GEOFLUIDS Geofluids 1468 - 8123 1468 - 8115 Hindawi 10.1155 / 2021/8823902 8823902 研究文章 试验研究了浆液的流动行为中使用水平定向钻探钻孔注浆岩层采动覆密封骨折 居 金丰 1 2 https://orcid.org/0000 - 0001 - 6525 - 3023 徐 总部位于 3 4 杨 京 5 罗森塔尔 Eliahu 1 国家和地方联合工程实验室的互联网应用技术 中国矿业大学和技术 徐州 江苏221008年 中国 cumt.edu.cn 2 物联网感知/我的研究中心 中国矿业大学和技术 徐州 江苏221008年 中国 cumt.edu.cn 3 国家重点实验室的煤炭资源与安全开采 徐州 江苏221116年 中国 cumt.edu.cn 4 矿业学院 中国矿业大学和技术 徐州 江苏221116年 中国 cumt.edu.cn 5 东煤炭集团有限公司 有限公司 中国能源 玉林 陕西719315年 中国 2021年 12 1 2021年 2021年 21 7 2020年 12 8 2020年 29日 12 2020年 12 1 2021年 2021年 版权©2021金丰Ju et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

输水骨折的发展从地下煤炭开采地下水的地质原因损失。通过钻孔注浆密封采动岩体裂隙通道是有效保护地下水资源的一种方式。地面工程试验进行的Gaojiabao煤矿使用水平定向钻进(HDD)灌浆和密封的输水表土骨折。本研究进行了理论和实验探索使用硬盘来评估开发特点和灌浆这些采动裂隙的渗透系数。结果表明,由于不同开采上覆岩层的断裂形态在不同的区,多个骨折类型是按顺序暴露的硬盘从原始岩体钻孔先进外矿区采动裂隙岩体。骨折类型是按照以下顺序暴露:压缩剪切骨折、拉伸断裂骨折,骨折和床分离。此外,在钻孔的孔隙特征暴露骨折明显不同的在不同的钻井视野,影响注入的浆液的流动行为和密封性能。最后,三个典型的订单顺序的不同类型的骨折是公开的钻孔进行了综述,并进一步分析导致订单方案确定钻井视野有利于有效裂缝密封。这项研究的结果将使有效灌浆封堵地下水开采引起的骨折,减少损失。

 中央大学基础研究基金 2020年zdpyms19 1。介绍

地下煤炭开采产生的运动和上覆岩层的破坏形式的采动裂隙。采动裂缝不仅提供地下水流失的途径,也构成地质地表生态系统的退化(来源 1, 2]。因此,合理控制裂缝渗水能力的渠道是至关重要的煤炭矿区地下水的保护( 3, 4]。灌浆封堵是一个发达的水控制方法目前用于地下工程应用[ 5- - - - - - 7]。灌浆封堵工作通过构造裂隙岩体灌浆孔,注入这些漏洞与密封材料,如水泥、粘土、裂缝孔隙是有效填充,和水通道隔离和屏蔽。

Gaojiabao煤矿位于Binchang矿区在陕西,中国。该矿的煤层顶板包含一个非常厚,富含水分含水层(即。,the Luohe aquifer), it has been subject to the risk of an influx of water from the roof for a long time. To reduce the underground drainage burden and maximize the conservation of groundwater resources, an engineering test was carried out to evaluate the practicability of using HDD to seal mining-induced water-conducting fractures in the overburden [ 8]。已经观察到在实践中,虽然各种密封材料,如粉煤灰、水泥、水玻璃、粘土、胡桃壳,和棉籽船体上实现网站,都没有表现出令人满意的水阻塞性能。由于不同发展模式的采动输水骨折,骨折导电性强,和不同流浆液的行为在不同的骨折,一个或多个下列现象通常是观察灌浆期间发生:(1)骨折不能有效地密封(即。,灌浆材料渗进地下采空区),(2)灌浆材料堵塞钻孔早于预期,和(3)附加漏水时观察到的钻探成功封后继续。这些现象极大地破坏岩层采动裂隙通道的密封性能。很明显,这些现象发展密切相关的特征(如骨折孔径)和灌浆的水力传导率borehole-exposed输水骨折。准确确定一个合理的钻井轨迹基于密封浆液的流动行为的输水骨折的关键是确保有效裂缝密封。

