CN112031675B - 一种地面钻孔分段式注浆设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面钻孔分段式注浆设备，其包括浆液罐、注浆主管、扩孔组件、注液管、低压注浆管、上支撑封堵组件以及下支撑封堵组件，其中，所述注浆主管和低压注浆管均由浆液罐进行供浆，所述注浆主管转动设置在扶正套筒中，所述扶正套筒的外圆周上设置有上支撑封堵组件和下支撑封堵组件；所述注浆主管上还设置有所述扩孔组件，且通过驱动所述注浆主管转动能够带动扩孔组件进行转动扩孔；扩孔后，通过所述注液管向所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件中注液能够使其膨胀且对应嵌入在扩孔中，所述低压注浆管能够向上支撑封堵组件和下支撑封堵组件之间注入浆液从而形成封孔；随后，所述注浆主管向封孔底部注浆，实现分段式注浆。
Description
技术领域
本发明属于分段注浆技术领域，具体是一种地面钻孔分段式注浆设备。
背景技术
目前，在对煤矿进行开采的过程中，往往需要进行钻孔，孔体的形成能够运用在多个方面，比如在进行支护时，利用钻孔进行锚固，或者在抽采瓦斯时，利用钻孔形成的抽采孔进行抽采，然而，目前由于煤体的松散破碎，或者钻孔周围裂隙结构的动态变化，导致了成孔时容易发生塌孔等情况，危害着工作人员的生命安全。
为了减少此类情况的发生，可对煤体先进行加固，一般来说，钻孔注浆是加固的最好方式，然而，如果直接注浆会导致浆液上冒，注浆压力不够，无法形成有效的渗浆层，而采用现有的囊袋封堵形成封孔，再进行注浆，则会因为囊袋不能够与孔壁紧密接触，高压浆液从囊袋与孔壁的缝隙流出，从而无法构成良好的封孔。
因此，本领域技术人员提供了一种地面钻孔分段式注浆设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地面钻孔分段式注浆设备，其包括浆液罐、注浆主管、扩孔组件、注液管、低压注浆管、上支撑封堵组件以及下支撑封堵组件，其中，所述注浆主管和低压注浆管均由浆液罐进行供浆，
所述注浆主管转动设置在扶正套筒中，所述扶正套筒的外圆周上设置有所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件，用于将所述扶正套筒支撑在钻孔的内壁中；
所述注浆主管的外圆周且位于所述上支撑封堵组件的上方还设置有所述扩孔组件，且通过驱动所述注浆主管转动能够带动扩孔组件进行转动扩孔；
扩孔后，通过所述注液管向所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件中注液能够使其膨胀且对应嵌入在扩孔中，所述低压注浆管能够向上支撑封堵组件和下支撑封堵组件之间注入浆液从而形成封孔；
随后，所述注浆主管向封孔底部注浆，实现分段式注浆。
进一步，作为优选，2-4个所述扩孔组件圆周阵列在所述注浆主管的外圆周上，所述扩孔组件包括径向伸缩组件以及自转扩孔组件；
其中，所述径向伸缩组件包括安装座、滑块、支撑座、伸缩杆以及滑动座，所述安装座固定在注浆主管上，所述安装座的内部滑动设置有滑块，所述安装座靠近注浆主管的一端与滑块之间连接有多个缓冲弹簧，所述滑块远离缓存弹簧的一端采用滑杆连接有弧形限位板，所述弧形限位板的另一端固定有滑动座，所述滑动座滑动设置在支撑座中，所述支撑座采用多个连接杆与安装座相固定连接，所述支撑座远离安装座的一端为开口状；
所述滑动座中设置有所述自转扩孔组件；
所述弧形限位板的左右位移运动由两个呈对称设置的伸缩杆所驱动，所述伸缩杆固定在安装座的侧面。
进一步，作为优选，所述自转扩孔组件包括电机二以及钻头，所述钻头转动设置在滑动座上，所述钻头由固定在滑动座内部的电机二进行驱动转动。
进一步，作为优选，所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件的结构相同，且均固定在卡座上，所述卡座固定在扶正套筒的外圆周上；
