本發(fā)明涉及礦山建設(shè)領(lǐng)域，具體涉及一種既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)及其注漿方法。

背景技術(shù)：

20世紀(jì)80年代以來(lái)，在大屯、徐州、淮北、兗州、永夏等礦區(qū)已有大量礦井發(fā)生了厚表土層中井壁破裂災(zāi)害，它們有的發(fā)生在井筒施工中，有的發(fā)生在礦井投產(chǎn)后，輕者停工停產(chǎn)，重者透水淹井，嚴(yán)重的制約了我國(guó)深立井建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)井壁破裂機(jī)理的研究，形成了豎直附加力假說(shuō)、采動(dòng)影響假說(shuō)、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)假說(shuō)等。大量理論分析，數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究的成果支持了豎直附加力假說(shuō)：特殊地層含水層因開(kāi)采，以及凍結(jié)管拔除后的融沉而引起上覆土體下沉。土體在沉降過(guò)程中與井壁相互作用，施加于井壁外表面一個(gè)附加力系。該力增長(zhǎng)到一定值時(shí)，混凝土井壁因不能承受而遭破壞。井壁破裂是厚表土層與井壁結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果，因此井壁破裂治理方法主要有井壁加固和地層加固兩類。對(duì)處理井壁的方法已有大量的研究，主要包括：槽鋼井圈噴混凝土加固法，加套井壁法，開(kāi)槽卸壓法。對(duì)地層進(jìn)行處理的方法主要有：壁后注漿和地面注漿加固。對(duì)地層注漿目的是封堵井筒周邊含水地層的水利通道，阻滯含水地層疏水，可以減緩、減少井筒周邊地層的沉降，降低立井井壁所受到的豎向附加力。

雖然目前關(guān)于立井表土地層的加固注漿已有大量的研究和工程實(shí)踐，但是隨著煤炭資源開(kāi)采強(qiáng)度的不斷加大，淺部資源日益減少，國(guó)內(nèi)部分礦井相繼進(jìn)入了深部煤炭開(kāi)采狀態(tài)，越來(lái)越多的立井井筒需要穿越深厚的沖積層。特別是，隨著井筒穿越的沖積層越厚，其壁后地層的固結(jié)程度越大，可注性能越來(lái)越差。顯然，已經(jīng)不能按照常規(guī)表土地層的注漿方法進(jìn)行深立井地層的加固注漿，若單純通過(guò)增大注漿壓力，極容易產(chǎn)生劈裂注漿，過(guò)大的注漿壓力會(huì)直接作用于井筒，而造成井筒的破壞，如何在既有井筒條件下深立井地層加固注漿還沒(méi)有形成系統(tǒng)的方法和理論，

因此，開(kāi)展既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)及其注漿方法的研究迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)及其注漿方法，本發(fā)明的技術(shù)方案解決了常規(guī)表土地層的注漿方法無(wú)法進(jìn)行深立井地層的加固注漿的問(wèn)題，能夠填補(bǔ)目前尚無(wú)在既有井筒條件下深厚沖積層超固結(jié)土注漿方法的空白，避免了過(guò)大的注漿壓力直接作用于井筒，而造成井筒的破壞，極大地提高了深立井地層加固注漿的穩(wěn)定性，并且大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)，所述注漿系統(tǒng)包括：井筒、卸壓孔和注漿孔；所述井筒位于中心位置處；以所述井筒所在位置為圓心，在所述井筒的外圓周a上設(shè)置多個(gè)所述卸壓孔，所述外圓周a的半徑為r1；以所述井筒所在位置為圓心，在所述井筒的外圓周b上設(shè)置多個(gè)所述注漿孔，所述外圓周b的半徑為r2，且r2＞r1；所述注漿孔還與所述井筒外圍的地面注漿泵站內(nèi)的注漿泵相連接，用于注入漿液。

