CN112031706A - 一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其包括外固定盘、伸入筒座、缓冲座、外浇灌组件以及内喷灌组件，所述伸入筒座的一端固定有密封端盖，所述密封端盖上密封连接有输料管，所述伸入筒座外圆周设置有缓冲座，该所述缓冲座在该注浆设备进行注浆工作时有效降低其工作产生的冲击力对水平井围岩层内部的振动传播；所述伸入筒座内同轴设置有输送管件，所述输送管件的一端与密封端盖固定连通，所述输送管件上通过密封件连接有外浇灌组件以及内喷灌组件，所述外浇灌组件将围岩层外围密封用浆液浇灌至其外表面，并对围岩层边沿裂隙进行填补；所述内喷灌组件对浇灌作业完成后的围岩层区域范围进行注浆填充。
Description
技术领域
本发明涉及矿井开采封堵设备技术领域，具体为一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备。
背景技术
在煤矿井下开采时，由于钻井过深，经常会遇到极度恶劣的地质情况，如溶洞、裂缝非常发育、地下岩石硬脆、土质疏松等，这些情况将会导致钻井过程中钻井液与水泥等浆液的大量流失，导致卡钻、井塌和井喷等一系列严重事故。因此，加强对水平井施工作业过程中溶洞的封堵处理刻不容缓。现有技术中，受注浆材料的影响，大多数封堵材料尚未凝固即流入地下裂缝中，进而污染地下暗河，会造成严重的环境污染和资源浪费，大大增加了钻井所需的时间，严重影响封堵溶洞的效率和成本，这对封堵溶洞造成很大的困难，因此有必要提出一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，以解决上述问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其包括外固定盘、伸入筒座、缓冲座、外浇灌组件以及内喷灌组件，其中，所述伸入筒座通过外固定盘横向内嵌固定设置在煤矿井下的围岩层内，所述伸入筒座的一端固定有密封端盖，所述密封端盖上密封连接有输料管，并通过所述输料管与外设供料装置相连通；所述伸入筒座外圆周设置有缓冲座，
该所述缓冲座在该注浆设备进行注浆工作时有效降低其工作产生的冲击力对水平井围岩层内部的振动传播；
所述伸入筒座内同轴设置有输送管件，所述输送管件的一端与密封端盖固定连通，其另一端横向贯穿所述伸入筒座并延伸至外侧；所述输送管件上通过密封件连接有外浇灌组件以及内喷灌组件，
所述外浇灌组件将围岩层外围密封用浆液浇灌至其外表面，并对围岩层边沿裂隙进行填补；
所述内喷灌组件对浇灌作业完成后的围岩层区域范围进行注浆填充。
作为本发明的一种优选技术方案，所述伸入筒座内还包括连接座、导向套、旋转电机以及液压伸缩杆，其中，所述伸入筒座靠近密封端盖的一侧端面内嵌卡接有连接座，所述连接座与输送管件呈同心圆结构，
且，所述连接座内通过轴承可相对转动的设置有导向套，所述伸入筒座内固定有旋转电机，所述旋转电机的输出端通过齿轮啮合作用与导向套啮合传动，使得所述导向套单向旋转运动；
所述输送管件外圆周平行设置有多个液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的一端通过连接件与输送管件连接固定，所述液压伸缩杆的另一端固定设置在导向套内，以便于所述输送管件对外浇灌组件以及内喷灌组件输送浆液时，驱动其在水平方向上进行相位滑移。
作为本发明的一种优选技术方案，所述缓冲座包括支撑件、连接弹簧以及弧形支座，其中，所述伸入筒座的圆周外侧固定有多个弧形支座，该所述弧形支座呈两端可收缩式结构，且其内部垂直排设有若干个连接弹簧，所述弧形支座外左右对称设置有支撑件，并通过所述支撑件支撑固定在水平井围岩层内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述输送管件包括内置输料管、外输料管以及保护套筒，其中，所述外输料管与外浇灌组件相连通，并为其提供浇灌浆液；所述内置输料管与内喷灌组件相连通，且所述内置输料管同轴设置在外输料管内，所述外输料管与伸缩筒座之间还套接有保护套管；
