一种简便快捷封堵地层动水及孔隙的方法
【专利摘要】本发明提供一种简便快捷封堵地层动水及孔隙的方法，采用腈纶丝棉对冒水形成滤网，随后在水眼中注入不同配方的聚氨酯浆液与水作用迅速发泡形成聚氨酯泡沫，在腈纶丝棉处发生的化合及物理混合作用下，使腈纶丝棉迅速形成弹性胶塞结构封堵各类水眼及裂隙，封堵其水流。设计发明的针管注射式注浆法，省略注浆施工中的埋、封注浆钢管工艺，提高注浆工效，降低注浆及堵动水施工难度。采用合理的钻孔引水措施，合理调配注浆配方及注浆填埋工艺可使注浆浆液沿水流通道流渗到地层较深远的地方封堵水流，达到更好的堵水效果。
【专利说明】一种简便快捷封堵地层动水及孔隙的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及封堵地层动水技术和一般注浆孔、裂隙的快速封堵技术，它适用于地层动水封堵及地层注浆加密、加固、充填等地质工程施工，效果极佳。
【背景技术】
[0002]地质工程中，封堵地层动水难度较大，故工程上多设计采取投资大、耗时长、钻孔及注浆工程量大的提前注浆措施-即在地层静水情况下即进行预注浆或超前注浆的措施，提前注浆措施对地层冒水现象具有有效的改善作用但它并不能完全解决地层冒水问题，开挖后的地层在有大量冒水、涌水的情况下仍需要研究封堵动水的办法。
[0003]注浆封堵动水一般采用钻注浆孔-预置注浆钢管-封填注浆钢管周围冒水通道-向注浆钢管中泵送注浆料-注浆钢管及注浆料在地层中固结等施工方法。工程中，该方法存在一系列问题:①注浆钢管周围冒水通道很难封堵及固结；②注浆钢管成本高，且只能一孔一管、一次性使用，注浆钢管浪费大注浆料(水泥等)易被冒水冲洗流失，无法凝固结块；④常用的水泥-水玻璃双液注浆虽然具有快速凝固且具有一定的抗水流冲洗效果，但该方法的浆液凝固时间难掌握、注浆工艺烦琐、注浆效果难控制、结石体稳定性差；⑤在注浆面经常需采用消耗较大的砌挡墙、建内衬等注浆辅助工程。
[0004]相关文献披露:湖南省建筑工程集团总公司黄友汉等人发明了一种流砂层及砂砾层动水双液高压注浆堵水的施工方法(专利申请号:CN200810030532.4)。其施工步骤:钻孔、洗孔、双液高压注浆作业、封孔；流砂层及砂砾层注浆液以普通硅酸盐水泥(P.0.42.5)和40"Be水玻璃为制浆材料，按水:水泥的重量比，即水灰比为0.5?1.2: I的比例调配水泥浆液，再按水泥浆液:水玻璃的体积比为1: 0.08?0.15的比例调配注浆液；水玻璃作为添加剂调节注浆液的初凝时间；水泥浆液中还可掺入水泥用量(重量比)10%?15%的粉煤灰。该方法对流砂层、砂砾层中地下水动水压力大、流速高的特点进行堵水施工，能达到最大的适用范围和最佳的堵水效果。中国矿业大学(北京)武强等人发明了一种定向导流注浆封堵矿井突水技术。(专利申请号:CN201210095357.3)。