CN110630292A - 一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置及方法 - Google Patents

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刘少伟
贾后省
马保平
付孟雄
杨云飞
高建军
郭胜
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    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete

Abstract

本发明属于煤矿开采围岩控制技术领域，具体涉及一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置及方法；解决了现有技术密封、注浆效果不好以及施工复杂等技术问题；主要包括注浆管、扳手、螺母、套管、密封套、垫片、尾端接头、鸭嘴阀和尾端保护管，注浆管的一端设有外螺纹，所述螺母通过所述外螺纹与注浆管螺接，扳手套接在螺母外部，注浆管的另一端与尾端接头固定连接，所述尾端保护管固定在尾端接头上，所述鸭嘴阀套装在尾端接头上并且完全处在尾端保护管内部；套管、密封套、垫片依次套装在螺母与尾端接头之间的注浆管的外壁上；本发明封孔效果好、注浆工艺简单、可防止浆液回流、成本低、注浆速度快，并可被广泛推广运用的松软破碎煤岩体封孔注浆加固装置。

Description

一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置及方法
技术领域
本发明属于煤矿开采围岩控制技术领域，具体涉及一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置及方法。
背景技术
矿井建设中常遇到软弱、破碎等不良地质条件，给井下围岩治理带来了很大的困难，主要体现在井下支护方面，严重影响着煤矿安全高效生产，注浆是解决诸类难题的重要手段，广泛应用于加固、岩体失稳等多个领域。传统的各式各样的注浆器材多适用于地面，部分专用于井下注浆的装置也由于不能很好的封孔、施工复杂等因素，注浆效果并不好，因而无法在松软破碎煤岩体方面取得广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术记载的上述缺陷或不足，提供一种封孔效果好、注浆工艺简单、可防止浆液回流、成本低、注浆速度快，并可被广泛推广运用的松软破碎煤岩体封孔注浆加固装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：包括注浆管、扳手、螺母、套管、密封套、垫片、尾端接头、鸭嘴阀和尾端保护管，注浆管的一端设有外螺纹，螺母通过所述外螺纹与注浆管螺接，扳手套在螺母外部，注浆管的另一端与尾端接头固定连接；尾端保护管固定在尾端接头上且两者轴心重合，鸭嘴阀套在尾端接头的一端并且完全处在尾端保护管内部；套管、密封套、垫片套装在螺母与尾端接头之间的注浆管上且套管与螺母相邻。
优选的，所述垫片的数量至少为4个，相邻的两个垫片之间设置有一个密封套。
优选的，所述密封套由弹性材料制成，一体成型且左右对称，密封套的直径从中间向两端逐渐减小且两端分别设置有环状凸起。
优选的，所述弹性材料为橡胶。
优选的，尾端接头由圆环连接件和短管组成；短管的一端与圆环连接件的一侧焊接，另一端并列设有两个圆环槽；圆环连接件的另一侧与注浆管焊接，并且短管、圆环连接件、注浆管三者的轴心重合。
优选的，套管、垫片、尾端保护管、圆环连接件的外径均与密封套的最大外径相等。
优选的，鸭嘴阀为一体成型结构，由橡胶制成，包括鸭嘴部和圆柱形底部，圆柱形底部内壁上设有两道圆环凸条。
优选的，注浆管的外螺纹段设有互为对称的平面段，在对该封孔注浆装置进行固定或者取放时，该平面段可作为与固定装置或夹具的接触点，可有效避免固定装置或夹具对外螺纹的损伤。
优选的，所述扳手由圆柱形套头和把手组成，把手的数量为两个，两个把手对称固定在圆柱形套头的外壁上，圆柱形套头的一端中央开设有凹槽，该凹槽的形状和尺寸与螺母相匹配，并且在凹槽的底部中央开设有贯穿圆柱形套头的圆孔，该圆孔的直径与注浆管的外径相当。