所述外输料管上圆周设置有多个辅助轮轴。
作为本发明的一种优选技术方案，所述外浇灌组件包括排料管、固定喷头、连接罩体以及支撑管件，所述排料管的一端与输送管件相连通，
所述排料管上横向排设有多个固定喷头，各所述固定喷头通过支撑管件垂直固定在排料管上，并将排料管内的浇灌浆液在区域范围内均匀喷出；
所述固定喷头外还套设有连接罩体，所述连接罩体在固定喷头进行浇灌工作时有效控制其喷灌范围。
作为本发明的一种优选技术方案，所述固定喷头包括侧排管、散射头座、连接球体以及密封座，其中，所述侧排管的一端固定设置有密封座，且所述侧排管的管壁上上下均匀排设有多个导料口，使得浇灌浆液通过导料口从侧排管侧壁排出；
所述密封座上可相对转动的设置有散射头座，所述密封座与散射头座之间还圆周设置有连接球体；
所述散射头座内壁设有导料件，该所述导料件在浇灌浆液以高速输送至散射头座时，驱动所述散射头座圆周旋转运动，使得浇灌浆液均匀浇灌至围岩层外表面侧壁上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述排料管上还平行设置有侧修边组件，该所述侧修边组件在固定喷头进行浇灌工作时，有效的对未成型浇灌面进行抚平修整，所述侧修边组件包括磨砂板、修边毛刷以及连接板件，所述固定喷头的左右两侧对称设置有两个连接板件，所述连接板件远离排料管的一端垂直固定有磨砂板，且所述磨砂板的外表面可相对转动的设置有多个修边毛刷，使得所述磨砂板进行旋转工作时，该修边毛刷根据圆周转速以及浇灌面相对厚度进行角度调整。
作为本发明的一种优选技术方案，所述内喷灌组件包括送料座、外端座以及高压喷管，所述外端座内同轴设置有送料座，该所述送料座将输送管件内的注浆用浆液通过高压喷管及时注射至围岩层；且所述高压喷管圆周设置有多个，各所述高压喷管以外端座轴线为中心由高到底依次排布，使得所述内喷灌组件进行注浆工作时对圆心处有效注浆。
与现有技术相比，本发明提供了一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，具备以下有益效果：
本发明中通过内环封堵的方式对水平井下的裂隙进行有效填补，即先利用外浇灌组件对围岩层溶洞的内壁进行环型填充，使得其内部形成环型防护层，再由内喷灌组件对环型防护层内进行注浆，从而减少注浆材料的流失；本发明中在伸入筒座外还设置有缓冲座，受井下围岩层不稳定性的影响，工作时所产生的剧烈振动易使得其内部松动坍塌，该缓冲座能有效降低注浆设备的振动波传递，提高装置的使用安全性；本装置中还设置有侧修边组件，该侧修边组件在固定喷头对井下侧壁进行浇灌填补时有效修整其内部喷射粗糙度，确保其能均匀铺设。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中伸入筒座的剖视图；
图3为本发明中缓冲座结构示意图；
图4为本发明中输送管件的局部示意图；
图5为本发明中外浇灌组件结构示意图；
图6为本发明中固定喷头的剖视图；
图7为本发明中排料管的剖视图；
图8为本发明中内喷灌组件的结构示意图；
图中：1伸入筒座、101密封端盖、102连接座、103旋转电机、104导向套、105液压伸缩杆、2外固定盘、3缓冲座、301弧形支座、302连接弹簧、303支撑件、4输送管件、401外输料管、402内置输料管、403保护套筒、404辅助轮轴、5外浇灌组件、501排料管、502支撑管件、503连接罩体、504连接板件、505磨砂板、506修边毛刷、6内喷灌组件、601外端座、602送料座、603高压喷管、7固定喷头、701侧排管、702密封座、703散射头座、704连接球体、705导料件。
具体实施方式
参照图1，本发明提供一种技术方案：一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其包括外固定盘2、伸入筒座1、缓冲座3、外浇灌组件5以及内喷灌组件6，其中，所述伸入筒座1通过外固定盘2横向内嵌固定设置在煤矿井下的围岩层内，所述伸入筒座1的一端固定有密封端盖101，所述密封端盖101上密封连接有输料管，并通过所述输料管与外设供料装置(图中未示出)相连通；所述伸入筒座1外圆周设置有缓冲座3，