所述上支撑封堵组件包括限位底座、支撑棉、密封板、囊体以及挡板，其中，所述限位底座为回转体，且所述限位底座固定在卡座上，所述限位底座的内壁上贴附有环形囊体，从而使得限位底座内的囊体形状与限位底座的形状相同，所述囊体中充有支撑棉，所述囊体远离限位底座的一端圆周阵列贴附有多个密封板；
所述密封板的另一面固定有密封垫。
进一步，作为优选，所述囊体中滑动设置有多块挡板，所述挡板位于支撑棉的左侧。
进一步，作为优选，所述注液管依次穿过伸入上支撑封堵组件和下支撑封堵组件的卡座，为囊体中提供速凝液。
进一步，作为优选，所述低压注浆管穿过上支撑封堵组件，所述低压注浆管的底部管体上布有多个注浆孔，以便在所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件之间注入浆体进行封孔。
进一步，作为优选，所述注浆主管由旋转夹持器进行旋转夹持，所述旋转夹持器包括座体、升降座、扶正座、支撑板以及电机一，其中，所述升降座可上下移动的设置在座体上，所述座体的底部固定有扶正座，所述注浆主管穿过扶正座并采用轴承转动设置在升降座中，所述注浆主管伸出升降座的延伸端固定有从动轮，所述从动轮采用皮带与主动轮相连，所述主动轮由电机一进行驱动转动，所述注浆主管的延伸端的端部连接有旋转接头的旋转端，所述旋转接头的固定端固定在支撑板上，所述支撑板固定在升降座上。
进一步，作为优选，所述浆液罐的底部与螺杆输送机的进料端相连，所述螺杆输送机的出料端连接有软管，所述软管上安装有阀门一，所述软管的另一端连接至汇集仓中，所述汇集仓的顶部设置有增压机，所述汇集仓的底部采用连接管与旋转接头的固定端相连。
进一步，作为优选，所述低压注浆管与软管相连，所述低压注浆管上还设置有阀门二。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本装置中，在扩孔前，通过上支撑封堵组件和下支撑封堵组件将扶正套筒以及注浆主管支撑在钻孔中，在扩孔后，通过注液管向上支撑封堵组件和下支撑封堵组件中注入速凝液，其中，部分速凝液推动挡板向外移动，部分速凝液进入到支撑棉中，共同使得囊体膨胀，从而使得囊体密封嵌入在扩孔中，提高了封堵组件与孔壁之间的密封性与牢固性，且在上支撑封堵组件与下支撑封堵组件之间构成密闭空间，改变了原有的封堵方式，提高了封堵效果，从而保证在低压或者高压注浆情况下，封孔依旧可以有较好封堵的效果，为后续的下一阶段注浆提供了基础；
2.本装置在扩孔时，注浆主管转动设置在扶正套筒中，扶正套筒的外圆周上设置有上支撑封堵组件和下支撑封堵组件，用于将扶正套筒支撑在钻孔的内壁中，从而提高了钻头随着注浆主管进行周向转动的稳定性，同时钻头还能够进行自转，提高了扩孔的效率，而伸缩杆的伸缩能够控制扩孔的直径，从而根据实际情况进行选择性扩孔。
附图说明
图1为一种地面钻孔分段式注浆设备的平面结构示意图；
图2为一种地面钻孔分段式注浆设备的上半部分结构示意图；
图3为一种地面钻孔分段式注浆设备中扩孔组件的结构示意图；
图4为一种地面钻孔分段式注浆设备中连接器中上支撑封堵组件的结构示意图；
图5为图4的部分放大结构示意图；
图中：1、浆液罐；2、螺杆输送机；3、增压机；4、旋转夹持器；5、注浆主管；6、扩孔组件；7、注液管；8、低压注浆管；9、扶正套筒；10、阀门一；11、阀门二；12、汇集仓；13、连接管；14、升降座；15、扶正座；16、从动轮；17、旋转接头；18、支撑板；19、电机一；20、软管；21、缓冲弹簧；22、滑块；23、连接杆；24、支撑座；25、滑杆；26、伸缩杆；27、弧形限位板；28、滑动座；29、电机二；30、钻头；31、安装座；32、上支撑封堵组件；33、下支撑封堵组件；34、限位底座；35、支撑棉；36、密封板；37、密封垫；38、囊体；39、挡板。
具体实施方式
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种地面钻孔分段式注浆设备，其包括浆液罐1、注浆主管5、扩孔组件6、注液管7、低压注浆管8、上支撑封堵组件32以及下支撑封堵组件33，其中，所述注浆主管5和低压注浆管8均由浆液罐1进行供浆；