在突水点附近进行定向导流排水，使静水条件变为微动水条件，引导细小骨料和浆液缓慢流经过水通道，并逐渐将其堵塞以达到提高注浆堵水效果之目的，克服了浆液沿较大裂隙通道向远处扩散造成的浆液浪费和沿狭小裂隙或薄弱带形成新的压裂裂隙，破坏原有形成的隔水效果的问题。北京中煤矿山工程有限公司研究了一种用于隧道内底部土体加固、基坑底板加固、隧道塌方区防水加固、隧道过不良地层超前加固、对深基坑邻近建筑物沉降控制、道路路基加固、已有建筑物基础补强、封堵基坑渗漏水等的压密注浆技术。该技术采用振动钻机携带特制注浆头钻孔，直接利用钻杆作为注浆管分段注浆。与普通注浆技术相比，不需要打导孔、下花管、止浆等环节，提高了施工效率，振动造孔为无水钻进，减少了对土体的扰动。邯郸矿业集团有限公司缑书宝等人采用连续注浆、间歇定量注浆、单孔注浆、双孔同时注浆、引流注浆相结合的技术进行了治理德盛煤矿特大突水的研究。
[0005]本发明提供的简便快捷的封堵地层动水的注浆技术，它简化了常用的砌挡墙、建内衬、锚固注浆管、消耗大量钢材的注浆堵水模式，降低了现场封孔堵水的施工难度，能够根据现场冒水情况采用针管注浆法快速方便地实现注浆孔口及周围冒水通道的快速封堵及固结，能够根据需要向地层压注各类堵水材料，注浆完成后针管可方便拔出，并能简便、快捷地使针管通道实现永久封堵。
[0006]本发明还提供了注浆孔、裂隙的快速封堵技术，它可对有水地层或无水地层的注浆作业中封堵注浆管口、封堵漏浆孔及封堵裂隙提供快速有效的解决方法，适用于地层注浆加密、加固、充填等地质工程施工，效果极佳。
【发明内容】
[0007]本发明的目在于:提供便捷的封堵地层动水的注浆技术和优异的注浆孔、裂隙的快速封堵技术。
[0008]本发明的目的是这样实现的:一种简便快捷封堵地层动水及孔隙的方法，分步骤实施；
[0009]步骤I裂隙及钻孔处置:
[0010]对渗水滴水区域采用网格法均布设计注浆钻孔，孔距0.5m?2.0m、孔深3.0m以内；对小冒水区域针对重点冒水部位结合地质资料设计注浆钻孔，尽量使一个钻孔穿过多个地层裂缝达到一孔多层；对大冒水区域，当冒水点或冒水裂隙可容纳注浆针管时，不必再钻注浆孔，当它们不能容纳注浆针管时，根据冒水点地表情况直接在水眼点钻孔或另寻完整地表将注浆孔钻到该冒水串通裂隙中将大量冒水水流引出；其中钻孔孔径为Φ10?Φ64、采用凿岩台车及冲击电钻钻孔；对各区域地层不同裂隙特点及冒水情况，采用一孔多层的汇水钻孔方式，注浆钻孔孔深3.0m、汇水钻孔孔深3.0m?15m;使该区域内的深层的水路、裂隙尽量与钻孔连通，从而减少钻孔数量及孔深，堵水时一般先封堵大冒水区域，再封堵小冒水区域，最后封堵渗水滴水区域；
[0011 ] 步骤2封堵材料及方法:
[0012]I)在注浆孔或冒水水眼、裂缝内布放注浆针管，针管应深入地层0.5m以上，对针管周围适当位置及周边与注浆孔相连通的冒水裂隙、冒水孔，即距孔口、裂隙口 0.3m?
