CN110145340A - 一种煤层裂隙注浆封堵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层裂隙注浆封堵装置，涉及采矿领域，本发明的裂隙内封堵机构的端部能够伸入煤层裂隙内部，对煤层内部的裂隙进行封堵，同时，裂隙外封堵机构能够对煤层的外表面进行高压喷涂并对煤层的外表面裂隙进行涂覆一层封堵浆液，在煤层的外表面形成防护层，这样，本发明不仅可以对裂缝内部进行注浆封堵，而且，还可以对裂缝的外部形成防护层，并且在形成防护层时，先利用高压喷涂的方式将缝隙涂好，再在外部形成防护层，并以防护网进行防护，有效提高裂隙封堵效果，实现对煤层裂缝的双层防护。
Description
技术领域
本发明涉及采矿领域，特别涉及一种煤层裂隙注浆封堵装置。
背景技术
在煤矿开采的过程中，由于开采时的振动和，矿坑逐渐扩大，导致支撑不稳，很容易使煤层产生裂缝，而煤层产生裂缝后会存储甲烷，很容易给工人带来危险，同时也会导致煤层不稳，同时裂缝也可能储存空气，当温度过高时会发生自燃现象。现有开矿过程并没有单独的煤层裂缝封堵装置，一般都是在煤层上设置支撑，再通过补水来填充裂缝，但是这种方式，只能解决片面的问题，煤矿基坑的不稳定性依然存在，而且水在经过煤层裂缝时可能会扩张裂缝，同时，即使采用注浆的方式进行封堵，如果注浆压力过大，则也容易导致裂缝扩张，加剧裂缝情况。
因此，本发明提供了一种煤层裂隙注浆封堵装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤层裂隙注浆封堵装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种煤层裂隙注浆封堵装置，包括底座、混浆注浆设备、裂隙内封堵机构和裂隙外封堵机构，其中，所述底座上固定设置有所述混浆注浆设备，其特征在于，所述混浆注浆设备的输出端连接设置有接头，所述接头上可更换的连接设置有所述裂隙内封堵机构和裂隙外封堵机构中的其中一个；
所述裂隙内封堵机构的端部能够伸入煤层裂隙内部，以便对煤层内部的裂隙进行封堵；
所述裂隙外封堵机构能够对煤层的外表面进行高压喷涂并对煤层的外表面裂隙进行涂覆一层封堵浆液，以便在煤层的外表面形成防护层。
进一步，作为优选，所述裂隙内封堵机构包括内注浆管、探针、卡头和气压接头，其中，所述接头上可拆卸的连接设有内注浆管，且内注浆管的末端连接有探针，所述探针的顶部设置有与内注浆管连接的卡头，所述探针侧面连接有气压接头，所述探针的底端套接有针头，所述针头能够伸入煤层裂隙内部。
进一步，作为优选，所述气压接头连接至高压泵，所述针头的后端还连接设置有与前端连接的卸气管，所述泄气管固定设置在针头本体的侧壁的轴向凹槽内，所述针头本体的前端设置有锥形扩散段，所述锥形扩散段的前端面为倾斜面，且该倾斜面与所述针头本体的中心轴线呈一非直角夹角，所述锥形扩散段的内壁上设置有与所述轴向凹槽连通的卸压通孔，该卸压通孔内设置有单向阀，所述单向阀与所述泄气管连通，且所述单向阀在一定压力下允许气体流向煤层外侧，所述针头本体的中心孔为喷射孔。
进一步，作为优选，所述裂隙外封堵机构包括外封堵连接座、增压头、防护座、高压喷涂机构和防护网铺设机构，其中，所述外封堵连接座采用注浆管连接至所述接头，所述外封堵连接座上固定连接有增压头，所述增压头的底部出料口连接至所述防护座的中部，所述防护座的前侧设置有与所述增压头的侧部出口连接的所述高压喷涂机构，所述防护座的后侧为防护层形成腔，所述防护座的前侧为喷涂腔，且所述防护层形成腔与喷涂腔之间设置有隔板，所述防护座的后侧还设置有所述防护网铺设机构。
进一步，作为优选，所述防护网铺设机构包括防护网卷、防护网导向轮，其中，所述防护网卷安装在所述防护座上端，所述防护网卷上绕设的防护网经过所述防护网导向轮绕设后能够将防护网铺设在所述防护座形成的防护层外表面上，所述高压喷涂机构包括多个高压喷头。
进一步，作为优选，所述混浆注浆设备包括物料仓，所述底座的顶部架设有物料仓，所述物料仓的顶部设有搅拌箱，所述搅拌箱的顶部焊接有混合仓，所述混合仓的顶部开设有胶体进入斗和砂石进入斗，所述搅拌箱的一侧插接有输料管，且输料管的末端插在物料仓侧面，所述物料仓的顶部上且位于搅拌箱的一侧设有电机，且电机的驱动端连接有绞龙，所述底座设有第一气管和第二气管，且第一气管和第二气管的顶端插入物料仓内，所述物料仓的侧面安装所述接头。
