一种岩溶管道缓释封堵方法与流程

本申请涉及勘查技术与工程，尤其涉及一种岩溶管道缓释封堵方法。

背景技术：

1、随着我国国民经济的迅速发展，资源开发与交通基础设施建设的步伐持续加快，矿山、水利水电、公路、铁路等领域地下工程建设日益增多。我国地域广阔，地质地貌条件复杂多变，在岩溶地区地下工程施工中，经常遇到大规模突发性的涌水灾害，造成重大安全事故和不良社会影响。在岩溶发育强烈的地区，由于地质条件极其复杂，涌水灾害很难控制。

2、注浆封堵方法是目前最常见、最有效的治理方法之一，将注浆材料通过各种方式注入到岩土介质中，来加固岩土体，完成对涌水通道的封堵并提高岩土体的稳定性和抗渗性。其基本原理是通过浆液将介质中的空气和水排出，待浆液凝结后，根据其自身的高强及胶结特性，形成具有一定强度的致密加固体以满足强度要求或堵水要求。按作用机理可分为充填、渗透、压密及劈裂等类型，按注浆材料的性质可分为水泥基浆液注浆和化学浆液注浆等。

3、但是，由于地下工程所涉及岩土介质的多样性和复杂性，注浆加固和堵水效果往往受介质特征与地质条件的制约，特别是在地质条件极端复杂的岩溶地区，现有的注浆方法还难以解决岩溶管道大流量涌水的封堵问题。另外，由于一般勘探孔尺寸有限，往往难以向岩溶管道中投入大直径骨料，细颗粒骨料极易随大流量地下水流带走，造成大范围环境影响和注浆材料浪费。

技术实现思路

1、本申请的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种岩溶管道缓释封堵方法。能够快速、有效封堵岩溶管道高流量地下水，减少岩溶涌水对隧道开挖、矿体开采等产生的危害。

2、为实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

3、一种岩溶管道缓释封堵方法，其特征在于：包括八个步骤，步骤一：钻探、步骤二：柔性外包裹制作、步骤三：胶囊制作、步骤四：浆液配制、步骤五：封堵装置组装与投放、步骤六：浆液缓释凝固、步骤七：注浆块体释放、步骤八：二次注浆；

4、所述的步骤一：钻探，指在拟注浆岩溶地区开展钻探，保留探测到岩溶管道的钻探孔用于后期封堵；

5、所述的步骤二：柔性外包裹制作，指根据预封堵岩溶管道尺寸、深度制作可膨胀的柔性外包裹；柔性外包裹为柱状空心柔性结构，可发生膨胀变形，膨胀前直径d1小于钻探孔直径，膨胀后直径d2大于岩溶管道局部最小直径；

6、所述的步骤三：胶囊制作，指制作若干个缓释胶囊、若干个浮力胶囊并固定到柔性外包裹内；所述的若干个缓释胶囊为带口空心椭球囊状结构，采用聚乙烯醇薄膜制成，可根据预定需求调节缓释胶囊在水中溶解时间t1；所述的若干个浮力胶囊为带口空心椭球囊状结构，内部可充填空气为柔性外包裹提供浮力，保证浆液凝固后柔性外包裹在岩溶管道内随地下水流一同运动；

7、所述的步骤四：浆液配制，指根据柔性外包裹尺寸、凝固时间t2配置外浆液和缓释浆液；所述的外浆液采用聚醚多元醇和水，缓释浆液采用甲苯二异氰酸酯，两种材料在不混合条件下均可保持液体状态，缓释胶囊溶解后外浆液中聚醚多元醇和缓释浆液甲苯二异氰酸酯混合发生膨胀与固化反应，形成高强度封堵注浆块体；

8、所述的步骤五：封堵装置组装与投放，指将若干个充填缓释浆液的缓释胶囊、若干个充填空气的浮力胶囊、充填外浆液的柔性外包裹组成的封堵装置和牵引绳迅速装配好并沿钻探孔投放至岩溶管道；若干个充填缓释浆液的缓释胶囊，指向分别向若干个缓释胶囊内注入预定质量w缓释的缓释浆液并密封；若干个充填空气的浮力胶囊，指将预定体积v空气的空气注入浮力胶囊并密封；充填外浆液的柔性外包裹，指将若干个充填缓释浆液的缓释胶囊、若干个充填空气的浮力胶囊利用带子均匀固定在柔性外包裹内，再向柔性外包裹内注入预定质量w外的外浆液并密封，聚醚多元醇与甲苯二异氰酸酯质量比为1:1.05；所述的牵引绳一端固定于封堵装置末端，另一端固定在钻探孔外，长度大于钻探孔到岩溶管道的距离，用于牵引封堵装置防止其随地下水流一起运动；

9、所述的步骤六：浆液缓释凝固，指装配好的封堵装置进入岩溶管道后，在牵引绳的牵引下漂浮在地下水流中，缓释胶囊在外浆液中水的浸泡作用下逐渐发生溶解，溶解时间t1达到后释放内部缓释浆液，缓释浆液与外浆液相遇后发生膨胀与固化反应，凝固时间t2达到后形成高强度注浆块体；

