富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法

1688 编辑：中冶有色技术网来源：中国矿业大学

2021-12-23 13:44:35

权利要求

1.富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在待开挖井筒（5）的外围以环绕方式间隔布置多个钻孔位置，按照布置好的钻孔位置从地面向下垂直钻孔，直至穿过富含孔隙水基岩段（4），环绕待开挖井筒（5）的外围形成多个垂直孔（2）；垂直孔（2）采用泥浆护壁；

步骤2：从任一垂直孔（2）的底部向侧面相邻两垂直孔（2）水平钻孔延伸，直至相邻两垂直孔（2）在富含孔隙水基岩段（4）下部相互贯通而形成“U”型联通钻孔；

步骤3：沿所述“U”型联通钻孔穿入金刚石绳索，金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出；用绳锯切割机带动金刚石绳索回转切割深部岩层，从富含孔隙水基岩段（4）底部向上切割，跨过富含孔隙水基岩段（4）直至深入相对完整的隔水层，通过绳锯切割形成深部地下盲槽（3）；

步骤4：重复步骤2～步骤3，使得待开挖井筒（5）周围的其余两相邻垂直孔（2）之间形成“U”型联通钻孔并切割成深部地下盲槽（3），使得深部地下盲槽（3）通过相邻垂直孔（2）相互搭接连通，整体形成具有宽度的筒状深部地下连续盲槽；筒状深部地下连续盲槽需采用泥浆护壁；

步骤5：向所述筒状深部地下连续盲槽底部下放并固定注浆管，注入水泥浆液，置换护壁泥浆，直至筒状深部地下连续盲槽完全为水泥浆液充填置换完毕；待水泥浆液凝固后，在深部地下富含孔隙水基岩段（4）形成筒状地下连续水泥墙体，即形成地下连续盲槽注浆帷幕（1）。

2.根据权利要求1所述的富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述步骤1中，采用深孔钻机钻出所述垂直孔（2）；所述步骤2中，采用水平定向钻机钻出所述“U”型联通钻孔。

3.根据权利要求1所述的富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述步骤3中，金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出后，将金刚石绳索缠绕在绳锯切割机的主动轮及辅助轮上，启动绳锯电动马达，通过控制盘调整主动轮，提高绳索拉伸张力，保证金刚石绳索适当绷紧，供应循环冷却水；再启动另一个电动马达，驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割深部岩层。

4.根据权利要求1所述的富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述步骤3中，绳锯切割形成深部地下盲槽（3）的方法替换为用水平定向钻扩孔的方法，具体步骤为：当“U”型联通钻孔贯通后，采用扩孔钻头，从下往上依次扩孔，并跨过富含孔隙水基岩段（4）直至深入相对完整的隔水层，形成具有宽度的深部地下盲槽（3）。

5.根据权利要求1所述的富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述步骤2-步骤4形成的筒状深部地下连续盲槽及其施工方法，也适用于冲积岩层或裂隙含水岩层或大坝坝基。

6.根据权利要求1所述的富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述步骤4形成的筒状深部地下连续盲槽的横截面是多边形或环形。

7.根据权利要求1所述的富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，其特征在于：所述步骤5中，注入的水泥浆液替换为掺入钢纤维的混凝土浆液。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山工程施工技术领域，具体是富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法。

背景技术

目前，在深部地层井筒施工过程中，往往需要穿越围岩裂隙不发育但涌水量很大的孔隙基岩段。基岩中孔隙水通常采用注浆方法无法有效封堵，如采用普通凿井法施工，在井筒施工过程中时有淹井事故发生，造成人员伤亡和重大经济损失。

为了封堵基岩段孔隙水，实现“打干井”的目的，现有技术中主要采用冻结法和注浆法。

（1）冻结法是目前施工穿过富水孔隙岩层的可行方法。采用冻结法封堵基岩段孔隙水的具体做法是：在孔隙基岩段施工冻结孔，采用人工冻结方法将孔隙水冻结，从而在井筒周围形成一圈或多圈人工冻结壁，冻结壁临时隔断地下水与井筒联系，给井筒施工与构筑创造安全条件。采用冻结法施工井筒，井壁一般为双层混凝土复合井壁。随井筒深度的增加，井壁厚度过大，工程造价极高、施工工期长、施工工艺复杂。因此，如何在这种地层条件下，如何形成有效的隔水帷幕，减小甚至消除作用在井壁上的水压力，从而减薄井壁厚度、防止井筒漏水已成为立井井筒建设迫切需要解决的问题。在井筒施筑完毕后，冻结壁在地温作用下融化，通常需要在井筒内部施工双层混凝土复合井壁，以便同时承担深部地层压力和孔隙水压，这使得井壁厚度加大，工程造价提高，施工工期变长，施工工艺复杂。