在煤矿,灌浆封堵的理论和实践都集中在加固围岩,水阻挡在轴和道路建设( 7, 9- - - - - - 14时,防止突水开采承压含水层(以下 15- - - - - - 17]。相关研究主要集中在水屏蔽材料的选择、灌浆扩散定律,灌浆过程的优化,和评价裂缝密封性能,实践的发展奠定了重要的基础灌浆封堵在采动覆骨折。然而,骨折是密封在道路周围的岩石或煤层底板岩石显著不同采动覆骨折的发展形态,以及他们的能力进行限制灌浆(图 1)。因此,很难直接应用现有的研究成果对于前者与后者骨折类型工程实践类型,导致上述困境的灌浆封堵输水骨折在Gaojiabao煤矿的煤层顶板。骨折在巷道周围的岩石或煤层底板岩石中主要是压缩剪切骨折集中产生的压力,结果从采矿扰动或先前存在的裂缝产生的成岩过程。这些骨折是分布在一个相对封闭的空间和足够的限制灌浆(除了灌浆结束的骨折,骨折岩体不连接到其他免费空间),从而使良好的密封性能。相比之下,采动覆骨折往往是拉伸断裂生成地层断裂和旋转,和这些骨折的通道大小明显大于前面提到的骨折( 18]。作为采动覆骨折具有良好的连接到地下采矿空间,灌浆常常滔滔不绝进入采空区在重力的作用下在一种现象称为灌浆逃跑。这导致更高难度在灌浆封堵这些骨折。因此,灌浆过程或方法的发展有利于有效裂缝密封基础上充分考虑的特殊发展形态和灌浆岩层采动覆骨折的渗透系数是至关重要的。因此,本研究进行了理论和实验探索使用HDD评估骨折的发展形态和灌浆渗透系数的工程测试中执行Gaojiabao煤矿,它利用硬盘钻孔灌浆封输水表土骨折和旨在提供一个基础和支持改进密封岩层采动覆骨折的疗效。

原理图的灌浆在巷道的围岩骨折和煤层的顶底板采动裂隙。

在巷道的围岩裂隙灌浆

灌浆在煤层的屋顶和地板

 2。案例研究 2.1。工程背景

Gaojiabao煤矿位于咸阳城市,陕西省。该矿场大约25.7公里长东西方向,南北方向16.6公里宽,面积大约219.1681公里2。矿井设计生产能力500万吨/年,它有一个62.5年的寿命。4号煤层是我目前的主要工作煤层。平均厚度为9.8米,接受顶级煤洞完全机械化开采。由于这个地区的特殊的水文地质条件,非常厚,富水含水层(即。漯河含水层)横跨煤系地层。含水层是400 - 440米厚,渗透系数为0.05471 - -1.08265 m / d。含水层位于30 - 110米以上4号煤层和水构成了严重危害持续在地下采煤工作面。勘探程度骨折的直接连接到含水层上覆岩层,这导致了大量的水涌入地下采空区。在1号面板中,例如,长壁面临101年,102年和103年仍然面临着不断增加的水流入下limited-height矿业(即。,在矿业的高度5米),和最大涌水量一侧已经达到720米3/小时,总进水量的800米3/ h即使矿业三面临着完成。这构成了重大威胁矿井安全、高效生产和矿井排水。减少地下排水系统的负担,降低屋顶水障碍,尽可能地保护地下水资源,地面工程测试进行评估使用HDD灌浆和密封的输水表土骨折(图 2)。然而,由于一个不完整的理解的发展特点和浆液渗透系数的输水表土骨折公开的硬盘驱动器,灌浆封堵很难实现,没有明显的最终观察到密封的有效性。因此,测试被停职。