0.5m深，采用适量特殊填料进行不完全堵水的快速充填，在注浆针管周围需充填长度为IOcm?30cm, Φ42钻孔的填充量为0.2kg?0.5kg;填充IOcm?30cm厚度的腈绝丝棉可过滤流水，不能完全封堵流水；对其它与注浆孔相连通的裂隙及冒水孔采用腈纶丝棉，不布放注浆针管，或另加一些木片、木楔辅助以快速实现不完全堵水的临时充填；
[0013]2)由灌浆机通过注浆针管向孔内注入快速封孔堵水聚氨脂材料；对大冒水钻孔或水眼主要注入凝胶发泡时间短，在Imin内的水溶性聚氨脂浆材单液如HX-669，或注入HX-669、HX-668配比为1:1的混合浆液；而对小冒水钻孔或水眼选用注入凝胶发泡时间
1.5min?3min的混合液，即配用聚氨脂浆液HX-668添加部分HX-669的混合液，其中封孔聚氨脂注浆量的估算公式是:注浆量Q为升=2 *浆材凝胶发泡时间为分钟*该注浆孔系统充填料后的总冒水量为升/分钟；注浆压力按大于地层动水压力0.2MPa?0.5MPa选取，这些注入的聚氨脂浆液与水混合后迅速产生凝胶、发泡反应，在冒水水流携带出孔口的过程中，流动的浆液及已形成的凝胶、发泡体被填料网住过滤及阻拦，它们迅速与填料发生混合的一系列化学物理反应，在Imin?3min时间内胶粘膨胀并形成弹性胶状物质从而完全封堵冒水或漏水；同样，对与注浆孔相连通的其它冒水裂隙、冒水孔采用填料初步填封后，在冒水水流的作用下，通过注浆针管注入浆液，由它产生的凝胶、发泡体最终会被水流流送到这些填料之中快速形成胶粘膨胀体从而完全封堵冒水水眼及冒水裂隙；
[0014]3)对于缺水地层或无水地层中的钻孔或裂隙，则采用填料，用量按充填长度为IOcm?30cm，中添加少量混合配用聚氨脂浆液，由I份HX-669、I?5份HX-668组成，按Ikg混合聚氨脂浆液产生10升充填体积计算聚氨脂用量、然后添加少量水，与HX-669重量相同，将含有这些混合物的特殊填料塞入钻孔或裂隙中，几分钟后，它们将自行发泡膨胀形成弹性胶状物质从而完全封堵或填充钻孔及裂隙；
[0015]4)在表层冒水通道被封堵后，通过注浆针管，根据需要向地层深处泵送发泡率较高且泡体固结强度较高的油性聚氨脂单液浆材HX-668、或用泵送水泥混合浆材，由0.8的水泥浆I份、水玻璃5份、粘土浆0.1份混合制得，以进一步封堵、充填地层远处的漏水通道及裂隙，注浆时间较长时，必须每隔3min?5min抽动注浆针管，直径Φ3?Φ 10，以防针管被凝固在填封塞中；
[0016]5)注浆结束前，注入Ikg?3kg的HX-669浆液，然后拨出注浆针管，迅速向针管孔内塞入用水浸湿的腈纶丝棉，它与HX-669浆液相遇会快速胶粘针管孔，或采用与针管孔同径的钢筋或用水浸湿木棍等物，插入原针管孔内，在胶塞的弹性及摩擦力、HX-669浆液、水等共同作用下，钢筋、木棍等物可迅速封堵注浆孔内的浆液及压力，在注浆过程中需停顿时、或注浆结束后，需迅速采用二甲苯、丙酮等清洗泵、管系统，以防聚氨脂浆液发泡凝固。
