本發(fā)明涉及一種封堵高速、大流量動水巖溶管道的控流系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在礦山及隧道施工中經(jīng)常遇到地下水富集情況，從而遭受涌水狀況的干擾。使得施工安全系數(shù)降低，增加了工程成本，而且涌水導(dǎo)致地下水的流失，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)環(huán)境。但目前對高速、大流量的關(guān)鍵過水通道沒有有效的封堵手段。當(dāng)注漿封堵時，注漿材料隨高速、大流量的巖溶管道涌水流出，封堵材料存留率低，難以對過水通道形成有效封堵。

止?jié){墊用于調(diào)整高速、大流量管道涌水口的出水流量，隨著涌水口出水量的減小，在動水巖溶管道內(nèi)總過水體積不變的情況下巖溶管道內(nèi)水流速度逐漸降低，增大了管道內(nèi)封堵漿液留存率，以實(shí)現(xiàn)巖溶管道的成功封堵。對巖溶管道封堵采用多孔分段聯(lián)合注漿工藝，距涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔充填粗骨料及注單、雙液漿增大封堵材料在巖溶管道內(nèi)的團(tuán)聚作用，距涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔注單、雙液漿，關(guān)鍵孔距涌水點(diǎn)距離的增大有利于封堵材料在巖溶管道內(nèi)的存留。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了封堵高速、大流量動水巖溶管道的控流系統(tǒng)及方法，本發(fā)明能夠降低高速、大流量動水巖溶管道內(nèi)的流速，使注漿材料存留在巖溶管道內(nèi)并實(shí)現(xiàn)對高速、大流量動水巖溶管道的成功封堵。

本發(fā)明的一個目的是提供一種封堵高速、大流量動水巖溶管道的控流系統(tǒng)，本發(fā)明利用止?jié){墊以調(diào)整高速、大流量管道涌水口的出水流量，隨著涌水口出水量的減小，在動水巖溶管道內(nèi)總過水體積不變的情況下巖溶管道內(nèi)水流速度逐漸降低，增大了管道內(nèi)封堵漿液留存率，以實(shí)現(xiàn)巖溶管道的成功封堵。同時，對巖溶管道封堵采用多孔分段聯(lián)合注漿工藝，通過距涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔充填粗骨料并注單、雙液漿，骨料可以增大封堵材料在巖溶管道內(nèi)的團(tuán)聚作用；距涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔注單、雙液漿，關(guān)鍵孔距涌水點(diǎn)距離的增大有利于封堵材料在巖溶管道內(nèi)的存留。

本發(fā)明的另一目的是提供一種封堵高速、大流量動水巖溶管道的方法，本發(fā)明在高速、大流量涌水口上方預(yù)先設(shè)置大體積鋼筋混凝土止?jié){墊，止?jié){墊完全覆蓋涌水口來承受涌水壓力。止?jié){墊內(nèi)置引水管，引水管一端與動水巖溶管道連接，另一端伸出止?jié){墊外并設(shè)置閥門。使全部巖溶管道來水經(jīng)引水管排出。對巖溶管道封堵采用多孔分段聯(lián)合注漿工藝，對距離涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔以骨料及單雙液交替注漿為主，形成一道止?jié){屏障，以截流遠(yuǎn)距離端的漿液；對距離涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔采用單液及雙液注漿為主，以利于擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥門以控制出水口出水量及動水巖溶管道內(nèi)流速的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種封堵高速、大流量動水巖溶管道的控流系統(tǒng)，包括設(shè)置于待封堵的涌水口上方的止?jié){墊，所述止?jié){墊內(nèi)置引水管，引水管一端與動水巖溶管道連接，另一端伸出止?jié){墊外，所述引水管伸出止?jié){墊的一端處設(shè)置有閥門；

所述止?jié){完全覆蓋涌水口以承受涌水壓力，使全部巖溶管道來水經(jīng)引水管排出，調(diào)節(jié)閥門以控制出水口出水量及動水巖溶管道內(nèi)流速。

所述涌水口上設(shè)置有鋼梁以縮小集中涌水點(diǎn)周圍面積，鋼梁上增設(shè)有鋼筋網(wǎng)，以增加止?jié){墊的整體強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

