[發明專利]利用漿液及微生物礦化多級封堵圍巖裂隙水的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110151080.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112855072B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 魏建平;劉勇;宋晨鵬;張宏圖;徐向宇;溫志輝;姚邦華;王登科;司磊磊
• 申請（專利權）人: 河南理工大學;重慶交通大學
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B33/03;C09K8/506;E21D20/00;E21D20/02;E21D9/00
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 張妍

本發明屬于地下工程封堵技術領域，具體公開一種利用漿液及微生物礦化多級封堵圍巖裂隙水的裝置及方法，該裝置采用微生物干粉經活化后誘導其生成具有膠結性質的碳酸鈣沉積以封堵巖層裂隙，控制裂隙水的流動并增強圍巖穩定性，由環形止水帷幕封堵及關鍵孔注漿封堵組成，環形止水帷幕呈圓形均勻分布在關鍵孔外圍，通過向環形注漿孔中注入水泥—水玻璃漿液降低裂隙水的流速及流量，并進行厘米級圍巖裂隙的初級封堵；關鍵孔注漿封堵采用粗骨料+微生物誘導的碳酸鈣沉淀對圍巖裂隙中的毫米級裂隙實施二級封堵，采用微生物干粉經活化后誘導碳酸鈣沉淀封堵圍巖中的微米級裂隙進而實施三級封堵，逐級加強了圍巖裂隙的封堵效果以及圍巖的固化效果。

技術領域

本發明屬于地下工程封堵技術領域，尤其涉及一種利用漿液及微生物礦化多級封堵圍巖裂隙水的裝置及方法。

背景技術

我國地域遼闊、地質條件復雜，在地下工程施工過程中多遇富水巖溶裂隙、導水斷層破碎等不良地質條件，而這些不良地質條件是造成突涌水災害的根本原因。地下工程中突涌水是一種常見的施工災害，輕則造成工期延誤，重則造成人員傷亡，導致嚴重的經濟損失。

巷道施工過程中，為了解決由于裂隙水引起的突涌水災害，目前的主要治理方式為注漿封堵，按注漿材料性質可劃分為：水泥基漿注漿和化學漿液注漿，水泥基漿注漿主要采用水泥漿注漿、水泥—水玻璃注漿，但由于其粘度較大，在微小裂隙中難以流動，故封堵效果較差；化學漿液注漿主要采用聚氨酯注漿、脲醛樹脂漿液等，會對地下水造成污染、危害環境。近年來，利用微生物進行圍巖結構的改善逐漸得到重視。微生物由于其具有流動性好、滲透性強、粘度低、無污染、固化半徑大、對圍巖中微小裂隙的封堵效果良好等特性廣受歡迎。在注漿方式上，注漿封堵主要采取單一鉆孔注漿封堵，對于大流量以及大范圍裂隙水的封堵效果較差。

為了改善鉆孔壁圍巖松軟的特性，對鉆孔壁圍巖周圍裂隙進行封堵固化，“一種含弱結構體煤巖層固化成孔方法”（CN 106837237 B）采用巴氏生孢八疊球菌誘導其在鉆孔周圍軟弱煤巖層孔隙、裂隙中生成碳酸鈣結晶，進而改善鉆孔壁圍巖松軟特性。然而此方法主要用于封堵鉆孔周邊裂隙，不適用于多尺度裂隙中裂隙水的封堵，大尺度裂隙中裂隙水流速高，不適宜微生物成礦，對于裂隙水的封堵效果較差。“基巖裂隙發育富含地下水抗浮錨桿水下注漿的施工方法”（CN 107630452 A）采用注漿封堵對基巖裂隙發育的地下水進行封堵。然而此方法采用的單一鉆孔進行注漿封堵，封堵范圍小，由于漿液的顆粒粒徑大、漿液粘度高，不能有效封堵小尺度、微觀尺度裂隙。而且不適用于大流量裂隙水的封堵。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用漿液及微生物礦化多級封堵圍巖裂隙水的裝置及方法，利用微生物干粉經活化后誘導碳酸鈣沉淀，采用環形止水帷幕封堵和關鍵注漿孔注漿封堵實施三級封堵，實現圍巖裂隙水的有效封堵及圍巖的固化，減少地下工程施工過程中的突涌水災害。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種利用漿液及微生物礦化多級封堵圍巖裂隙水的裝置，包括設置于關鍵注漿孔內的封堵組件一和分別設置于環形止水帷幕止水鉆孔內的封堵組件二，所述環形止水帷幕包括以關鍵注漿孔為圓心、以0.8—1.5m距離為半徑呈均勻輻射狀設置的六個環形止水鉆孔，所述封堵組件一包括位于關鍵注漿孔中心的錨桿，位于錨桿端部關鍵注漿孔孔口處的第一鉆孔封堵塞，所述鉆孔封堵塞上設有注漿管道一通道和注菌液管道三通道，所述注漿管道一和注菌液管道三分別通過通道向里延伸至關鍵注漿孔底部，所述封堵組件二包括位于每個止水鉆孔端部的第二鉆孔封堵塞，第二鉆孔封堵塞上設有注漿管道二，注漿管道二通過注漿管道二向內延伸至止水鉆孔底部。

進一步的，所述第一鉆孔封堵塞上還設有一個返漿管，返漿管底部穿透第一鉆孔封堵塞本體。

進一步的，所述注漿管道一伸出第一鉆孔封堵塞的端部設有兩個分支管道，分別為支路一和支路二，所述支路一和支路二端部分別與液壓式雙聯泵固定連接，所述支路一和支路二上分別設有流量計和閘閥。