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专利号: 2016105654167
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种含弱结构体煤岩层固化成孔方法,其特征在于,该方法步骤如下:

步骤1,钻进若干固化孔:固化孔根据欲加固煤岩层弱结构体范围进行布置,首先根据注浆试验确定极限注浆压力,即注浆终压Pmax,然后计算浆液扩散半径r,再根据浆液扩散半径r选择固化孔布置方式:单排孔或多排孔方式布置;

步骤2,利用注浆管向固化孔内依次加压注菌液、固定液和胶结液通过MICP原位灌浆技术诱导碳酸钙结晶,并控制菌液浓度和胶结液成分以形成胶结形式,采用间歇性分步注浆法,向固化孔内带压注浆,即先向固化孔中注入菌液,然后以每立方米弱结构体固化体积每

2+

分钟灌入10-15L的速度灌入固定液CaCl2,利用Ca 的絮凝作用实现微生物在围岩中的均匀固定,以每立方米弱结构体固化体积每分钟灌入2-6L的速度灌入胶结液尿素-Ca2+混合液,胶结液连续灌浆24h后间歇24h,使得附存在围岩孔隙及裂隙中的微生物诱导促进碳酸钙晶体析出;

所述菌液中产脲酶细菌为巴氏生孢八叠球菌(Sporosarcinapasteurii),保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号:CGMCC No.1.3687;

所述菌液浓度OD600=2.0,固定液浓度=0.05mol/L,胶结液浓度=0.4~1.0mol/L;

控制细菌适宜的生存条件:温度(T=20℃~37℃),PH=6.0~9.0,使用NaOH和HCl调节PH;

步骤3,待微生物浆液将固化孔周围的裂隙和弱结构固结后,再在该固化位置按照后续工序组织生产。

2.根据权利要求1所述的含弱结构体煤岩层固化成孔方法,其特征在于:步骤1所述根据注浆试验确定极限注浆压力,即注浆终压Pmax:是在实验过程中采用定压注浆,逐步提高注浆压力,绘制注浆压力与注浆量之间的关系曲线,当注浆压力升至某一值pmax时,注浆量突然增大,表明煤岩层已发生劈裂,这一注浆压力定为注浆终压。

3.根据权利要求1所述的含弱结构体煤岩层固化成孔方法,其特征在于:步骤1中浆液扩散半径r计算如下:上式中,k为浆液在围岩中的渗透系数,cm/s;r0为注浆管半径,cm;p为注浆压力,105Pa,p≤pmax;t为注浆时间,s;β为浆液黏度,Pa·s;n为岩层的孔隙率,一般取0.5%~3.0%。

4.根据权利要求1所述的含弱结构体煤岩层固化成孔方法,其特征在于:步骤1中,根据注浆结果及各类钻孔过弱结构区域范围确定注浆孔布置方案,在以下工程条件下,注浆孔单排布置:单一煤层或局部区域瓦斯治理钻孔;穿层瓦斯抽采钻孔;单一薄煤层大面积条带或全面积均匀布孔等钻孔/群小区域内过含弱结构体煤岩层钻进成孔时,需先进行多排孔注浆加固。

5.根据权利要求1所述的一种含弱结构体煤岩层固化成孔方法,其特征在于:步骤1中,根据注浆结果及各类钻孔过弱结构区域范围确定注浆孔布置方案,在以下工程条件下,注浆孔多排布置:大面积煤岩层钻孔群;防治突出钻孔/群;揭煤多排钻孔;采掘工作面超前钻孔等钻孔/群大范围过含弱结构体煤岩层钻进成孔时,需先进行多排孔注浆加固。

6.根据权利要求1所述的含弱结构体煤岩层固化成孔方法,其特征在于:所述固化液主要成分是CaCl2;胶结液为等摩尔浓度的钙盐、尿素溶液,钙盐为CaCl2、Ca(CH3COO)2等至少一种。