轨迹的HDD Gaojiabao煤矿井下。

 2.2。灌浆和水阻断的概述

HDD水井的设计是由相同的垂直和建设部分。在达到目标的视野,水井先进分别以“协调drilling-sealing”的方式在每一层。时,钻井液未能回到地面钻孔先进(表明钻孔暴露骨折程度),钻井是立即停止,灌浆是实现密封骨折。当密封证明有效,钻探是恢复。介绍中提到的,当一个钻孔进入的预测范围的输水断裂带(WCFZ)(图 2)、钻井液经常被丢失和灌浆封堵每1.4 -5.2 m的钻井需要距离。各种灌浆材料进行测试;然而,密封性能不满意,和频繁泄漏的材料到地下采空区或观察井的堵塞。特别是,当水泥、粉煤灰、粘土、或其他细粒度的材料被用于灌浆,灌浆没有直接留在骨折和泄露到采空区。当使用粗粒度的材料,如胡桃壳和棉花种子,水井就插,灌浆是无法注入的骨折。因此,现场钻井视野调整,总共有四个视野探索两个钻孔(图 2)。钻孔1,垂直部分630米深,和三个水平部分,称为水平截面1 - 1、1 - 2、1 - 3,进行了探讨。水平截面1 - 1大约是8米以上的底部边界漯河形成和107米的煤层;水平截面1 - 2大约是25米的底部边界漯河形成和125米的煤层,和水平截面1 - 3的最高点大约是63米的底部边界漯河形成和161.0米以上煤层。钻孔2 redrilled洞,从钻孔间距为6米1,由一个580米深垂直部分和一个水平部分。水平部分大约是203米的煤层和105米以上的底部边界漯河的形成。现场测试表明,尽管灌浆的间隔密封后显著增加调整钻井视野(每7.9进行了灌浆封堵-44井眼的钻井距离2),它仍然是难以实现足够的裂缝密封,也没有显著减少水的流入地下采空区。

如图所示位置的四个水平部分的范围相对于WCFZ表土,灌浆封堵裂缝往往是困难的,如果水平钻孔内进行WCFZ或弯曲下沉带WCFZ(即以上。区),床分离断裂分布。很明显,这种困难是密切相关的发展特点和灌浆渗透系数采动覆骨折公开的水井。在当前工程条件和给定类型的灌浆材料,开发一种方法确定钻井轨迹和地平线有利于保留在采动裂隙灌浆材料是解决这一困难的关键。为此,本研究重点是评估的其余部分浆液渗透系数的各种类型的输水骨折暴露于硬盘和探索合理的钻井视野提供理论依据改善使用硬盘的实际功效钻孔注浆密封的输水表土骨折。

 3所示。采动覆骨折暴露于硬盘的发展特征 3.1。类型的采动覆骨折

岩层采动覆骨折的形成伴随着失败和运动地层和岩体的应力再分配。地层在不同地区可能会受到各种压力条件不同的自由空间配置,从而导致不同的形态和发展度(或孔径)骨折,最终影响裂缝传导性。如数据所示 1和 3,采动裂缝可分为三种主要类型根据他们是如何形成的。1型骨折tensile-shear骨折(即。,break failure fractures) that are generated during the periodic break and rotation of strata. They exhibit a relatively uniform distribution in the overburden, with the horizontal spacing of such fractures in the same stratum being approximately equal to the broken step of the stratum. Type 2 fractures are shear fractures that are generated by the advanced abutment pressure in the coal-rock masses outside the mining boundaries. They are distributed in a disorderly manner and typically have a higher density than Type 1 fractures. Type 3 fractures are bed separation fractures that are generated during the uncoordinated movement of adjacent strata.

硬盘类型的骨折暴露程度。注意:骨折的照片是公开的模拟井中创建物理模拟中讨论部分 3.2。

1型骨折也分为三个亚型根据失败在表土地层的位置(图 3):

开采边界附近的v型拉伸断裂,生成地层经历一个旋转时,一个明显的旋转角度

Jigsaw-fit骨折在矿区的中心压实区,这是断块地层经历时生成两个旋转,每在一个相反的方向(所以没有清晰可见旋转角度),和相邻的断裂表面破碎块压对方。虽然骨折出现关闭,断裂表面不能完全适合彼此由于表面形貌和粗糙度的差异。即骨折仍有一定程度的光圈和电导率

