CN111927388A - 一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置 - Google Patents

一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，本发明在注浆封堵裂隙时，高压注浆设备先向注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得循环泵入机构通过辅助进浆管向注浆管内注入第i+1封堵浆液，通过辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；之后利用高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；其中，i为大于等于1且小于N‑1的自然数，本发明一开始采用较低浓度或者粘度的浆液进行注浆，之后逐步增大浓度或者粘度，可以有效的提高注浆封堵能力，保证封堵效果。

Description

一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置
技术领域
本发明具体是一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，涉及注浆封堵相关领域。
背景技术
目前，对于覆岩离层注浆技术来说，其一般是利用压力泵将浆液通过注浆管注入到关键层下的离层内，浆液沉淀后形成饱和压实体，从而对上部的关键层进行支撑，形成离层区充填体，保证上部岩层以及地面不发生破坏与变形。目前的注浆装置一般是利用压力泵直接泵入，这种泵入方式虽然能够实现对裂隙的封堵，但是，对于一些细小的裂隙来说，如果采用较高浓度或者粘度的浆液注浆，则会导致细小裂缝内难以进入的问题，而如果采用浓度或粘度较低的浆液注入，则对于一些较大的缝隙来说，难以有效快速的实现封堵，而且，浓度较低会使得封堵后由于沉积作用而使得封堵效果下降，影响封堵能力。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置。
本发明是这样实现的，构造一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其包括高压注浆设备、注浆管、辅助进浆管、辅助出浆管和循环泵入机构，其中，所述注浆管伸入待注浆封堵裂隙部位的钻孔内，所述钻孔的外端侧与所述注浆管之间设置有密封机构，所述注浆管与所述高压注浆设备连接，其特征在于，所述注浆管内还穿设有至少一个所述辅助进浆管，所述注浆管内还穿设有至少一个所述辅助出浆管，所述辅助进浆管和辅助出浆管均连接至所述循环泵入机构；还包括注浆控制器，所述注浆控制器构设为满足以下条件：
在注浆封堵裂隙时，所述高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；之后利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数。
进一步，作为优选，还包括封堵浆液供给存储设备，所述封堵浆液供给存储设备内存储有N种不同浓度或者粘度的封堵浆液。
进一步，作为优选，所述辅助进浆管的端部伸入所述注浆管的最内端，所述辅助出浆管的端部伸入所述注浆管的朝向所述钻孔端口的外端侧。
进一步，作为优选，所述密封机构处设置有圆周阵列的四个穿孔，其中两个相对布置的穿孔为进液管穿孔，另外两个相对布置的穿孔为出液管穿孔，所述辅助出浆管布置在所述出液管穿孔内，所述辅助进浆管布置在所述进液管穿孔内。
进一步，作为优选，所述高压注浆设备包括第一注浆泵、增压泵，其中，所述第一注浆泵与所述增压泵串联连接，所述第一注浆泵和增压泵处均设置有压力表。
进一步，作为优选，所述循环泵入机构包括循环泵站、循环泵机组、第一泵入连接管、第二泵入连接管、第一泵出连接管、第二泵出连接管，其中，所述循环泵站的输入端与浆液供给存储设备连通，所述循环泵站的输出端连接至所述循环泵机组，所述循环泵机组的一端通过并联的所述第一泵入连接管、第二泵入连接管分别连接至两个所述辅助进浆管，两个所述辅助出浆管分别采用两个并联设置的第一泵出连接管、第二泵出连接管连接至所述循环泵机组的另一端。
进一步，作为优选，所述密封机构包括膨胀密封套、膨胀液注入孔和多孔膨胀垫，其中，所述膨胀密封套套设在所述注浆管上，且位于所述钻孔的端部的密封槽内，所述膨胀密封套的外侧设置有套设在所述注浆管上的所述多孔膨胀垫，所述多孔膨胀垫的外侧设置有刚性密封座，所述刚性密封座上设置有与所述多孔膨胀垫和膨胀密封套连通的所述膨胀液注入孔。
进一步，作为优选，封堵浆液为水泥浆液、水玻璃浆液、粉煤灰浆或者其任意组合的混合浆液。
进一步，作为优选，所述辅助进浆管与辅助出浆管的内径相同，且所述注浆管的内径至少为所述辅助进浆管或辅助出浆管外径的三倍。
进一步，本发明还提供了一种利用本发明所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置进行封堵裂隙的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)将注浆主管、辅助进浆管与辅助出浆管分别安装于钻孔内；
(2)向注浆管内泵入清水，冲洗注浆管以及注浆通道，然后将密封结构安装并膨胀密封固定好，连接好高压注浆设备和循环泵入机构；
(3)利用高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+封堵浆液的浓度或者粘度；