（2）采用地面预注浆与工作面预注浆相结合的注浆堵水技术，是在井筒外围以合理的孔间距布置一圈（或多圈）注浆孔，通过向孔内注入浆液，使得浆液在岩体孔隙中间渗透，封堵渗流通道，形成一道截断水流的注浆帷幕。由于基岩段孔隙发育特点,工程实践证明，即使采用渗透性较高的化学浆液注浆，也难以形成一道厚度和深度符合设计要求、能封严堵实全部孔隙渗流通道的有效防渗帷幕，达不到理想的防渗堵漏效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，可有效地切断基岩孔隙水和井筒之间联系，极大地提高深部孔隙基岩承压水的截流防渗堵漏可靠性，防止淹井事故发生，有效地保障富含孔隙水基岩段井筒的施工安全和井壁质量。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，包括如下步骤：

步骤1：在待开挖井筒的外围以环绕方式间隔布置多个钻孔位置，按照布置好的钻孔位置从地面向下垂直钻孔，直至穿过富含孔隙水基岩段，环绕待开挖井筒的外围形成多个垂直孔；垂直孔采用泥浆护壁；

步骤2：从任一垂直孔的底部向侧面相邻两垂直孔水平钻孔延伸，直至相邻两垂直孔在富含孔隙水基岩段下部相互贯通而形成“U”型联通钻孔；

步骤3：沿所述“U”型联通钻孔穿入金刚石绳索，金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出；用绳锯切割机带动金刚石绳索回转切割深部岩层，从富含孔隙水基岩段底部向上切割，跨过富含孔隙水基岩段直至深入相对完整的隔水层，通过绳锯切割形成深部地下盲槽；

步骤4：重复步骤2～步骤3，使得待开挖井筒周围的其余两相邻垂直孔之间形成“U”型联通钻孔并切割成深部地下盲槽，使得深部地下盲槽通过相邻垂直孔相互搭接连通，整体形成具有宽度的筒状深部地下连续盲槽；筒状深部地下连续盲槽需采用泥浆护壁；

步骤5：向所述筒状深部地下连续盲槽底部下放并固定注浆管，注入水泥浆液，置换护壁泥浆，直至筒状深部地下连续盲槽完全为水泥浆液充填置换完毕；待水泥浆液凝固后，在深部地下富含孔隙水基岩段形成筒状地下连续水泥墙体，即形成地下连续盲槽注浆帷幕。

进一步地，所述步骤1中，采用深孔钻机钻出所述垂直孔；所述步骤2中，采用水平定向钻机钻出所述“U”型联通钻孔。

进一步地，所述步骤3中，金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出后，将金刚石绳索缠绕在绳锯切割机的主动轮及辅助轮上，启动绳锯电动马达，通过控制盘调整主动轮，提高绳索拉伸张力，保证金刚石绳索适当绷紧，供应循环冷却水；再启动另一个电动马达，驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割深部岩层。

进一步地，所述步骤3中，绳锯切割形成深部地下盲槽的方法替换为用水平定向钻扩孔的方法，具体步骤为：当“U”型联通钻孔贯通后，采用扩孔钻头，从下往上依次扩孔，并跨过富含孔隙水基岩段（4）直至深入相对完整的隔水层，形成具有宽度的深部地下盲槽（3）。

进一步地，所述步骤2-步骤4形成的筒状深部地下连续盲槽及其施工方法，也适用于冲积岩层或裂隙含水岩层或大坝坝基。

进一步地，所述步骤4形成的筒状深部地下连续盲槽的横截面是多边形或环形。

进一步地，所述步骤5中，注入的水泥浆液替换为掺入钢纤维的混凝土浆液或其它浆液。

本发明的有益效果是：本发明通过钻孔等步骤在待开挖井筒外围形成筒状深部地下连续盲槽，并通过注浆工艺形成隔水的地下连续盲槽注浆帷幕，能截断孔隙岩层水的渗流通道，达到防渗堵漏的目的，为井筒施工创造安全条件，实现“打干井”的目的；同时，地下连续注浆帷幕墙体与井筒之间的岩层具有一定厚度和强度，可以减轻井壁承压，减薄孔隙基岩段井壁厚度，从而节省工程造价成本，简化施工工艺等，具有重要工程实践意义。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明筒状深部地下连续盲槽立体结构示意图；