[0017]本发明的原理与技术效果:1)利用腈纶丝棉与聚氨酯浆液加水的混合物可快速形成化合胶凝反应，形成弹性胶凝物质，采用腈纶丝棉可方便地填塞各类冒水水眼及裂隙(包括大冒水)，它对冒水首先只形成滤网结构且允许部分冒水继续流出，随后在水眼中注入不同配方的聚氨酯浆液(一部分与水作用迅速发泡形成聚氨酯泡沫)，在水流的携带作用下，流过腈纶丝棉的聚氨酯浆液与之快速形成化合胶凝反应、流过腈纶丝绵的聚氨酯泡沫则被拦截吸附，在腈纶丝棉处发生的化合及物理混合作用使腈纶丝棉迅速形成弹性胶塞结构封堵各类水眼及裂隙，并完全封堵其水流。2)在上述技术基础上，设计发明的针管注射式注浆法，可省略一般注浆施工中的埋、封注浆钢管工艺，提高注浆工效，降低注浆及堵动水施工难度。3)采用合理的钻孔引水措施，合理调配注浆配方及注浆填埋工艺可使注浆浆液沿水流通道流渗到地层较深远的地方封堵水流，达到更好的堵水效果，彰显技术进步。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0019]附图为封堵地层动水及孔隙工艺流程图；
[0020]如下图所示:钻注浆孔及汇水孔一注浆针管插入注浆孔或裂隙中一在冒水孔口及裂隙中填堵特殊填料(或注入特殊浆液)方案I;或将特殊浆液和水塞入注浆管周围、钻孔及裂隙中方案2 ;—弹性胶状物质封堵孔隙及冒水一向孔内注大量堵水充填材料一注浆结束前向孔内注入少量特殊浆液一拔出注浆针管对注浆针管通道封堵一浆液固结封孔堵水，注衆完成。
【具体实施方式】[0021 ] 下面本发明结合实施例作进一步说明。
[0022]实施例1，封堵地层动水及孔隙的施工工艺:
[0023]①根据工程需求选择并准备注浆堵水材料，快速封孔材料可选水溶性聚氨脂浆材(如HX-669、遇水凝胶发泡时间Imin内、发泡体积3倍)，一般常用堵水可选油性聚氨脂浆材(如HX-668、遇水凝胶发泡时间15min内、发泡体积约15倍)或采用它们的混合液(如HX-668与HX-669按1_5:1倍比例混合、遇水凝胶发泡时间1.5_3min、相应发泡体积10倍，堵水及大量充填材料可选油性聚氨脂浆材(如HX-668)或水泥混合浆材(水灰比为0.8的水泥浆I份、水玻璃5份、粘土浆0.1份，凝胶时间Smin内，无膨胀发泡率)；材料配方配比不同，性能参数各异，现场需按情况酌情调配及选择。
[0024]②针对地层不同裂隙特点及冒水情况，采用一孔多层的汇水钻孔方式，使该区域内的深层的水路、裂隙尽量与钻孔连通，形成合理优化的注浆孔布局，可采用凿岩台车及冲击电钻钻孔，孔径为Φ10?Φ64，注浆钻孔孔深1-3.0m、汇水钻孔孔深3.0_15m。
[0025]③根据现场冒水裂隙及冒水钻孔情况选用注浆泵及注浆针管系统。对小冒水区(单水眼流量=1-10升/分钟)，可采用小泵量普通型化学浆材灌浆机(如HX-512，注浆压力大于lOMPa、注浆流量0.5升/分钟)，加装特殊设计的针管(直径Φ3?Φ6、长I?
1.5m)及注浆管线。对大冒水区域(单水眼流量大于10升/分钟?300升/分钟)采用大泵量化学浆材灌浆机(如PM-770灌浆机，注浆压力大于2MPa、注浆流量10升/分钟)加装特殊设计的针管(直径Φ8?Φ15、长I?1.5m)及注浆管线，钻孔内充填时，对环氧树脂、水玻璃、粘土浆等浆材可采用大泵量化学灌浆机灌注，对水泥浆材则采用BW-160泥浆泵进行灌注。
[0026]④在注浆孔或冒水水眼、裂缝内布放注浆针管(针管应深入地层0.5m以上)，对针管周围及冒水裂隙(一般距孔口、裂隙口 0.3m?0.5m深)采用适量特殊填料(腈纶丝棉等)进行不完全堵水的快速充填，一般在注浆针管周围需充填长度为IOcm?30cm。
