覆岩离层钻孔注浆的方法与流程

1.本技术涉及覆岩离层注浆技术领域，尤其涉及一种覆岩离层钻孔注浆的方法。

背景技术：

2.当地下煤炭采空后，上覆地层开始塌陷，当塌陷至第一层关键层时，由于关键层强度较大，可以暂时性的支撑上覆岩层，此时，关键层下方形成一定的离层空间，浆液注入至该空间，对关键层起到支撑作用，防止关键层破断。若第一层关键层出现弯曲变形或小范围破断后，需对第二层关键层进行二次补强注浆。

3.而在覆岩离层注浆施工过程中所用的钻孔，是浆液注入关键层下方的唯一通道。主要是由注浆泵泵送浆液至注浆钻孔的孔口，再通过注浆钻孔内设置的套管注入到目标关键层中。

4.在现有技术中，当钻孔需要满足对第二层关键层二次补强注浆时，需要在套管内进行定向射孔才能实现，但是由于当前国家对炸药管控较严格，往往射孔作业审批手续很难办理。另外，若需要对双层覆岩离层进行同时注浆，在单一钻孔中根本无法实现，需要在相邻的地点施工不同深度的钻孔，分别对不同层位的离层进行注浆，势必会造成人力、物力和时间的浪费。

5.综上可知，由于现有技术中的覆岩离层注浆的方法具有如上所述的缺点，因此如何提出一种更好的覆岩离层钻孔注浆的方法，从而可以在同一钻孔中对不层位的离层进行注浆，进一步地，还可以对不同层位的离层同时注浆，是本领域中亟需解决的问题。

技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种覆岩离层钻孔注浆的方法，从而可以实现在同一钻孔中对不层位的离层进行注浆，进一步地，还可以对不同层位的离层同时注浆。

7.本发明的技术方案具体是这样实现的：

8.一种覆岩离层钻孔注浆的方法，包括如下所述步骤：

9.步骤a，在预设位置施做钻孔并进行固井，使所述第二钻孔位于所述第一钻孔内，所述第三钻孔位于所述第二钻孔内，所述第二钻孔的底部高于所述第三钻孔的底部，所述第一钻孔的底部高于所述第二钻孔的底部；在第一钻孔内设置第一套管，在第一套管的外壁与第一钻孔的内壁间形成第一井体；在第二钻孔内设置第二套管，在第二套管的外壁与第二钻孔的内壁间形成第二井体；

10.步骤b，通过第二套管以及第三钻孔对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆；和/或通过第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆。

11.较佳的，所述步骤a中包括以下步骤：

12.步骤a1，在预设钻孔位置钻进第一钻孔，使得第一钻孔的底部位于第二层关键层底界以上预设第一距离处；

13.步骤a2，在第一钻孔内设置第一套管，使得所述第一套管的底部与第一钻孔的孔底平齐；

14.步骤a3，在第一套管的外壁与第一钻孔的内壁间形成第一井体；

15.步骤a4，从第一套管的内侧继续向下钻进第二钻孔，使得第二钻孔的底部位于第一层关键层底界面以上预设第二距离处；

16.步骤a5，在第二钻孔内设置第二套管，使得所述第二套管的底部与第二钻孔的孔底平齐；

17.步骤a6，在第二套管的外壁与第二钻孔的内壁间形成第二井体；

18.步骤a7，在第二套管的内侧继续向下钻进第三钻孔，用于向第一层关键层下方的第一离层区注浆。

19.较佳的，所述步骤b包括以下步骤：

20.步骤b11，将第一套管与第二套管之间用环形钢板密封；

21.步骤b12，将第一井口装置与第二套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第一井口装置进入到第二套管，再通过第二套管以及第三钻孔流入到第一层关键层下方的第一离层区内；

22.步骤b13，待第一层关键层下方的第一离层区满足停注条件时，取下第一井口装置，完成对第一离层区的注浆。

23.较佳的，所述步骤b包括以下步骤：

24.步骤b21，在第二套管的顶端加装套管帽封闭第二套管；

25.步骤b22，将第二井口装置与第一套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置进入到第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙中，最后流进至第二层关键层下方的第二离层区内；

26.步骤b23，待第二层关键层下方的第二离层区满足停注条件时，取下第二井口装置，完成对第二离层区的注浆。

27.较佳的，所述步骤b包括以下步骤：

28.步骤b31，将第一套管与第二套管之间用环形钢板密封；

29.步骤b32，对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆：将第一井口装置与第二套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第一井口装置进入到第二套管，再通过第二套管以及第三钻孔流入到第一层关键层下方的第一离层区内；

30.步骤b33，待第一层关键层下方的第一离层区满足停注条件时，取下第一井口装置，在第二套管的顶端加装套管帽封闭第二套管，取下环形钢板；

31.步骤b34，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆：将第二井口装置与第一套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置进入到第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙中，最后流进第二层关键层下方的第二离层区内；