(4)利用所述高压注浆设备对第i+封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；
其中，i为大于等于且小于N-的自然数，且第i+封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数。
本发明具有如下优点：本发明提供的一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，与同类型设备相比，具有如下优点：
本发明所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，在注浆封堵裂隙时，所述高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；之后利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数，本发明一开始采用较低浓度或者粘度的浆液进行注浆，之后逐步增大浓度或者粘度，可以有效的提高注浆封堵能力，保证封堵效果。
附图说明
图1是本发明的整体布置的结构示意图；
图2是本发明密封机构处穿孔的布置结构示意图；
图3是本发明的图1中A处放大的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-3对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明通过改进在此提供一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其包括高压注浆设备、注浆管9、辅助进浆管10、辅助出浆管8和循环泵入机构，其中，所述注浆管伸入待注浆封堵裂隙部位的钻孔内，所述钻孔的外端侧与所述注浆管之间设置有密封机构，所述注浆管与所述高压注浆设备连接，其特征在于，所述注浆管内还穿设有至少一个所述辅助进浆管10，所述注浆管内还穿设有至少一个所述辅助出浆管8，所述辅助进浆管和辅助出浆管均连接至所述循环泵入机构；还包括注浆控制器，所述注浆控制器构设为满足以下条件：
在注浆封堵裂隙时，所述高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；之后利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数。
在本实施例中，本发明还包括封堵浆液供给存储设备，所述封堵浆液供给存储设备内存储有N种不同浓度或者粘度的封堵浆液。
所述辅助进浆管10的端部伸入所述注浆管的最内端，所述辅助出浆管8的端部伸入所述注浆管的朝向所述钻孔端口的外端侧。
所述密封机构处设置有圆周阵列的四个穿孔，其中两个相对布置的穿孔为进液管穿孔17，另外两个相对布置的穿孔为出液管穿孔18，所述辅助出浆管8布置在所述出液管穿孔18内，所述辅助进浆管10布置在所述进液管穿孔17内。
所述高压注浆设备包括第一注浆泵16、增压泵14，其中，所述第一注浆泵与所述增压泵串联连接，所述第一注浆泵和增压泵处均设置有压力表15。
所述循环泵入机构包括循环泵站1、循环泵机组2、第一泵入连接管4、第二泵入连接管3、第一泵出连接管5、第二泵出连接管13，其中，所述循环泵站的输入端与浆液供给存储设备连通，所述循环泵站的输出端连接至所述循环泵机组，所述循环泵机组的一端通过并联的所述第一泵入连接管4、第二泵入连接管3分别连接至两个所述辅助进浆管10，两个所述辅助出浆管8分别采用两个并联设置的第一泵出连接管5、第二泵出连接管13连接至所述循环泵机组的另一端。
所述密封机构包括膨胀密封套7、膨胀液注入孔6和多孔膨胀垫11，其中，所述膨胀密封套套设在所述注浆管上，且位于所述钻孔的端部的密封槽内，所述膨胀密封套的外侧设置有套设在所述注浆管上的所述多孔膨胀垫，所述多孔膨胀垫的外侧设置有刚性密封座，所述刚性密封座上设置有与所述多孔膨胀垫11和膨胀密封套连通的所述膨胀液注入孔。
封堵浆液为水泥浆液、水玻璃浆液、粉煤灰浆或者其任意组合的混合浆液。
所述辅助进浆管10与辅助出浆管8的内径相同，且所述注浆管9的内径至少为所述辅助进浆管10或辅助出浆管8外径的三倍。
此外，本发明还提供了一种利用本发明所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置进行封堵裂隙的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)将注浆主管、辅助进浆管10与辅助出浆管8分别安装于钻孔内；
(2)向注浆管内泵入清水，冲洗注浆管以及注浆通道，然后将密封结构安装并膨胀密封固定好，连接好高压注浆设备和循环泵入机构；
(3)利用高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；
(4)利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；
其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数。