该所述缓冲座3在该注浆设备进行注浆工作时有效降低其工作产生的冲击力对水平井围岩层内部的振动传播,能有效降低工作面的振动程度，防止内部松动坍塌；
所述伸入筒座1内同轴设置有输送管件4，所述输送管件4的一端与密封端盖101固定连通，其另一端横向贯穿所述伸入筒座1并延伸至外侧；所述输送管件4上通过密封件连接有外浇灌组件5以及内喷灌组件6，
所述外浇灌组件5将围岩层外围密封用浆液浇灌至其外表面，并对围岩层边沿裂隙进行填补；
所述内喷灌组件6对浇灌作业完成后的围岩层区域范围进行注浆填充，需要注意的是，此中外浇灌组件所喷射的浇灌材料需具有高速凝性以及高密封性，确保其能在第一时间完成塑型作业，以便于内喷灌组件能随之对内注浆喷灌，实现其内部封堵。
参照图2，本实施例中，所述伸入筒座1内还包括连接座102、导向套104、旋转电机103以及液压伸缩杆105，其中，所述伸入筒座1靠近密封端盖101的一侧端面内嵌卡接有连接座102，所述连接座102与输送管件4呈同心圆结构，
且，所述连接座102内通过轴承可相对转动的设置有导向套104，所述伸入筒座1内固定有旋转电机103，所述旋转电机103的输出端通过齿轮啮合作用与导向套104啮合传动，使得所述导向套104作单向旋转运动；
所述输送管件4外圆周平行设置有多个液压伸缩杆105，所述液压伸缩杆105的一端通过连接件与输送管件5连接固定，所述液压伸缩杆105的另一端固定设置在导向套104内，以便于所述输送管件5对外浇灌组件5以及内喷灌组件输送6浆液时，驱动其在水平方向上进行相位滑移，此中，在外浇灌组件以及内喷灌组件在分别进行浇灌工作时，通过旋转电机驱动输送管件单方向运转，且由液压伸缩杆的伸缩性控制其水平方向的相对偏移量，从而实现其内部的内环封堵。
参照图3，本实施例中，所述缓冲座3包括支撑件303、连接弹簧302以及弧形支座301，其中，所述伸入筒座1的圆周外侧固定有多个弧形支座301，该所述弧形支座301呈两端可收缩式结构，且其内部垂直排设有若干个连接弹簧302，所述弧形支座301外左右对称设置有支撑件303，并通过所述支撑件303支撑固定在水平井围岩层内。
参照图4，本实施例中，所述输送管件4包括内置输料管402、外输料管401以及保护套筒403，其中，所述外输料管401与外浇灌组件5相连通，并为其提供浇灌浆液；所述内置输料管402与内喷灌组件6相连通，且所述内置输料管402同轴设置在外输料管401内，且所述外输料管401与伸缩筒座1之间还套接有保护套管403；
所述外输料管402上圆周设置有多个辅助轮轴404，能有效辅助输送管件的运转。
参照图5，本实施例中，所述外浇灌组件5包括排料管501、固定喷头7、连接罩体503以及支撑管件502，所述排料管501的一端与输送管件4相连通，
所述排料管501上横向排设有多个固定喷头7，各所述固定喷头7通过支撑管件502垂直固定在排料管501上，并将排料管501内的浇灌浆液在区域范围内均匀喷出；
所述固定喷头7外还套设有连接罩体503，所述连接罩体503在固定喷头7进行浇灌工作时有效控制其径向喷灌范围，此中，固定喷头在水平偏移以及圆周旋转作用下进行喷灌工作，各固定喷头将浇灌浆液在区域范围内均匀喷出，使得其喷射轨迹呈环绕上升式结构，为确保各固定喷头能完全配合将浇灌浆液喷灌至围岩层上，该固定喷头的圆周转速需高于水平方向移速，以便于各方位外浇灌组件能浇灌衔接，防止其内部产生空隙。
参照图6，本实施例中，所述固定喷头7包括侧排管701、散射头座703、连接球体704以及密封座702，其中，所述侧排管701的一端固定设置有密封座702，且所述侧排管701的管壁上上下均匀排设有多个导料口，使得浇灌浆液通过导料口从侧排管701侧壁排出；
所述密封座702上可相对转动的设置有散射头座703，所述密封座702与散射头座703之间还圆周设置有连接球体704；