32.步骤b35，待第二层关键层下方的第二离层区满足停注条件时，取下第二井口装置，完成对第二离层区的注浆。

33.较佳的，所述步骤b包括以下步骤：

34.步骤b41，将第二井口装置与第一套管的顶端连接；

35.步骤b42，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置同时分别进入到第一套管内

和第一套管内壁与第二套管外壁的环状间隙中，并分别进入到第一离层区和第二离层区内。

36.较佳的，当关键层下方的离层区满足停注条件时，用清水替换套管内部的浆液进行清洗管路，再取下井口装置。

37.较佳的，所述第一井体和第二井体由水泥浆灌注而成，灌注第二井体前，计算水泥浆的用量，使第二井体的顶面低于第二层关键层的底界面。

38.较佳的，所述第一钻孔的孔径是215.9mm，第二钻孔的孔径是152mm，第三钻孔的孔径是94mm。

39.较佳的，所述第二套管21的底部设置有浮鞋。

40.如上可见，本发明的覆岩离层钻孔注浆的方法，可以实现在同一钻孔中对不层位的离层进行注浆，方便把握注浆时机，可以随时调整注浆层位；进一步地，还可以对多层位的离层同时注浆，节约项目成本，提高工作效率。

附图说明

41.图1为本发明实施例中的覆岩离层钻孔注浆的方法的流程图。

42.图2为本发明中实施例中钻孔和井体的示意图。

43.图3为本发明中对第一离层区注浆时的示意图。

44.图4为本发明中对第二离层区注浆时的示意图。

45.图5为本发明中对不同层位的离层区注浆时的示意图。

具体实施方式

46.为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

47.图1为本发明实施例中的覆岩离层钻孔注浆的方法的流程图。

48.如图1所示，本发明提供了一种覆岩离层钻孔注浆的方法，包括如下所述步骤：

49.步骤11，在预设位置施做钻孔并进行固井，使所述第二钻孔2位于所述第一钻孔1内，所述第三钻孔3位于所述第二钻孔2内，所述第二钻孔2的底部高于所述第三钻孔3的底部，所述第一钻孔1的底部高于所述第二钻孔2的底部；在第一钻孔内设置第一套管11，在第一套管11的外壁与第一钻孔1的内壁间形成第一井体12；在第二钻孔内设置第二套管21，在第二套管21的外壁与第二钻孔2的内壁间形成第二井体22；

50.步骤12，通过第二套管21以及第三钻孔3对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆；和/或通过第一套管11内壁与第二套管21外壁之间的环状间隙，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆。

51.在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的覆岩离层钻孔注浆的方法。以下将以其中的几种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。

52.例如，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图2所示，所述步骤11中可以包括以下步骤：

53.步骤111，在预设钻孔位置钻进第一钻孔1，使得第一钻孔1的底部位于第二层关键层底界以上预设第一距离处；

54.步骤112，在第一钻孔内设置第一套管11，使得所述第一套管11的底部与第一钻孔1的孔底平齐；

55.步骤113，在第一套管11的外壁与第一钻孔1的内壁间形成第一井体12；

56.步骤114，从第一套管11的内侧继续向下钻进第二钻孔2，使得第二钻孔2的底部位于第一层关键层底界面以上预设第二距离处；

57.步骤115，在第二钻孔内设置第二套管21，使得所述第二套管21的底部与第二钻孔2的孔底平齐；

58.步骤116，在第二套管21的外壁与第二钻孔2的内壁间形成第二井体22；

59.步骤117，在第二套管21的内侧继续向下钻进第三钻孔3，用于向第一层关键层下方的第一离层区注浆。

60.较佳的，所述预设第一距离和预设第二距离可以是1.5米。

61.通过上述步骤，首先施做第一钻孔1，在预设钻孔位置钻进第一钻孔1，钻进至第二层关键层底界以上1.5m处，下入第一套管11至第一钻孔1的孔底；对第一钻孔1进行固井，向第一套管11的外壁与第一钻孔1的内壁间注入水泥浆，保证水泥浆从第一钻孔1的内壁与第一套管11间的环状间隙返出地表，水泥浆凝固后形成第一井体12。再施做第二钻孔2：从第一套管11的内侧继续向下钻进第二钻孔2，钻进至第一层关键层底界面以上1.5m处，下入第二套管21至第二钻孔2的孔底；对第二钻孔2进行固井，精确计算水泥浆用量，向第二钻孔2的内壁与第二套管21的外壁之间的环状间隙中注入精确用量的水泥浆，水泥浆凝固后形成第二井体22，使第二井体的顶面低于第二关键层的底界面，从而便于向第二层关键层下方的第二离层区内注浆。最后施做第三钻孔3：从第二套管21的内侧继续向下钻进第三钻孔3，便于向第一层关键层下方的第一离层区注浆。