10、所述的步骤七：注浆块体释放，指高强度注浆块体凝固后剪断牵引绳，注浆块体将随地下水流一同运动，当运动至岩溶管道较为狭窄的地方时将封堵岩溶管道；对岩溶管道内水流量进行探测，如水流量大于预定值则重复步骤二至步骤七操作；

11、所述的步骤八：二次注浆，指岩溶管道内水流量小于预定值后，沿钻探孔进行二次注浆，形成二次注浆加固体直至水流被完全堵住。

12、与现有技术相比，本申请提供的技术方案，作为举例而非限定，具有如下有益效果：本申请涉及勘查技术与工程技术领域，能够快速、有效封堵岩溶管道高流速、大流量地下水，减少涌水对岩土体开挖、矿体开采等产生的危害。

技术特征：

1.一种岩溶管道缓释封堵方法，其特征在于：主要包括以下八个步骤，步骤一：钻探、步骤二：柔性外包裹制作、步骤三：胶囊制作、步骤四：浆液配制、步骤五：封堵装置组装与投放、步骤六：浆液缓释凝固、步骤七：注浆块体释放、步骤八：二次注浆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤一：钻探，指在拟注浆岩溶地区开展钻探，保留探测到岩溶管道(2)的钻探孔(3)用于后期封堵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二：柔性外包裹制作中，为完成该步骤而设计了特有构件柔性外包裹(11)，该构件为柱状空心柔性结构，可发生膨胀变形，膨胀前直径d1小于钻探孔(3)直径，膨胀后直径d2大于岩溶管道(2)局部最小直径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三：胶囊制作中，为完成该步骤而设计了特有构件缓释胶囊(12)和浮力胶囊(13)；所述的缓释胶囊(12)为带口空心椭球囊状结构，采用聚乙烯醇薄膜制成，可根据预定需求调节缓释胶囊(12)在水中溶解时间t1；所述的浮力胶囊(13)为带口空心椭球囊状结构，内部可充填空气为柔性外包裹(11)提供浮力，保证浆液凝固后柔性外包裹(11)在岩溶管道(2)内随地下水流一同运动。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四：浆液配制指根据柔性外包裹(11)尺寸、凝固时间t2配置外浆液(14)和缓释浆液(15)；所述的外浆液(14)采用聚醚多元醇和水；所述的缓释浆液(15)采用甲苯二异氰酸酯，聚醚多元醇与甲苯二异氰酸酯质量比为1:1.05，当缓释胶囊(12)溶解释放缓释浆液(15)后，外浆液(14)中聚醚多元醇和缓释浆液(15)甲苯二异氰酸酯混合发生膨胀与固化反应，凝固时间t2到达后形成高强度封堵注浆块体。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五：封堵装置组装与投放中，为完成该步骤而设计了特有构件封堵装置(1)，包括若干个充填缓释浆液(15)的缓释胶囊(12)、若干个充填空气(16)的浮力胶囊(13)和充填外浆液(14)的柔性外包裹(11)，其中缓释胶囊(12)、浮力胶囊(13)利用带子均匀固定在柔性外包裹(11)内；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤六：浆液缓释凝固，指装配好的封堵装置(1)进入岩溶管道(2)后，在牵引绳(5)的牵引下漂浮在地下水流中，缓释胶囊(12)在外浆液(14)中水的浸泡作用下逐渐发生溶解，溶解时间t1达到后释放内部缓释浆液(15)，缓释浆液(15)与外浆液(14)相遇后发生膨胀与固化反应，凝固时间t2达到后形成高强度注浆块体。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤七：注浆块体释放，指高强度注浆块体凝固后剪断牵引绳(5)，注浆块体将随地下水流一同运动，当运动至岩溶管道(2)较为狭窄的地方时将封堵岩溶管道(2)；对岩溶管道(2)内水流量进行探测，如水流量大于预定值则重复步骤二至步骤七操作。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤八：二次注浆，指岩溶管道(2)内水流量小于预定值后，沿钻探孔(3)进行二次注浆，形成二次注浆加固体(4)直至水流被完全堵住。

技术总结
本申请涉及勘查技术与工程技术领域，提供一种岩溶管道缓释封堵方法。包括八个步骤：钻探、柔性外包裹制作、胶囊制作、浆液配制、封堵装置组装与投放、浆液缓释凝固、注浆块体释放、二次注浆。具体流程为：首先探明岩溶管道；制作可膨胀的柔性外包裹；制作缓释胶囊、浮力胶囊；根据柔性外包裹尺寸、凝固时间配置外浆液和缓释浆液；缓释浆液注入缓释胶囊，外浆液注入柔性外包裹，沿钻探孔投放至岩溶管道；凝固时间达到后，剪断牵引绳释放注浆块体并探测岩溶管道水流量，如大于预定值则重复上述操作，否则沿钻探孔进行二次注浆直至水流完全堵住。本申请提供的方案，其有益效果在于：能够快速、有效封堵岩溶管道高流速、大流量地下水。

技术研发人员：刘建文,刘国良,李刚,郭强,王亚明,张锁柱,畅秀俊,王洪峰,苏瑞冬,余忠心,陈会格,孙朝阳,刘智超,何强强,和峰铭,汪勇,杨冠军,刘玉龙,王大力,陈菊腾
受保护的技术使用者：华北有色工程勘察院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14