所述散射头座703内壁设有导料件705，该所述导料件705在浇灌浆液以高速输送至散射头座703时，驱动所述散射头座704圆周旋转运动，使得浇灌浆液均匀浇灌至围岩层外表面侧壁上，提高喷灌均匀度。
参照图7，本实施例中，所述排料管501上还平行设置有侧修边组件，该所述侧修边组件在固定喷头进行浇灌工作时，有效的对未成型浇灌面进行抚平修整，所述侧修边组件包括磨砂板505、修边毛刷506以及连接板件504，所述固定喷头7的左右两侧对称设置有两个连接板件504，所述连接板件504远离排料管501的一端垂直固定有磨砂板505，且所述磨砂板505的外表面可相对转动的设置有多个修边毛刷506，使得所述磨砂板505进行旋转工作时，该修边毛刷506根据圆周转速以及浇灌面相对厚度进行角度调整。
参照图8，本实施例中，所述内喷灌组件6包括送料座602、外端座601以及高压喷管603，所述外端座601内同轴设置有送料座602，该所述送料座602将输送管件4内的注浆用浆液通过高压喷管603及时注射至围岩层；所述高压喷管603圆周设置有多个，各所述高压喷管603以外端座601轴线为中心由高到底依次排布，使得所述内喷灌组件6进行注浆工作时对圆心处有效注浆。
具体的，在对水平井进行裂隙封堵注浆作业时，伸入筒座由外固定盘横向内嵌固定设置在水平井下的围岩层内，此时，液压伸缩杆呈完全伸出状态(为适应不同深度的矿井，可通过替换不同规格的液压伸缩杆)，旋转电机驱动输送管件圆周运转，使得输送管件上的外浇灌组件以及内喷灌组件预先旋转工作，以适应内部工作环境，再由输送管件通过输料管将外设供料装置内的浇灌材料通过外浇灌组件上的固定喷头进行喷出，在第一时间完成环型塑型作业，通过内喷灌组件将注浆材料喷射至其内部，完成其封堵工作，此中，高压喷管先对圆心内部进行喷射，有效保证其内部密封性。
以上所述，仅为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)
1.一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其包括外固定盘(2)、伸入筒座(1)、缓冲座(3)、外浇灌组件(5)以及内喷灌组件(6)，其中，所述伸入筒座(1)通过外固定盘(2)横向内嵌固定设置在煤矿井下的围岩层内，其特征在于：所述伸入筒座(1)的一端固定有密封端盖(101)，所述密封端盖(101)上密封连接有输料管，并通过所述输料管与外设供料装置相连通；所述伸入筒座(1)外圆周设置有缓冲座(3)，
该所述缓冲座(3)在该注浆设备进行注浆工作时有效降低其工作产生的冲击力对水平井围岩层内部的振动传播；
所述伸入筒座(1)内同轴设置有输送管件(4)，所述输送管件(4)的一端与密封端盖(101)固定连通，其另一端横向贯穿所述伸入筒座(1)并延伸至外侧；所述输送管件(4)上通过密封件连接有外浇灌组件(5)以及内喷灌组件(6)，
所述外浇灌组件(5)将围岩层外围密封用浆液浇灌至其外表面，并对围岩层边沿裂隙进行填补；
所述内喷灌组件(6)对浇灌作业完成后的围岩层区域范围进行注浆填充。
2.根据权利要求1所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述伸入筒座(1)内还包括连接座(102)、导向套(104)、旋转电机(103)以及液压伸缩杆(105)，其中，所述伸入筒座(1)靠近密封端盖(101)的一侧端面内嵌卡接有连接座(102)，所述连接座(102)与输送管件(4)呈同心圆结构，
且，所述连接座(102)内通过轴承可相对转动的设置有导向套(104)，所述伸入筒座(1)内固定有旋转电机(103)，所述旋转电机(103)的输出端通过齿轮啮合作用与导向套(104)啮合传动，使得所述导向套(104)作单向旋转运动；
所述输送管件(4)外圆周平行设置有多个液压伸缩杆(105)，所述液压伸缩杆(105)的一端通过连接件与输送管件(5)连接固定，所述液压伸缩杆(105)的另一端固定设置在导向套(104)内，以便于所述输送管件(5)对外浇灌组件(5)以及内喷灌组件输送(6)浆液时，驱动其在水平方向上进行相位滑移。
