[發明專利]一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法

有效

• 申請號: 202110590405.5
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113374440B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 石志遠;鄭士田;李智;姬亞東;李抗抗;趙少磊;王威;吳燕軍
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21D11/38
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

1.一種隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1：分析隱伏陷落柱的位置，選擇距隱伏陷落柱水平距離500～600m的地面位置為孔位；

步驟2：在隱伏陷落柱范圍內確定封堵目標層，主孔沿封堵目標層進行水平鉆進；封堵目標層距煤層底板深度H，m：；T為突水系數，取0.06；P為突水水壓，MPa；

步驟3：主孔到達封堵目標層后沿水平方向鉆進，當主孔遇到隱伏陷落柱后灌注骨料形成阻水段骨架，注漿加固阻水段骨架形成阻水段；繼續鉆進，若發生鉆井液漏失量大于15m³/h或地層破碎，重復灌注骨料及注漿，達到封堵效果后，繼續鉆進直至主孔平面上的延伸距離超過隱伏陷落柱的發育邊界；

沿垂直方向，在主孔上方開設分支孔，分支孔距離主孔H’進行水平鉆進：，m；直至分支孔在水平方向的延伸距離超過隱伏陷落柱的發育邊界20～30m；

所述的灌注骨料包括：第一階段灌注粒徑為0.25～0.35mm的細砂顆粒；第二階段灌注粒徑為0.5～1.0mm粗砂顆粒；第三階段，當灌注骨料過程中含水層涌水量降低時，灌注混合骨料；按體積比計，混合骨料粒徑配比為細砂顆粒：粗砂顆粒：石子=1：1：2，石子粒徑為10～40mm；所述的第三階段灌注混合骨料的終點為：灌注混合骨料過程中含水層涌水量為Q時停止灌注，m³/h；；式中，Q₀為突水前含水層正常涌水量，m³/h；Q’為含水層穩定涌水量，m³/h；

灌注骨料后進行水泥注漿；水泥比重選取1.5～1.7，水泥漿液經地面注漿泵注入鉆孔內逐步提高注漿比重，降低注漿流量，直至注漿壓力達到設計終壓并持續15～30min后停止注漿；

所述的設計終壓為注漿段含水層靜水壓力的1.5～2倍；注漿結束后，掃孔至孔底進行壓水試驗，若透水率小于1Lu，注漿結束；若透水率大于1Lu，重復注漿操作，直至透水率小于1Lu；所述的透水率q=F/(pL)，Lu；F為每分鐘流量，L/min；p為作用在試段內的壓力，MPa；L為試段長度，m。

2.根據權利要求1所述的隱伏陷落柱突水通道的快速封堵方法，其特征在于，待阻水段建成，分支孔鉆進后，對工作面進行疏干；

疏干過程中采取間歇式放水，直至水位疏干至安全水位以下。

3.一種隱伏陷落柱突水通道阻水段的施工方法，其特征在于，包括：

S1：施工主孔；

分析隱伏陷落柱的位置，選擇距隱伏陷落柱水平距離500～600m的地面位置為孔位；在隱伏陷落柱范圍內確定封堵目標層，主孔沿封堵目標層進行水平鉆進；封堵目標層距煤層底板深度H，m：；T為突水系數，取0.06；P為突水水壓，MPa；主孔到達封堵目標層后沿水平方向鉆進，當主孔遇到隱伏陷落柱后灌注骨料形成阻水段骨架，注漿加固阻水段骨架形成阻水段；繼續鉆進，若發生鉆井液漏失量大于15m³/h或地層破碎，重復灌注骨料及注漿，繼續鉆進直至主孔平面上的延伸距離超過隱伏陷落柱的發育邊界；

S2：施工分支孔；沿垂直方向，在主孔上方開設分支孔，分支孔距離主孔H’進行水平鉆進：，m；

所述的灌注骨料包括：

第一階段灌注粒徑為0.25～0.35mm的細砂顆粒；

第二階段灌注粒徑為0.5～1.0mm粗砂顆粒；

第三階段，當灌注骨料過程中含水層涌水量降低時，灌注混合骨料；

按體積比計，混合骨料粒徑配比為細砂顆粒：粗砂顆粒：石子=1：1：2，石子粒徑為10～40mm；所述的第三階段灌注混合骨料的終點為：灌注混合骨料過程中含水層涌水量為Q時停止灌注，m³/h；；式中，Q₀為突水前含水層正常涌水量，m³/h；Q’為含水層穩定涌水量，m³/h；

灌注骨料后進行水泥注漿；水泥比重選取1.5～1.7，水泥漿液經地面注漿泵注入鉆孔內逐步提高注漿比重，降低注漿流量，直至注漿壓力達到設計終壓并持續15～30min后停止注漿；所述的設計終壓為注漿段含水層靜水壓力的1.5～2倍；注漿結束后，掃孔至孔底進行壓水試驗，若透水率小于1Lu，注漿結束；若透水率大于1Lu，重復注漿操作，直至透水率小于1Lu；所述的透水率q=F/(pL)，Lu；F為每分鐘流量，L/min；p為作用在試段內的壓力，MPa；L為試段長度，m。