在如上所述的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)，優(yōu)選為，所述卸壓孔和所述注漿孔的鉆孔位置布置是直線型結(jié)構(gòu)，所述直線型結(jié)構(gòu)是指所述井筒的圓心、所述注漿孔的圓心和所述卸壓孔的圓心位于同一條直線上；優(yōu)選地，多個(gè)所述注漿孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)，多個(gè)所述卸壓孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)。

在如上所述的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)，優(yōu)選為，所述卸壓孔和所述注漿孔的鉆孔位置布置是錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)，所述錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)是指所述注漿孔的圓心位于兩個(gè)相鄰的所述卸壓孔的圓心分別與所述井筒的圓心連線所成夾角的平分線上；優(yōu)選地，多個(gè)所述注漿孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)，多個(gè)所述卸壓孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)。

在如上所述的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)，優(yōu)選為，所述卸壓孔和所述注漿孔的鉆孔位置布置是混合型結(jié)構(gòu)，所述混合型結(jié)構(gòu)是指在所述井筒的圓心和所述卸壓孔的圓心連線的延長(zhǎng)線上、相鄰的兩個(gè)所述卸壓孔的圓心分別與所述井筒的圓心連線所成夾角的平分線上均設(shè)置有所述注漿孔；優(yōu)選地，多個(gè)所述注漿孔的個(gè)數(shù)為16個(gè)，多個(gè)所述卸壓孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)。

在如上所述的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)，優(yōu)選為，相鄰兩個(gè)所述注漿孔之間的距離為l1，所述注漿孔與離該注漿孔最近的所述卸壓孔之間的距離為l2，且l1＞l2；優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)所述注漿孔之間的距離l1大于1.2倍的漿液擴(kuò)散半徑。

一種所述的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)的注漿方法，所述注漿方法包括以下步驟：

1)注漿孔和卸壓孔的鉆孔位置布置；

所述注漿孔和卸壓孔的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為直線型結(jié)構(gòu)、錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu)中的一種；

2)在步驟1)布置結(jié)構(gòu)完成的基礎(chǔ)上，鉆注漿孔和卸壓孔；

3)注漿孔進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔和卸壓孔進(jìn)行卸壓；

4)步驟3)中的加固注漿完成后，將卸壓孔和注漿孔進(jìn)行封堵處理。

在如上所述的注漿方法，優(yōu)選為，所述注漿孔和卸壓孔的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為直線型結(jié)構(gòu)，注漿孔進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔和卸壓孔進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：首先，在第一個(gè)注漿孔注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔相鄰的兩個(gè)注漿孔、距離該第一個(gè)注漿孔最近的卸壓孔進(jìn)行卸壓處理；接著，按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，間隔一個(gè)注漿孔在第三個(gè)注漿孔注漿時(shí)，通過(guò)與該第三個(gè)注漿孔相鄰的兩個(gè)注漿孔、距離該第三個(gè)注漿孔最近的卸壓孔進(jìn)行卸壓處理；最后，依次類推，直至到注漿的注漿孔沒(méi)有相鄰可進(jìn)行卸壓的注漿孔，只有通過(guò)距離該注漿的注漿孔最近的卸壓孔進(jìn)行卸壓，且待所有注漿孔全部完成注漿后，即完成注漿工作。

在如上所述的注漿方法，優(yōu)選為，所述注漿孔和卸壓孔的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)，注漿孔進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔和卸壓孔進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：首先，在第一個(gè)注漿孔注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔相鄰的兩個(gè)注漿孔、距離該第一個(gè)注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓處理；接著，按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，間隔一個(gè)注漿孔在第三個(gè)注漿孔注漿時(shí)，通過(guò)與該第三個(gè)注漿孔相鄰的兩個(gè)注漿孔、距離該第三個(gè)注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓處理；最后，依次類推，直至到注漿的注漿孔沒(méi)有相鄰可進(jìn)行卸壓的注漿孔，只有通過(guò)距離該注漿的注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓，且待所有注漿孔全部完成注漿后，即完成注漿工作。

