一種脈衝式注漿方法
2023-11-02 06:23:42 6
專利名稱：一種脈衝式注漿方法
技術領域：
本發明涉及一種脈衝式注漿方法，尤其是一種適用於地下工程構建中軟弱巖體堵水與加固的脈衝式注漿方法。
背景技術：
在地下工程如巷道、硐室等施工或使用過程中，遇到含水層或高地壓情況，巖體受影響表現出較為軟弱的性質，容易導致圍巖變形、局部坍塌等情況，威脅到人員、設備安全，耽誤正常生產。國內外普遍採用注漿的方法來堵水、加固圍巖，解決此類問題。注漿是指利用氣壓、液壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土粒間或巖石裂隙中的水分和空氣後佔據其位置，經人工控制一定時間後，漿液將原來鬆散的土粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能好和化學穩定性良好的「結石體」，達到巖體處理的目的。常用的注漿方法有滲透注漿法、劈裂注漿法、壓密注漿法、充填注漿法等。注漿堵水加固的原理是以漿液代替巖體裂隙中空氣的位置，將離散的巖石變成一個整體結構，從而增加各方面的性質。因此，巖體中的填充率是決定注漿效果好壞的一個重要指標。滲透注漿法是指在不改變地層結構和顆粒排列的前提下，在恆定的、相對較小的注漿壓力作用下，漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙，向地層深處滲透的注漿方法，其特徵是壓力較小及壓力恆定。在注漿過程中，由於壓力較低從而使漿液流速緩慢，粒徑大的漿液顆粒在流動過程中很快遇到隙寬較小的裂隙會因為阻力大於漿液壓力而被裂隙卡住，停留在此裂隙中，隨著後續漿液的流動，越來越多的大粒徑顆粒充填這條裂隙直至裂隙被完全堵塞。雖然達到了填充裂隙空間的目的，但也堵住了粒徑較小顆粒的進入後面空間的通道，注漿工作提前結束。填充的這些裂隙只是離注漿管較近的部分裂隙，較遠一些的巖體中有很少或沒有漿液，這樣就會導致漿液擴散半徑小，達不到預期的注漿效果。
發明內容
技術問題:本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，於提供一種方法簡單、能提高漿液的擴散半徑、改善注漿效果的脈衝式注漿方法。技術方案:本發明的脈衝式注漿方法，包括在圍巖注漿區域布置施工設計深度的注漿鑽孔，清理乾淨孔內的水及殘渣，還包括以下步驟:
a、向施工好的注漿鑽孔內插入與鑽孔深度相等的注漿管，注漿管內端接觸孔底，外端通過控制閥與注漿軟管相連，按常規用封孔水泥進行封孔；
b、在注漿軟管上連接脈衝式注漿系統，並在脈衝式注漿系統的出口處設置觀測流量表；所述的脈衝式注漿系統包括換向閥、分別連接在換向閥上的高壓出液迴路和低壓出液迴路，高壓出液迴路和低壓出液迴路的另一端分別與攪拌機相連接，高壓出液迴路上依次設有高壓泵、高壓蓄液罐、高壓迴路壓力表，低壓出液迴路上依次設有低壓泵、低壓蓄液罐、低壓迴路壓力表； C、啟動壓力不同的高壓泵、低壓泵兩套泵源，高壓泵往高壓蓄液罐灌注調配好的漿液，低壓泵往低壓蓄液罐中灌注調配好的漿液，當漿液達到設定的壓力後，通過換向閥交替開通高壓出液迴路和低壓出液迴路，經與注漿管相連的漿注軟管向鑽孔內進行脈衝式變壓注漿，實現高、低壓漿液的交替注入；
d、隨注漿時間增加，漿液注入速度減慢，觀測流量表的示數變化，當漿液不再流動時，先關閉控制閥及換向閥，再關閉高壓泵和低壓泵，拆卸注漿管路，繼續對下一個鑽孔進行脈衝式注漿。所述高壓泵的注漿壓力為6MPa，低壓泵的注漿壓力為1.5MPa。所述交替啟動高壓泵、低壓泵兩套泵源的頻率為45次/min。有益效果:由於採用了上述技術方案，本發明通過脈衝式變壓注漿，通過瞬間高壓壓迫漿液進入巖體，在不破壞巖體原有強度的前提下，擴大巖體裂隙隙寬，並開啟閉合的裂隙，增大漿液流通的通道；通過脈衝式高地壓交替注漿，可以形成瞬間高壓，漿液將有更大的流速及衝擊力，具有強烈的滲透作用。通過蓄液罐提供穩定持續的壓力，脈衝式變壓注漿利用增大注漿壓力、提高漿液流速及衝擊性擴大漿液擴散半徑，提高空隙的充填率，解決一般注漿方法下擴散範圍小、充填率低不足的問題。簡單，過程容易操作，整體步驟對施工要求低，具有很強的實用性。