3.根据权利要求1所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述缓冲座(3)包括支撑件(303)、连接弹簧(302)以及弧形支座(301)，其中，所述伸入筒座(1)的圆周外侧固定有多个弧形支座(301)，该所述弧形支座(301)呈两端可收缩式结构，且其内部垂直排设有若干个连接弹簧(302)，所述弧形支座(301)外左右对称设置有支撑件(303)，并通过所述支撑件(303)支撑固定在水平井围岩层内。
4.根据权利要求2所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述输送管件(4)包括内置输料管(402)、外输料管(401)以及保护套筒(403)，其中，所述外输料管(401)与外浇灌组件(5)相连通，并为其提供浇灌浆液；所述内置输料管(402)与内喷灌组件(6)相连通，且所述内置输料管(402)同轴设置在外输料管(401)内，且所述外输料管(401)与伸缩筒座(1)之间还套接有保护套管(403)；
所述外输料管(402)上圆周设置有多个辅助轮轴(404)。
5.根据权利要求1所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述外浇灌组件(5)包括排料管(501)、固定喷头(7)、连接罩体(503)以及支撑管件(502)，所述排料管(501)的一端与输送管件(4)相连通，
所述排料管(501)上横向排设有多个固定喷头(7)，各所述固定喷头(7)通过支撑管件(502)垂直固定在排料管(501)上，并将排料管(501)内的浇灌浆液在区域范围内均匀喷出；
所述固定喷头(7)外还套设有连接罩体(503)，所述连接罩体(503)在固定喷头(7)进行浇灌工作时有效控制其径向喷灌范围。
6.根据权利要求5所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述固定喷头(7)包括侧排管(701)、散射头座(703)、连接球体(704)以及密封座(702)，其中，所述侧排管(701)的一端固定设置有密封座(702)，且所述侧排管(701)的管壁上上下均匀排设有多个导料口，使得浇灌浆液通过导料口从侧排管(701)侧壁排出；
所述密封座(702)上可相对转动的设置有散射头座(703)，所述密封座(702)与散射头座(703)之间还圆周设置有连接球体(704)；
所述散射头座(703)内壁设有导料件(705)，该所述导料件(705)在浇灌浆液以高速输送至散射头座(703)时，驱动所述散射头座(704)圆周旋转运动，使得浇灌浆液均匀浇灌至围岩层外表面侧壁上。
7.根据权利要求6所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述排料管(501)上还平行设置有侧修边组件，该所述侧修边组件在固定喷头进行浇灌工作时，有效的对未成型浇灌面进行抚平修整，所述侧修边组件包括磨砂板(505)、修边毛刷(506)以及连接板件(504)，所述固定喷头(7)的左右两侧对称设置有两个连接板件(504)，所述连接板件(504)远离排料管(501)的一端垂直固定有磨砂板(505)，且所述磨砂板(505)的外表面可相对转动的设置有多个修边毛刷(506)，使得所述磨砂板(505)进行旋转工作时，该修边毛刷(506)根据圆周转速以及浇灌面相对厚度进行角度调整。
8.根据权利要求1所述的一种水平井裂隙封堵的高效注浆设备，其特征在于：所述内喷灌组件(6)包括送料座(602)、外端座(601)以及高压喷管(603)，所述外端座(601)内同轴设置有送料座(602)，该所述送料座(602)将输送管件(4)内的注浆用浆液通过高压喷管(603)及时注射至围岩层；所述高压喷管(603)圆周设置有多个，各所述高压喷管(603)以外端座(601)轴线为中心由高到底依次排布，使得所述内喷灌组件(6)进行注浆工作时对圆心处有效注浆。
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