CN105735938A - 静水沙漏钻孔突水封堵装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静水沙漏钻孔突水封堵装置及方法，涉及煤矿井下突水事故处理领域，包括上高压闸阀、骨料筒、下高压闸阀和注浆盘，所述骨料筒的上端和下端分别与上高压闸阀和下高压闸阀连接，所述注浆盘可拆卸固定连接在所述上高压闸阀上，本发明的优点在于：结构简单，制作成本低，结合通过静水沙漏技术，成功地实现了注浆骨料的快速、无压、自沉充填，高效地完成了注浆骨料加载的技术难题，实现了该类钻孔突水的经济效益型封堵治理。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下突水事故处理领域，具体涉及一种静水沙漏钻孔突水封堵装置及方法。
背景技术
钻孔突水是矿井五种主要突水通道中，最常见同时也是唯一的人为导水通道。它具有涌水点隐蔽、埋藏深、封堵治理难度大、影响周期长范围广、隐患点排查难的特征，尤其是形成底板的面状涌水时，水害治理更加困难。
常规的钻孔突水封堵治理技术手段单一，治理过程费时耗工，骨料加载工序复杂、难度大、效果差，皖北矿区六煤底板承受的灰岩水压力较大，均已超出了底板隔水层的有效阻水能力，为消除底板突水威胁，井下每年都要施工100多个的注浆加固孔、放水孔、检查和验证孔，这些钻孔绝大多数都会沟通底板的强含水层，打穿结构复杂的地质异常体，若封孔不良或受采动破坏影响，就会形成严重的钻孔突水威胁，在显著影响矿井安全生产的同时，也导致了巨大的排水投入。
如何彻底消除类似钻孔底板突水的水患，大幅降低水害防治投入，已成为应对当前严峻经济形势的当务之急，而如何创新钻孔的封孔施工工艺，确保不再重复发生突水，也已成为封孔安全的技术瓶颈。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种静水沙漏钻孔突水封堵装置及方法，有效解决钻孔底板突水的水患。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种静水沙漏钻孔突水封堵装置，包括上高压闸阀、骨料筒、下高压闸阀和注浆盘，所述骨料筒的上端和下端分别与上高压闸阀和下高压闸阀连接，所述注浆盘可拆卸固定连接在所述上高压闸阀上。
进一步的，所述注浆盘通过螺栓固定装置可拆卸固定连接在所述上高压闸阀上。
进一步的，所述注浆盘上设置有用于连接注浆管的接头。
进一步的，所述上高压闸阀和下高压闸阀分别可拆卸固定安装在所述骨料筒的上端和下端。
进一步的，所述上高压闸阀和下高压闸阀分别通过螺栓紧固装置可拆卸固定安装在所述骨料筒的上端和下端。
进一步的，所述骨料筒由不锈钢材料支撑，内表面镀有一层铬。
一种采用本发明静水沙漏钻孔突水封堵装置进行封堵的方法，包括如下步骤：
1)检测获取突水事故中钻孔的外壁出水量、孔口管型号和埋设深度；
2)根据钻孔出水量的大小，选择合理硬骨料的种类；
3)将静水沙漏钻孔突水封堵装置安装在钻孔上，做好注浆准备；
4)先关闭下高压闸阀后，开始向上高压闸阀内加入骨料，然后关闭上高压闸阀，打开下高压闸阀，让骨料自沉，如此循环直至钻孔外壁出水被封堵住或出水减小至5m3/h以下；
5)将注浆盘连接注浆系统，开始注浆，浆液比重在1：1和2：1之间，待外壁出水被封堵后，开始进行正常注浆，直至达到设计压力值进行封堵。
进一步的，在所述步骤5)中，注浆过程中遵循由少到多、由小到大的原则往钻孔内打入锯末和海带软骨料。