矿业之间的倒v型拉伸断裂边界和中心压实区,所生成的两个相邻断块不同的旋转角度

3型骨折有类似的分布模式1型。,床分离骨折开放开采边界附近的裂缝孔隙体积相对较大,封闭在中央压实区。

如上所示,骨折在上覆岩层的不同区域有不同的形态和发展度(或孔径)当上覆地层在不同应力状态具有不同的运动特征。当硬盘直接从原始岩体在矿区对裂隙岩体在mining-affected地区,各种骨折类型将先后暴露在不同的位置。此外,暴露骨折会有所不同的分布格局在不同钻井的视野。所有这些因素将最终影响浆液的扩散和流动行为和密封骨折的结果。

 3.2。仿真实验的硬盘来暴露程度加重骨折 3.2.1之上。实验方案

建立了简化试验装置使用2.5米长物理模型框架如图 4(一)考虑地层条件的1号Gaojiabao煤矿的面板。模拟硬盘和演示的形态学borehole-exposed骨折一个直截了当的方式,该模型安装在一个一半的模型框架,而另一半的钻井过程模拟。钻孔观测工具部署现场拍摄钻孔内的暴露骨折。物理模型的尺寸 1.2 米 长度 × 1 米 高度 × 0.2 米 宽度 。几何相似比的设置是1:100年,压力相似比例是1:125年,和密度相似比例是1:1.25。相似材料的比例每个地层表中列出的物理模型 1。煤层开挖先进模型的从左边向右边,和宽5厘米保护煤柱是保留在每个挖掘模型的边界。

物理仿真模型。

模型的布局

实物照片

类似的材料比例为每一层。

地层 厚度/厘米 砂/公斤 碳酸钙/公斤 石膏/公斤
软地层 24 69.2 12.10 5.20
主关键层(PKS) 8 21.6 2.16 5.04
软地层 12 34.6 6.05 2.60
KS 3 8 23.04 1.73 4.03
软地层 12 34.6 2.60 6.05
KS 2 8 23.04 1.73 4.03
软地层 10 28.8 5.04 2.16
KS - 1 5 14.4 1.08 2.52
软地层 8 23.04 4.02 1.73
煤层 5 15.8 1.58 0.675
3.2.2。实验结果

素描图如图所示 5表土的失败和裂缝发展后煤层完全挖掘,输水骨折传播到边界第三上覆地层底部,这是一个关键层(KS)。相应的WCFZ有43米的高度。电钻是用来模拟硬盘从左侧模型岩层采动裂隙区,对钻电视时被用来拍摄不同类型的骨折的形态暴露钻孔,如图 3。作为物理模型无法模拟压缩剪切骨折在开采边界之外,没有相应的照片在钻井模拟。结果表明,当公开的钻孔,骨折表现为不同尺度的孔隙由于其不同的光阑。暴露骨折的孔径差异随钻井的视野。这些特点直接影响注入的浆液的流动行为和密封性能。因此,类型和孔径(或孔隙大小)borehole-exposed骨折的不同钻井视野进行了统计分析。总共有六个调查线路设置如图 5。特别是,调查行L1和L2 WCFZ之外但在KS 3,而另一个调查都在WCFZ跑行到不同的地层,导致“multi-stratum贯通”的现象。

勾勒出仿真结果的表土失败。

图 6显示骨折类型和孔径的分布暴露在不同的视野。为了便于校准和区别,不同类型的骨折在地层调查线,以及相邻地层(上、下),已经屈指可数。“A”代表了失败骨折在给定地层,并分为三个亚型:A - 1,表示v型拉伸断裂层;a代表倒v型拉伸断裂的地层;地层和a - 3,代表jigsaw-fit骨折。“B”和“C”代表衰竭骨折邻近地层上方和下方,分别和各分为三个亚型(即B - 1 B - 2、酮和颈- 1,C - 2,和颈- 3)代表v型拉伸断裂,倒v型拉伸断裂,分别和jigsaw-fit骨折。“D”代表相邻层之间的床分离骨折。