62.较佳的，所述第一钻孔1的孔径可以是215.9mm，第二钻孔2的孔径可以是152mm，第三钻孔3的孔径可以是94mm。

63.较佳的，所述第一套管的11的直径可以是139.7mm；所述第二套管21的直径可以是177.8mm。

64.较佳的，所述第一井体和第二井体由水泥浆灌注而成，为了防止第二钻孔2固井时注入的水泥浆反高过高，灌注第二井体前，需要精准计算水泥浆的用量，使第二井体22的顶面低于第二层关键层的底界面，水泥浆的密度可以控制在1.75g/cm

3-1.80g/cm3之间。

65.较佳的，可以在所述第二套管21的底部设置浮鞋，从而可以使浆液只能向离层区方向流动，防止浆液逆流。

66.当第一层关键层下方的地层结构塌陷时，会在第一层关键层下方形成第一离层区；如果第一层关键层出现弯曲变形或小范围破断后，第二层关键层下方的地层结构会继续向下塌陷，从而形成第二离层区，为了防止关键层塌陷，则需要向离层区内注入浆液，来支撑关键层及关键层以上的地层结构，从而防止地层向下塌陷。

67.作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述步骤12可以包括以下实施例。

68.实施例一

69.当仅需要向第一层关键层下方的第一离层区进行注浆时，如图3所示，所述步骤12可以包括以下步骤：

70.步骤211，将第一套管11与第二套管21之间用环形钢板6密封；

71.步骤212，将第一井口装置10与第二套管21的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第一井口装置10进入到第二套管21，再通过第二套管21以及第三钻孔3流入到第一层关键层下方的第一离层区内；

72.步骤213，待第一层关键层下方的第一离层区满足停注条件时，取下第一井口装置10，完成对第一离层区的注浆。

73.实施例二

74.当仅需要向第二层关键层下方的第二离层区进行注浆时，如图4所示，所述步骤12可以包括以下步骤：

75.步骤221，在第二套管21的顶端加装套管帽7封闭第二套管21；

76.步骤222，将第二井口装置20与第一套管11的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置20进入到第一套管11内壁与第二套管21外壁之间的环状间隙中，最后流进至第二层关键层下方的第二离层区内；

77.步骤223，待第二层关键层下方的第二离层区满足停注条件时，取下第二井口装置20，完成对第二离层区的注浆。

78.较佳的，所述第一井口装置10出口处的内径与所述第二套管21的内径相匹配；所述第二井口装置20出口处的内径与第一套管11的内径相匹配。

79.较佳的，所述第一井口装置10的出浆口直径可以是139.7mm；所述第二井口装置20的出浆口直径可以是177.8mm。

80.实施例三

81.当不同层位的关键层下方均出现塌陷，则需要对不同层位的离层区进行注浆。比如当需要先向第一离层区注浆，再向第二离层区注浆时，所述步骤12还可以包括以下步骤：

82.步骤231，将第一套管11与第二套管21之间用环形钢板6密封；

83.步骤232，对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆：将第一井口装置10与第二套管21的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第一井口装置10进入到第二套管21，再通过第二套管21以及第三钻孔3流入到第一层关键层下方的第一离层区内；

84.步骤233，待第一层关键层下方的第一离层区满足停注条件时，取下第一井口装置10，在第二套管21的顶端加装套管帽7封闭第二套管21，取下环形钢板6；

85.步骤234，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆：将第二井口装置20与第一套管11的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置20进入到第一套管11内壁与第二套管21外壁之间的环状间隙中，最后流进第二层关键层下方的第二离层区内；

86.步骤235，待第二层关键层下方的第二离层区满足停注条件时，取下第二井口装置20，完成对第二离层区的注浆。

87.实施例四

88.当不同层位的关键层下方均出现塌陷，需要对不同层位的离层区进行同时注浆时，如图5所示，所述步骤12还可以包括以下步骤：

89.步骤241，将第二井口装置20与第一套管11的顶端连接；

90.步骤242，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置20同时分别进入到第一套管11内和第一套管11内壁与第二套管21外壁的环状间隙中，并分别进入到第一离层区和第二

离层区内。

91.较佳的，每当关键层下方的离层区满足停注条件时，可以先用清水替换套管内部的浆液进行清洗管路，再取下井口装置，从而可以防止套管内浆液沉淀堵塞，保持套管的可用性，方便后期再次使用。

92.综上所述，在本发明的技术方案中，通过上述覆岩离层钻孔注浆的方法，仅需在一个位置打孔，不仅可以对不同层位的覆岩离层区进行分层注浆，还能实现对不同层位的覆岩离层区进行同时注浆，从而减少钻孔的数量，且不必进行射孔作业，节约了注浆成本，且提高了施工效率。