进一步，作为优选，所述卡头上开设有一组方向相反的不完全凹槽，所述气压接头内设有对接片，所述针头的末端削切呈斜口状。
进一步，作为优选，所述绞龙内设有一根驱动轴，且驱动轴和电机相连，所述驱动轴上焊接有螺旋片，且混合仓的底端和绞龙相通。
进一步，作为优选，所述底座内设置有气泵，并且气泵的输出端套接有三通阀，所述底座内气泵通过三通阀分别和第一气管和第二气管对接。
进一步，作为优选，所述输料管、第一气管、第二气管以及内注浆管内均设有单向阀。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的裂隙内封堵机构的端部能够伸入煤层裂隙内部，对煤层内部的裂隙进行封堵，同时，裂隙外封堵机构能够对煤层的外表面进行高压喷涂并对煤层的外表面裂隙进行涂覆一层封堵浆液，在煤层的外表面形成防护层，这样，本发明不仅可以对裂缝内部进行注浆封堵，而且，还可以对裂缝的外部形成防护层，并且在形成防护层时，先利用高压喷涂的方式将缝隙涂好，再在外部形成防护层，并以防护网进行防护，有效提高裂隙封堵效果；
2、与现有技术相比，本方案通过对煤层裂缝中填充胶石混合物，以保证煤层的整体性，防止煤尘裂缝中存有甲烷或空气，导致煤尘爆炸或者自燃，也防止煤层由于断裂而导致坍塌，有效的预防矿难发生，该胶石混合物中的石子相当于混凝土中的石子，而胶相当于水泥，当胶石混合物注入到煤层缝隙中时，胶水会略微膨胀，将缝隙中的各个拐角处完全填充，使整体性更强，而石子由于胶水的作用，产生一个整体，使硬度更高，起到支撑作用。
3、与现有技术相比，本方案中通过混合仓倒进石子和胶水，再通过电机带动绞龙转动，使石子和胶水充分混合均匀，再通过输尿管将混合物注入到物料仓里，最后通过对物料仓内进行加压时，混合物通过内注浆管，将探针插入煤层缝隙中，这样混合物就会注入到煤层缝隙中，进行填充，该设备结构简单，操作便捷，便于携带，适用性广，有效的减少矿难的发生，同时提高煤层的整体强度，也有利于开发，不用担心安全问题。
附图说明
图1为一种煤层裂隙注浆封堵装置的结构示意图；
图2为一种煤层裂隙注浆封堵装置中绞龙内部结构示意图；
图3为一种煤层裂隙注浆封堵装置中探针示意图。
图4为一种煤层裂隙注浆封堵装置的裂隙外封堵机构结构示意图；
图5为一种煤层裂隙注浆封堵装置的探针内部结构示意图；
图6为一种煤层裂隙注浆封堵装置的探针截面结构示意图；。
具体实施方式
参照图1-6，一种煤层裂隙注浆封堵装置，包括底座7、混浆注浆设备、裂隙内封堵机构和裂隙外封堵机构，其中，所述底座7上固定设置有所述混浆注浆设备，其特征在于，所述混浆注浆设备的输出端连接设置有接头13，所述接头13上可更换的连接设置有所述裂隙内封堵机构和裂隙外封堵机构中的其中一个；
所述裂隙内封堵机构的端部能够伸入煤层裂隙内部，以便对煤层内部的裂隙进行封堵；所述裂隙外封堵机构能够对煤层的外表面进行高压喷涂并对煤层的外表面裂隙进行涂覆一层封堵浆液，以便在煤层的外表面形成防护层。
在本实施例中，所述裂隙内封堵机构包括内注浆管12、探针11、卡头17和气压接头18，其中，所述接头13上可拆卸的连接设有内注浆管12，且内注浆管12的末端连接有探针11，所述探针11的顶部设置有与内注浆管连接的卡头17，所述探针11侧面连接有气压接头18，所述探针11的底端套接有针头19，所述针头能够伸入煤层裂隙内部。
作为较佳的实施例，所述气压接头连接至高压泵，所述针头19的后端还连接设置有与前端连接的卸气管190，所述泄气管190固定设置在针头本体191的侧壁的轴向凹槽192内，所述针头本体的前端设置有锥形扩散段195，所述锥形扩散段195的前端面为倾斜面，且该倾斜面与所述针头本体的中心轴线呈一非直角夹角，所述锥形扩散段的内壁上设置有与所述轴向凹槽连通的卸压通孔，该卸压通孔内设置有单向阀194，所述单向阀与所述泄气管连通，且所述单向阀194在一定压力下允许气体流向煤层外侧，所述针头本体的中心孔为喷射孔196。
其中，所述裂隙外封堵机构包括外封堵连接座20、增压头21、防护座27、高压喷涂机构和防护网铺设机构，其中，所述外封堵连接座20采用注浆管连接至所述接头，所述外封堵连接座上固定连接有增压头21，所述增压头的底部出料口28连接至所述防护座27的中部，所述防护座的前侧设置有与所述增压头的侧部出口连接的所述高压喷涂机构，所述防护座的后侧为防护层形成腔25，所述防护座的前侧为喷涂腔26，且所述防护层形成腔25与喷涂腔26之间设置有隔板29，所述防护座27的后侧还设置有所述防护网铺设机构。