本发明所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，在注浆封堵裂隙时，所述高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；之后利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数，本发明一开始采用较低浓度或者粘度的浆液进行注浆，之后逐步增大浓度或者粘度，可以有效的提高注浆封堵能力，保证封堵效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其包括高压注浆设备、注浆管(9)、辅助进浆管(10)、辅助出浆管(8)和循环泵入机构，其中，所述注浆管伸入待注浆封堵裂隙部位的钻孔内，所述钻孔的外端侧与所述注浆管之间设置有密封机构，所述注浆管与所述高压注浆设备连接，其特征在于，所述注浆管内还穿设有至少一个所述辅助进浆管(10)，所述注浆管内还穿设有至少一个所述辅助出浆管(8)，所述辅助进浆管和辅助出浆管均连接至所述循环泵入机构；还包括注浆控制器，所述注浆控制器构设为满足以下条件：
在注浆封堵裂隙时，所述高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；之后利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数。
2.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：还包括封堵浆液供给存储设备，所述封堵浆液供给存储设备内存储有N种不同浓度或者粘度的封堵浆液。
3.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：所述辅助进浆管(10)的端部伸入所述注浆管的最内端，所述辅助出浆管(8)的端部伸入所述注浆管的朝向所述钻孔端口的外端侧。
4.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：所述密封机构处设置有圆周阵列的四个穿孔，其中两个相对布置的穿孔为进液管穿孔(17)，另外两个相对布置的穿孔为出液管穿孔(18)，所述辅助出浆管(8)布置在所述出液管穿孔(18)内，所述辅助进浆管(10)布置在所述进液管穿孔(17)内。
5.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：所述高压注浆设备包括第一注浆泵(16)、增压泵(14)，其中，所述第一注浆泵与所述增压泵串联连接，所述第一注浆泵和增压泵处均设置有压力表(15)。
6.根据权利要求4所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：所述循环泵入机构包括循环泵站(1)、循环泵机组(2)、第一泵入连接管(4)、第二泵入连接管(3)、第一泵出连接管(5)、第二泵出连接管(13)，其中，所述循环泵站的输入端与浆液供给存储设备连通，所述循环泵站的输出端连接至所述循环泵机组，所述循环泵机组的一端通过并联的所述第一泵入连接管(4)、第二泵入连接管(3)分别连接至两个所述辅助进浆管(10)，两个所述辅助出浆管(8)分别采用两个并联设置的第一泵出连接管(5)、第二泵出连接管(13)连接至所述循环泵机组的另一端。
7.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：所述密封机构包括膨胀密封套(7)、膨胀液注入孔(6)和多孔膨胀垫(11)，其中，所述膨胀密封套套设在所述注浆管上，且位于所述钻孔的端部的密封槽内，所述膨胀密封套的外侧设置有套设在所述注浆管上的所述多孔膨胀垫，所述多孔膨胀垫的外侧设置有刚性密封座，所述刚性密封座上设置有与所述多孔膨胀垫(11)和膨胀密封套连通的所述膨胀液注入孔。
8.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：封堵浆液为水泥浆液、水玻璃浆液、粉煤灰浆或者其任意组合的混合浆液。
9.根据权利要求1所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置，其特征在于：所述辅助进浆管(10)与辅助出浆管(8)的内径相同，且所述注浆管(9)的内径至少为所述辅助进浆管(10)或辅助出浆管(8)外径的三倍。
10.一种利用权利要求1-9任意一项所述一种用于覆岩离层的注浆封堵裂隙装置进行封堵裂隙的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)将注浆主管、辅助进浆管(10)与辅助出浆管(8)分别安装于钻孔内；
(2)向注浆管内泵入清水，冲洗注浆管以及注浆通道，然后将密封结构安装并膨胀密封固定好，连接好高压注浆设备和循环泵入机构；
(3)利用高压注浆设备先向所述注浆管内注入第i封堵浆液，待注入到一定压力值后，保持所述注浆管内的注浆压力至一定范围内，使得所述循环泵入机构通过辅助进浆管向所述注浆管内注入第i+1封堵浆液，且通过所述辅助出浆管循环流出，循环一定时间后，使得所述注浆管内的封堵浆液的浓度无限接近于所述第i+1封堵浆液的浓度或者粘度；
(4)利用所述高压注浆设备对第i+1封堵浆液继续进行注浆，依此循环，直至达到最大的第N封堵浆液浓度；
其中，i为大于等于1且小于N-1的自然数，且第i+1封堵浆液的浓度或者粘度大于所述第i封堵浆液的浓度或者粘度，N为不同封堵注浆液浓度或者粘度的种类个数。
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