所述注浆主管5转动设置在扶正套筒9中，所述扶正套筒9的外圆周上设置有所述上支撑封堵组件32和下支撑封堵组件33，用于将所述扶正套筒9支撑在钻孔的内壁中，也就是说，初始阶段上支撑封堵组件32和下支撑封堵组件33是支撑贴附在钻孔的内壁中的，在扩孔后，上支撑封堵组件和下支撑封堵组件是支撑卡贴在扩孔中的；
所述注浆主管5的外圆周且位于所述上支撑封堵组件32的上方还设置有所述扩孔组件6，且通过驱动所述注浆主管5转动能够带动扩孔组件6进行转动扩孔，注浆主管5带动扩孔组件下移至相应位置进行扩孔，随后再上移至初始位置；
扩孔后，通过所述注液管7向所述上支撑封堵组件32和下支撑封堵组件33中注液能够使其膨胀且对应嵌入在扩孔中，从而在上支撑封堵组件与下支撑封堵组件之间构成密闭空间，所述低压注浆管8能够向上支撑封堵组件32和下支撑封堵组件32之间注入浆液从而形成封孔；
随后，所述注浆主管5向封孔底部注浆，实现分段式注浆，提高破碎煤体的强度。
本实施例中，如图1和图3，2-4个所述扩孔组件6圆周阵列在所述注浆主管5的外圆周上，所述扩孔组件6包括径向伸缩组件以及自转扩孔组件；
其中，所述径向伸缩组件包括安装座31、滑块22、支撑座24、伸缩杆26以及滑动座28，所述安装座31固定在注浆主管5上，所述安装座31的内部滑动设置有滑块22，所述安装座31靠近注浆主管5的一端与滑块22之间连接有多个缓冲弹簧21，所述滑块22远离缓存弹簧21的一端采用滑杆25连接有弧形限位板27，所述弧形限位板27的另一端固定有滑动座28，所述滑动座28滑动设置在支撑座24中，弧形限位板27能够限制滑动座28向左移动的距离，缓冲弹簧21在一定程度上能够限制滑动座28向右移动的距离，有效的保护了钻头30，所述支撑座24采用多个连接杆23与安装座31相固定连接，所述支撑座24远离安装座31的一端为开口状；
所述滑动座28中设置有所述自转扩孔组件；
所述弧形限位板27的左右位移运动由两个呈对称设置的伸缩杆26所驱动，所述伸缩杆26固定在安装座31的侧面。
本实施例中，所述自转扩孔组件包括电机二29以及钻头30，所述钻头30转动设置在滑动座28上，所述钻头30由固定在滑动座28内部的电机二29进行驱动转动，由此可知，钻头30能够随着注浆主管进行周向转动的同时，还能够进行自转，提高了扩孔的效率，而伸缩杆的伸缩能够控制扩孔的直径，优选的，伸缩杆可采用液压杆。
如图1、图4和图5，所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件的结构相同，且均固定在卡座上，所述卡座固定在扶正套筒9的外圆周上；
所述上支撑封堵组件包括限位底座34、支撑棉35、密封板36、囊体38以及挡板39，其中，所述限位底座34为回转体，且所述限位底座34固定在卡座上，所述限位底座34的内壁上贴附有环形囊体38，从而使得限位底座34内的囊体形状与限位底座34的形状相同，所述囊体38中充有支撑棉35，所述囊体38远离限位底座34的一端圆周阵列贴附有多个密封板36，需要注意的是，支撑棉35的量能够保证即使在外力挤压作用下，密封板36依旧能够露出于限位底座34,；
所述密封板36的另一面固定有密封垫37，较佳的，密封垫37的外表面均匀布有凸起。
作为较佳的实施例，所述囊体38中滑动设置有多块挡板39，所述挡板39位于支撑棉35的左侧，并且，所述注液管7依次穿过伸入上支撑封堵组件和下支撑封堵组件的卡座，为囊体38中提供速凝液，部分速凝液推动挡板39向外移动，部分速凝液进入到支撑棉中，共同使得囊体膨胀，从而密封嵌入在扩孔中。
本实施例中，所述低压注浆管8穿过上支撑封堵组件，所述低压注浆管8的底部管体上布有多个注浆孔，以便在所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件之间注入浆体进行封孔，上支撑封堵组件和下支撑封堵组件一方面固定在扶正套筒9上，另一方面，上支撑封堵组件和下支撑封堵组件部分卡贴在扩孔中，防止在注浆封孔时，上支撑封堵组件被冲出钻孔，也防止下支撑封堵组件向下滑移，导致注浆失败。