在如上所述的注漿方法，優(yōu)選為，所述注漿孔和卸壓孔的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為混合型結(jié)構(gòu)，注漿孔進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔和卸壓孔進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：首先，對(duì)位于卸壓孔的圓心與井筒的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔進(jìn)行注漿，具體為：在第一個(gè)注漿孔注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔相鄰的兩個(gè)注漿孔且該兩個(gè)注漿孔均位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒的圓心連線所成夾角的平分線上、距離該第一個(gè)注漿孔最近的卸壓孔進(jìn)行卸壓；按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，?duì)第二個(gè)位于卸壓孔的圓心與井筒的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔進(jìn)行注漿時(shí)，通過(guò)與該第二個(gè)注漿孔相鄰的兩個(gè)注漿孔且該兩個(gè)注漿孔均位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒的圓心連線所成夾角的平分線上、距離該第二個(gè)注漿孔最近的卸壓孔進(jìn)行卸壓；依次類推，直至到所有位于卸壓孔的圓心與井筒的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔完成注漿；再者，對(duì)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔進(jìn)行注漿，具體為：在第一個(gè)注漿孔注漿時(shí)，通過(guò)距離該第一個(gè)注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓；按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，?duì)第二個(gè)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔進(jìn)行注漿，通過(guò)距離該第二個(gè)注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓；依次類推至所有位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔完成注漿，且待所有注漿孔全部完成注漿后即完成注漿工作；

或者，首先對(duì)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔進(jìn)行注漿，再對(duì)位于卸壓孔的圓心與井筒的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔進(jìn)行注漿，且待所有注漿孔全部完成注漿后，即完成注漿工作。

在如上所述的注漿方法，優(yōu)選為，步驟4)中，所述卸壓孔和所述注漿孔進(jìn)行封堵處理是通過(guò)低壓注漿進(jìn)行封堵處理。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)異效果：

本發(fā)明提供的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)及其注漿方法，通過(guò)在井筒附近的外圓周布置多個(gè)卸壓孔，在注漿孔的高壓注漿過(guò)程中對(duì)井筒進(jìn)行卸壓保護(hù)，根據(jù)卸壓孔的卸壓效應(yīng)，整個(gè)注漿過(guò)程采用間歇式注漿。本發(fā)明解決了常規(guī)表土地層的注漿方法無(wú)法進(jìn)行深地層高壓加固注漿的注漿壓力有效控制問(wèn)題，能夠填補(bǔ)目前尚無(wú)在既有井筒條件下超固結(jié)地層注漿方法的空白，避免了過(guò)大的注漿壓力直接作用于井筒，而造成井筒的破壞，極大地提高了深立井地層加固注漿的穩(wěn)定性，并且大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。其中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔的間距俯視布置圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔直線型結(jié)構(gòu)俯視布置圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)俯視布置圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔混合型結(jié)構(gòu)俯視布置圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔直線型結(jié)構(gòu)的孔號(hào)布置圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)的孔號(hào)布置圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的注漿孔與卸壓孔混合型結(jié)構(gòu)的孔號(hào)布置圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間部件間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。