所述涌水口距離近的關(guān)鍵孔填補(bǔ)有粗骨料，并以單雙液交替注漿，形成一道止?jié){屏障。

所述鋼梁為工字型鋼梁。

一種封堵高速、大流量動水巖溶管道的控流方法，包括以下措施：

(一)涌水口設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土止?jié){墊：在高速、大流量涌水口上方預(yù)先設(shè)置大體積鋼筋混凝土止?jié){墊，止?jié){墊完全覆蓋涌水口來承受涌水壓力，止?jié){墊內(nèi)置引水管，引水管一端與動水巖溶管道連接，另一端伸出止?jié){墊外并設(shè)置閥門，使全部巖溶管道來水經(jīng)引水管排出，使得調(diào)節(jié)閥門以控制出水口出水量，隨著涌水口出水量減小，在巖溶管道內(nèi)總過水體積不變的情況下巖溶管道內(nèi)水流速度逐漸降低；

(二)對距離涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔以骨料及單雙液交替注漿為主，形成一道止?jié){屏障，以截流遠(yuǎn)距離端的漿液；

(三)對距離涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔采用單液及雙液注漿為主，以利于擴(kuò)散。

上述三種措施每一個都能起到控流作用，同時使用效果最佳。

所述方法(一)中,具體又包括：

(1)開挖使涌水口完全暴漏并清理亂石；

(2)架設(shè)鋼梁形成操作平臺，并利用水泥-水玻璃(C-S)雙液在工字鋼周圍澆筑，縮小集中涌水點(diǎn)周圍面積，為澆筑混凝土做準(zhǔn)備；

(3)安裝引水管，引水管一端與涌水口出水處連接，來引導(dǎo)涌水經(jīng)引水管排出，引水管另一端伸出止?jié){墊外并設(shè)置閥門；

(4)澆筑混凝土。

優(yōu)選的，在鋼梁的基礎(chǔ)上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，增加止?jié){墊的整體強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

采用多孔分段聯(lián)合注漿工藝，近端關(guān)建孔利用骨料攔截，遠(yuǎn)端關(guān)建孔利用漿液封堵，實(shí)現(xiàn)長通道充填阻水。

對距離涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔骨料及單雙液交替注漿為主，以形成一道止?jié){屏障，以截流遠(yuǎn)距離端的漿液。

進(jìn)一步的，在出水點(diǎn)近端注單液漿并間隔一定時間添加海帶、黃豆、細(xì)砂或/和鋸末等骨料，適當(dāng)關(guān)閉止?jié){墊閥門減小水速使骨料、水泥更好的沉積留存。

進(jìn)一步的，對距離涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔采用單液及雙液注漿為主。

本發(fā)明的有益效果為：

1、針對過高速、大流量涌水的通道路徑長特點(diǎn)，提出了多孔分段聯(lián)合注漿工藝，近端骨料攔截，遠(yuǎn)端漿液封堵，實(shí)現(xiàn)長通道充填阻水；

2、在高速、大流量涌水的情況下，注漿材料在動水巖溶管道內(nèi)隨著高速，大流量涌水排出，難以在巖溶管道內(nèi)存留，無法達(dá)到封堵目的。本發(fā)明通過在涌水口處設(shè)置止?jié){墊和閥門可控制涌水流速。隨著涌水口出水量的減小，在動水巖溶管道內(nèi)總過水體積不變的情況下巖溶管道內(nèi)水流速度逐漸降低，增大了管道內(nèi)封堵漿液留存率，以實(shí)現(xiàn)巖溶管道的成功封堵；

3、距涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔充填粗骨料及注單、雙液漿增大封堵材料在巖溶管道內(nèi)的團(tuán)聚作用，距涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔注單、雙液漿，關(guān)鍵孔距涌水點(diǎn)距離的增大有利于封堵材料在巖溶管道內(nèi)的存留。

附圖說明

圖1為止?jié){墊加多孔分段聯(lián)合注漿施工工藝示意圖；

圖2為止?jié){墊立面安裝示意圖。

其中，1鋼筋混凝土止?jié){墊，2近端關(guān)鍵孔，3粗骨料，4巖溶管道，5注漿泵，6遠(yuǎn)端關(guān)鍵孔，7閥門，8引水管，9巖溶通道。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