本发明的使用方法包括如下步骤：
第一步：确定具体的注浆位置，打设与本发明外径相匹配的注浆钻孔；
第二步：检查本发明装置完好后，塞进已打好的注浆钻孔中；
第三步：通过扳手2转动螺母3，螺母向注浆管1尾端方向旋进并推动套管运动，套管运动过程中对密封套进行挤压，密封套受到挤压，中部向外凸起，此时密封套5与钻孔壁紧紧接触，实现封孔；
第四步：把注浆管1与注浆泵接头相连接，开始注浆，待注浆结束后断开与注浆泵接头所连接的注浆管1，此时在尾端接头上套接的鸭嘴阀会在内部压力的作用下自动关闭，整个封孔注浆过程至此结束。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、封孔效果好：本发明套装在注浆管壁外的密封套具有良好的膨胀性，在使用过程中，转动扳手，扳手带动注浆管上的螺母转动，螺母向注浆管1尾端方向旋进，同时推动套管运动，套管运动过程中对密封套进行挤压，使密封套压缩变形，变形的密封套与孔壁紧密接触，从而起到良好的封孔效果；
2、可防止浆液回流：鸭嘴阀在注浆时会受到浆料的冲击而打开，注浆结束后，在煤岩体内部压力的作用下，鸭嘴阀自动关闭，浆液不会反流；
3、成本低：本发明所用材料为普通钢管以及一些橡胶材料等，制作成本非常低；
4、注浆工艺简单、速度快：本发明的注浆管可直接与注浆泵相连接，使用时只需将发明装置送入事先打好的与装置外径所匹配的钻孔中，随后直接注浆即可；本发明注浆管十分通透，中间没有任何止浆结构。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为图1的B-B剖视图；
图3为本发明的部分组件的结构示意图；
图中：1、注浆管；2、扳手；3、螺母；4、套管；5、密封套；6、垫片；7、尾端接头；8、鸭嘴阀；9、尾端保护管。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，一种松软煤岩体封孔注浆装置，包括注浆管1，注浆管1是中空钢管，其左端设有外螺纹，螺母3螺接在注浆管1的外螺纹段；尾端接头7由圆环连接件和短管组成，短管的一端与圆环连接件焊接，另一端并列设有两个圆环槽；尾端接头7通过圆环连接件的另一侧焊接在注浆管1的右端并且短管、圆环连接件、注浆管三者的轴心重合；尾端保护管9套设在尾端接头7外围并且一端与圆环连接件焊接；鸭嘴阀8为一体成型结构，由橡胶制成，包括鸭嘴部和圆柱形底部，圆柱形底部内壁上设有两道圆环凸条；鸭嘴阀8套接在尾端接头7上并且完全处于尾端保护管9内部，鸭嘴阀8上的圆环凸条卡接在尾端接头7上的圆环槽内，实现鸭嘴阀8与尾端接头7牢固且密封连接；注浆管1处在螺母3至尾端接头7之间的部分外围，从左至右依次设有套管4和垫片6，垫片6的数量为15个，相邻的两个垫片6之间分别设置一个密封套5；密封套5由弹性材料制成，一体成型且左右对称，密封套5的直径从中间向两端逐渐减小且两端分别设置有环状凸起，在外力挤压下，可膨胀变形；扳手2由圆柱形套头和把手组成，把手的数量为2个，两个把手对称固定在圆柱形套头的外壁上，圆柱形套头的一端中央开设有凹槽，该凹槽的形状和尺寸与螺母3相匹配，并且在凹槽的底部中央开设有贯穿圆柱形套头的圆孔，该圆孔的直径与注浆管的外径相当，扳手2通过凹槽与螺母3套接；套管4、垫片6、尾端保护管9、圆环连接件的外径均与密封套5的最大外径相等。
进一步，在注浆管1的外螺纹段，设有互为对称的平面段，在对该封孔注浆装置进行固定或者取放时，该平面段可作为与固定装置或夹具的接触点，可有效避免固定装置或夹具对外螺纹的损伤。
本发明的使用方法如下：
第一步：确定具体的注浆位置，打设与本发明外径相匹配的注浆钻孔；
第二步：检查本发明装置完好后，塞进已打好的注浆钻孔中；
第三步：通过扳手2转动螺母3，螺母向注浆管1尾端方向旋进并推动套管运动，套管运动过程中对密封套进行挤压，密封套受到挤压，中部向外凸起，此时密封套5与钻孔壁紧紧接触，实现封孔；
第四步：把注浆管1与注浆泵接头相连接，开始注浆，待注浆结束后断开与注浆泵接头所连接的注浆管1，此时在尾端接头上套接的鸭嘴阀会在内部压力的作用下自动关闭，整个封孔注浆过程至此结束。
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)

