CN108506027A - 一种煤矿水害防治装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿施工技术领域,具体涉及一种煤矿水害防治装置;包括浆液池、搅拌机和注浆泵混合器、注浆管、注浆套管和注浆芯管;所述注浆套管的表面均匀开设有若干注浆孔,注浆套管的顶部固定连接有密封限位套,注浆套管的上部固定连接有位于密封限位套内的固定环,所述密封限位套的内部上侧设置有位置与固定环相对应内环,所述密封限位套与固定环和内环之间的间隙中设置有硅橡胶套;位于内环和固定环位置处的密封限位套的外侧面套接有第一卡箍和第二卡箍,第一卡箍和第二卡箍的内表面分别固定连接有若干挤压柱;本发明将长钻孔的注浆设计分层化,通过设计第一卡箍、第二卡箍和硅橡胶套等,达到了分层注浆和高效密封的双效果,操作简单、快捷。

Description

一种煤矿水害防治装置
技术领域
本发明涉及煤矿施工技术领域,具体涉及一种煤矿水害防治装置。
背景技术
煤矿水害影响矿山工程施工的进度和质量,恶化工人的劳动环境,增加矿井的排水设施及排水费用,给煤矿生产带来了不安全因素,严重者甚至发生淹井事故,造成生命和财产的重大损失,在煤矿开采的过程中,极易沟通老窖积水,造成矿井透水事故,煤矿水害事故还会导致围岩侵蚀弱化,诱发次生灾害,水资源破坏,资源可采率降低,吨煤排水费用居高不下,我国煤田水文地质条件复杂,目前我国约有18%待开采的煤炭储量受到较为严重的水害威胁,对其进行防治工作具有重要和迫切的现实意义。
注浆法是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中,以改善其物理力学性质的方法,注浆法因其简单易行和成本低廉的优势,在矿业工程和岩土工程中运用极为广泛,但对于渗透性较好的砂层或者渗透性极差的黏土层以及质地不均匀的塌陷区等,长套管注浆效果并不理想,如,渗透性较好的砂层中,长套管注浆会使浆液在大范围内大面积扩散,没有太大挤压力的情况下,注浆浆液就不会扩散到岩土地基内部的裂缝或孔隙;对于渗透性极差的黏土层,长套管注浆会使浆液压力分散,很难集中压力突破黏土层内部;对于质地不均匀的塌陷区,长套管注浆会使浆液在裂缝中游走,而不能均匀而有压力的扩散,因此目前来看,分层注浆可以根据区域范围内,不同层次和程度,按照加固的不同要求,区别对待,并且可以反复注浆;对于分层注浆防治水害的研究目前并不多见,在授权公告号为CN205206784U的中国专利中公开了一种煤矿水害防治装置,包括浆液池,搅拌机,注浆泵,以及与注浆泵相连的混合器,混合器通过管道连接注浆套管,注浆套管上端的外管壁上设置加强箍,注浆套管下端的外管壁上设置扩大箍,注浆套管中端的外管壁上呈螺旋状排列设置注浆孔,注浆孔位于加强箍和扩大箍之间,注浆孔的孔内外侧设置胀圈,注浆孔的孔边缘上设置护孔筋,护孔筋与注浆套管的交角为31度,每两个在同一中心线上的注浆孔之间设置倒刺,注浆套管的内部设置注浆芯管,注浆芯管的上端设置橡胶塞。本实用新型可以有效的减轻矿井排水负担,节省排水用电,降低吨煤成本,提高工效和质量。
但是该煤矿水害防治装置存在以下缺陷:使用橡胶塞对注浆芯管和注浆套管进行密封,密封效果不理想,并且同样也不方便进行移动,因此使逐层注浆较为困难。
长钻孔的注浆,首先不能保证在整个长距离内每段都是质地均匀的,因此在相同压力下,渗透性好的区段就会注浆多,渗透性差的区段就会注浆少,效果不理想,如果想保证渗透性差的区域也要达到很好的注浆效果,就需要增大注浆压力,和增加大量注浆浆液量,这样对于设备的技术要求,对注浆的性价比都是不利的,因此需要分层注浆。
目前对于分层注浆防治水害的难点和核心在于两点,1、设计一套适合分层注浆的装置;2、保证分层注浆装置在高压下的密封性;这两点对于分层注浆防治煤矿水害是极其有利的。
发明内容
本发明为解决防治水害需要分层注浆以及注浆装置在高压下的密封性的问题,提供一种煤矿水害防治装置。