如圖1至圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)，注漿系統(tǒng)包括：井筒3、卸壓孔2和注漿孔1；井筒3位于中心位置處；以井筒3所在位置為圓心，在井筒3的外圓周a上設(shè)置多個(gè)卸壓孔2，外圓周a的半徑為r1；以井筒3所在位置為圓心，在井筒3的外圓周b上設(shè)置多個(gè)注漿孔1，外圓周b的半徑為r2，且r2＞r1。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，在盡量確保地層充分注漿加固和井筒避免被破壞的前提下，以及根據(jù)注漿泵的注漿能力來(lái)確定r1和r2的取值范圍。本實(shí)施例優(yōu)選為，r1的取值范圍為8-12m，r2的取值范圍為18-22m。再進(jìn)一步優(yōu)選為r1的取值為10m，r2的取值為20m。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，卸壓孔2的主要目的是為了保護(hù)井筒免受注漿孔1注漿壓力的破壞，故卸壓孔2的孔徑應(yīng)小于注漿孔1的孔徑。本實(shí)施例優(yōu)選為，注漿孔1的孔徑為150mm～200mm，卸壓孔2的的孔徑為80mm～100mm。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，注漿孔1還與井筒3外圍的地面注漿泵站內(nèi)的注漿泵相連接，用于注入漿液。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，通過(guò)在井筒3附近外圓周上布置多個(gè)卸壓孔2，既可以對(duì)注漿過(guò)程的漿液擴(kuò)散情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，又可以進(jìn)行近井筒3漿液的卸壓，解決了常規(guī)表土地層的注漿方法無(wú)法進(jìn)行深立井地層的加固注漿的問(wèn)題。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，卸壓孔2和注漿孔1的鉆孔位置布置可以是直線型結(jié)構(gòu)、錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)或者混合型結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，卸壓孔2和注漿孔1的鉆孔位置布置是直線型結(jié)構(gòu)，直線型結(jié)構(gòu)是指井筒3的圓心、注漿孔1的圓心和卸壓孔2的圓心位于同一條直線上。優(yōu)選地，多個(gè)注漿孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)，多個(gè)卸壓孔的個(gè)數(shù)為8個(gè)。如圖5所示，多個(gè)注漿孔包括注漿孔101、注漿孔102、注漿孔103、注漿孔104、注漿孔105、注漿孔106、注漿孔107、注漿孔108。多個(gè)卸壓孔包括卸壓孔201、卸壓孔202、卸壓孔203、卸壓孔204、卸壓孔205、卸壓孔206、卸壓孔207、卸壓孔208。例如：直線型結(jié)構(gòu)中井筒3的圓心、注漿孔101的圓心和卸壓孔201的圓心位于同一條直線上。

在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，卸壓孔2和注漿孔1的鉆孔位置布置是錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)，錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)是指注漿孔1的圓心位于兩個(gè)相鄰的卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上；優(yōu)選地，多個(gè)注漿孔1的個(gè)數(shù)為8個(gè)，多個(gè)卸壓孔2的個(gè)數(shù)為8個(gè)。如圖6所示，多個(gè)注漿孔包括注漿孔109、注漿孔110、注漿孔111、注漿孔112、注漿孔113、注漿孔114、注漿孔115、注漿孔116。多個(gè)卸壓孔包括卸壓孔201、卸壓孔202、卸壓孔203、卸壓孔204、卸壓孔205、卸壓孔206、卸壓孔207、卸壓孔208。例如：錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)是指注漿孔109的圓心位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔208/201的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上。

在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，卸壓孔2和注漿孔1的鉆孔位置布置是混合型結(jié)構(gòu)，混合型結(jié)構(gòu)是指在井筒3的圓心和卸壓孔2的圓心連線的延長(zhǎng)線上、相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上均設(shè)置有注漿孔1；優(yōu)選地，多個(gè)注漿孔1的個(gè)數(shù)為16個(gè)，多個(gè)卸壓孔2的個(gè)數(shù)為8個(gè)。如圖7所示，多個(gè)注漿孔包括注漿孔101、注漿孔102、注漿孔103、注漿孔104、注漿孔105、注漿孔106、注漿孔107、注漿孔108、注漿孔109、注漿孔110、注漿孔111、注漿孔112、注漿孔113、注漿孔114、注漿孔115、注漿孔116；多個(gè)卸壓孔包括卸壓孔201、卸壓孔202、卸壓孔203、卸壓孔204、卸壓孔205、卸壓孔206、卸壓孔207、卸壓孔208。例如：混合型結(jié)構(gòu)是指在井筒3的圓心和卸壓孔201的圓心連線的延長(zhǎng)線上設(shè)置有注漿孔101、相鄰的兩個(gè)卸壓孔208/201的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上設(shè)置有注漿孔109。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，如圖1所示，相鄰兩個(gè)注漿孔1之間的距離為l1，注漿孔1與離該注漿孔1最近的卸壓孔2之間的距離l2。作為優(yōu)選方案，步驟1)中注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置關(guān)系布置滿足相鄰兩個(gè)注漿孔1之間的距離l1大于注漿孔1與離該注漿孔1最近的卸壓孔2之間的距離l2，即l1＞l2。

