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鉴于湖南省矿山开采过程中经常受到突水、涌水等水害困惑的现状,经笔者提议由湖南省地质矿产勘查开发局进行科研立项,由笔者主持定向钻探技术在矿山堵漏中的应用研究。
本项目研究的主要内容为:充分利用国内螺杆钻定向钻探技术的科研成成果及经验,将现有定向钻探的研究成果应用到矿山的定向钻探堵漏中去,发挥以往的研究成果的作用。同时,为不同矿山、不同地层的定向钻探堵漏提供一套行之有效的工艺方法。本文根据项目来源及特点,确定了研究方法与技术路线。在充分收集国内外定向钻进研究现状资料的基础上,结合本人所掌握的定向钻进、灌浆堵漏经验实施本研究。
定向钻探技术在国内外比较成熟,在天然气、石油、盐卤等领域应用广泛,但在矿山堵漏方面少有尝试。结合湖南省受突水等水害困惑的现状,探讨定向钻探技术在矿山治水堵漏中的应用可行性与规律,首先介绍了定向钻进技术在国内外的应用现状及发展趋势,着重叙述了螺杆定向钻进技术的原理、优点、仪器及应用,简单阐述了定向井有设计及造设斜率的选择,从而提出了螺杆钻的定向钻进工艺参数的确定依据。本文所探讨的定向钻进技术主要指螺杆钻定向钻进。
定向钻探术主要关键技术是控制钻孔的顶角与方位角,为设计钻孔按预定方位钻入靶点,或者对偏离预定方位的钻孔进行纠正。本文通过以矿山巷道突水点为预定靶位进行定向,为了解决线状或带状靶区的定向,针对国内外定向计算模型众多、精度不一的现状,借鉴本人从事多年矿山定向钻进计算经验,提出了一个简便模型,该模型主要参考了“均角全距法”,在开采矿山中进行定向钻进至靶点有足够的精度,能够满足同性质定向钻进精度要求,对进行矿山地面定向钻进有较好的参考价值。
应用定向钻进地面注浆治理水害,对治理矿山突水、涌水水害,快速恢复生产,具有重要意义。同时为预防与治理地质灾害提供一种新的方法与手段。本文结合生产科研实例详述。
通过对注浆材料的分析、实验等,找到了适合矿山堵漏的一些材料和方法。通过对矿区水文地质、地层资料、构造地质等分析,判断矿山突水、涌水的原因及封堵办法,探索了一条适合矿山堵漏的注浆工艺。
通过对国内矿山开采工程及部分岩土工程的采空区、涌水点的特点分析,结合注浆堵漏材料的研究应用现状,本人因地制宜选取单液水泥浆为主、化学浆液为辅的原则按工程实际将不同配合比的浆液注入到涌水点,封堵基岩裂隙,隔断地下水与地表水的水力联系,加固采区工事,为受困矿山早日恢复采矿生产创造了良好条件。
注浆堵漏工程是一个系统工程,钻孔成井过程中应仔细记录、逐段分析,从而确定灌浆段的起止深度和方式,设计灌浆施工工艺,在施工工艺的设计中主要对工艺流程、灌浆材料、灌浆系统、灌浆压力、灌浆泵量、结束标准等因素的研究确定。
一些辅助设施或小节如预埋件、管道设置等往往影响整个灌浆的成败与效率,应引起注意。
灌浆的完美效果通常在底板的处理上。根据矿山突水或涌水点的地质构造特点,对巷道底板的构造破碎带应下大量、大压力进行封堵,达到设计要求后通常能为矿山创造良好的施工环境,为预防后期的突水、涌水提供了可靠保障。
总而言之,本文通过搜集国内外相关资料,通过现场实验、室内实验等一系列的技术攻关,解决了矿山堵漏的配套技术措施,满足了工程对施工法的要求。通过对定向模型的构建与完善,满足了施工生产的精度要求,具有操作简单、定向较准确的特点。通过对注浆材料的研究应用,完善了注浆材料的配方和各个阶段的施工要点与措施,可操作性强。通过资料的分析、整理,满足了本工程硕士论文的要求。