[發(fā)明專利]鉆孔注漿漿液空間擴(kuò)散范圍及路徑描述方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511010704.8
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105629309B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建功;李玉寶;高會春;啜曉宇;趙章;陳志輝;賈靖;李全明;盧鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 河北煤炭科學(xué)研究院
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所13120
• 代理人: 王占華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦作業(yè)區(qū)域鉆孔注漿漿液擴(kuò)散范圍監(jiān)測方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆孔注漿漿液空間擴(kuò)散范圍及路徑描述方法。

背景技術(shù)

鉆孔注漿漿液擴(kuò)散范圍描述，是預(yù)防和避免煤礦重特大突水事故、確保突水快速注漿治理的一項重要技術(shù)。常規(guī)技術(shù)包括物探、鉆探、示蹤試驗、連通試驗等技術(shù)。物探技術(shù)受地表地形條件、井下巷道條件影響較大；鉆探成本高、控制范圍小；各種水文地質(zhì)試驗，工程浩大、操作復(fù)雜，需要很多輔助條件，而且上述技術(shù)均不能實現(xiàn)注漿過程全空間、實時、連續(xù)監(jiān)測評價，容易漏掉關(guān)鍵技術(shù)信息。微震監(jiān)測技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新的物探技術(shù)，通過在煤礦井下提前埋設(shè)的高靈敏度檢波器監(jiān)測、接收巖石破裂產(chǎn)生的微小震動信號，采用專業(yè)軟件將這些信息解碼為有效的微震信號，對這些微震事件發(fā)生的時間、位置、頻度、密度、能量等進(jìn)行分析，可解決一系列地質(zhì)、水文地質(zhì)問題。

本申請人在2015.09.30申報的專利為基于人工注液的地下水流場描述方法（公開號：CN105137488A），該方法通過鉆孔注液（水和水泥漿），對地下水流場實施人工干擾，打破地下水流場原有平衡，高壓水及水泥漿在含水層原有裂隙內(nèi)產(chǎn)生沖擴(kuò)、劈裂、破巖等作用，人工誘發(fā)一系列微震事件發(fā)生，監(jiān)測、分析這些微震事件的時空變化規(guī)律，可以確定地下水強(qiáng)徑流帶位置及含水層儲水結(jié)構(gòu)形態(tài)、漿液擴(kuò)散范圍等，為預(yù)防和避免煤礦突水事故發(fā)生及突水事故的快速治理、水資源保護(hù)提供依據(jù)。但是對于更進(jìn)一步地準(zhǔn)確確定鉆孔注漿漿液空間擴(kuò)散范圍及路徑、含水層導(dǎo)水通道、突水口位置等信息，未作深入闡述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆孔注漿漿液空間擴(kuò)散范圍及路徑描述方法，該方法可以準(zhǔn)確確定鉆孔注漿漿液空間擴(kuò)散范圍及路徑、含水層導(dǎo)水通道、突水口位置等信息，為預(yù)防和避免煤礦突水事故發(fā)生及突水事故的快速治理提供依據(jù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種鉆孔注漿漿液空間擴(kuò)散范圍及路徑描述方法，其特征在于包括如下步驟：

1）確定注漿鉆孔位置，以注漿鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點為中心，利用井下巷道構(gòu)建井下微震監(jiān)測系統(tǒng)；

2）通過注漿鉆孔對目標(biāo)礦區(qū)含水層實施人工注漿，注入過程分為四個階段，注漿初期：采用水灰比濃度為1:0.3-0.4的純水泥漿，注入壓力控制在1.0-1.1MPa，注漿量大，控制在總用漿量的40%-45%；注漿中期：采用水灰比濃度為1:0.45-1:0.55的純水泥漿，注入壓力控制在1.1-1.2MPa，注漿量基本穩(wěn)定，控制在總用漿量的30%-35%；注漿后期：采用水灰比濃度為1:0.6-1:0.8的純水泥漿，注入壓力控制在2.4-3.1MPa，注漿量大幅減少，控制在總用漿量的15%-20%；注漿結(jié)束期：采用水泥漿加水玻璃雙液漿灌注，水玻璃和水泥漿的比例控制在1:7-9,水泥漿的水灰比濃度為1:1.25，漿液快速凝固。

3）通過注漿，漿液進(jìn)入含水層裂隙內(nèi)，產(chǎn)生驅(qū)水、劈裂、破巖作用，人工誘發(fā)微震事件，觀測不同注漿階段漿液擴(kuò)散形成的微震事件空間分布情況。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：構(gòu)建井下微震監(jiān)測系統(tǒng)的方法是根據(jù)井下巷道條件，采用全包圍方式布置微震檢波器，檢波器埋設(shè)深度要求大于巷道松動圈，相鄰檢波器水平間距控制在150m以內(nèi)、同一巷道檢波器不能分布在一條直線上、鉛垂方向高差要求大于2m、三軸檢波器底端向下朝向重點監(jiān)測區(qū)域、單軸檢波器指向要求多元化。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的微震檢波器采用全包圍的方式，是指以注漿鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點為中心，沿井下已有巷道呈矩形或不規(guī)則形狀進(jìn)行四周封閉式布置微震檢波器，所述微震檢波器與采集分站連接構(gòu)成井下微震監(jiān)測系統(tǒng)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟2中，當(dāng)含水層厚度超過500m，根據(jù)其垂直方向巖性及含水性變化，自上而下分為淺部、中部和深部三個層段進(jìn)行描述，其中淺部范圍為0-50m，中部范圍50-130m，深部范圍130m以下。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的注漿初期，漿液順流而下，在含水層內(nèi)沿地下水流向做水平運動和向深部擴(kuò)散，漿液進(jìn)入后，首先是在近處向深部擴(kuò)散,封堵垂向?qū)ǖ?，之后向遠(yuǎn)處沿淺部和中淺部巖溶裂隙網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散；在這一階段，由于含水層垂向?qū)ǖ赖玫椒舛?，鉆孔水量減小，注漿初見成效。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述的注漿中期，由于下游裂隙和垂向?qū)ǖ赖玫椒舛?，漿液溯流而上，開始向泄水口擴(kuò)散，對上游含水層巖溶裂隙進(jìn)行封堵。