如图1-2，所述注浆主管5由旋转夹持器4进行旋转夹持，所述旋转夹持器4包括座体、升降座14、扶正座15、支撑板18以及电机一19，其中，所述升降座14可上下移动的设置在座体上，通过升降座14的上下移动，带动扩孔组件6进行上下移动，从而移动至相位位置进行扩孔，所述座体的底部固定有扶正座15，所述注浆主管5穿过扶正座15并采用轴承转动设置在升降座14中，所述注浆主管5伸出升降座14的延伸端固定有从动轮16，所述从动轮16采用皮带与主动轮相连，所述主动轮由电机一19进行驱动转动，所述注浆主管5的延伸端的端部连接有旋转接头17的旋转端，所述旋转接头17的固定端固定在支撑板18上，所述支撑板18固定在升降座14上。
本实施例中，所述浆液罐1的底部与螺杆输送机2的进料端相连，所述螺杆输送机2的出料端连接有软管20，所述软管20上安装有阀门一，所述软管20的另一端连接至汇集仓12中，所述汇集仓12的顶部设置有增压机3，增压机可采用机械增压，通过可上下移动的活塞向汇集仓12中进行增压，在此不再赘述，所述汇集仓12的底部采用连接管13与旋转接头17的固定端相连。
本实施例中，所述低压注浆管8与软管20相连，所述低压注浆管8上还设置有阀门二11。
在具体实施时，通过升降座14的上下移动，带动扩孔组件6进行上下移动，从而移动至相位位置进行扩孔，扩孔时，钻头30能够随着注浆主管进行周向转动的同时，还能够进行自转，提高了扩孔的效率，而伸缩杆的伸缩能够控制扩孔的直径，另外，在扩孔时，支撑封堵组件32和下支撑封堵组件33支撑贴附在钻孔的内壁中作为支撑，在扩孔后，注浆主管5带动扩孔组件上移至初始位置，此时上支撑封堵组件和下支撑封堵组件支撑卡贴在扩孔中；
随后，通过注液管7向上支撑封堵组件32和下支撑封堵组件33中注入速凝液液能够使其膨胀且对应嵌入在扩孔中，从而在上支撑封堵组件与下支撑封堵组件之间构成密闭空间；
此时开启阀门二11、关闭阀门一10,浆液罐1中的浆液通过螺杆输送机2和软管20进入到低压注浆管8中，通过低压注浆管8向上支撑封堵组件32和下支撑封堵组件32之间注入浆液从而形成封孔；
随后，关闭阀门二11，开启阀门一10，通过增压机17向连接管13中增压，并通过注浆主管5向封孔底部注浆，实现分段式注浆，提高破碎煤体的强度。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种地面钻孔分段式注浆设备，其包括浆液罐(1)、注浆主管(5)、扩孔组件(6)、注液管(7)、低压注浆管(8)、上支撑封堵组件(32)以及下支撑封堵组件(33)，其中，所述注浆主管(5)和低压注浆管(8)均由浆液罐(1)进行供浆，其特征在于：
所述浆液罐(1)的底部与螺杆输送机(2)的进料端相连，所述螺杆输送机(2)的出料端连接有软管(20)，所述软管(20)上安装有阀门一，所述软管(20)的另一端连接至汇集仓(12)中，所述汇集仓(12)的顶部设置有增压机(3)，所述汇集仓(12)的底部采用连接管(13)与旋转接头(17)的固定端相连；
所述注浆主管(5)转动设置在扶正套筒(9)中，所述扶正套筒(9)的外圆周上设置有所述上支撑封堵组件(32)和下支撑封堵组件(33)，用于将所述扶正套筒(9)支撑在钻孔的内壁中；
所述注浆主管(5)的外圆周且位于所述上支撑封堵组件(32)的上方还设置有所述扩孔组件(6)，且通过驱动所述注浆主管(5)转动能够带动扩孔组件(6)进行转动扩孔；
2-4个所述扩孔组件(6)圆周阵列在所述注浆主管(5)的外圆周上，所述扩孔组件(6)包括径向伸缩组件以及自转扩孔组件；