施工工藝如下：(一)涌水口設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土止?jié){墊：止?jié){墊用于調(diào)整巖溶管道涌水口流速及流量。在高速、大流量涌水口上方預(yù)先設(shè)置大體積鋼筋混凝土止?jié){墊，止?jié){墊完全覆蓋涌水口來承受涌水壓力。止?jié){墊內(nèi)置引水管，引水管一端與動水巖溶管道連接，另一端伸出止?jié){墊外并設(shè)置閥門。使全部巖溶管道來水經(jīng)引水管排出，就實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥門以控制出水口出水量及動水巖溶管道流速的目的。(二)對距離涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔以骨料及單雙液交替注漿為主，形成一道止?jié){屏障，以截流遠(yuǎn)距離端的漿液。(三)對距離涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔采用單液及雙液注漿為主，以利于擴(kuò)散。距離的增大有利于封堵材料在涌水管道內(nèi)的存留。

如圖2所示，涌水口設(shè)置現(xiàn)澆混凝土止?jié){墊，止?jié){墊用于控制涌水口出水量，來降低動水巖溶管道內(nèi)流速。其具體施工工藝如下：在高速、大流量涌水口上方預(yù)先設(shè)置大體積鋼筋混凝土止?jié){墊，止?jié){墊完全覆蓋涌水口來承受涌水壓力。止?jié){墊內(nèi)置引水管，引水管一端與動水巖溶管道連接，另一端伸出止?jié){墊外并設(shè)置閥門。使全部巖溶管道來水經(jīng)引水管排出，就實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥門以控制出水口出水量及動水巖溶管道內(nèi)流速的目的。

1利用挖掘機(jī)開挖使涌水口完全暴漏并清理亂石。

2架設(shè)工字鋼梁形成操作平臺，并利用C-S雙液在工字鋼周圍澆筑，縮小集中涌水點(diǎn)周圍面積，為澆筑混凝土做準(zhǔn)備。

3安裝引水管。引水管一端與涌水口出水處連接，來引導(dǎo)涌水經(jīng)引水管排出。引水管另一端伸出止?jié){墊外并設(shè)置閥門。

4為進(jìn)一步形成骨架，在工字鋼梁的基礎(chǔ)上又鋪設(shè)了鋼筋網(wǎng)，增加止?jié){墊的整體強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

5澆注混凝土。

在高速、大流量涌水的情況下，注漿材料在動水巖溶管道內(nèi)隨著高速，大流量涌水排出，難以在巖溶管道內(nèi)存留，無法達(dá)到封堵目的。通過在涌水口處設(shè)置止?jié){墊和閥門可控制涌水流速。隨著涌水口出水量的減小，在動水巖溶管道內(nèi)總過水體積不變的情況下巖溶管道內(nèi)水流速度逐漸降低，增大了管道內(nèi)封堵漿液留存率，以實(shí)現(xiàn)巖溶管道的成功封堵。

如圖1所示，多個關(guān)鍵孔聯(lián)合注漿

針對過高速、大流量涌水的通道路徑長特點(diǎn)，提出了多孔分段聯(lián)合注漿工藝，近端骨料加漿液攔截封堵，遠(yuǎn)端漿液封堵，實(shí)現(xiàn)長通道充填阻水。

對距離涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔骨料及單雙液交替注漿為主，以形成一道止?jié){屏障，以截流遠(yuǎn)距離端的漿液。在出水點(diǎn)近端注單液漿并間隔一定時間添加海帶、黃豆、細(xì)砂、鋸末等骨料，適當(dāng)關(guān)閉止?jié){墊閥門減小水速使骨料、水泥更好的沉積留存。

對距離涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔采用單液及雙液注漿為主，以利于擴(kuò)散。距離的增大有利于封堵材料在涌水管道內(nèi)的存留。

止?jié){墊用于調(diào)整高速、大流量管道涌水口的出水流量，隨著涌水口出水量的減小，在動水巖溶管道內(nèi)總過水體積不變的情況下巖溶管道內(nèi)水流速度逐漸降低，增大了管道內(nèi)封堵漿液留存率，以實(shí)現(xiàn)巖溶管道的成功封堵。距涌水點(diǎn)近的關(guān)鍵孔充填粗骨料增大封堵材料在巖溶管道內(nèi)的團(tuán)聚作用，距涌水點(diǎn)遠(yuǎn)的關(guān)鍵孔注單、雙液漿，關(guān)鍵孔距涌水點(diǎn)距離的增大有利于封堵材料在巖溶管道內(nèi)的存留。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。