图2是图1的截面图。

图中，1、地下连续盲槽注浆帷幕，2、垂直孔，3、深部地下盲槽，4、富含孔隙水基岩段，5、待开挖井筒。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于本领域技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

一种富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，包括如下步骤：参考图1、图2，

步骤1：在待开挖井筒5的外围以环绕方式间隔布置多个钻孔位置，按照布置好的钻孔位置从地面向下垂直钻孔，直至穿过富含孔隙水基岩段4，环绕待开挖井筒5的外围形成多个垂直孔2；为了保证钻孔不坍塌，垂直孔2采用泥浆护壁；

步骤2：从任一垂直孔2的底部向侧面相邻两垂直孔2水平钻孔延伸，直至相邻两垂直孔2在富含孔隙水基岩段4下部相互贯通而形成“U”型联通钻孔；

步骤3：沿所述“U”型联通钻孔，像穿针引线一样安装大型绳锯切割机的金刚石绳索；金刚石绳索从所述“U”型联通孔两端引出；用绳锯切割机带动金刚石绳索回转切割深部岩层，从富含孔隙水基岩段4底部向上切割，跨过富含孔隙水基岩段4直至深入相对完整的隔水层，通过绳锯切割形成深部地下盲槽3；

步骤4：重复步骤2～步骤3，使得待开挖井筒5周围的其余两相邻垂直孔2之间形成“U”型联通钻孔并切割成深部地下盲槽3，使得深部地下盲槽3通过相邻垂直孔2相互搭接连通，整体形成具有宽度的筒状深部地下连续盲槽；为了保证地下连续盲槽稳定性，筒状深部地下连续盲槽需采用泥浆护壁；

步骤5：向所述筒状深部地下连续盲槽底部下放并固定注浆管，注入水泥浆液，置换护壁泥浆，直至筒状深部地下连续盲槽完全为水泥浆液充填置换完毕；待水泥浆液凝固后，在深部地下富含孔隙水基岩段4形成筒状地下连续水泥墙体，即形成地下连续盲槽注浆帷幕1。

进一步地，所述步骤1中，采用深孔钻机钻出所述垂直孔2；所述步骤2中，采用水平定向钻机钻出所述“U”型联通钻孔。

进一步地，所述步骤3中，绳锯切割形成深部地下盲槽3的方法替换为用水平定向钻扩孔的方法，具体步骤为：当“U”型联通钻孔贯通后，采用扩孔钻头，从下往上依次扩孔，并跨过富含孔隙水基岩段（4）直至深入相对完整的隔水层，形成具有宽度的深部地下盲槽（3）。

进一步地，所述步骤2-步骤4形成的筒状深部地下连续盲槽及其施工方法，也适用于冲积岩层或其它裂隙含水岩层、大坝坝基等。

进一步地，所述步骤4形成的筒状深部地下连续盲槽的横截面是多边形或环形。

进一步地，所述步骤5中，注入的水泥浆液替换为掺入钢纤维等的混凝土浆液或或其它化学浆液、混合浆液等。

本发明提供的一种富含孔隙水基岩地下连续盲槽注浆帷幕施工方法，这种方法是通过在井筒外围先施工一道注浆连续帷幕，有效地切断基岩孔隙水和井筒之间联系，可以极大地提高深部孔隙基岩承压水的截流防渗堵漏可靠性，防止淹井事故发生，有效地保障富含孔隙水基岩段井筒的施工安全和井壁质量。同时，由于注浆帷幕隔绝了地下水和井壁之间的之间联系，注浆帷幕及与井筒之间具有一定强度和厚度的岩层可被充分利用作为井筒支护结构的一部分，实现注浆帷幕、地层岩石、井壁支护结构共同承担深部地层压力和孔隙水压，井壁可以采用锚喷支护或比冻结井壁薄得多的钢筋混凝土或混凝土井壁。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。