采动裂隙分布的类型和孔径不同的视野。

行L1

行L2

行L3

行L4

行L5

线16种

行六个调查显示,随着钻井地平线是降低,暴露的采动裂隙数量的增加,孔径扩大。调查行L1和L2 WCFZ外,只显示三个突破失败骨折用小光圈KS 3。相比之下,其他四个调查低于KS 3跑行到不同的地层,并且每个发现床上有大断裂分离骨折光阑(或孔隙大小)在靠近底部边界的KS。在测线L3,例如,3厘米以下的底部边界KS,空洞在床上分离骨折有总长度180.72毫米。考虑到仿真模型的几何相似比,这些数据表明,当钻井地层,井将推动18米到分层空间之前进入岩体。换句话说,这样一个空白需要灌浆和密封,以避免钻井液的损失,表明显著增加的困难使用钻孔注浆密封骨折。线附近开采边界同样,调查显示显著大孔隙的v型拉伸断裂或倒v型拉伸骨折。例如,测线L5附近合适的开采边界表明v型拉伸断裂的孔径是6毫米宽,相当于一个暴露空隙宽度0.6米在实际钻井作业。类似的观察是为哈佛测线,这是约50厘米从左边开采边界和显示一个孔径约3.5毫米的倒v型拉伸骨折。

这些观察结果解释与使用相关的极端困难HDD钻孔灌浆封输水骨折经历的Gaojiabao煤矿工程试验。从本质上讲,由于大孔隙打破拉伸断裂和床分离骨折经常公开的水井,很难留住注入的浆液,这是困难的主要原因与灌浆封堵相关的骨折。设定一个适当的地平线钻探和轨迹根据浆液渗透系数的各种类型骨折的关键是克服这个困难。

 4所示。类型的骨折HDD公开的钻孔和灌浆水力传导率 4.1。浆液渗透系数

根据观察到的分布显示骨折孔径的不同调查线在仿真实验中,当硬盘以外进行矿区开采上覆岩层,不同类型的骨折都暴露在一个下面的订单根据地平线钻探。

以下4.4.1。订单我

钻孔先进在WCFZ(图在一个层 7(一))。在钻井过程中,骨折是按照以下顺序暴露:压缩剪切骨折→v型拉伸断裂→倒v型拉伸断裂→jigsaw-fit骨折。然后,当井眼继续走向另一个开采边界,骨折暴露在相反的顺序。这种接触订单经常观察到当钻井厚厚一层,和钻探钻井液的连续两轮之间的距离损失和灌浆封堵地层的濒临破碎的一步。

类型的骨折HDD公开的水井在不同的视野。

订单我

顺序二世

订单3

压缩剪切骨折公开的钻孔时,很容易进行灌浆封堵低风险的灌浆逃避由于小骨折光阑和裂缝连通性差 19, 20.]。在这种情况下,细粒度的灌浆材料,如粉煤灰、水泥、水和玻璃,是首选。v型拉伸裂缝暴露在一层时,由于大量的空洞和骨折通常是连接到其他的v型拉伸骨折邻近层越低,这是明智的第一次注入一个粗粒度的灌浆,直到信道连接下v型拉伸断裂是密封的。然后,大量的细粒度灌浆可以注射。灌浆的暴露骨折的空虚会逐渐积累上升之后才流向扩散半径的空白,和积累将持续到灌浆达到钻探地平线和海豹井壁上的裂缝开口( 21]。只有密封完成后钻井可以恢复,继续顺利(图 8)。因此,水平钻孔在不同距离的底部边界地层导致灌浆量明显不同。越接近地平线钻井地层的底部边界,暴露骨折开放和越低越小对密封要求的灌浆量。钻探是然后重新开始,一直持续到倒v型骨折暴露。倒v型骨折连接到床分离骨折,因此,有较大的空隙体积比v型骨折需要更多的灌浆。因此,钻探只能恢复一次灌浆流的扩散半径在床上分离骨折并逐渐积累在地平线钻探。随着钻孔的进步,它将暴露jigsaw-fit骨折。虽然暴露jigsaw-fit骨折通常是连接到低床分离骨折或相邻地层jigsaw-fit骨折,小孔径和易于密封。这允许使用一个容易solidifiable细粒度灌浆封骨折,使快速恢复钻探。应该注意的是,(即大小。, diameter) of the borehole is significantly smaller than that of the V-shaped tensile apertures or delamination apertures, and coarse-sized grout is prone to plugging the boreholes. This results in a dilemma where although the grouting pressure is high, the fractures are not actually sealed. Therefore, when grouting and sealing fractures with large apertures or voids, it is necessary to increase the diameter of the borehole or reduce the grout injection flow rate to reduce the risk of borehole plugging.