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种煤矿水害防治装置,包括浆液池、搅拌机和注浆泵;所述搅拌机的搅拌部伸入至浆液池内,注浆泵与浆液池之间通过输入管连接,注浆泵还连接有输出管,输出管的终端连接有混合器,混合器连接有注浆管,注浆管的终端连接有竖直设置的注浆芯管,所述注浆芯管的外侧套设有竖直设置的注浆套管,所述注浆套管的侧壁及底部均匀开设有若干注浆孔,注浆套管的顶部固定连接有密封限位套,密封限位套的顶部开孔,注浆管的出液端穿过密封限位套的顶部开孔并与注浆芯管连接,注浆套管的上部固定连接有位于密封限位套内的固定环,所述密封限位套的内部上侧设置有位置与固定环相对应的且位于固定环上部的内环,所述密封限位套的上部和内环的上部通过一体成型的环接板相固定连接,所述密封限位套与固定环和内环之间的间隙中设置有硅橡胶套;位于内环和固定环位置处的密封限位套的外侧面套接有第一卡箍和第二卡箍,第一卡箍和第二卡箍的内表面分别固定连接有若干挤压柱,与挤压柱相对应的密封限位套的表面开设有容纳挤压柱穿过的通孔,与第一卡箍位置相对应的内环的表面上均匀开设有若干挤出孔,与第二卡箍位置相对应的固定环的表面上均匀开设有若干挤压柱穿过的挤出孔,所述第一卡箍和第二卡箍的连接端分别通过第二螺栓组件相连接。
本发明的工作原理为浆液池内的浆液通过搅拌机搅拌后,再通过注浆泵和混合器的作用后,通过注浆芯管溢出,首先注浆时,注浆芯管溢出的浆液通过注浆孔溢出,进行下层注浆,然后松开两个第二螺栓组件,使第一卡箍和第二卡箍均松开,此时硅橡胶套不再对注浆芯管进行摩擦限位,以及不再对注浆套管密封,将注浆芯管上移,然后重新将上紧两个第二螺栓组件,则第一卡箍和第二卡箍上的挤压柱挤压硅橡胶套,从固定环和内环之间的间隙挤出的硅橡胶套于于注浆芯管的表面进行挤压,从而对注浆套管起到密封的作用,而从若干挤出孔挤出的硅橡胶套与注浆芯管的表面同样进行挤压,进一步提高摩擦限位作用,本发明操作简单、快捷,方便进行逐层注浆,并且对注浆芯管和注浆套管起到较好的限位和密封效果。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果:
使用本发明装置通过将长钻孔的注浆设计分层化,每一层的距离很短,这样在很小的区域内,围岩的质地相对比较均匀,因此注浆也更加均匀,套管可以集中压力往周围注浆,然后往上一层注浆,注浆效果好,性价比高,注浆成本低;
本发明通过将长钻孔的注浆设计分层化,通过设计第一卡箍、第二卡箍和硅橡胶套等设计,巧妙而高效的完成了套管的分层-密封的过程,达到了分层注浆和高效密封的双效果,这是现有技术没有的设计。
本发明操作简单、快捷,方便进行逐层注浆,并且对注浆芯管和注浆套管起到较好的限位和密封效果。
附图说明
图1为一种煤矿水害防治装置的结构示意图。
图2为图1所述的水害防治装置中注浆套管的结构示意图。
图3为图1所述的水害防治装置中A-A线的剖视图。
图4为图1所述的水害防治装置中B-B线的剖视图。
图5为图1所述的水害防治装置中C-C线的剖视图。
图中标记如下:
1-浆液池,2-搅拌机,3-注浆泵,4-输入管,5-输出管,6-混合器,7-注浆管,8-密封球阀,9-压力表,10-注浆芯管,11-注浆套管,12-注浆孔,13-密封限位套,14-第一螺栓组件,15-固定环,16-第一卡箍,17-第二卡箍,18-硅橡胶套,19-挤压柱,20-内环。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示,一种煤矿水害防治装置,包括浆液池1、搅拌机2和注浆泵3;所述搅拌机2的搅拌部伸入至浆液池1内,注浆泵3与浆液池1之间通过输入管4连接,注浆泵3还连接有输出管5,输出管5的终端连接有混合器6,混合器6连接有注浆管7,注浆管7的终端连接有竖直设置的注浆芯管10,所述注浆芯管10的外侧套设有竖直设置的注浆套管11,所述注浆套管11的侧壁及底部均匀开设有若干注浆孔12,注浆套管11的顶部固定连接有密封限位套13,密封限位套13的顶部开孔,注浆管7的出液端穿过密封限位套13的顶部开孔并与注浆芯管10连接;如图2所示,注浆套管11的上部固定连接有位于密封限位套13内的固定环15,所述密封限位套13的内部上侧设置有位置与固定环15相对应的且位于固定环15上部的内环20(如图5所示),所述密封限位套13的上部和内环20的上部通过一体成型的环接板相固定连接,所述密封限位套13与固定环15和内环20之间的间隙中设置有硅橡胶套18;位于内环20和固定环15位置处的密封限位套13的外侧面套接有第一卡箍16和第二卡箍17(如图3和图4所示),第一卡箍16和第二卡箍17的内表面分别固定连接有若干挤压柱19,与挤压柱19相对应的密封限位套13的表面开设有容纳挤压柱19穿过的通孔,与第一卡箍16位置相对应的内环20的表面上均匀开设有若干挤出孔,与第二卡箍16位置相对应的固定环15的表面上均匀开设有若干挤压柱19穿过的挤出孔,所述第一卡箍16和第二卡箍17的连接端分别通过第二螺栓组件相连接。
