[發(fā)明專利]一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010825166.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111927388B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜鋒;曹正正;李振華;姚邦華;張勃陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B33/138
• 分類號(hào): E21B33/138;E21B33/13;E21F15/00
• 代理公司: 蘇州拓云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32344
• 代理人: 李鋒

1.一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其包括高壓注漿設(shè)備、注漿管(9)、輔助進(jìn)漿管(10)、輔助出漿管(8)和循環(huán)泵入機(jī)構(gòu)，其中，所述注漿管伸入待注漿封堵裂隙部位的鉆孔內(nèi)，所述鉆孔的外端側(cè)與所述注漿管之間設(shè)置有密封機(jī)構(gòu)，所述注漿管與所述高壓注漿設(shè)備連接，其特征在于，所述注漿管內(nèi)還穿設(shè)有至少一個(gè)所述輔助進(jìn)漿管(10)，所述注漿管內(nèi)還穿設(shè)有至少一個(gè)所述輔助出漿管(8)，所述輔助進(jìn)漿管和輔助出漿管均連接至所述循環(huán)泵入機(jī)構(gòu)；還包括注漿控制器，所述注漿控制器構(gòu)設(shè)為滿足以下條件：

在注漿封堵裂隙時(shí)，所述高壓注漿設(shè)備先向所述注漿管內(nèi)注入第i封堵漿液，待注入到特定壓力值后，保持所述注漿管內(nèi)的注漿壓力至特定范圍內(nèi)，使得所述循環(huán)泵入機(jī)構(gòu)通過(guò)輔助進(jìn)漿管向所述注漿管內(nèi)注入第i+1封堵漿液，且通過(guò)所述輔助出漿管循環(huán)流出，循環(huán)一定時(shí)間后，使得所述注漿管內(nèi)的封堵漿液的濃度無(wú)限接近于所述第i+1封堵漿液的濃度或者粘度；之后利用所述高壓注漿設(shè)備對(duì)第i+1封堵漿液繼續(xù)進(jìn)行注漿，依此循環(huán)，直至達(dá)到最大的第N封堵漿液濃度；其中，i為大于等于1且小于N-1的自然數(shù)，且第i+1封堵漿液的濃度或者粘度大于所述第i封堵漿液的濃度或者粘度，N為不同封堵注漿液濃度或者粘度的種類個(gè)數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：還包括封堵漿液供給存儲(chǔ)設(shè)備，所述封堵漿液供給存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)有N種不同濃度或者粘度的封堵漿液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：所述輔助進(jìn)漿管(10)的端部伸入所述注漿管的最內(nèi)端，所述輔助出漿管(8)的端部伸入所述注漿管的朝向所述鉆孔端口的外端側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：所述密封機(jī)構(gòu)處設(shè)置有圓周陣列的四個(gè)穿孔，其中兩個(gè)相對(duì)布置的穿孔為進(jìn)液管穿孔(17)，另外兩個(gè)相對(duì)布置的穿孔為出液管穿孔(18)，所述輔助出漿管(8)布置在所述出液管穿孔(18)內(nèi)，所述輔助進(jìn)漿管(10)布置在所述進(jìn)液管穿孔(17)內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：所述高壓注漿設(shè)備包括第一注漿泵(16)、增壓泵(14)，其中，所述第一注漿泵與所述增壓泵串聯(lián)連接，所述第一注漿泵和增壓泵處均設(shè)置有壓力表(15)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：所述循環(huán)泵入機(jī)構(gòu)包括循環(huán)泵站(1)、循環(huán)泵機(jī)組(2)、第一泵入連接管(4)、第二泵入連接管(3)、第一泵出連接管(5)、第二泵出連接管(13)，其中，所述循環(huán)泵站的輸入端與漿液供給存儲(chǔ)設(shè)備連通，所述循環(huán)泵站的輸出端連接至所述循環(huán)泵機(jī)組，所述循環(huán)泵機(jī)組的一端通過(guò)并聯(lián)的所述第一泵入連接管(4)、第二泵入連接管(3)分別連接至兩個(gè)所述輔助進(jìn)漿管(10)，兩個(gè)所述輔助出漿管(8)分別采用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一泵出連接管(5)、第二泵出連接管(13)連接至所述循環(huán)泵機(jī)組的另一端。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：所述密封機(jī)構(gòu)包括膨脹密封套(7)、膨脹液注入孔(6)和多孔膨脹墊(11)，其中，所述膨脹密封套套設(shè)在所述注漿管上，且位于所述鉆孔的端部的密封槽內(nèi)，所述膨脹密封套的外側(cè)設(shè)置有套設(shè)在所述注漿管上的所述多孔膨脹墊，所述多孔膨脹墊的外側(cè)設(shè)置有剛性密封座，所述剛性密封座上設(shè)置有與所述多孔膨脹墊(11)和膨脹密封套連通的所述膨脹液注入孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：封堵漿液為水泥漿液、水玻璃漿液、粉煤灰漿或者其任意組合的混合漿液。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置，其特征在于：所述輔助進(jìn)漿管(10)與輔助出漿管(8)的內(nèi)徑相同，且所述注漿管(9)的內(nèi)徑至少為所述輔助進(jìn)漿管(10)或輔助出漿管(8)外徑的三倍。

10.一種利用權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述一種用于覆巖離層的注漿封堵裂隙裝置進(jìn)行封堵裂隙的方法，其特征在于：其包括以下步驟：

(1)將注漿管、輔助進(jìn)漿管(10)與輔助出漿管(8)分別安裝于鉆孔內(nèi)；

(2)向注漿管內(nèi)泵入清水，沖洗注漿管以及注漿通道，然后將密封結(jié)構(gòu)安裝并膨脹密封固定好，連接好高壓注漿設(shè)備和循環(huán)泵入機(jī)構(gòu)；

(3)利用高壓注漿設(shè)備先向所述注漿管內(nèi)注入第i封堵漿液，待注入到特定壓力值后，保持所述注漿管內(nèi)的注漿壓力至特定范圍內(nèi)，使得所述循環(huán)泵入機(jī)構(gòu)通過(guò)輔助進(jìn)漿管向所述注漿管內(nèi)注入第i+1封堵漿液，且通過(guò)所述輔助出漿管循環(huán)流出，循環(huán)一定時(shí)間后，使得所述注漿管內(nèi)的封堵漿液的濃度無(wú)限接近于所述第i+1封堵漿液的濃度或者粘度；

(4)利用所述高壓注漿設(shè)備對(duì)第i+1封堵漿液繼續(xù)進(jìn)行注漿，依此循環(huán)，直至達(dá)到最大的第N封堵漿液濃度；

其中，i為大于等于1且小于N-1的自然數(shù)，且第i+1封堵漿液的濃度或者粘度大于所述第i封堵漿液的濃度或者粘度，N為不同封堵注漿液濃度或者粘度的種類個(gè)數(shù)。