[發(fā)明專利]一種含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610565416.7
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN106837237B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋晨鵬;盧義玉;張旋;張守平;葛兆龍;夏彬偉;湯積仁;賈云中
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法，其特征在于，該方法步驟如下：

步驟1，鉆進若干固化孔：固化孔根據(jù)欲加固煤巖層弱結(jié)構(gòu)體范圍進行布置，首先根據(jù)注漿試驗確定極限注漿壓力，即注漿終壓P_max，然后計算漿液擴散半徑r，再根據(jù)漿液擴散半徑r選擇固化孔布置方式：單排孔或多排孔方式布置；

步驟2，利用注漿管向固化孔內(nèi)依次加壓注菌液、固定液和膠結(jié)液通過MICP原位灌漿技術(shù)誘導(dǎo)碳酸鈣結(jié)晶，并控制菌液濃度和膠結(jié)液成分以形成膠結(jié)形式，采用間歇性分步注漿法，向固化孔內(nèi)帶壓注漿，即先向固化孔中注入菌液，然后以每立方米弱結(jié)構(gòu)體固化體積每分鐘灌入10-15L的速度灌入固定液CaCl₂，利用Ca²⁺的絮凝作用實現(xiàn)微生物在圍巖中的均勻固定，以每立方米弱結(jié)構(gòu)體固化體積每分鐘灌入2-6L的速度灌入膠結(jié)液尿素-Ca²⁺混合液，膠結(jié)液連續(xù)灌漿24h后間歇24h，使得附存在圍巖孔隙及裂隙中的微生物誘導(dǎo)促進碳酸鈣晶體析出；

所述菌液中產(chǎn)脲酶細菌為巴氏生孢八疊球菌(Sporosarcinapasteurii)，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號：CGMCC No.1.3687；

所述菌液濃度OD₆₀₀＝2.0，固定液濃度＝0.05mol/L，膠結(jié)液濃度＝0.4～1.0mol/L；

控制細菌適宜的生存條件：溫度T＝20℃:37℃，PH＝6.0～9.0，使用NaOH和HCl調(diào)節(jié)PH；

步驟3,待微生物漿液將固化孔周圍的裂隙和弱結(jié)構(gòu)固結(jié)后，再在該固化位置按照后續(xù)工序組織生產(chǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法，其特征在于：步驟1所述根據(jù)注漿試驗確定極限注漿壓力，即注漿終壓P_max：是在實驗過程中采用定壓注漿，逐步提高注漿壓力，繪制注漿壓力與注漿量之間的關(guān)系曲線，當(dāng)注漿壓力升至某一值p_max時，注漿量突然增大，表明煤巖層已發(fā)生劈裂，這一注漿壓力定為注漿終壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法，其特征在于：步驟1中漿液擴散半徑r計算如下：

上式中，k為漿液在圍巖中的滲透系數(shù)，cm/s；r₀為注漿管半徑，cm；p為注漿壓力，10⁵Pa，p≤p_max；t為注漿時間，s；β為漿液黏度，Pa·s；n為巖層的孔隙率，一般取0.5％～3.0％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法，其特征在于：步驟1中，根據(jù)注漿結(jié)果及各類鉆孔過弱結(jié)構(gòu)區(qū)域范圍確定固化孔布置方案，在以下工程條件下，固化孔單排布置：單一煤層或局部區(qū)域瓦斯治理鉆孔；穿層瓦斯抽采鉆孔；單一薄煤層大面積條帶或全面積均勻布孔等鉆孔/群小區(qū)域內(nèi)過含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層鉆進成孔時，需先進行多排孔注漿加固。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法，其特征在于：步驟1中，根據(jù)注漿結(jié)果及各類鉆孔過弱結(jié)構(gòu)區(qū)域范圍確定固化孔布置方案，在以下工程條件下，固化孔多排布置：大面積煤巖層鉆孔群；防治突出鉆孔/群；揭煤多排鉆孔；采掘工作面超前鉆孔等鉆孔/群大范圍過含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層鉆進成孔時，需先進行多排孔注漿加固。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含弱結(jié)構(gòu)體煤巖層固化成孔方法，其特征在于：所述固化液主要成分是CaCl₂；膠結(jié)液為等摩爾濃度的鈣鹽、尿素溶液，鈣鹽為CaCl₂、Ca(CH₃COO)₂至少一種。