构造等。在对矿井-300m水平掘进迎头实施涌水防治时，为避免大量复钻与复钻带来的钻孔偏斜，采用分段注浆，但是采用常规注浆方式时，发现钻孔存在弯曲，常规的止浆装置难以安装。因此应用本发明行设计的深长非线性钻孔分段注浆系统与工艺，其具体实施过程如下
(I)依据设计，注浆堵水钻孔需钻进185m，当钻进至143m时发生涌水，随即抽出钻杆准备注浆。
(2)将本发明分段注浆系统在孔口进行安装如图1，并保证所有阀门均处于关闭状态。
(3)连接注浆管路，打开注浆第一球阀4，通过注浆管路10注入固化浆液，当注浆压力达到设计终压5Mpa时停止注浆。
(4)关闭注浆第一球阀4，打开第二闸阀2，通过第二球阀3连接非固化浆液注浆管路9。
(5)打开第二球阀3，打开第一闸阀1，然后通过注浆管路9注入非固化保压浆液 (本实例采用的非固化保压浆液为粉煤灰浆液，含I %聚丙烯酰胺减阻剂)。
(6)注浆压力增至6Mpa，通过控制注入的非固化保压浆液量使弹头式止浆体到达预定位置。
(7)关闭第二闸阀2，等待固化浆液固化。
(8)8h后打开第二闸阀2，打开第二球阀3，将非固化保压浆液放出，继续钻进施工。
(9)钻进过程中发现该段涌水封堵良好，分段注浆成功，节约复钻100余米。
权利要求
1.一种井下水害防治中的深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统，其特征是，该系统包括第一、二注浆套管(6、7)及与之相连的第一、二闸阀(1、2)及后盖(8)，与固化浆液注浆管路(10)相连的第一球阀(4)及与非固化保压浆液注浆管路(9)相连的第二球阀(3)，第二闸阀(2)把注浆管路系统分为两个相互独立的系统泵送固化浆液的注浆系统和泵送非固化保压浆液的系统。
2.如权利要求I所述的井下水害防治中深长非线性分段注浆系统，其特征是，所述第二注浆套管(7)与第一、二闸阀(1、2)相连，第一注浆套管￠)与第一闸阀(I)、第二球阀(3)、后盖⑶相连。
3.如权利要求I或2所述的井下水害防治中深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统其特征是，所述泵送非固化保压浆液的系统是利用注浆压力与非固化保压浆液的运移能力把预先放置在第二注浆套管(7)中的弹头式止浆体(5)运送到预定位置的压送系统。
4.如权利3所述的井下水害防治中深长非线性分段注浆系统，其特征是，所述的弹头式止浆体(5)由弹性混凝土制成，包括圆柱形的尾部(11)与流线型的头部(12)，导向性能良好，避免其卡在钻孔内。
5.如权利要求4所述的井下水害防治中深长非线性分段注浆系统，其特征是，在运移弹头式止浆体(5)时采用非固化保压浆液，为降低运移阻力加入少量的聚丙烯酰胺，其占 非固化保压浆液总量的I %。
6.一种井下水害防治中深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆工艺，其特征为 步骤一安装好相关设备，连接好相关管路，打开后盖(8)及第一闸阀(I)装入预先加工好的弹头式止浆体(5)，关闭后盖(8)及第一闸阀(1)，并检查后盖(8)、第二球阀(3)、第一、二闸阀(1、2)是否关闭； 步骤二 打开第一球阀(4)，通过固化浆液注浆管(10)进行注浆，满足设定的注浆结束标准时关闭第一球阀⑷； 步骤三打开第二球阀(3)与第一闸阀(I)，通过非固化浆液注浆管(9)注入非固化保压浆液，当注浆压力达到步骤二时的注浆终压时，打开第二闸阀(2)加压注入的非固化保压浆液控制弹头式止浆体(5)； 步骤四当弹头式止浆体(5)到达预定位置时停止注浆； 步骤五关闭第二闸阀⑵； 步骤六待浆液凝结固化一段时间，强度达到工程需求时，打开第二闸阀(2)将非固化保压浆液放出，继续进行正常施工，从而降低复钻量； 步骤七进行下一工作循环时，重复步骤一至六。
7.如权利要求6所述的井下水害防治中深长非线性分段注浆工艺，其特征是，所述第二注浆套管(7)与第一、二闸阀(1、2)相连，第一注浆套管￠)与第一闸阀(I)、第二球阀(3)、后盖⑶相连。
8.如权利6所述的井下水害防治中深长非线性分段注浆工艺，其特征是，所述的弹头式止浆体(5)由弹性混凝土制成，包括圆柱形的尾部(11)与流线型的头部(12)，导向性能良好，避免其卡在钻孔内。
9.如权利要求6所述的井下水害防治中深长非线性分段注浆工艺，其特征是，在运移弹头式止浆体(5)时采用非固化保压浆液，为降低运移阻力加入少量的聚丙烯酰胺，其占非固化保压浆液总 量的I %。
全文摘要
本发明涉及一种井下突涌水防治的深长非线性钻孔孔内远距离封孔分段注浆系统及工艺。该系统包括第一、二注浆套管(6、7)及与之相连的第一、二闸阀(1、2)和后盖(8)；与固化浆液管路(10)相连的第一球阀(4)及与非固化保压浆液管路(9)相连的第二球阀(3)；第一、二闸阀(1、2)之间的套管中预先放置弹头式止浆体(5)；分段注浆结束后关闭第一球阀(4)；打开第一、二闸阀(1、2)，通过第二球阀(3)注入非固化保压浆液，利用非固化保压浆液推送预先放置在第一注浆套管(6)中的弹头式止浆体(5)至预定注浆固化处，关闭第二闸阀(2)；待浆液固结强度满足工程需求时打开第二闸阀(2)放出钻孔中的非固化保压浆液。从而避免浆液凝固后封闭整个钻孔，实现免复钻和避免多次复钻所带来的钻孔偏斜。
文档编号E21D11/38GK102926771SQ201210348378
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者卜昌森, 翟明华, 李术才, 孙春江, 李伟, 郭信山, 刘人太 申请人:山东能源集团有限公司