進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟1)中注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置關(guān)系布置滿足相鄰兩個(gè)注漿孔1之間的距離l1大于1.2倍的漿液擴(kuò)散半徑。再優(yōu)選地，注漿孔1與離該注漿孔1最近的卸壓孔2之間的距離l2為1倍的漿液擴(kuò)散半徑。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，擴(kuò)散半徑是指以鉆孔中心為原點(diǎn)的漿液充填范圍。漿液擴(kuò)散半徑是一個(gè)重要參數(shù)，它對(duì)灌漿工程量及造價(jià)具有重要的影響。

本發(fā)明的具體實(shí)施例還提供了一種既有井筒3條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)的注漿方法，注漿方法包括以下步驟：

1)注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置；

2)在步驟1)布置結(jié)構(gòu)完成的基礎(chǔ)上，鉆注漿孔1和卸壓孔2；

3)注漿孔1進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔1和卸壓孔2進(jìn)行卸壓；

4)步驟3)中的加固注漿完成后，將卸壓孔2和注漿孔1進(jìn)行封堵處理。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，步驟1)中的注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)可以是直線型結(jié)構(gòu)(直線型結(jié)構(gòu)是指井筒3的圓心、注漿孔1的圓心和卸壓孔2的圓心位于同一條直線上，如圖2所示)；也可以為錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)(錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)是指注漿孔1的圓心位于兩個(gè)相鄰的卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上，如圖3所示)；還可以為混合型結(jié)構(gòu)(混合型結(jié)構(gòu)是指在井筒3的圓心和卸壓孔2的圓心連線的延長(zhǎng)線上、相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上設(shè)置有注漿孔1，如圖4所示)。

在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)可以為直線型結(jié)構(gòu)時(shí)，注漿孔1進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔1和卸壓孔2進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：

首在，在第一個(gè)注漿孔101注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔101相鄰的兩個(gè)注漿孔108/102、距離該第一個(gè)注漿孔101最近的卸壓孔201進(jìn)行卸壓處理。接著，按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较颍绨错槙r(shí)針?lè)较蜷g隔一個(gè)注漿孔102在第三個(gè)注漿孔103注漿時(shí)，通過(guò)與該第三個(gè)注漿孔103相鄰的兩個(gè)注漿孔102/104、距離該第三個(gè)注漿孔103最近的卸壓孔203進(jìn)行卸壓處理最后，依次類推(注漿孔105、注漿孔107)，直至到注漿的注漿孔沒(méi)有相鄰可進(jìn)行卸壓的注漿孔，只有通過(guò)距離該注漿的注漿孔最近的卸壓孔(202、204、206、208)進(jìn)行卸壓，即且待所有注漿孔全部完成注漿后，即完成注漿工作。

在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)時(shí)，注漿孔1進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔1和卸壓孔2進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：

首在，在第一個(gè)注漿孔109注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔109相鄰的兩個(gè)注漿孔116/110、距離該第一個(gè)注漿孔109最近的兩個(gè)卸壓孔208/201進(jìn)行卸壓處理。接著，按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较颍绨错槙r(shí)針?lè)较蜷g隔一個(gè)注漿孔110在第三個(gè)注漿孔111注漿時(shí)，通過(guò)與該第三個(gè)注漿孔111相鄰的兩個(gè)注漿孔110/112、距離該第三個(gè)注漿孔111最近的兩個(gè)卸壓孔202/203進(jìn)行卸壓處理。最后，依次類推(注漿孔113、注漿孔115)，直至到注漿的注漿孔沒(méi)有相鄰可進(jìn)行卸壓的注漿孔，只有通過(guò)距離該注漿的注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓，且待所有注漿孔全部完成注漿后，即完成注漿工作。在本實(shí)施例中，根據(jù)錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)注漿孔布置方式的特點(diǎn)，每一個(gè)注漿孔1都有兩個(gè)卸壓孔2與其距離相等且相距最近，故將這兩個(gè)卸壓孔2都用作卸壓過(guò)程的觀測(cè)，確保了卸壓過(guò)程的準(zhǔn)確性和安全性。