[0027]⑤通过注浆针管向孔内注入封孔堵水聚氨脂材料，对大冒水钻孔(或水眼)主要注入HX-669，或注入HX-669、HX-668配比为1:1的混合浆液。而对小冒水钻孔(或水眼)主要注入混合聚氨脂浆液(即HX-668添加部分HX-669的混合液)。在动水作用下聚氨脂浆液进行化学反应并向外漏出过程中与腈纶丝棉等进行快速粘附及化合反应，在I?3分钟内胶凝膨胀并形成胶状封堵物质，使针管周围及冒水裂隙在表层部位快速形成密封堵水结构。
[0028]⑥通过注浆针管及裂隙通道，向地层深处根据需要泵送大量堵水充填材料(可选油性聚氨脂浆材如HX-668或水泥混合浆材)，注入聚氨脂浆液过程中，所用灌浆机连续工作时，每间隔5分钟，在聚氨脂浆液泵干后，需向泵内灌注液压油以润滑清洗泵、管系统，小泵量灌浆机(如HX-512)需0.5kg，大泵量灌浆机(如PM-770)需2kg。
[0029]⑦注浆结束前再注入一定量(I?3kg)的HX-669浆液，拨出注浆针管后迅速采用浸水的腈纶丝棉或棒状物封填固结针管孔，在注浆过程中需停顿时、或注浆结束后，需迅速采用二甲苯、丙酮等清洗泵、管系统，以防聚氨脂浆液发泡凝固。
[0030]实施例2，大冒水裂缝堵水:
[0031]某漏水岩壁在离地面约5m高处侧面有一垂直于地面的大冒水裂缝，裂缝极不规贝U，其宽度在I毫米至10多毫米，长度半米多，该处冒水水压0.5MPa，冒水流量300升/分；曾尝试直接向冒水裂缝内插入Φ3?Φ 10注浆针管不成功(因裂缝形状极不规则)，且该处不便多人施工操作。后从岩层走向判断该冒水裂缝在岩壁后可能呈层面分布发育，遂采用凿岩台车在岩壁前离地面高1.5m、距冒水裂缝4m远位置钻凿3个引水孔、孔径Φ42、孔深3m，其中I个钻孔引出水量约150升/分(其岩壁上冒水裂缝水流量明显降半)，另2个钻孔分别只引出少量流水约几升/分。
[0032]在大引水量钻孔(150升/分)内插入Φ 10注浆针管0.7m深，在距孔口 0.4m位置采用0.5kg腈纶丝棉填塞填紧在注浆针管周围，经填充后，该钻孔冒水量由150升/分下降到10升/分(而岩壁上冒水裂缝水流量则又上升到300升/分)。采用大泵量化学灌浆机(PM-770)向孔内灌注HX-669聚氨脂浆液，泵量5升/分、泵压0.7MPa，几秒后，大量乳白色浆液(HX-669聚氨脂与水混合液)从腈纶丝棉中流出，但几十秒后流量则迅速降低，2分钟，钻孔中填塞的腈纶丝棉形成了乳白色胶塞并完全封堵了冒水，此时即在岩壁上冒水裂缝位置迅速采用腈纶丝棉加木片、木楔进行堵塞充填，尽量降低该处冒水量；4分钟后，由注浆针管压入的HX-669聚氨脂浆液(乳白色混合液)到达裂缝位置并从腈纶丝棉中流出，继续向裂缝位置迅速填塞腈纶丝棉以减少乳白色混合液的流量，同时对该漏水岩壁区域上有乳白色混合液流出的钻孔及水眼等均迅速采用腈纶丝棉填塞或辅助木片、木楔进行堵塞充填；6分钟后，裂缝位置及其它冒水孔的冒水量均迅速减小，为增加聚氨脂的发泡体积，按1:1比例灌注HX-669与HX-668的混合液。灌浆过程中，每间隔2?3分钟，需来回活动注浆针管，以防被固结；10分钟后，在漏失部分乳白色混合液后，该漏水岩壁区域上的明显冒水点已基本全部封堵，此时已注入HX-669聚氨脂浆液约40kg、HX-66810kg,随后继续按此泵量、泵压向孔内灌注HX-668聚氨脂浆液约50kg，以向钻孔内深层漏水裂隙及漏水通道进行充填，十几分后，当孔内HX-668聚氨脂浆液开始发泡时，注浆系统压力随之增大，此时根据地层内充填情况酌情停止了充填注浆作业。