在本发明中，所述防护网铺设机构包括防护网卷22、防护网导向轮23，其中，所述防护网卷安装在所述防护座上端，所述防护网卷上绕设的防护网24经过所述防护网导向轮23绕设后能够将防护网铺设在所述防护座形成的防护层外表面上，所述高压喷涂机构包括多个高压喷头30。
其中，所述混浆注浆设备包括物料仓6，所述底座7的顶部架设有物料仓6，所述物料仓6的顶部设有搅拌箱4，所述搅拌箱4的顶部焊接有混合仓3，所述混合仓3的顶部开设有胶体进入斗1和砂石进入斗2，所述搅拌箱4的一侧插接有输料管5，且输料管5的末端插在物料仓6侧面，所述物料仓6的顶部上且位于搅拌箱4的一侧设有电机9，且电机9的驱动端连接有绞龙8，所述底座7设有第一气管10和第二气管14，且第一气管10和第二气管14的顶端插入物料仓6内，所述物料仓6的侧面安装所述接头13，本发明的探针放置在煤层缝隙中的，使用时将探针11插入到缝隙中即可，内注浆管12保证探针11可以随意移动而不会收到约束，接头13是一个连接件，卡头17是用来连接内注浆管12的，气压接头18是用来连接气泵的，目的是增大压力，针头19是一个导向部件，目的是使胶石混合物能深入裂缝。
所述卡头17上开设有一组方向相反的不完全凹槽，所述气压接头18内设有对接片，所述针头19的末端削切呈斜口状，该设计的作用是使连接更加牢固，对接片抵触气泵输气管，防止堵塞，削切成斜口状的目的是防止煤渣堵塞针头19，同时也是为了使胶石混合物能够快速注入。
所述绞龙8内设有一根驱动轴15，且驱动轴15和电机9相连，所述驱动轴15上焊接有螺旋片16，且混合仓3的底端和绞龙8相通，电机9带动驱动轴15转动，驱动轴15在转动时，带动螺旋片16转动，进行混合。所述底座7内设置有气泵，并且气泵的输出端套接有三通阀，所述底座7内气泵通过三通阀分别和第一气管10和第二气管14对接。所述输料管5、第一气管10、第二气管14以及内注浆管12内均设有单向阀。
工作原理：本发明为一种煤层裂隙注浆封堵装置，使用时将使用时将石子从砂石进入斗2倒入，将胶水从胶体进入斗倒入，此时启动电机9，电机9带动绞龙8中的驱动轴15转动，驱动轴15在转动的过程中带动螺旋片16转动，将石子和胶水进行充分混合，混合后的石子和胶水，通过输料管5进入到物料仓6中，此时将探针11上的针头19插入煤层裂缝中，在启动底座7内部的气泵，气泵通过第一气管10和第二气管14向物料仓6内注入高压气体，胶石混合物就会通过内注浆管12到达针头19紧接着进入煤层缝隙中进行填充，代替煤层缝隙中原来的甲烷或空气，防止煤层缝隙中由于甲烷浓度过高而导致工人发生危险，同时也提高了煤层的整体强度，防止坍塌。在对煤层的裂缝内部进行填充封堵完成后，将裂隙内封堵机构卸下，安装好裂隙外封堵机构，向裂隙外封堵机构的防护座内注入封堵浆液，而且，高压喷头先对煤层表面进行高压喷涂，然后，在防护座的后端形成防护层，并利用防护网进行防护固定好，实现煤层裂缝的双层防护。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤层裂隙注浆封堵装置，包括底座(7)、混浆注浆设备、裂隙内封堵机构和裂隙外封堵机构，其中，所述底座(7)上固定设置有所述混浆注浆设备，其特征在于，所述混浆注浆设备的输出端连接设置有接头(13)，所述接头(13)上可更换的连接设置有所述裂隙内封堵机构和裂隙外封堵机构中的其中一个；
所述裂隙内封堵机构的端部能够伸入煤层裂隙内部，以便对煤层内部的裂隙进行封堵；
所述裂隙外封堵机构能够对煤层的外表面进行高压喷涂并对煤层的外表面裂隙进行涂覆一层封堵浆液，以便在煤层的外表面形成防护层。
2.根据权利要求1所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述裂隙内封堵机构包括内注浆管(12)、探针(11)、卡头(17)和气压接头(18)，其中，所述接头(13)上可拆卸的连接设有内注浆管(12)，且内注浆管(12)的末端连接有探针(11)，所述探针(11)的顶部设置有与内注浆管连接的卡头(17)，所述探针(11)侧面连接有气压接头(18)，所述探针(11)的底端套接有针头(19)，所述针头能够伸入煤层裂隙内部。