在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為混合型結(jié)構(gòu)時(shí)，注漿孔1進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔1和卸壓孔2進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：

首先，對(duì)位于卸壓孔2的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔(101、102、103、104、105、106、107、108)進(jìn)行注漿，具體為：在第一個(gè)注漿孔101注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔101相鄰的兩個(gè)注漿孔109/110且該兩個(gè)注漿孔109/110均位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上、距離該第一個(gè)注漿孔101最近的卸壓孔201進(jìn)行卸壓；按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较颍绨凑枕槙r(shí)針?lè)较驅(qū)Φ诙€(gè)位于卸壓孔202的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔102進(jìn)行注漿時(shí)，通過(guò)與該第二個(gè)注漿孔102相鄰的兩個(gè)注漿孔110/111且該兩個(gè)注漿孔110/111均位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上、距離該第二個(gè)注漿孔102最近的卸壓孔202進(jìn)行卸壓；依次類推，直至到所有位于卸壓孔的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔完成注漿。再者，對(duì)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔(109、110、111、112、113、114、115、116)進(jìn)行注漿，具體為：在第一個(gè)注漿孔109注漿時(shí)，通過(guò)距離該第一個(gè)注漿孔109最近的兩個(gè)卸壓孔208/201進(jìn)行卸壓；按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，例如按照順時(shí)針?lè)较驅(qū)Φ诙€(gè)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔110進(jìn)行注漿，通過(guò)距離該第二個(gè)注漿孔110最近的兩個(gè)卸壓孔201/202進(jìn)行卸壓；依次類推至所有位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔完成注漿，且待所有注漿孔全部完成注漿后即完成注漿工作。在本實(shí)施例中，采用分開(kāi)輪流注漿，先進(jìn)行直線型結(jié)構(gòu)注漿，后進(jìn)行錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)注漿，是為了在注漿時(shí)有充足的相鄰注漿孔和相近卸壓孔進(jìn)行卸壓，確保注漿過(guò)程的安全性。再者，由于進(jìn)行錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)的注漿孔進(jìn)行注漿時(shí)，其相鄰兩邊的直線型結(jié)構(gòu)的注漿孔已經(jīng)進(jìn)行注漿了，故相鄰兩邊的直線型結(jié)構(gòu)注漿孔無(wú)法起到卸壓的作用(已經(jīng)完成注漿工作，不再具有卸壓作用)，此時(shí)只能通過(guò)距離該注漿孔最近的兩個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓。

在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)為混合型結(jié)構(gòu)(混合型結(jié)構(gòu)是指在井筒3的圓心和卸壓孔2的圓心連線的延長(zhǎng)線上、相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上均設(shè)置有注漿孔1)時(shí)，注漿孔1進(jìn)行地層加固注漿，相鄰注漿孔1和卸壓孔2進(jìn)行卸壓時(shí)的具體步驟如下：