进一步的，在所述步骤5)后，对钻孔继续观测，将孔内浆液和水分全部排出，72小时后，检查钻孔外壁无出水后可以正常使用钻孔，如还有出水，需继续进行注浆处理，回到步骤5)。
本发明提供了一种静水沙漏钻孔突水封堵装置及方法，通过设置上高压闸阀、骨料筒、下高压闸阀和注浆盘，将骨料筒上端和下端分别与上高压闸阀和下高压闸阀连接，将注浆盘可拆卸固定连接在上高压闸阀上，形成本发明装置，安装在突水钻孔上，通过静水沙漏技术，成功实现注浆骨料的快速、无压、自沉充填，高效地完成了注浆骨料加载的技术难题，实现了该类钻孔突水的经济效益型封堵治理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明实施例中的安装位置；
图3为本发明实施例中的静水沙漏钻孔突水封堵流程图。
其中：1、上高压闸阀；2、骨料筒；3、下高压闸阀；4、注浆盘；5、接头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合附图1和图2，本发明一种静水沙漏钻孔突水封堵装置，包括上高压闸阀1、骨料筒2、下高压闸阀3和注浆盘4，所述骨料筒2的上端和下端分别与上高压闸阀3和下高压闸阀3连接，注浆盘4可拆卸固定连接在所述上高压闸阀3上，具体的，注浆盘4可通过螺栓固定装置可拆卸固定连接在所述上高压闸阀3上，形成本发明装置，将本装置安装在突水钻孔上，先取下注浆盘4，打开上高压闸阀1，关闭下高压闸阀3，倒入骨料，然后关闭上高压闸阀1，打开下高压闸阀3，让骨料自沉，循环操作直至钻孔外壁出水有效停止，之后连接注浆盘4，打开上高压闸阀1和下高压闸阀3，进行注浆；
优选的，注浆盘4上设置有用于连接注浆管的接头5，便于连接进行注浆；
进一步的，所述上高压闸阀1和下高压闸阀3分别通过螺栓紧固装置可拆卸固定安装在所述骨料筒2的上端和下端，便于拆装，方便进行维修更换，提高使用寿命，同时骨料筒2由不锈钢材料支撑，内表面镀有一层铬，防止骨料筒2腐蚀，同时提高了强度和耐磨性。
图3为本发明实施例中静水沙漏钻孔突水封堵流程图，提供了一种采用本发明静水沙漏钻孔突水封堵装置进行封堵的方法，结合图2，包括如下步骤：
1)检测获取突水事故中钻孔的外壁出水量、孔口管型号和埋设深度；
2)根据钻孔出水量的大小，选择合理硬骨料的种类；
3)将静水沙漏钻孔突水封堵装置安装在钻孔上，做好注浆准备；
4)先关闭下高压闸阀3后，开始向上高压闸阀1内加入骨料，然后关闭上高压闸阀1，打开下高压闸阀3，让骨料自沉。如此循环直至钻孔外壁出水被封堵住或出水减小至5m3/h以下；
5)将注浆盘4连接注浆系统，开始注浆，浆液比重在1：1和2：1之间，待外壁出水被封堵后，开始进行正常注浆，直至达到设计压力值进行封堵。
进一步的，在步骤5)中，注浆过程中遵循由少到多、由小到大的原则往钻孔内打入锯末和海带软骨料；
进一步的，在所述步骤5)后，对钻孔继续观测，将孔内浆液和水分全部排出，72小时后，检查钻孔外壁无出水后可以正常使用钻孔，如还有出水，需继续进行注浆处理，回到步骤5)。
结合静水沙漏技术在生产实际中的应用：
皖北某矿涌水量最大的GS6灰岩放水孔，单孔涌水量高达310m3/h，就因采动破坏影响，导致钻场底板出现大面积突水，由于该孔裂隙发育、涌水量大，多次封堵均未能彻底消除水患，造成长期的排水负担和安全威胁。
由于该孔长期受采动影响及孔口管年久锈蚀，造成钻孔损坏，钻孔附近巷道底板出水点多且过于分散，出水量高达60m3/h，存在安全隐患，需对该孔进行治理。经调查该孔第二层孔口管在2m处断裂，第一层孔口管完好情况不详。由于断裂处空间较小，无法下入小套管进行注浆封堵。采用注浆打软骨料时，底板跑浆严重，且底鼓。随后采用静水沙漏技术和本发明装置对该孔进行处理，根据底板出水量的大小，本次骨料选择颗粒较小且磨圆度高的黄沙；