[0033]注浆结束前向孔内再注入I?2kg HX-669浆液，拨出注浆针管后，迅速采用浸水腈纶丝棉填塞到原针管孔中，2分钟后该孔完全固结，半小时后，该漏水岩壁区域堵水注浆结束，无明显漏水点，堵水率达到95%以上，该区域可转入其它施工作业。
[0034]实施例3，洞顶大冒水钻孔堵水:
[0035]某洞顶岩石有一大冒水区域(6m * 8m)，采用凿岩台车在洞顶该区域钻孔5个，孔径Φ42、孔深3m，其中有I汇水钻孔出水量200升/分，其余钻孔出水量几升/分至几十升/分不等，该处冒水水压0.4MPa。
[0036]在大水量钻孔(200升/分)内插入Φ15注浆针管1.0m深，在距孔口 0.5m位置采用0.5kg腈纶丝棉填塞填紧在注浆针管周围，经填充后，该钻孔冒水量由200升/分下降到10升/分；采用大泵量化学灌浆机(PM-770)向孔内灌注HX-669聚氨脂浆液，泵量5升/分、泵压0.7MPa，几秒后，大量乳白色浆液(HX-669聚氨脂与水混合液)从腈纶丝棉中流出，但几十秒后流量则迅速降低，2分钟后，钻孔中填塞的腈纶丝棉形成了乳白色胶塞并完全封堵了该孔冒水，在该注浆孔冒水封堵过程中，其它与该孔相连通的钻孔(直线距离最远6m)则冒水量明显增加，遂对这些钻孔均使用腈纶丝棉填塞或辅助木片、木楔进行堵塞充填；在注浆孔冒水完全封堵后，为使聚氨脂浆液能流动到远方漏水钻孔中，遂改注浆配方为按1:5比例灌注HX-669与HX-668的混合液；6分钟后，周边相连通的钻孔中均有乳白色浆液流出；10分钟后，在钻孔中填塞的腈纶丝棉均形成了乳白色胶塞并完全封堵了这些钻孔中的冒水，此时，转入充填注浆阶段，为降低聚氨脂发泡膨胀作用对洞顶安全的影响，遂更换化学灌浆机为BW-160泥浆泵，并按每20公斤一批向钻孔内灌注已分批搅拌的水泥混合浆材(水灰比为0.8的水泥浆I份、水玻璃5份、粘土浆0.1份，凝胶时间8min内)200kg，在泵压增大到1.0MPa时，根据地层内充填情况酌情停止了充填注浆作业。
[0037]拨出Φ 15注浆针管后，迅速采用浸水及浸透HX-669浆液的腈纶丝棉，填塞到原针管孔中，3分钟后，该孔完全固结，I小时后，该冒水区域堵水注浆结束，无明显漏水点，堵水率达到95%以上，但该区域需等水泥混合浆材凝固固结后(3天)方可转入开挖施工作业。
[0038]实施例4，小冒水区域堵水:
[0039]某岩石侧壁有一小冒水区域(3m * 5m)，采用凿岩台车在该区域按冒水点钻孔12个，孔径Φ42、孔深2.0m,其钻孔出水量约I升/分至几升/分不等，该处冒水水压0.3MPa。
[0040]先在该区水量最大的钻孔内插入Φ6注浆针管5.0m深，在距孔口约0.3m位置采用0.2kg腈纶丝棉填塞填紧在注浆针管周围，经填充后，钻孔冒水量下降到约I升/分以下，采用小泵量化学灌浆机(HX-512)向孔内灌注HX-669聚氨脂浆液，泵量0.5升/分、泵压大于1.0MPa(HX-512灌浆机管线细、阻力大、相应压力高)，几秒后，有乳白色浆液(HX-669聚氨脂与水混合液)从腈纶丝棉中流出，I?2分钟后，钻孔中填塞的腈纶丝棉形成了乳白色胶塞并完全封堵了该孔冒水。在该注浆孔冒水封堵后，其它与该孔相连通的钻孔则会出理冒水量增加或有乳白色浆液流出现象，遂对这些钻孔均使用腈纶丝棉填塞或辅助木片、木楔进行堵塞充填。随后改注浆配方为按1:3比例灌注HX-669与HX-668的混合液，5?8分钟后，周边相连通的钻孔中均有乳白色浆液流出并迅速形成了乳白色胶塞并完全封堵了这些钻孔中的冒水，注浆完成后，拨出Φ6注浆针管，迅速采用长约0.5πι、Φ6钢筋填塞到原针管孔中，2分钟后该孔完全固结。
