[發明專利]地面水平定向鉆孔注漿封堵覆巖導水裂隙主通道的保水方法

有效

• 申請號: 201810731632.3
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108894727B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 鞠金峰;楊靜;李全生;許家林;毛小松
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B33/13
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種地面水平定向鉆孔注漿封堵覆巖導水裂隙主通道的保水方法，其特征在于步驟如下：

獲取被測區域的具體開采條件下采動覆巖導水裂隙帶高度的發育特征信息，根據發育特征信息確定被測區域中導水裂隙帶溝通地層含水層區域對應導水裂隙主通道的分布范圍；確定好導水裂隙主通道的位置及走向后，從地面施工水平定向鉆孔并對導水裂隙主通道進行注漿封堵，從而達到降低裂隙導水能力、保護地下水資源的目的；

具體步驟如下：

a．利用開采區域曾施工的地質鉆孔柱狀資料判斷地層含水層位置，同時結合覆巖導水裂隙帶高度信息判斷是否存在地層含水層受采動破壞的采煤區域；若導水裂隙帶高度范圍內存在含水層，則判斷對應區域導水裂隙帶已溝通含水層，需要進行保水施工，若導水裂隙帶高度范圍內不存在含水層，則無需進行保水施工；

b．在導水裂隙帶溝通地層含水層的開采區域內劃定導水裂隙主通道分布區域，由地面向導水裂隙主通道分布區域施工水平定向鉆孔；

c.完成水平定向鉆孔垂直段和調平段后，沿導水裂隙主通道分布區域施工水平定向鉆孔的水平段，水平段圍繞整個導水裂隙主通道分布區域布置，水平段由多個并排設置的水平分支組成，多個水平分支根據目標巖層對應開采邊界位置由外向內依次布置；

d．在水平定向鉆孔的某個水平分支鉆進過程中出現沖洗液漏失而不返漿的現象時，則停止鉆進并進行注漿封堵,待注漿封堵漿液徹底凝固后，重新下鉆繼續鉆進，并在鉆進過程中循環實施“逢漏即堵”措施，直至該水平分支鉆進完畢；

e.當水平定向鉆孔中某一個水平分支鉆進完畢后，用水泥漿對該水平分支進行封孔，待水泥漿凝固后再進行下一個水平分支的鉆進，并重復步驟d直至所有水平分支覆蓋導水裂隙主通道在目標層位的分布區域；

所述需要進行保水施工的導水裂隙主通道分布區域處于開采邊界外側10m至開采邊界內側20～30m的范圍內；

所述水平定向鉆孔的水平段沿著開采邊界走向進行鉆進，并選擇含水層下部的厚度大于5m的砂巖作為水平定向鉆孔的水平段施工的目標巖層，鉆孔位于目標巖層的垂向中部；

水平定向鉆孔的布置方法如下：

在目標巖層中進行水平定向鉆孔的水平段施工時，首先確認覆巖導水裂隙帶側向偏移的輪廓線，沿覆巖導水裂隙帶側向偏移的輪廓線與目標巖層的交界處施工第一水平分支，待第一水平分支施工完畢后，從目標巖層對應開采邊界位置向外側水平偏移10m施工第二水平分支，而后依次從第二水平分支位置向開采邊界內側間隔10m的水平距離施工第三、四、五、六水平分支，如此第二至第六水平分支將能覆蓋導水裂隙主通道的分布范圍。

2.根據權利要求1所述的地面水平定向鉆孔注漿封堵覆巖導水裂隙主通道的保水方法，其特征在于所述注漿封堵的注漿材料為比重為1.3~1.5的黃泥漿摻入粒徑3~5mm的大顆粒骨料，大顆粒骨料為核桃殼，大顆粒骨料的摻入比例為每1m³的黃泥漿中摻入1~2kg；以及比重為1.3~1.5的黃泥漿摻入粒徑2~3mm的富含纖維的骨料，富含纖維的骨料為棉籽殼，富含纖維骨料的摻入比例為每1m³的黃泥漿中摻入1~2kg。

3.根據權利要求1所述的地面水平定向鉆孔注漿封堵覆巖導水裂隙主通道的保水方法，其特征在于所述注漿封堵注漿方法如下：

首先用比重為1.3~1.5的黃泥漿摻入粒徑3~5mm的大顆粒骨料進行注漿，大顆粒骨料的摻入比例為每1m³的黃泥漿中摻入1~2kg大顆粒骨料；待注漿24h時，若注漿壓力持續為0，則改采用粒徑為2~3mm富含纖維的骨料摻入黃泥漿中進行注漿，富含纖維骨料的摻入量比例與大顆粒骨料相同；

持續注入摻有富含纖維骨料的黃泥漿直到注漿壓力開始上升，繼續采用摻有大顆粒骨料的黃泥漿進行注漿，當注漿壓力上升至1~2MPa時，采用水泥和水玻璃調制而成的快速凝固混合漿液進行注漿，直至注漿壓力開始上升則停止注漿；

快速凝固混合漿液的凝固時間按照漿液由孔口流動至鉆孔底部所需時間加上10~20min進行設定，若注入摻有大顆粒骨料的黃泥漿低于24h即出現注漿壓力達到1~2MPa，則在壓力達到1~2MPa時直接注入快速凝固混合漿液。