首先對(duì)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔(109、110、111、112、113、114、115、116)進(jìn)行注漿，具體為：在第一個(gè)注漿孔109注漿時(shí)，通過(guò)與該第一個(gè)注漿孔109相鄰的兩個(gè)注漿孔108/101且該兩個(gè)注漿孔108/101均位于卸壓孔2的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上、距離該第一個(gè)注漿孔109最近的兩個(gè)卸壓孔208/201進(jìn)行卸壓；按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，例如按照順時(shí)針?lè)较驅(qū)Φ诙€(gè)位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔110進(jìn)行注漿，通過(guò)與該第二個(gè)注漿孔110相鄰的兩個(gè)注漿孔101/102且該兩個(gè)注漿孔101/102均位于卸壓孔2的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上、距離該第二個(gè)注漿孔110最近的兩個(gè)卸壓孔201/202進(jìn)行卸壓；依次類推至所有位于相鄰的兩個(gè)卸壓孔2的圓心分別與井筒3的圓心連線所成夾角的平分線上的注漿孔(109、110、111、112、113、114、115、116)完成注漿。再對(duì)位于卸壓孔2的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔(101、102、103、104、105、106、107、108)進(jìn)行注漿，具體為：在第一個(gè)注漿孔101注漿時(shí)，通過(guò)距離該第一個(gè)注漿孔101最近的卸壓孔201進(jìn)行卸壓；按照順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?，例如按照順時(shí)針?lè)较驅(qū)Φ诙€(gè)位于卸壓孔202的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔102進(jìn)行注漿時(shí)，通過(guò)距離該第二個(gè)注漿孔102最近的卸壓孔202進(jìn)行卸壓；依次類推，直至到所有位于卸壓孔2的圓心與井筒3的圓心連線的延長(zhǎng)線上的注漿孔(101、102、103、104、105、106、107、108)完成注漿，且待所有注漿孔全部完成注漿后即完成注漿工作。在本實(shí)施例中，采用分開(kāi)輪流注漿，先進(jìn)行錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)注漿，后進(jìn)行直線型結(jié)構(gòu)注漿，是為了在注漿時(shí)有充足的相鄰注漿孔1和相近卸壓孔2進(jìn)行卸壓，確保注漿過(guò)程的安全性。再者，由于進(jìn)行直線型結(jié)構(gòu)的注漿孔1進(jìn)行注漿時(shí)，其相鄰兩邊的錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)的注漿孔1已經(jīng)進(jìn)行注漿了，故相鄰兩邊的錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)注漿孔1無(wú)法起到卸壓的作用(已經(jīng)完成注漿工作，不再具有卸壓作用)，此時(shí)只能通過(guò)距離該注漿孔最近的卸壓孔2進(jìn)行卸壓。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)可以是直線型結(jié)構(gòu)、錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)、混合型結(jié)構(gòu)中的任意一種。而此三種注漿孔1與卸壓孔2的布置方式，是根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料進(jìn)行選擇的，例如地層孔隙率、滲透系數(shù)、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、涌水量、水壓和地層顆粒級(jí)配等綜合選擇的。直線型結(jié)構(gòu)的注漿孔1在注漿時(shí)，通過(guò)同圈相鄰兩個(gè)注漿孔1和內(nèi)圈距離最近的卸壓孔2進(jìn)行卸壓，在注漿壓力不大，對(duì)卸壓要求不高的時(shí)候可以采用這種布置方式，這種布孔方式比較簡(jiǎn)單。