[發明專利]一種鉆孔分層充填方法

有效

• 申請號: 202011251360.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112412394B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 劉瑜;劉啟蒙;胡友彪;謝志鋼
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21B33/138
• 分類號: E21B33/138;E21B47/00;E21B47/07
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

1.一種鉆孔分層充填方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、根據地質鉆孔巖性對地質巖組進行劃分，并繪制巖層位置圖；

S2、測試不同巖組的密度、強度及變形參數；

S3、選擇填充材料，利用交叉試驗的方法，獲得不同巖組的材料配比，使得配比材料的密度、強度及變形參數的吻合度達到監測要求；

S4、將測溫光纜垂直的植入鉆孔中；

S5、根據鉆孔的孔徑及不同巖組的總厚，按照體積法，預計不同巖組所需的注入量，考慮漿液漏失、孔壁破損、孔壁巖體吸收因素，按照1.5倍體積進行準備，計算公式如下：

式中，Vi為第i層巖組的注入量，φ為鉆孔的孔徑，Hi為第i層巖組的總厚度；

S6、根據充填區與未充填區熱量傳輸的區別，利用測溫光纜的變化準確定位已充填位置，結合巖層位置圖，達到準確分層充填的目的；

所述步驟S3中填充材料包括硅酸鹽水泥、干燥河沙、碎石、萘磺酸鹽系減水劑和水，所述干燥河沙粒徑為0.3-0.5mm，所述碎石粒徑為15-20mm；

所述步驟S6中利用測溫光纜的變化定位已充填位置的具體操作為：首先根據測溫光纜上的刻度可以得到光纜不同位置對應的鉆孔深度，然后通過測溫光纜自發熱裝置對測溫光纜本身進行加熱，加熱停止后測溫光纜的溫度逐漸降低，但由于鉆孔中已充填區位置較未充電區位置的散熱速度大，停止加熱后測溫光纜的溫度在一定時間范圍內呈現明顯的區別，并且該區別隨著時間呈現先增大后減小的趨勢，最終趨于該深度的地層溫度，從而確定已填充位置。

2.根據權利要求1所述的鉆孔分層充填方法，其特征在于，所述步驟S3中填充材料的配比包括以下步驟：

(1)選擇混合物材料，利用重量比例進行配比；

(2)封孔水泥漿制作與養護，養護時間20天以上；

(3)巖芯與充填物樣品制作直徑50mm×高100mm圓柱與直徑50mm×高25mm圓柱；

(4)進行巖樣與充填物樣品無側限單軸應力-應變試驗與單軸抗剪強度試驗；

(5)對比分析巖樣與對應充填物的強度及其變形特征；

(6)標記對應巖樣強度、變形一致性較差的充填物，重新選擇或調整與制作材料配比；

(7)重復步驟(1)-(6)，直至所有樣品與對應巖石強度及變形有較高一致性。

3.根據權利要求1所述的鉆孔分層充填方法，其特征在于，所述步驟S4中測溫光纜選用高強度金屬絲溫度感測光纜，所述金屬基索狀光纜包括裸光纖、油膏、無縫鋼管、第二層金屬絲、第一層金屬絲和護套，油膏、無縫鋼管、第二層金屬絲、第一層金屬絲依次環繞設置在光纖四周，金屬絲外圈包套護套。

4.根據權利要求1所述的鉆孔分層充填方法，其特征在于，所述步驟S4中利用不銹鋼導向錐體將溫度感測光纜植入鉆孔，利用鉆桿與光纜長度標尺確定植入深度，具體步驟如下：

A、根據光纜上的標尺確定光纜位置，利用PA扎帶與水性環氧樹脂將所有端部光纜分為兩股并對稱固定在導向錐體上；

B、進行埋設前掃孔工作，利用鋼刷去除鉆孔孔壁上的泥漿，隨后利用清水徹底清洗鉆孔；

C、將導向錐體上部較細部分插入鉆桿，利用反螺紋將鉆桿與錐體連接；

D、將鉆桿與導向錐體放入鉆孔，開始光纜下放，下放過程中拉緊光纜防止鉆桿與導向錐體脫離；采用滾動式放線方法，在孔口位置需保證光纜垂直，下放過程中需保證光纜不發生旋轉與扭動，下放速度不可過快或過慢且均勻；

E、利用鉆桿下放的位置與光纜長度標尺確定下放位置，待位置到達后，朝鉆孔四周拉緊光纜，轉動鉆桿，在導向錐體自重作用下使得錐體與鉆桿脫離。

5.根據權利要求4所述的鉆孔分層充填方法，其特征在于，所述步驟D中采用滾動式放線方法，在孔口位置需保證光纜垂直，下放過程中保證光纜不發生旋轉與扭動，下放速度保持勻速。