[发明专利]利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置及方法

说明书

本发明属于地下工程封堵技术领域，具体公开一种利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置及方法，该装置采用微生物干粉经活化后诱导其生成具有胶结性质的碳酸钙沉积以封堵岩层裂隙，控制裂隙水的流动并增强围岩稳定性，由环形止水帷幕封堵及关键孔注浆封堵组成，环形止水帷幕呈圆形均匀分布在关键孔外围，通过向环形注浆孔中注入水泥—水玻璃浆液降低裂隙水的流速及流量，并进行厘米级围岩裂隙的初级封堵；关键孔注浆封堵采用粗骨料+微生物诱导的碳酸钙沉淀对围岩裂隙中的毫米级裂隙实施二级封堵，采用微生物干粉经活化后诱导碳酸钙沉淀封堵围岩中的微米级裂隙进而实施三级封堵，逐级加强了围岩裂隙的封堵效果以及围岩的固化效果。

技术领域

本发明属于地下工程封堵技术领域，尤其涉及一种利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置及方法。

背景技术

我国地域辽阔、地质条件复杂，在地下工程施工过程中多遇富水岩溶裂隙、导水断层破碎等不良地质条件，而这些不良地质条件是造成突涌水灾害的根本原因。地下工程中突涌水是一种常见的施工灾害，轻则造成工期延误，重则造成人员伤亡，导致严重的经济损失。

巷道施工过程中，为了解决由于裂隙水引起的突涌水灾害，目前的主要治理方式为注浆封堵，按注浆材料性质可划分为：水泥基浆注浆和化学浆液注浆，水泥基浆注浆主要采用水泥浆注浆、水泥—水玻璃注浆，但由于其粘度较大，在微小裂隙中难以流动，故封堵效果较差；化学浆液注浆主要采用聚氨酯注浆、脲醛树脂浆液等，会对地下水造成污染、危害环境。近年来，利用微生物进行围岩结构的改善逐渐得到重视。微生物由于其具有流动性好、渗透性强、粘度低、无污染、固化半径大、对围岩中微小裂隙的封堵效果良好等特性广受欢迎。在注浆方式上，注浆封堵主要采取单一钻孔注浆封堵，对于大流量以及大范围裂隙水的封堵效果较差。

为了改善钻孔壁围岩松软的特性，对钻孔壁围岩周围裂隙进行封堵固化，“一种含弱结构体煤岩层固化成孔方法”（CN 106837237 B）采用巴氏生孢八叠球菌诱导其在钻孔周围软弱煤岩层孔隙、裂隙中生成碳酸钙结晶，进而改善钻孔壁围岩松软特性。然而此方法主要用于封堵钻孔周边裂隙，不适用于多尺度裂隙中裂隙水的封堵，大尺度裂隙中裂隙水流速高，不适宜微生物成矿，对于裂隙水的封堵效果较差。“基岩裂隙发育富含地下水抗浮锚杆水下注浆的施工方法”（CN 107630452 A）采用注浆封堵对基岩裂隙发育的地下水进行封堵。然而此方法采用的单一钻孔进行注浆封堵，封堵范围小，由于浆液的颗粒粒径大、浆液粘度高，不能有效封堵小尺度、微观尺度裂隙。而且不适用于大流量裂隙水的封堵。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置及方法，利用微生物干粉经活化后诱导碳酸钙沉淀，采用环形止水帷幕封堵和关键注浆孔注浆封堵实施三级封堵，实现围岩裂隙水的有效封堵及围岩的固化，减少地下工程施工过程中的突涌水灾害。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置，包括设置于关键注浆孔内的封堵组件一和分别设置于环形止水帷幕止水钻孔内的封堵组件二，所述环形止水帷幕包括以关键注浆孔为圆心、以0.8—1.5m距离为半径呈均匀辐射状设置的六个环形止水钻孔，所述封堵组件一包括位于关键注浆孔中心的锚杆，位于锚杆端部关键注浆孔孔口处的第一钻孔封堵塞，所述钻孔封堵塞上设有注浆管道一通道和注菌液管道三通道，所述注浆管道一和注菌液管道三分别通过通道向里延伸至关键注浆孔底部，所述封堵组件二包括位于每个止水钻孔端部的第二钻孔封堵塞，第二钻孔封堵塞上设有注浆管道二，注浆管道二通过注浆管道二向内延伸至止水钻孔底部。

进一步的，所述第一钻孔封堵塞上还设有一个返浆管，返浆管底部穿透第一钻孔封堵塞本体。

进一步的，所述注浆管道一伸出第一钻孔封堵塞的端部设有两个分支管道，分别为支路一和支路二，所述支路一和支路二端部分别与液压式双联泵固定连接，所述支路一和支路二上分别设有流量计和闸阀。