3.根据权利要求1所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述气压接头连接至高压泵，所述针头(19)的后端还连接设置有与前端连接的卸气管(190)，所述泄气管(190)固定设置在针头本体(191)的侧壁的轴向凹槽(192)内，所述针头本体的前端设置有锥形扩散段(195)，所述锥形扩散段(195)的前端面为倾斜面，且该倾斜面与所述针头本体的中心轴线呈一非直角夹角，所述锥形扩散段的内壁上设置有与所述轴向凹槽连通的卸压通孔，该卸压通孔内设置有单向阀(194)，所述单向阀与所述泄气管连通，且所述单向阀(194)在一定压力下允许气体流向煤层外侧，所述针头本体的中心孔为喷射孔(196)。
4.根据权利要求3所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述裂隙外封堵机构包括外封堵连接座(20)、增压头(21)、防护座(27)、高压喷涂机构和防护网铺设机构，其中，所述外封堵连接座(20)采用注浆管连接至所述接头，所述外封堵连接座上固定连接有增压头(21)，所述增压头的底部出料口(28)连接至所述防护座(27)的中部，所述防护座的前侧设置有与所述增压头的侧部出口连接的所述高压喷涂机构，所述防护座的后侧为防护层形成腔(25)，所述防护座的前侧为喷涂腔(26)，且所述防护层形成腔(25)与喷涂腔(26)之间设置有隔板(29)，所述防护座(27)的后侧还设置有所述防护网铺设机构。
5.根据权利要求3所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述防护网铺设机构包括防护网卷(22)、防护网导向轮(23)，其中，所述防护网卷安装在所述防护座上端，所述防护网卷上绕设的防护网(24)经过所述防护网导向轮(23)绕设后能够将防护网铺设在所述防护座形成的防护层外表面上，所述高压喷涂机构包括多个高压喷头(30)。
6.根据权利要求3所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述混浆注浆设备包括物料仓(6)，所述底座(7)的顶部架设有物料仓(6)，所述物料仓(6)的顶部设有搅拌箱(4)，所述搅拌箱(4)的顶部焊接有混合仓(3)，所述混合仓(3)的顶部开设有胶体进入斗(1)和砂石进入斗(2)，所述搅拌箱(4)的一侧插接有输料管(5)，且输料管(5)的末端插在物料仓(6)侧面，所述物料仓(6)的顶部上且位于搅拌箱(4)的一侧设有电机(9)，且电机(9)的驱动端连接有绞龙(8)，所述底座(7)设有第一气管(10)和第二气管(14)，且第一气管(10)和第二气管(14)的顶端插入物料仓(6)内，所述物料仓(6)的侧面安装所述接头(13)。
7.根据权利要求6所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述卡头(17)上开设有一组方向相反的不完全凹槽，所述气压接头(18)内设有对接片，所述针头(19)的末端削切呈斜口状。
8.根据权利要求6所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述绞龙(8)内设有一根驱动轴(15)，且驱动轴(15)和电机(9)相连，所述驱动轴(15)上焊接有螺旋片(16)，且混合仓(3)的底端和绞龙(8)相通。
9.根据权利要求6所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述底座(7)内设置有气泵，并且气泵的输出端套接有三通阀，所述底座(7)内气泵通过三通阀分别和第一气管(10)和第二气管(14)对接。
10.根据权利要求6所述的一种煤层裂隙注浆封堵装置，其特征在于：所述输料管(5)、第一气管(10)、第二气管(14)以及内注浆管(12)内均设有单向阀。
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-
2019
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|---|---|---|---|---|
| CN101050696A (zh) * | 2007-05-10 | 2007-10-10 | 河南理工大学 | 囊袋式注浆封孔装置及其封孔方法 |
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