原理图的灌浆HDD的v型拉伸暴露骨折。

 4.1.2。顺序二世

水平钻井所得通过不同地层中的WCFZ(图 7 (b)按照以下顺序)和暴露骨折:压缩剪切骨折→v型拉伸骨折(在同一层)→床分离骨折→倒v型拉伸骨折(上邻近层)→jigsaw-fit骨折(上邻近层)。顺序是颠倒曝光随着井眼继续推进其他矿业边界。通过不同的地层钻井进行为了II允许额外的接触床分离骨折附近开采边界,从而使钻井液钻井连续两轮之间的距离的损失和灌浆封短于的秩序即由于地层的断裂和旋转,在实际钻井作业中,硬盘在开采上覆岩层就不可避免地导致“multi-stratum贯通”的现象。结果,第二顺序是最普遍采用的方法在实践中。

随着硬盘钻孔揭露进步床分离骨折,空洞的大小钻井方向急剧增加。因此,适当使用粗粒度的灌浆材料密封在这种情况下。此外,有必要不断骨折,而灌浆浆液流动向上水平扩散半径和积累。当灌浆达到钻探地平线,灌浆可以停止,和钻井可以恢复。作为床分离骨折通常是连接到倒v型拉伸骨折上邻近层(图 7 (b)),灌浆封堵在床上分离骨折的程度(即浆液的扩散范围和积累高度)会影响密封的难度倒v型拉伸下钻井公开的骨折。密封度越高在床上分离骨折和浆液的扩散范围越大,越小要求灌浆体积将密封的倒v型骨折。床分离骨折引起的两个垂直相邻地层的不协调运动,显然,床分离骨折的存在更厚更上层(如KS)会表现出更高的孔隙体积比更薄、更软上层阶层的存在。此外,减少旋转角度的破碎地层,钻井分层空间的距离会增加,导致一个更大的灌浆量和更高的密封困难。因此,有必要考虑钻孔地层的条件在实际钻井作业,以选择合适的灌浆材料和卷。

 4.1.3。订单3

执行钻井在WCFZ外的弯曲下沉带(图 7 (c)),井眼的进步通过不同地层暴露床分离骨折。

与borehole-exposed床分离骨折WCFZ II,床分离骨折在弯曲下沉带三世有一个相对封闭的空间。因此,它们适合灌浆与大量的细粒度的材料和低风险的灌浆逃跑。旋转角度的弯曲的地层沉降区相对较小,钻孔需要推进分层断裂在进入一个重要的距离上邻近层。这将导致较高的灌浆量和频率。一旦钻孔进入上邻近层,它需要进步很大距离之前暴露另一个分层断裂频繁灌浆封将再次需要。因此,灌浆封堵的频率将替代高和低钻孔之间的进步,如案例与井眼的钻井2 Gaojiabao煤矿。然而,应该注意的是,只有床分离骨折在弯曲下沉带灌浆和密封在这种情况下,它是不可能在实践中实现水阻断。最终,床分离骨折弯曲下沉带不构成一个通道,导致地下水的损失。这是符合观测地下水的涌入到Gaojiabao煤矿没有显著减少大规模的钻孔灌浆后在水中2阻塞测试。