1.一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：包括注浆管（1）、扳手（2）、螺母（3）、套管（4）、密封套（5）、垫片（6）、尾端接头（7）、鸭嘴阀（8）和尾端保护管（9），注浆管（1）的一端设有外螺纹，所述螺母（3）通过所述外螺纹与注浆管（1）螺接，扳手（2）套在螺母（3）外部，注浆管（1）的另一端与尾端接头（7）固定连接；所述尾端保护管（9）固定在尾端接头（7）上且两者轴心重合，所述鸭嘴阀（8）套在尾端接头（7）的一端并且完全处在尾端保护管（9）内部；套管（4）、密封套（5）、垫片（6）套装在螺母（3）与尾端接头（7）之间的注浆管（1）上并且套管（4）与螺母（3）相邻。
2.根据权利要求1所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：所述垫片（6）的数量至少为4个，相邻的两个垫片（6）之间设置有一个密封套（5）。
3.根据权利要求2所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：所述密封套（5）由弹性材料制成，一体成型且左右对称，密封套（5）的直径从中间向两端逐渐减小且两端分别设置有环状凸起。
4.根据权利要求3所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：所述弹性材料为橡胶。
5.根据权利要求4所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：尾端接头（7）由圆环连接件和短管组成；短管的一端与圆环连接件的一侧焊接，另一端并列设有两个圆环槽；圆环连接件的另一侧与注浆管（1）焊接，并且短管、圆环连接件、注浆管（1）三者的轴心重合。
6.根据权利要求5所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：套管（4）、垫片（6）、尾端保护管（9）、圆环连接件的外径均与密封套（5）的最大外径相等。
7.根据权利要求1所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：鸭嘴阀（8）为一体成型结构，由橡胶制成，包括鸭嘴部和圆柱形底部，圆柱形底部内壁上设有两道圆环凸条。
8.根据权利要求1所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：注浆管（1）的外螺纹段设有互为对称的平面段。
9.根据权利要求1所述的一种破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：所述扳手（2）由圆柱形套头和把手组成，把手的数量为两个，两个把手对称固定在圆柱形套头的外壁上，圆柱形套头的一端中央开设有凹槽，该凹槽的形状和尺寸与螺母（3）相匹配，并且在凹槽的底部中央开设有贯穿圆柱形套头的圆孔，该圆孔的直径与注浆管的外径相当。
10.根据权利要求1-9任一所述的破碎煤岩体封孔注浆加固装置，其特征在于：所述破碎煤岩体封孔注浆加固装置的使用方法包括如下步骤：
①：确定具体的注浆位置，打设与所述破碎煤岩体封孔注浆加固装置外径相匹配的注浆钻孔；
②：检查所述破碎煤岩体封孔注浆加固装置完好后，塞进已打好的注浆钻孔中；
③：通过扳手（2）转动螺母（3），螺母（3）向注浆管（1）尾端方向旋进并推动套管（4）运动，套管（4）运动过程中对密封套（5）进行挤压，密封套（5）受到挤压，中部向外凸起，此时密封套（5）与钻孔壁紧紧接触，实现封孔；
④：把注浆管（1）与注浆泵接头相连接，开始注浆，待注浆结束后断开与注浆泵接头所连接的注浆管（1），此时在尾端接头（7）上套接的鸭嘴阀（8）会在内部压力的作用下自动关闭，整个封孔注浆过程至此结束。
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