[0041]按此方法完成了 9个有冒水钻孔的封堵，另3个微渗水钻孔采取了将腈纶丝棉(0.2?0.4kg)混合聚氨脂浆液(由I份HX-669、3份HX-668组成，其用量2?3kg)直接填充到微渗水钻孔中，3分钟后，钻孔中填塞的腈纶丝棉形成了乳白色胶塞并完全封堵了该孔渗水。
[0042]该区所有Φ42钻孔注浆完成后，仍有一些小冒水点，遂采用冲击电钻对这些部位进行孔径Φ16、孔深0.Sm的补充钻孔，之后在这些孔中插入Φ6注浆针管，使用小泵量化学灌浆机、采用上述注浆方法进行补充注浆堵水，经施工该区域消除了冒水点，堵水率达到90%以上。
[0043]本方法选用上海红信保温防水材料有限公司生产的水溶性聚氨脂浆材HX-669、遇水凝胶发泡时间Imin内、发泡体积3倍；选用的上海红信保温防水材料有限公司生产的油性聚氨脂浆材HX-668、遇水凝胶发泡时间15min内、发泡体积15倍；混合配用时其HX-668的加量为HX-669用量的I倍?5倍、相应遇水凝胶发泡时间调节为1.5min?3min、相应发泡体积10倍。
[0044]本方法的填充材料选用腈纶丝棉，它分子中含有N-H及C=N活性基团，与聚氨脂浆材具有较好亲和吸附作用并可与浆材中的异氰酸酯TDI类物质快速发生化合反应生成脲类胶粘物质。
【权利要求】
1.一种简便快捷封堵地层动水及孔隙的方法，其特征在于:分布实施； 步骤I裂隙及钻孔处置: 对渗水滴水区域采用网格法均布设计注浆钻孔，孔距0.5m~2.0m、孔深3.0m以内；对小冒水区域针对重点冒水部位结合地质资料设计注浆钻孔，尽量使一个钻孔穿过多个地层裂缝达到一孔多层；对大冒水区域，当冒水点或冒水裂隙可容纳注浆针管时，不必再钻注浆?L，当它们不能容纳注浆针管时，根据冒水点地表情况直接在水眼点钻孔或另寻完整地表将注浆孔钻到该冒水串通裂隙中将大量冒水水流引出；其中钻孔孔径为Φ 10~Φ64、采用凿岩台车及冲击电钻钻孔；对各区域地层不同裂隙特点及冒水情况，采用一孔多层的汇水钻孔方式，注浆钻孔孔深3.0m、汇水钻孔孔深3.0m~15m;使该区域内的深层的水路、裂隙尽量与钻孔连通，从而减少钻孔数量及孔深，堵水时一般先封堵大冒水区域，再封堵小冒水区域，最后封堵渗水滴水区域； 步骤2封堵材料及方法: 1)在注浆孔或冒水水眼、裂缝内布放注浆针管，针管应深入地层0.5m以上，对针管周围适当位置及周边与注浆孔相连通的冒水裂隙、冒水孔，即距孔口、裂隙口 0.3m~0.5m深，采用适量特殊填料进行不完全堵水的快速充填，在注浆针管周围需充填长度为IOcm~30cm, Φ42钻孔的填充量为0.2kg~0.5kg;填充IOcm~30cm厚度的腈绝丝棉可过滤流水，不能完全封堵流水；对其它与注浆孔相连通的裂隙及冒水孔采用腈纶丝棉，不布放注浆针管，或另加一些木片、木楔辅助以快速实现不完全堵水的临时充填； 2)由灌浆机通过注浆针管向孔内注入快速封孔堵水聚氨脂材料；对大冒水钻孔或水眼主要注入凝胶发泡时间短，在Imin内的水溶性聚氨脂浆材单液如HX-669，或注入HX-669、HX-668配比为 1:1的混合浆液；而对小冒水钻孔或水眼选用注入凝胶发泡时间1.5min~3min的混合液，即配用聚氨脂浆液HX-668添加部分HX-669的混合液，其中封孔聚氨脂注浆量的估算公式是:注浆量Q为升=2 *浆材凝胶发泡时间为分钟*该注浆孔系统充填料后的总冒水量为升/分钟；注浆压力按大于地层动水压力0.2MPa~0.5MPa选取，这些注入的聚氨脂浆液与水混合后迅速产生凝胶、发泡反应，在冒水水流携带出孔口的过程中，流动的浆液及已形成的凝胶、发泡体被填料网住过滤及阻拦，它们迅速与填料发生混合的一系列化学物理反应，在Imin~3min时间内胶粘膨胀并形成弹性胶状物质从而完全封堵冒水或漏水；同样，对与注浆孔相连通的其它冒水裂隙、冒水孔采用填料初步填封后，在冒水水流的作用下，通过注浆针管注入浆液，由它产生的凝胶、发泡体最终会被水流流送到这些填料之中快速形成胶粘膨胀体从而完全封堵冒水水眼及冒水裂隙； 3)对于缺水地层或无水地层中的钻孔或裂隙，则采用填料，用量按充填长度为IOcm~30cm,中添加少量混合配用聚氨脂浆液，由1份HX-669、I~5份HX-668组成，按Ikg混合聚氨脂浆液产生10升充填体积计算聚氨脂用量、然后添加少量水，与HX-669重量相同，将含有这些混合物的特殊填料塞入钻孔或裂隙中，几分钟后，它们将自行发泡膨胀形成弹性胶状物质从而完全封堵或填充钻孔及裂隙； 4)在表层冒水通道被封堵后，通过注浆针管，根据需要向地层深处泵送发泡率较高且泡体固结强度较高的油性聚氨脂单液浆材HX-668、或用泵送水泥混合浆材，由0.8的水泥浆1份、水玻璃5份、粘土浆0.1份混合制得，以进一步封堵、充填地层远处的漏水通道及裂隙，注浆时间较长时，必须每隔3min~5min抽动注浆针管，直径Φ 3~Φ 10，以防针管被凝固在填封塞中； 5)注浆结束前，注入1kg~3kg的HX-669浆液，然后拨出注浆针管，迅速向针管孔内塞入用水浸湿的腈纶丝棉，它与HX-669浆液相遇会快速胶粘针管孔，或采用与针管孔同径的钢筋或用水浸湿木棍等物，插入原针管孔内，在胶塞的弹性及摩擦力、HX-669浆液、水等共同作用下，钢筋、木棍等物可迅速封堵注浆孔内的浆液及压力，在注浆过程中需停顿时、或注浆结束后，需迅速采用二甲苯、丙酮等清洗泵、管系统，以防聚氨脂浆液发泡凝固。
2.依据权利要求1所述方法，其特征在于:水溶性聚氨脂浆材采用上海红信保温防水材料有限公司生产的HX-669、遇水凝胶发泡时间Imin内、发泡体积约3倍；油性聚氨脂浆材采用上海红信保温防水材料有限公司生产的HX-668、遇水凝胶发泡时间15min内、发泡体积15倍；混合配用时其HX-668的加量为HX-669用量的1倍~5倍、相应遇水凝胶发泡时间调节为1.5min~3min、相应发泡体积10倍。
3.依据权利要求1所述方法，其特征在于:填料主要为腈纶丝棉，它分子中含有N-H及C=N活性基团，与聚氨脂浆材具有较好亲和吸附作用并可与浆材中的异氰酸酯TDI类物质快速发生化合反应生成脲类胶粘物质。
4.依据权利要求1所述方法，其特征在于:采用小泵量化学浆材灌浆机HX-512，注浆压力大于lOMPa、注浆流量0.5升/分钟，加装针管直径Φ3~Φ6、长1m及注浆管线；采用大泵量化学浆材灌浆机PM-770灌浆机，注浆压力大于2MPa、注浆流量10升/分钟，加装针管直径Φ8~Φ 15、长1~1.5m及注浆管线；对水泥浆材则采用BW-160泥浆泵进行灌注。
【文档编号】E02D19/16GK103912003SQ201310753372
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】不公告发明人 申请人:中国人民解放军63653部队