圖1是本發明的巖體內部注漿管路示意 圖2是本發明的注漿系統示意圖。圖中:1_注漿管，2-封孔水泥，3-控制閥，4-注漿軟管，5-攪拌機，6-高壓泵，7-低壓泵，8-高壓蓄液罐，9-低壓蓄液罐，10-高壓迴路壓力表，11-低壓迴路壓力表，12-換向閥，13-流量表。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的說明:
本發明的脈衝式注漿方法:具體步驟如下:
a.包括在圍巖注漿區域布置施工設計深度的注漿鑽孔，清理乾淨孔內的水及殘渣；
b.向施工好的注漿鑽孔內插入與鑽孔深度相等的注漿管1，注漿管I內端接觸孔底，外端通過控制閥3與注漿軟管4相連，按常規用封孔水泥2進行封孔；
c.在注漿軟管4上連接脈衝式注漿系統，並在脈衝式注漿系統的出口處設置流量表13 ;所述的脈衝式注漿系統包括換向閥12、分別連接在換向閥12上的高壓出液迴路和低壓出液迴路，高壓出液迴路和低壓出液迴路的另一端分別與攪拌機5相連接，高壓出液迴路上依次設有高壓泵6、高壓蓄液罐8、高壓迴路壓力表10，低壓出液迴路上依次設有低壓泵
7、低壓蓄液罐9、低壓迴路壓力表11 ；
d.啟動壓力不同的高壓泵6、低壓泵7兩套泵源，高壓泵6往高壓蓄液罐8灌注調配好的漿液，低壓泵7往低壓蓄液罐9中灌注調配好的漿液，當漿液達到設定的壓力後，通過換向閥12交替開通高壓出液迴路和低壓出液迴路，經與注漿管I相連的漿注軟管4向鑽孔內進行脈衝式變壓注漿，實現高、低壓漿液的交替注入；所述高壓泵的注漿壓力為6MPa，低壓泵的注漿壓力為1.5MPa ;所述交替啟動高壓泵6、低壓泵7兩套泵源的頻率為45次/min。e.隨注漿時間增加，漿液注入速度減慢，觀測流量表13的示數變化，當漿液不再流動時，先關閉控制閥3及換向閥12，再關閉高壓泵6和低壓泵7，拆卸注漿管路，繼續對下一個鑽孔進行脈衝式注漿。
權利要求
1.一種脈衝式注漿方法，包括在圍巖注漿區域按設計參數施工注漿鑽孔，清理乾淨孔內的水及殘渣，其特徵在於，還包括以下步驟: a、向施工好的注漿鑽孔內插入與鑽孔深度相等的注漿管(1)，注漿管(I)內端接觸孔底，外端通過控制閥(3)與注漿軟管(4)相連，按常規用封孔水泥(2)進行封孔； b、在注漿軟管(4)上連接脈衝式注漿系統，並在脈衝式注漿系統的出口處設置流量表(13);所述的脈衝式注漿系統包括換向閥(12)、分別連接在換向閥(12)上的高壓出液迴路和低壓出液迴路，高壓出液迴路和低壓出液迴路的另一端分別與攪拌機(5)相連接，高壓出液迴路上依次設有高壓泵(6)、高壓蓄液罐(8)、高壓迴路壓力表(10)，低壓出液迴路上依次設有低壓泵(7)、低壓蓄液罐(9)、低壓迴路壓力表(11)； C、啟動壓力不同的高壓泵(6)、低壓泵(7)兩套泵源，高壓泵(6)往高壓蓄液罐(8)灌注調配好的漿液，低壓泵(7)往低壓蓄液罐(9)中灌注調配好的漿液，當漿液達到設定的壓力後，通過換向閥(12)交替開通高壓出液迴路和低壓出液迴路，經與注漿管(I)相連的漿注軟管(4)向鑽孔內進行脈衝式變壓注漿，實現高、低壓漿液的交替注入； d、隨注漿時間增加，漿液注入速度減慢，觀測流量表(13)的示數變化，當漿液不再流動時，先關閉控制閥(3)及換向閥(12)，再關閉高壓泵(6)和低壓泵(7)，拆卸注漿管路，繼續對下一個鑽孔進行脈衝式注漿。
2.根據權利要求1所述的所述一種脈衝式注漿方法，其特徵在於:所述高壓泵的注漿壓力為6MPa，低壓泵的注漿壓力為1.5MPa。
3.根據權利要求1所述的所述一種脈衝式注漿方法，其特徵在於:所述交替啟動高壓泵(6)、低壓泵(7)兩套泵源的頻率為45次/min。
全文摘要
一種脈衝式注漿方法，適用於一般隧道、巷道支護工程。向施工好的注漿鑽孔內插入與鑽孔深度相等的注漿管，注漿管內端接觸孔底，外端通過控制閥與注漿軟管相連，在注漿軟管上連接脈衝式注漿系統，通過換向閥交替導通高、低壓漿液，實現脈衝式注漿，隨注漿時間增加，漿液注入速度減慢，觀測流量表的示數變化,當漿液不再流動時,停止注漿。利用脈衝壓力使漿液具有更大的流速及衝擊力，擴大巖體原有裂隙隙寬，開啟閉合裂隙，增加漿液流通的通道，產生強烈的滲透作用，擴大漿液擴散半徑，提高空隙的充填率。
文檔編號E21D11/10GK103161478SQ20131009522
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者許興亮, 張農, 田素川, 孫康, 周斌, 孫成才 申請人:中國礦業大學