錯(cuò)位型結(jié)構(gòu)注漿孔1在注漿時(shí)，通過(guò)同圈相鄰兩個(gè)注漿孔1和內(nèi)圈距離最近的兩個(gè)卸壓孔2進(jìn)行卸壓，在注漿壓力比較大，對(duì)卸壓要求較高的時(shí)候可以采用這種布置方式，這種布孔方式可以確保卸壓過(guò)程的精確性和可靠性?；旌闲徒Y(jié)構(gòu)注漿孔1在注漿時(shí)，由于兼顧直線型和錯(cuò)位型的特點(diǎn)，在需要加大注漿壓力，同時(shí)需要增加注漿孔1個(gè)數(shù)的時(shí)候，可以采用這種布置方式。在實(shí)際工程時(shí)，可以根據(jù)具體的工程情況，適當(dāng)?shù)脑黾用恳蝗ψ{孔1和卸壓孔2的個(gè)數(shù)，也可以增加注漿孔1的圈數(shù)，亦可以在關(guān)鍵部位增加注漿孔1和卸壓孔2的布置個(gè)數(shù)，本發(fā)明對(duì)此不作限定。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，不管采用何種注漿孔1和卸壓孔2的鉆孔位置布置結(jié)構(gòu)，注漿孔1均不是同一時(shí)間注入漿液的，均是采用間歇式注漿方式來(lái)完成注漿工作，這是由于卸壓孔2的卸壓不使用卸壓裝置，僅通過(guò)自身的孔壁自由面進(jìn)行卸壓，故前期注漿時(shí)，需要采用間歇式注漿，這樣可以保證，前期每次注漿時(shí)，具有充足的卸壓孔2進(jìn)行卸壓，保護(hù)井筒3。若所有注漿孔1同時(shí)注漿，則一方面對(duì)注漿設(shè)備和人員安排強(qiáng)度較高，另一方面對(duì)注漿過(guò)程通過(guò)卸壓孔2進(jìn)行井筒保護(hù)的有效性會(huì)極大地降低，不利于安全高效的注漿工作。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，卸壓孔2的卸壓不需要采用任何裝置，其卸壓原理是通過(guò)卸壓孔2自身的孔壁作為孔隙水排放自由面實(shí)現(xiàn)的。隨著地層中漿液的不斷注入，漿液會(huì)擠壓地層中的孔隙水，從而形成超孔隙水壓力，此時(shí)，注漿壓力則通過(guò)不斷向四周擴(kuò)散的超孔隙水壓力而向四周土體發(fā)生擠壓作用，待該部分超孔隙水壓力擴(kuò)散到卸壓孔2附近時(shí)，其超孔隙水壓力則通過(guò)卸壓孔2的孔壁直接抬升卸壓孔2中的水位，當(dāng)卸壓孔2中的水位上升到地表的時(shí)候，即可以停止注漿。在卸壓孔2中水位上升的過(guò)程中，超孔隙水壓力停止向井筒3方向傳遞，進(jìn)而起到了卸壓，保護(hù)井筒3的目的。隨著超孔隙水壓力的消散，卸壓孔2中的水位逐漸下降，待水位下降到穩(wěn)定初始值時(shí)，在該注漿孔繼續(xù)注漿，周而復(fù)始形成間歇式的注漿-卸壓-注漿-卸壓的作用，直到該注漿孔1完成設(shè)計(jì)注漿量后注漿結(jié)束。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，未注漿的注漿孔1，可以作為相鄰注漿孔1注漿時(shí)的卸壓孔使用，其卸壓機(jī)理與上述卸壓孔2的泄壓原理相同。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，步驟4)中將注漿孔1和卸壓孔2全部進(jìn)行封堵處理，目的是為了使注漿后的土體形成一個(gè)統(tǒng)一、完整的加固體。優(yōu)選地，步驟4)中卸壓孔2進(jìn)行封堵處理是通過(guò)低壓注漿進(jìn)行封堵處理。由于卸壓孔2與井筒3之間的距離相對(duì)于注漿孔1與井筒3之間的距離比較近，卸壓孔2采用低壓封堵避免了過(guò)大的注漿壓力直接作用于井筒3，而造成井筒3的破壞。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本發(fā)明提供的既有井筒條件下深立井地層加固注漿系統(tǒng)及其注漿方法，通過(guò)在井筒附近的外圓周布置多個(gè)卸壓孔，在注漿孔的高壓注漿過(guò)程中對(duì)井筒進(jìn)行卸壓保護(hù)，根據(jù)卸壓孔的卸壓效應(yīng)，整個(gè)注漿過(guò)程采用間歇式注漿。本發(fā)明解決了常規(guī)表土地層的注漿方法無(wú)法進(jìn)行深地層高壓加固注漿的注漿壓力有效控制問(wèn)題，能夠填補(bǔ)目前尚無(wú)在既有井筒條件下超固結(jié)地層注漿方法的空白，避免了過(guò)大的注漿壓力直接作用于井筒，而造成井筒的破壞，極大地提高了深立井地層加固注漿的穩(wěn)定性，并且大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。