[發明專利]基于水封作用方式的水幕系統優化設計方法

有效

• 申請號: 202010150600.1
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111335949B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張彬;石磊;李玉濤
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: E21F17/16
• 分類號: E21F17/16;E21B7/00;E21B33/13;G01V3/08
• 代理公司: 北京領科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11690
• 代理人: 張玉仙

本發明提供一種基于水封作用方式的水幕系統優化設計方法，包括：(1)對水幕巷道的圍巖裂隙進行評價；(2)選定水幕鉆孔布設靶區；(3)對巷道斷面進行瞬變電磁試驗；(4)進行水幕鉆孔單孔注水試驗；(5)進行水幕鉆孔新分型，分為I～V五種類型；(6)針對I～IV型水幕鉆孔，分別進行補給作用評價和“水蓋層”作用評價，對于達不到要求的區域進行補充施工水幕鉆孔；針對V型水幕鉆孔，進行注漿處理。采用本發明的方法可以保證在滿足水封可靠性的基礎上，采用鉆孔流量?壓力變化特征進行水幕鉆孔新分型，能夠考慮鉆孔所處區域巖體的狀態，達到用最少量的水幕鉆孔實現最好的水封效果的目的。

技術領域

本發明涉及地下水封洞庫技術領域，尤其涉及一種基于水封作用方式的水幕系統優化設計方法。

背景技術

地下水封洞庫是一種我國目前普遍采用的石油儲備方式，具有安全、環保、造價低且環境友好等優點。水幕系統為地下水封洞庫的核心組成，其作用是為了保障洞庫全生命運營周期的水封安全性。在洞庫設計中，水幕系統的設計(水幕鉆孔間距、長度、水幕巷道的布設方式等設計參數)通常采用統一的標準。但由于巖體裂隙分布的復雜性，這種統一的設計可能會導致某些鉆孔處于完整的巖體中，也可能處于非常破碎的巖體中，這樣不僅會導致水幕系統不能高效地發揮作用，也不利于洞庫長期的安全運營。因此，目前缺乏對地下洞庫水封作用方式的關注，更缺少對基于水封作用方式的水幕系統優化設計方法的構建。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于水封作用方式的水幕系統優化設計方法，從而解決現有技術中缺少基于水封作用方式的水幕系統優化設計的問題。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種基于水封作用方式的水幕系統優化設計方法，包括以下步驟：

(1)進行水幕巷道的開挖，在水幕巷道開挖過程中，進行地質素描，進而對水幕巷道的圍巖裂隙進行評價；

(2)待水幕巷道開挖完成后，結合圍巖裂隙評價結果，選定水幕鉆孔布設靶區；

(3)對巷道斷面進行瞬變電磁試驗，以探測巖體的賦水性；

(4)進行水幕鉆孔的設計和施工，水幕鉆孔施工完成后，進行水幕鉆孔單孔注水試驗；

(5)針對注水試驗結果，根據鉆孔流量-壓力變化特征進行水幕鉆孔新分型，將水幕鉆孔分為I～V五種類型；

(6)針對I～IV型水幕鉆孔，分別進行補給作用評價和“水蓋層”作用評價，對于補給作用及“水蓋層”作用達不到要求的區域進行補充施工水幕鉆孔；針對V型水幕鉆孔，進行注漿處理，以利用巖體本身的密封性進行密封；

(7)完成所有補充施工水幕鉆孔和注漿處理，實現水幕系統優化設計。

作為一種實施方式，所述步驟(3)對巷道斷面進行瞬變電磁試驗的同時，還進行3D激光掃描，以查明水幕系統裂隙巖體的情況。

作為一種實施方式，所述步驟(5)中I型水幕鉆孔特征為：

其鉆孔壓力變化規律，第一階段鉆孔壓力達到0.3MPa，在第一回落階段，鉆孔壓力少許回落，變為a MPa；在第二回落階段，鉆孔壓力最終基本回落到a MPa；

其鉆孔注水流量變化規律，第一階段和第二階段開始時分別給予一定的流量b、c以維持相應的壓力，之后分別以一定的流量e、f以維持壓力，并且滿足b＜c，且b＞e，c＞f；e、f都不為0，b、c、e、f都相對較大。

作為一種實施方式，所述步驟(5)中II型水幕鉆孔特征為：

其鉆孔壓力變化規律，第一階段鉆孔壓力達到0.3MPa，在第一回落階段維持在0.3MPa；第二階段鉆孔壓力達到0.6MPa，在第二回落階段，鉆孔壓力少許回落到a MPa，且a＞0.3MPa；