 4.2。确定合理的钻井有效裂缝密封的视野

正如前面所示,当使用HDD钻孔灌浆封输水表土骨折同时最小化灌浆体积,极其重要的是确定合理的钻井地平线以科学的方式。选择硬盘的视野应该基于以下三个原则。

钻孔注浆目的是密封的输水渠道导致地下水的损失。因此,它是必要的,以确保钻井地平线WCFZ内开采上覆岩层

骨折暴露在地平线钻探应该保留灌浆有良好的能力。换句话说,裂缝孔隙内的注入灌浆应保持密封骨折没有灌浆逃跑的风险。因此,最好是钻在视野骨折孔径很小。也是必要的,以确保垂直暴露骨折和骨折之间的连通性降低地层是尽可能小,以避免对地下采空区灌浆泄漏。与此同时,有必要增加浆液扩散范围在平面上增加的灌浆密封在一个钻孔。一般情况下,钻孔层越高,孔径越小的暴露骨折程度。然而,钻探可能在执行但底部边界附近的厚,硬地层(如KS)暴露在床上大的空间分离骨折,如测线L3在数字显示的空洞 5和 6。一方面,适当的选择钻探视野会提高平面浆液的扩散范围。另一方面,因为床分离骨折通常是连接到多个拉伸断裂层越低,这样的选择将增加灌浆损失的风险在垂直方向。因此,应当兼顾采动断裂的平面分布特征,以全面评价平面扩散灌浆的骨折。这应该比灌浆的风险损失在垂直方向,以确定最合适的地平线

地平线钻探应该有利于维护钻孔岩体的稳定性。一个硬盘钻孔的垂直部分,主要由建设部分,和水平部分。垂直和积累部分排列和保护套管,在水平截面单。如果水平截面钻孔地层与岩性相对较弱,有高的风险由于采动裂隙洞崩溃。这些类型的事故会影响灌浆过程和水屏蔽性能。因此,有必要设置地平线钻井地层中(例如,砂岩)岩性稳定,机械强度高的地层柱状图根据上覆岩层

根据这些原则,可以确定一个合理的钻孔地平线的硬盘驱动器上覆岩层与提出的考虑上覆岩层条件下的物理模拟结果和分布的输水骨折(图 5)。随着WCFZ延长垂直底部边界的KS 3、钻井层应设置下面这层。调查行L3-L6都WCFZ内;然而,如图 6,测线的断裂孔径L4最低(尽管测线L3在更高的视野,它穿过床分离骨折;因此,揭示大空白卷)。因此,如果一个稳定砂岩地层L4附近出现,它将作为一个合适的钻井地平线。

 5。结论

地面工程试验是在Gaojiabao煤矿进行评估使用HDD灌浆和密封的输水骨折;然而,水屏蔽性能并不令人满意。本研究利用硬盘钻孔揭露的发展特点和灌浆水力传导率的输水骨折并确定合理的钻井轨迹或视野有利于灌浆封堵裂缝的渠道,这是解决这些问题的关键

作为一个水平定向钻孔的进步从原始岩体开采边界向外采动裂隙岩体,钻孔将先后暴露骨折与不同的发展形态。暴露的顺序被发现依赖于地平线钻井和井下是否贯穿不同的地层。进行模拟实验,发现了三个订单的各种类型骨折程度可以暴露一个硬盘钻孔。当使用HDD钻孔揭露不同类型的骨折程度和密封用灌浆,每种类型的骨折会表现出不同的灌浆水力传导率由于其不同的孔隙体积和尺度,这也解释了为什么频繁灌浆封堵进行工程测试导致的密封性能

采动裂隙的能力保持灌浆进行了研究,并进一步分析的结果导致硬盘方案确定合理的视野促进骨折有效密封。地平线钻探的选择应以这样一种方式,光阑borehole-exposed骨折尽可能小,和垂直连接borehole-exposed骨折,骨折的较低的地层也应该尽可能小。这将降低灌浆逃脱在垂直方向的风险而提高平面浆液的渗透系数。这个方案的目的是最终确定的可实现的范围为单个钻孔灌浆封堵而获得尽可能多的裂缝的灌浆封堵尽可能小的灌浆体积

除了裂缝形态,高流量的水也是一个重要因素,阻止了灌浆积累满骨折,尤其是对于容易可硬化的灌浆水泥等。此外,在密封不同灌浆类型时,水力侵蚀的密封效果的影响程度可能不同。由于空间有限,本文中没有讨论上述因素是,和在未来将进行进一步的研究

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

 的利益冲突

作者宣称,他们没有利益冲突。

 确认

金融的支持基础研究基金为中央大学(2020 zdpyms19)我将非常感谢。

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