93.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。技术特征：

1.一种覆岩离层钻孔注浆的方法，其特征在于，包括如下所述步骤：步骤a，在预设位置施做钻孔并进行固井，使所述第二钻孔位于所述第一钻孔内，所述第三钻孔位于所述第二钻孔内，所述第二钻孔的底部高于所述第三钻孔的底部，所述第一钻孔的底部高于所述第二钻孔的底部；在第一钻孔内设置第一套管，在第一套管的外壁与第一钻孔的内壁间形成第一井体；在第二钻孔内设置第二套管，在第二套管的外壁与第二钻孔的内壁间形成第二井体；步骤b，通过第二套管以及第三钻孔对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆；和/或通过第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中包括以下步骤：步骤a1，在预设钻孔位置钻进第一钻孔，使得第一钻孔的底部位于第二层关键层底界以上预设第一距离处；步骤a2，在第一钻孔内设置第一套管，使得所述第一套管的底部与第一钻孔的孔底平齐；步骤a3，在第一套管的外壁与第一钻孔的内壁间形成第一井体；步骤a4，从第一套管的内侧继续向下钻进第二钻孔，使得第二钻孔的底部位于第一层关键层底界面以上预设第二距离处；步骤a5，在第二钻孔内设置第二套管，使得所述第二套管的底部与第二钻孔的孔底平齐；步骤a6，在第二套管的外壁与第二钻孔的内壁间形成第二井体；步骤a7，在第二套管的内侧继续向下钻进第三钻孔，用于向第一层关键层下方的第一离层区注浆。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：步骤b11，将第一套管与第二套管之间用环形钢板密封；步骤b12，将第一井口装置与第二套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第一井口装置进入到第二套管，再通过第二套管以及第三钻孔流入到第一层关键层下方的第一离层区内；步骤b13，待第一层关键层下方的第一离层区满足停注条件时，取下第一井口装置，完成对第一离层区的注浆。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：步骤b21，在第二套管的顶端加装套管帽封闭第二套管；步骤b22，将第二井口装置与第一套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置进入到第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙中，最后流进至第二层关键层下方的第二离层区内；步骤b23，待第二层关键层下方的第二离层区满足停注条件时，取下第二井口装置，完成对第二离层区的注浆。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：步骤b31，将第一套管与第二套管之间用环形钢板密封；步骤b32，对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆：将第一井口装置与第二套管的

顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第一井口装置进入到第二套管，再通过第二套管以及第三钻孔流入到第一层关键层下方的第一离层区内；步骤b33，待第一层关键层下方的第一离层区满足停注条件时，取下第一井口装置，在第二套管的顶端加装套管帽封闭第二套管，取下环形钢板；步骤b34，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆：将第二井口装置与第一套管的顶端连接，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置进入到第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙中，最后流进第二层关键层下方的第二离层区内；步骤b35，待第二层关键层下方的第二离层区满足停注条件时，取下第二井口装置，完成对第二离层区的注浆。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：步骤b41，将第二井口装置与第一套管的顶端连接；步骤b42，在注浆泵的作用下，使浆液从第二井口装置同时分别进入到第一套管内和第一套管内壁与第二套管外壁的环状间隙中，并分别进入到第一离层区和第二离层区内。7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，当关键层下方的离层区满足停注条件时，用清水替换套管内部的浆液进行清洗管路，再取下井口装置。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一井体和第二井体由水泥浆灌注而成，灌注第二井体前，计算水泥浆的用量，使第二井体的顶面低于第二层关键层的底界面。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一钻孔的孔径是215.9mm，第二钻孔的孔径是152mm，第三钻孔的孔径是94mm。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二套管21的底部设置有浮鞋。

技术总结

本发明提供了一种覆岩离层钻孔注浆的方法，其特征在于，包括：在预设位置施做钻孔并进行固井，使所述第二钻孔位于所述第一钻孔内，所述第三钻孔位于所述第二钻孔内；在第一钻孔内设置第一套管，在第一套管的外壁与第一钻孔的内壁间形成第一井体；在第二钻孔内设置第二套管，在第二套管的外壁与第二钻孔的内壁间形成第二井体；通过第二套管以及第三钻孔对第一层关键层下方的第一离层区进行注浆；和/或通过第一套管内壁与第二套管外壁之间的环状间隙，对第二层关键层下方的第二离层区进行注浆。应用本发明可以实现在同一钻孔中对不层位的离层进行注浆，进一步地，还可以对不同层位的离层同时注浆。的离层同时注浆。的离层同时注浆。

技术研发人员：宋伟 李庆年 方立志 巨星 王康

受保护的技术使用者：中煤地生态环境科技有限公司

技术研发日：2022.02.22

技术公布日：2022/5/20