CN104747216A - 极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法 - Google Patents

极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法 Download PDF

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李梦珍
刘少伟
徐学锋
宋勤法
姜彦军
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Abstract

本发明涉及极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，可有效解决极松软破碎煤岩体中锚杆安装困难、锚固力低的难题，其解决的技术方案是，利用注浆装置，按以下步骤进行：第一步，钻进；第二步，封孔注浆；第三步，带压注浆，本发明方法简单，操作方便，有效解决了煤岩体极破碎状态下锚杆安装困难、锚固力低的难题，节约作业时间，通过分次注浆方式，采用不同的注浆材料，达到更好的锚固效果，有利于极松软破碎煤岩体巷道的快速支护，是极松软破碎煤岩锚杆支护方法上的一大创新。

Description

极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿领域，特别是一种极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法。

背景技术

[0002] 锚杆支护作为一种主动支护能有效改善围岩力学特性，与传统的被动支护形式相比具有明显的优势。然而对于极松软破碎煤岩体巷道采用锚杆支护技术却很难有效控制围岩的变形破坏，主要原因有:①由于围岩极破碎，导致锚杆孔成孔困难，锚杆无法正常安装。②由于锚杆孔孔壁周围围岩松软破碎，即使勉强锚固的锚杆，其锚固力远远达不到设计的要求。国内外学者采用钻锚注一体方法进行极破碎煤岩体的锚杆支护，但由于其锚杆孔孔壁围岩裂隙较发育，单纯靠孔口封孔很难实现注浆锚杆带压注浆，最终导致钻锚注锚杆的锚固力较低，成为制约锚杆支护技术在极松软破碎煤岩体巷道中应用的主要因素。因此，研制出一种钻注一体化分次注浆方法，实现自钻锚杆钻进后带压注浆的方法是解决极松软破碎煤岩体锚杆支护有效控制巷道围岩稳定的关键难题，故改进和创新势在必行。

发明内容

[0003] 针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，可有效解决极松软破碎煤岩体中锚杆安装困难、锚固力低的难题。

[0004] 本发明解决的技术方案是，利用注浆装置，按以下步骤进行:第一步，钻进；第二步，封孔注浆；第三步，带压注浆。

[0005] 本发明方法简单，操作方便，有效解决了煤岩体极破碎状态下锚杆安装困难、锚固力低的难题，节约作业时间，通过分次注浆方式，采用不同的注浆材料，达到更好的锚固效果，有利于极松软破碎煤岩体巷道的快速支护，是极松软破碎煤岩锚杆支护方法上的一大创新。

附图说明

[0006] 图1为本发明钻进结构图。

[0007] 图2为本发明钻进剖面图。

[0008] 图3为本发明注浆结构图。

[0009] 图4为本发明注浆结构剖面图。

[0010] 图5为本发明第一次注浆剖面图。

[0011] 图6为本发明注水通孔剖面图。

[0012] 图7为本发明第二次注浆剖面图。

[0013] 图8为本发明注浆构件剖面图。

具体实施方式

[0014] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

[0015] 由图1-8给出，本发明利用注浆装置，按以下步骤进行:

第一步，钻进，将钻头I与第一杆体2 —端相连接，第一杆体2另一端与钻尾5相连接，将钻尾5接头的六棱柱体插入钻机6孔内，启动钻机6，在设定好的位置进行打钻孔，打钻时从杆体内通入清水16，通过钻孔底部冲洗钻渣，钻渣与水的混合液17通过杆体与钻孔壁的空隙排出(17为钻渣和水的混合液)，在第一杆体2完全进入煤岩体20中时，将钻尾5从钻机中拔出，并从第一杆体2上取下，再将第一杆体2末端与第二杆体4 一端通过连接套3连接，将钻尾5与第二杆体4另一端相连接，继续打钻孔，待第二杆体4钻进到螺纹15处时即停止钻进，拆下钻尾5，将止浆塞7套装在后段第二杆体4上，推入钻孔中，并依次安装好托盘8和螺母9，将螺母9拧至距第二杆体4末端20-50mm处，停止拧紧；

第二步，封孔注浆，待完成钻进时，在第二杆体4尾部装上变径接头10，将变径接头10一端与截止阀11 一端相连接，截止阀11另一端与注浆管12 —端相连接，注浆管12另一端连接有快速接头13，将快速接头13与注浆泵上的注浆软管相连接，然后打开截止阀11，开始注入浆液18，当浆液18从钻孔溢出后停止注浆，关闭截止阀11，所述的浆液18为膨胀性硫铝酸盐水泥浆液(也称为封孔浆液)，待浆液18由流体凝固成为半流体后，打开截止阀11，开始注入水16，水16通过注浆管12、截止阀11和第一杆体2、第二杆体4形成的注浆管道19流入煤岩体20，注水结束后，关闭截止阀11 ；

第三步，带压注浆，封孔注浆完成后，再次打开截止阀11，注入浆液21，在注浆时观察注浆泵上的压力表，当压力达到l~3MPa时停止注浆，关闭截止阀11，取下注浆管12，完成整个注浆过程，所述的浆液21为高强度硅酸盐水泥，待注入破碎煤岩体浆料固化后，发挥注浆装置的锚固性能，支护破碎的煤岩体。

[0016] 所述的注浆装置包括钻头、杆体、钻机和注浆管，钻头I与第一杆体2相连接，第一杆体2与第二杆体4经连接套3连接在一起，第二杆体4与钻尾5相连接，钻尾5与钻机6连接在一起，止浆塞7套装在第二杆体4上，止浆塞7上依次安装有托盘8和螺母9，第二杆体4穿过止浆塞、托盘和螺母与变径接头10 —端连接，变径接头10的另一端与截止阀11一端相连接，截止阀11另一端与注浆管12 —端相连接。

为了保证使用效果，所述的第一杆体2前端有内螺纹与钻头I相连接，后端有外螺纹与钻尾5或连接套3相连接，第一杆体2表面焊接有3条右旋肋14，钻进时有利于将钻肩排出孔外，而且有利于增强杆体的锚固效果。

[0017] 所述的第二杆体4前端有外螺纹与连接套5相连接，实现杆体接长，后端有100~150mm长的螺纹15与钻尾5、螺母9相连接。

[0018] 所述的钻头I为呈中空结构的一次性两翼钻头坯子，以便于通水和注浆。

[0019] 所述的截止阀11两端均有内螺纹，分别与变径接头10和注浆管12相连接，上面装有手柄，控制阀门的打开与闭合。

[0020] 所述的钻尾5 —端有内螺纹，与第一杆体2或第二杆体4相连接，另一端为中空六楞柱，钻进时将其插入钻机接口内，即可实施通水钻进。

[0021] 所述的注浆管12 —端外螺纹与截止阀11相连接，另一端装有快速接头13，方便与注浆泵软管连接。

[0022] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员了来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

[0023] 本发明的使用情况是，在破碎煤岩体中的钻进过程中，钻头I与杆体2中的内螺纹拧到一起，将杆体2外螺纹与钻尾5内螺纹拧到一起，将钻尾接头的六棱柱体插入钻机孔内，启动钻机6在设定好的位置进行打钻孔，打钻时从杆体内通入清水16，通过钻孔底部冲洗钻渣，钻渣与水的混合液17通过杆体与钻孔壁的空隙排出。在前段杆体将近完全进入煤岩体中时，将钻尾5从钻机中拔出，并从杆2上取下，将杆体2末端与杆体4通过连接套3连接，将钻尾内螺纹与杆体4外螺纹拧到一起，继续进行打钻。待杆体4钻进到螺纹15处时即停止钻进，拆下钻尾，将止浆塞中间孔道套在后段钻杆4上推入钻孔中，并依次安装好托盘和螺母，将螺母拧至距杆体4末端20-50mm左右处，停止拧紧。即完成本发明的钻进过程。

[0024] 本发明为实现较好的支护效果，采用分次注浆的方式，第一次实施封孔注浆，第二次实施带压注浆，两次采用不同材料的浆液，根据不同的作用机理达到较好的支护效果。具体操作为:待完成钻进时，在杆体4尾部换上变径接头10，将变径接头10的外螺纹与截止阀11的内螺纹拧到一起，注浆管12的外螺纹与截止阀11的内螺纹相连接，将注浆泵上的注浆软管与快速接头13连接，打开截止阀11，开始注入浆液18，如图5所示。当浆液从孔周溢出后停止注浆，关闭阀门。第一次所注浆液18为膨胀性材料浆液也称为封孔浆液，其特点是具有良好的膨胀性，主要作用就是为了将钻孔的空隙完全封堵。待浆液由流体凝固成为半流体后，开始注入水16。打开截止阀13，开始通过注浆管12截止阀11和杆体的注浆管道19中注水16，图6所示，注水结束后关闭阀门11，注水量不宜太多，其目的主要是将各管道中的浆液冲走，以防凝固堵塞管道，阻止第二次注浆的进行，另外由于水压的作用将钻孔深处的浆液挤压至裂隙及外侧孔缝处，有利于固结周围破碎的煤岩体，钻孔深处的水干竭后增加了外侧孔壁处浆液的密实度，提高了封孔效果。

[0025] 第二次实施带压注浆如图7所示，其施工工序和第一次注浆完全相同。在注浆时观察注浆泵上的压力表，待注浆到一定压力时停止注浆，关闭截止阀11，取下注浆管12，完成整个注浆过程。第二次注浆所注浆液21为高强度水泥，其主要作用是加固破碎煤岩体和提高锚固力。由于之前注入了一定量的压力水，致使钻孔深处形成一定大小的空间，第二次注浆时，高强度的水泥浆液填补该空间该后，在压力的作用下浆液压迫并渗入破碎的煤岩体内，最终会形成一个类似球形的锚固体结构，锚固体与孔壁的摩擦阻力，提高了锚固性能。待注入破碎煤岩体浆料固化形成一定强度后，再通过螺母9对装置施加一定的预紧力，发挥该装置的锚固性能，支护破碎的煤岩体。

[0026] 本发明方法简单，操作方便，在极松软破碎煤岩体巷道中实现钻、注一体化作业，能够有效的解决锚杆安装困难和注浆封孔困难问题，节约作业时间。通过分次注浆方式，采用不同的注浆材料，达到较好的锚固效果，有利于极松软破碎煤岩体巷道的快速支护，是极松软破碎煤岩锚杆支护方法上的一大创新，具有良好的经济和社会效益。

Claims (8)

1.一种极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，利用注浆装置，按以下步骤进行: 第一步，钻进，将钻头(I)与第一杆体(2) —端相连接，第一杆体(2)另一端与钻尾(5)相连接，将钻尾(5)接头的六棱柱体插入钻机(6)孔内，启动钻机¢)，在设定好的位置进行打钻孔，打钻时从杆体内通入清水(16)，通过钻孔底部冲洗钻渣，钻渣与水的混合液(17)通过杆体与钻孔壁的空隙排出，在第一杆体(2)完全进入煤岩体(20)中时，将钻尾(5)从钻机中拔出，并从第一杆体(2)上取下，再将第一杆体(2)末端与第二杆体(4) 一端通过连接套(3)连接，将钻尾(5)与第二杆体(4)另一端相连接，继续打钻孔，待第二杆体(4)钻进到螺纹(15)处时即停止钻进，拆下钻尾(5)，将止浆塞(7)套装在后段第二杆体(4)上，推入钻孔中，并依次安装好托盘(8)和螺母(9)，将螺母(9)拧至距第二杆体(4)末端20-50mm处，停止拧紧； 第二步，封孔注浆，待完成钻进时，在第二杆体(4)尾部装上变径接头(10)，将变径接头(10) —端与截止阀(11) 一端相连接，截止阀(11)另一端与注浆管(12) —端相连接，注浆管(12)另一端连接有快速接头(13)，将快速接头(13)与注浆泵上的注浆软管相连接，然后打开截止阀(11)，开始注入浆液(18)，当浆液(18)从钻孔溢出后停止注浆，关闭截止阀(11)，所述的浆液(18)为膨胀性硫铝酸盐水泥浆液，待浆液(18)由流体凝固成为半流体后，打开截止阀(11)，开始注入水(16)，水(16)通过注浆管(12)、截止阀(11)和第一杆体(2)、第二杆体(4)形成的注浆管道(19)流入煤岩体(20)，注水结束后，关闭截止阀(11); 第三步，带压注浆，封孔注浆完成后，再次打开截止阀(11)，注入浆液(21)，在注浆时观察注浆泵上的压力表，当压力达到l~3MPa时停止注浆，关闭截止阀(11)，取下注浆管(12)，完成整个注浆过程，所述的浆液(21)为高强度硅酸盐水泥，待注入破碎煤岩体浆料固化后，发挥注浆装置的锚固性能，支护破碎的煤岩体。
2.根据权利要求1所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的注浆装置包括钻头、杆体、钻机和注浆管，钻头(I)与第一杆体(2)相连接，第一杆体(2)与第二杆体(4)经连接套(3)连接在一起，第二杆体(4)与钻尾(5)相连接，钻尾(5)与钻机(6)连接在一起，止浆塞(7)套装在第二杆体(4)上，止浆塞(7)上依次安装有托盘(8)和螺母(9)，第二杆体(4)穿过止浆塞、托盘和螺母与变径接头(10) —端连接，变径接头(10)的另一端与截止阀(11) 一端相连接，截止阀(11)另一端与注浆管(12) —端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的第一杆体(2)前端有内螺纹与钻头(I)相连接，后端有外螺纹与钻尾(5)或连接套(3)相连接，第一杆体(2)表面焊接有(3)条右旋肋(14)，钻进时有利于将钻肩排出孔夕卜，而且有利于增强杆体的锚固效果。
4.根据权利要求1或2所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的第二杆体(4)前端有外螺纹与连接套(5)相连接，实现杆体接长，后端有100~150mm长的螺纹(15)与钻尾(5)、螺母(9)相连接。
5.根据权利要求1或2所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的钻头(I)为呈中空结构的一次性两翼钻头坯子，以便于通水和注浆。
6.根据权利要求1或2所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的截止阀(11)两端均有内螺纹，分别与变径接头(10)和注浆管(12)相连接，上面装有手柄，控制阀门的打开与闭合。
7.根据权利要求1或2所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的钻尾(5) —端有内螺纹，与第一杆体(2)或第二杆体⑷相连接，另一端为中空六楞柱，钻进时将其插入钻机接口内，即可实施通水钻进。
8.根据权利要求1或2所述的极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法，其特征在于，所述的注浆管(12) —端外螺纹与截止阀(11)相连接，另一端装有快速接头(13)，方便与注浆泵软管连接。
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