其中，所述径向伸缩组件包括安装座(31)、滑块(22)、支撑座(24)、伸缩杆(26)以及滑动座(28)，所述安装座(31)固定在注浆主管(5)上，所述安装座(31)的内部滑动设置有滑块(22)，所述安装座(31)靠近注浆主管(5)的一端与滑块(22)之间连接有多个缓冲弹簧(21)，所述滑块(22)远离缓冲 弹簧(21)的一端采用滑杆(25)连接有弧形限位板(27)，所述弧形限位板(27)的另一端固定有滑动座(28)，所述滑动座(28)滑动设置在支撑座(24)中，所述支撑座(24)采用多个连接杆(23)与安装座(31)相固定连接，所述支撑座(24)远离安装座(31)的一端为开口状；
所述滑动座(28)中设置有所述自转扩孔组件；
所述弧形限位板(27)的左右位移运动由两个呈对称设置的伸缩杆(26)所驱动，所述伸缩杆(26)固定在安装座(31)的侧面；
扩孔后，通过所述注液管(7)向所述上支撑封堵组件(32)和下支撑封堵组件(33)中注液能够使其膨胀且对应嵌入在扩孔中，所述低压注浆管(8)能够向上支撑封堵组件(32)和下支撑封堵组件(32)之间注入浆液从而形成封孔；
随后，所述注浆主管(5)向封孔底部注浆，实现分段式注浆。
2.根据权利要求1所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述自转扩孔组件包括电机二(29)以及钻头(30)，所述钻头(30)转动设置在滑动座(28)上，所述钻头(30)由固定在滑动座(28)内部的电机二(29)进行驱动转动。
3.根据权利要求1所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件的结构相同，且均固定在卡座上，所述卡座固定在扶正套筒(9)的外圆周上；
所述上支撑封堵组件包括限位底座(34)、支撑棉(35)、密封板(36)、囊体(38)以及挡板(39)，其中，所述限位底座(34)为回转体，且所述限位底座(34)固定在卡座上，所述限位底座(34)的内壁上贴附有环形囊体(38)，从而使得限位底座(34)内的囊体形状与限位底座(34)的形状相同，所述囊体(38)中充有支撑棉(35)，所述囊体(38)远离限位底座(34)的一端圆周阵列贴附有多个密封板(36)；
所述密封板(36)的另一面固定有密封垫(37)。
4.根据权利要求3所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述囊体(38)中滑动设置有多块挡板(39)，所述挡板(39)位于支撑棉(35)的左侧。
5.根据权利要求3所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述注液管(7)依次穿过伸入上支撑封堵组件和下支撑封堵组件的卡座，为囊体(38)中提供速凝液。
6.根据权利要求1所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述低压注浆管(8)穿过上支撑封堵组件，所述低压注浆管(8)的底部管体上布有多个注浆孔，以便在所述上支撑封堵组件和下支撑封堵组件之间注入浆体进行封孔。
7.根据权利要求1所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述注浆主管(5)由旋转夹持器(4)进行旋转夹持，所述旋转夹持器(4)包括座体、升降座(14)、扶正座(15)、支撑板(18)以及电机一(19)，其中，所述升降座(14)可上下移动的设置在座体上，所述座体的底部固定有扶正座(15)，所述注浆主管(5)穿过扶正座(15)并采用轴承转动设置在升降座(14)中，所述注浆主管(5)伸出升降座(14)的延伸端固定有从动轮(16)，所述从动轮(16)采用皮带与主动轮相连，所述主动轮由电机一(19)进行驱动转动，所述注浆主管(5)的延伸端的端部连接有旋转接头(17)的旋转端，所述旋转接头(17)的固定端固定在支撑板(18)上，所述支撑板(18)固定在升降座(14)上。
8.根据权利要求1所述一种地面钻孔分段式注浆设备，其特征在于：所述低压注浆管(8)与软管(20)相连，所述低压注浆管(8)上还设置有阀门二(11)。
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