按图2安装好本装置，在关闭下高压闸阀3后，开始向上高压闸阀1内加入黄沙，然后关闭上高压闸阀1，打开下高压闸阀2，让骨料自沉，如此循环操作向孔内注入240Kg的黄沙后，钻孔周围底板的裂隙水明显减小，最后将至2m3/h以下，随后连接注浆盘4，通过注浆泵向原GS6孔内注入水玻璃，使其充填在底板裂隙内，然后注入水灰比1.2:1的水泥单液浆封堵钻孔周围的底板裂隙，孔口管外壁出水点被完全堵住后，开始正常注浆封堵直至达到设计要求。
本发明提供了一种静水沙漏钻孔突水封堵装置及方法，通过设置上高压闸阀、骨料筒、下高压闸阀和注浆盘，将骨料筒上端和下端分别与上高压闸阀和下高压闸阀连接，将注浆盘可拆卸固定连接在上高压闸阀上，形成本发明装置，安装在突水钻孔上，通过静水沙漏技术，成功实现注浆骨料的快速、无压、自沉充填，结合静水沙漏技术高效地完成了注浆骨料加载的技术难题，实现了该类钻孔突水的经济效益型封堵治理，
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种静水沙漏钻孔突水封堵装置，其特征在于，包括上高压闸阀、骨料筒、下高压闸阀和注浆盘，所述骨料筒的上端和下端分别与上高压闸阀和下高压闸阀连接，所述注浆盘可拆卸固定连接在所述上高压闸阀上。
2.如权利要求1所述的静水沙漏钻孔突水封堵装置，其特征在于，所述注浆盘通过螺栓固定装置可拆卸固定连接在所述上高压闸阀上。
3.如权利要求2所述的静水沙漏钻孔突水封堵装置，其特征在于，所述注浆盘上设置有用于连接注浆管的接头。
4.如权利要求1所述的静水沙漏钻孔突水封堵装置，其特征在于，所述上高压闸阀和下高压闸阀分别可拆卸固定安装在所述骨料筒的上端和下端。
5.如权利要求4所述的静水沙漏钻孔突水封堵装置，其特征在于，所述上高压闸阀和下高压闸阀分别通过螺栓紧固装置可拆卸固定安装在所述骨料筒的上端和下端。
6.如权利要求1所述的静水沙漏钻孔突水封堵装置，其特征在于，所述骨料筒由不锈钢材料支撑，内表面镀有一层铬。
7.一种采用权利要求1-6任一所述的静水沙漏钻孔突水封堵装置进行封堵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)检测获取突水事故中钻孔的外壁出水量、孔口管型号和埋设深度；
2)根据钻孔出水量的大小，选择合理硬骨料的种类；
3)将静水沙漏钻孔突水封堵装置安装在钻孔上，做好注浆准备；
4)先关闭下高压闸阀后，开始向上高压闸阀内加入骨料，然后关闭上高压闸阀，打开下高压闸阀，让骨料自沉，如此循环直至钻孔外壁出水被封堵住或出水减小至5m3/h以下；
5)将注浆盘连接注浆系统，开始注浆，浆液比重在1：1与2：1之间，待外壁出水被封堵后，开始进行正常注浆，直至达到设计压力值进行封堵。
8.如权利要求7所述的静水沙漏钻孔突水封堵方法，其特征在于，在所述步骤5)中，注浆过程中遵循由少到多、由小到大的原则往钻孔内打入锯末和海带软骨料。
9.如权利要求7所述的静水沙漏钻孔突水封堵方法，其特征在于，在所述步骤5)后，对钻孔继续观测，将孔内浆液和水分全部排出，72小时后，检查钻孔外壁无出水后可以正常使用钻孔，如还有出水，需继续进行注浆处理，回到步骤5)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |