CN106014476A - 一种覆岩离层注浆工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆岩离层注浆工艺及装置，属于矿山充填技术领域。该覆岩离层注浆工艺具体包括：a.钻孔，根据勘测结果估算离层空间大小，在覆岩表面定点向下钻孔；b.制浆，以建筑垃圾为原料制作浆液粗骨料，添加砂、粉煤灰、水和减水剂，不断搅拌混合制得注浆浆液；c.输送，注浆浆液在泵送结构的加压作用下，沿着输送管道流动；d.注浆，管道中的浆液经过分流装置，分成多股同时流向离层空间，直至将离层空间填充满。本发明使用基于建筑垃圾且合理配比的注浆浆液，以及分股填充，达到了充填效率高、强度良好、成本低、节能环保的效果。

Description

一种覆岩离层注浆工艺及装置
技术领域
本发明属于矿山充填技术领域，具体涉及一种覆岩离层注浆工艺及装置。
背景技术
随着我国城镇化进程的加快、新农村建设的日益发展和旧城改造工程的日益增多，因而产生了大量的建筑废弃物，如废弃混凝土、废砖石、废砌块等。根据有关资料显示，我国建筑垃圾的总量约占到城市垃圾总量的30％-40％，并且有逐年增加的趋势。但是，我国对建筑垃圾的处理基本上以露天堆放或填埋的方式，不仅造成污染和土地资源浪费，而且也带来了极大的安全隐患。
地下煤层开采后，采空区和煤柱上方的覆岩中的原岩应力遭到破坏，导致覆岩产生移动、变形、断裂乃至垮落，引起地表下沉，造成农田毁坏、建筑物破坏，对生态环境造成严重危害。而岩层在移动的过程中，会在导水裂隙带之上，存在着由多个离层构成的、可用于注浆的离层带，通过地面向覆岩内钻孔，由钻孔向离层空间注浆，从而可以抑制离层空间上方岩体继续破坏。
如果将建筑垃圾处理和煤矿充填开采复合成一个系统工程，既可以解决采空区沉陷和“三下”压煤的问题，又可以有效的利用建筑垃圾，变“两害为一利”，从而实现社会、经济和环保三赢的目标。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供了一种覆岩离层注浆工艺及装置，该注浆工艺能实现充填效率高、强度良好、成本低且节能环保。
本发明为实现上述目的，采用的技术方案如下：
一种覆岩离层注浆工艺，具体操作步骤如下：
a.钻孔，根据勘测结果估算离层空间大小，在覆岩表面定点向下钻孔，每相邻两个钻孔间的距离为0.5～1m；
b.制浆，以建筑垃圾为原料制作浆液粗骨料，添加砂、粉煤灰、水和减水剂，各组分质量比为1:(0.6～0.7):(0.4～0.5):(0.14～0.2):(0.004～0.008)，不断搅拌混合，即得注浆浆液；
c.输送，注浆浆液在泵送结构的加压作用下，沿着输送管道流动；
d.注浆，管道中的浆液经过分流装置，分成多股同时流向离层空间，期间一直监控管道压力表，直至将离层空间填充满。
进一步，所述步骤b中制浆的工艺流程包括：
一次筛选，用人工或者机械的方法从建筑垃圾中剔除金属、木质和塑料类材料；
清洗，除掉建筑垃圾中混杂的泥土；
一级破碎，将清洗后的大块废混凝土、废砖破碎成适于二级破碎中石料粉碎机最大进料尺寸的尺寸；
二次筛选，包括磁选和水选，磁选是在输送过程中将建筑垃圾中的金属材料磁吸出来，水选是将建筑垃圾中比重较轻而悬浮于水面的有机物分拣出来；
二级破碎，用石料粉碎机将经二次筛选处理后的建筑垃圾进一步粉碎至充填所需粒度大小；
配料搅拌，将以建筑垃圾为原料制作的浆液粗骨料、砂、粉煤灰、水和减水剂，按照质量配比加入浆液池中，并不断搅拌混合得注浆浆液。
进一步，所述步骤b中以建筑垃圾为原料制作的浆液粗骨料的粒径为5～12mm。
进一步，所述步骤b中制得的注浆浆液塌落度为60～100mm。
进一步，所述步骤d中分流装置将浆液分成4～6股。
一种覆岩离层注浆装置，包括浆液池、泵送结构、管道、分流装置、分流管道和压力表，其中泵送结构入口连接浆液池，出口通过管道连接分流装置，分流装置出口接分流管道，每条分流管道都安装压力表监控压力，分流管道伸入钻孔内，从而浆液注入到离层空间内。
进一步，所述分流管道前段为软管，末段为内壁光滑的金属管道，利于填充。
本发明的有益效果：
第一，本发明以建筑垃圾为原料制作浆液粗骨料，粒径较均一，并通过合理配比，制得的注浆浆液和易性良好，在保证抗压强度的前提下，浆液流动性好，充填效率高；
第二，本发明采用分股填充且分流管道设计独特，使得充填效率高，节约时间；
第三，本发明使用基于建筑垃圾再生的膏体混凝土替代原始的注浆浆液，既节约成本，又保护环境。
附图说明
图1为本发明的覆岩离层注浆过程的示意图；
图2为本发明的覆岩离层注浆工艺工作效果示意图。
图中：1、浆液池；2、泵送结构；3、管道；4、分流装置；5、分流管道；6、压力表；A、钻孔；B、上位岩层；C、浆体；D、下位岩层。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例，其中所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例1
如图1和图2所示，一种覆岩离层注浆装置，包括浆液池1、泵送结构2、管道3、分流装置4、分流管道5和压力表6，其中泵送结构2入口连接浆液池1，出口通过管道3连接分流装置4，分流装置4出口接分流管道5，每条分流管道5都安装压力表6监控压力，分流管道5伸入钻孔A内，从而浆液注入到离层空间内，浆液凝固成浆体C后，变成具有一定强度的充填体，上位岩层B和下位岩层D之间有支撑维系，覆岩不易产生移动、变形、断裂乃至垮落。
一种覆岩离层注浆工艺，具体操作步骤如下：
a.钻孔，根据勘测结果估算离层空间大小，在覆岩表面定点向下钻孔，每相邻两个钻孔间的距离为0.5m；
b.制浆，以建筑垃圾为原料制作浆液粗骨料，添加砂、粉煤灰、水和减水剂，各组分质量比为1:0.6:0.4:0.14:0.004，不断搅拌混合，即得注浆浆液；
c.输送，注浆浆液在泵送结构的加压作用下，沿着输送管道流动；
d.注浆，管道中的浆液经过分流装置，分成4股同时流向离层空间，期间一直监控管道压力表，直至将离层空间填充满。
其中所述步骤b中制浆的工艺流程包括：
一次筛选，用人工或者机械的方法从建筑垃圾中剔除金属、木质和塑料类材料；
清洗，除掉建筑垃圾中混杂的泥土，防止破碎时尘土飞扬；
一级破碎，采用颚式破碎机将清洗后的大块废混凝土、废砖进行破碎，破碎后粒径小于100mm的骨料的产量占80％以上，其中颚式破碎机具有破碎比大、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简单、运营费用经济等优点；
二次筛选，包括磁选和水选，磁选是在输送过程中将建筑垃圾中的金属材料磁吸出来，水选是将建筑垃圾中比重较轻而悬浮于水面的有机物分拣出来；
二级破碎，用石料粉碎机将经二次筛选处理后的建筑垃圾进一步粉碎至粒径大小为5～12mm；
配料搅拌，将以建筑垃圾为原料制作的浆液粗骨料、砂、粉煤灰、水和减水剂，按照质量配比加入浆液池中，并不断搅拌混合得注浆浆液。
实施例2
一种覆岩离层注浆装置，包括浆液池1、泵送结构2、管道3、分流装置4、分流管道5和压力表6，其中泵送结构2入口连接浆液池1，出口通过管道3连接分流装置4，分流装置4出口接分流管道5，每条分流管道5都安装压力表6监控压力，分流管道5伸入钻孔A内，从而浆液注入到离层空间内，浆液凝固成浆体C后，变成具有一定强度的充填体，上位岩层B和下位岩层D之间有支撑维系，覆岩不易产生移动、变形、断裂乃至垮落。为了填充方便及效果更好，所述分流管道前段为软管，末段为内壁光滑的金属管道。
一种覆岩离层注浆工艺，具体操作步骤如下：
a.钻孔，根据勘测结果估算离层空间大小，在覆岩表面定点向下钻孔，每相邻两个钻孔间的距离为1m；
b.制浆，以建筑垃圾为原料制作浆液粗骨料，添加砂、粉煤灰、水和减水剂，各组分质量比为1:0.7:0.5:0.2:0.008，不断搅拌混合，即得注浆浆液；
c.输送，注浆浆液在泵送结构的加压作用下，沿着输送管道流动；
d.注浆，管道中的浆液经过分流装置，分成6股同时流向离层空间，期间一直监控管道压力表，直至将离层空间填充满。
其中所述步骤b中制浆的工艺流程包括：
一次筛选，用人工或者机械的方法从建筑垃圾中剔除金属、木质和塑料类材料；
清洗，除掉建筑垃圾中混杂的泥土，防止破碎时尘土飞扬；
一级破碎，采用颚式破碎机将清洗后的大块废混凝土、废砖进行破碎，破碎后粒径小于100mm的骨料的产量占80％以上，其中颚式破碎机具有破碎比大、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简单、运营费用经济等优点；
二次筛选，包括磁选和水选，磁选是在输送过程中将建筑垃圾中的金属材料磁吸出来，水选是将建筑垃圾中比重较轻而悬浮于水面的有机物分拣出来；
二级破碎，用石料粉碎机将经二次筛选处理后的建筑垃圾进一步粉碎至粒径大小为5～12mm；
配料搅拌，将以建筑垃圾为原料制作的浆液粗骨料、砂、粉煤灰、水和减水剂，按照质量配比加入浆液池中，并不断搅拌混合得注浆浆液。
实施例3
一种覆岩离层注浆工艺，与实施例1不同的是：步骤a中每相邻两个钻孔间的距离为0.6m；步骤b中各组分质量比为1:0.62:0.43:0.16:0.005，其余操作步骤均相同。
实施例4
一种覆岩离层注浆工艺，与实施例2不同的是：步骤a中每相邻两个钻孔间的距离为0.8m；步骤b中各组分质量比为1:0.65:0.47:0.18:0.007，其余操作步骤均相同。
效果测试
对本发明实施例1～4中的覆岩离层注浆工艺效果进行测试，结果如下表：
表1覆岩离层注浆工艺效果测试结果
由上表可见，本发明的覆岩离层注浆工艺中浆液流动性良好，且具有高抗压强度，能有效支撑维系离层空间，使覆岩不易产生移动、变形、断裂乃至垮落，同时填充效率高，节时省料。

Claims (6)

1.一种覆岩离层注浆工艺，其特征在于，具体操作步骤如下：
a.钻孔，根据勘测结果估算离层空间大小，在覆岩表面定点向下钻孔，每相邻两个钻孔间的距离为0.5～1m；
b.制浆，以建筑垃圾为原料制作浆液粗骨料，添加砂、粉煤灰、水和减水剂，各组分质量比为1:(0.6～0.7):(0.4～0.5):(0.14～0.2):(0.004～0.008)，不断搅拌混合，即得注浆浆液；
c.输送，注浆浆液在泵送结构的加压作用下，沿着输送管道流动；
d.注浆，管道中的浆液经过分流装置，分成多股同时流向离层空间，期间一直监控管道压力，直至将离层空间填充满。
2.根据权利要求1所述的一种覆岩离层注浆工艺，其特征在于，所述步骤b中以建筑垃圾为原料制作的浆液粗骨料的粒径为5～12mm。
3.根据权利要求1所述的一种覆岩离层注浆工艺，其特征在于，所述步骤b中制得的注浆浆液塌落度为60～100mm。
4.根据权利要求1所述的一种覆岩离层注浆工艺，其特征在于，所述步骤d中分流装置将浆液分成4～6股。
5.实现权利要求1所述的一种覆岩离层注浆工艺的装置，其特征在于，包括浆液池(1)、泵送结构(2)、管道(3)、分流装置(4)、分流管道(5)和压力表(6)，其中泵送结构(2)入口连接浆液池(1)，出口通过管道(3)连接分流装置(4)，分流装置(4)出口接分流管道(5)，每条分流管道(5)都安装压力表(6)监控压力。
6.根据权利要求5所述的一种覆岩离层注浆工艺的装置，其特征在于，所述分流管道(5)前段为软管，末段为内壁光滑的金属管道。
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