将注浆套管11进入孔隙内,并借助固定支架固定注浆套管11,浆液池内的浆液通过搅拌机搅拌后,再通过注浆泵和混合器的作用后,通过注浆芯管10溢出,首先注浆时,注浆芯管10溢出的浆液通过注浆孔12溢出,进行下层注浆,然后松开两个第二螺栓组件,使第一卡箍16和第二卡箍17均松开,此时硅橡胶套18不再对注浆芯管进行摩擦限位,以及不再对注浆套管11密封,将注浆芯管10上移,然后重新将上紧两个第二螺栓组件,则第一卡箍16和第二卡箍17上的挤压柱19挤压硅橡胶套18,从固定环15和内环20之间的间隙挤出的硅橡胶套18于于注浆芯管的表面进行挤压,从而对注浆套管11起到密封的作用,而从若干挤出孔挤出的硅橡胶套18于注浆芯管10的表面同样进行挤压,进一步提高摩擦限位作用。
进一步的,注浆管7上安装有硬密封球阀8,可以对注浆液进行调节和控制。
进一步的,输出管5和注浆管7上分别安装有压力表9,用于注浆时的压力显示,便于调节。
进一步的,所述注浆套管11的上部和密封限位套13的下部分别固定连接有凸起翻边,位于注浆套管11和密封限位套13上的凸起翻边通过第一螺栓组件14相固定连接,便于安装和拆卸。
注浆套管11的上部的边缘连接有向上突起的翻边,密封限位套13的下部边缘也连接有向上突起的翻边,注浆套管11的上部的翻边伸入到密封限位套13的下部的翻边的凹槽内二者相互匹配,周圈通过若干个第一螺栓组件14相固定连接。
进一步的,所述注浆套管11的底端呈锥形形状,使注浆套管11进入长钻孔时时不易受阻。
进一步的,所述内环20的下部和固定环15的上部之间间隙为10-50mm。

Claims (6)

1.一种煤矿水害防治装置,其特征在于:包括浆液池(1)、搅拌机(2)和注浆泵(3);所述搅拌机(2)的搅拌部伸入至浆液池(1)内,注浆泵(3)与浆液池(1)之间通过输入管(4)连接,注浆泵(3)还连接有输出管(5),输出管(5)的终端连接有混合器(6),混合器(6)连接有注浆管(7),注浆管(7)的终端连接有竖直设置的注浆芯管(10),所述注浆芯管(10)的外侧套设有竖直设置的注浆套管(11),所述注浆套管(11)的侧壁及底部均匀开设有若干注浆孔(12),注浆套管(11)的顶部固定连接有密封限位套(13),密封限位套(13)的顶部开孔,注浆管(7)的出液端穿过密封限位套(13)的顶部开孔并与注浆芯管(10)连接,注浆套管(11)的上部固定连接有位于密封限位套(13)内的固定环(15),所述密封限位套(13)的内部上侧设置有位置与固定环(15)相对应的且位于固定环(15)上部的内环(20),所述密封限位套(13)的上部和内环(20)的上部通过一体成型的环接板相固定连接,所述密封限位套(13)与固定环(15)和内环(20)之间的间隙中设置有硅橡胶套(18);位于内环(20)和固定环(15)位置处的密封限位套(13)的外侧面套接有第一卡箍(16)和第二卡箍(17),第一卡箍(16)和第二卡箍(17)的内表面分别固定连接有若干挤压柱(19),与挤压柱(19)相对应的密封限位套(13)的表面开设有容纳挤压柱(19)穿过的通孔,与第一卡箍(16)位置相对应的内环(20)的表面上均匀开设有若干挤出孔,与第二卡箍(16)位置相对应的固定环(15)的表面上均匀开设有若干挤压柱(19)穿过的挤出孔,所述第一卡箍(16)和第二卡箍(17)的连接端分别通过第二螺栓组件相连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿水害防治装置,其特征在于:所述注浆管(7)上安装有硬密封球阀(8)。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤矿水害防治装置,其特征在于:所述输出管(5)和注浆管(7)上分别安装有压力表(9)。
4.根据权利要求1或2所述的一种煤矿水害防治装置,其特征在于:所述注浆套管(11)的上部和密封限位套(13)的下部分别固定连接有凸起翻边,位于注浆套管(11)和密封限位套(13)上的凸起翻边通过第一螺栓组件(14)相固定连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种煤矿水害防治装置,其特征在于:所述注浆套管(11)的底端呈锥形形状。
6.根据权利要求1或2所述的一种煤矿水害防治装置,其特征在于:所述内环(20)的下部和固定环(15)的上部之间间隙为10-50mm。
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