CN112855216A - 一种煤矿开采用灌浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿开采技术领域，且公开了一种煤矿开采用灌浆方法，包括注浆管，注浆管的一端固定连接有连接盘，连接盘的一端固定连接有中间管。通过支撑结构、支撑管、活动管的设置，在注浆过程中，注浆液使得叶轮带动转动环同步转动，顶块克服拉簧的拉力向四周伸出，并挤压橡胶套向外膨胀，在固定支撑管的同时保证对注浆通道进行密封，防止注浆时浆液回流，在注浆结束后，活动管上部的密封套被撑起，起到固定密封作用，再对电磁铁通电，限位杆失去工字钢的支撑，在注浆管抽出拉力下闭合，使得中间管与支撑管分离，即可进行下一个孔道内部的注浆工作，提高注浆的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种煤矿开采用灌浆方法。
背景技术
煤矿采空区扩修、喷浆后压力大，为了以后安全生产，防止采空区自然发火，需要进行壁后注浆工作，浆液经过扩散、凝固、硬化,降低煤岩层的渗透性,提高围岩自身强度和稳定性，对变形破坏巷道的破碎松散围岩和高压力区巷道采用壁后注浆加固处理后，使浆液充填和胶结围岩的裂隙，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，并与围岩、架棚喷浆支护共同形成有效承压组合拱，由于注浆使得巷道外围组合拱厚度的加大，有效地提高了支护结构的承载能力，阻止巷道的变形破坏，从而确保巷道的长期安全使用。
但现有的注浆设备在时一般是将注浆管和喷头伸入开设好的注浆管道中，然后封住管口，进行注浆，由于注浆喷头在注浆时需要进入注浆通道的深处，为保证注浆喷头达到预定位置后能够顺利工作，所以注浆喷头一般为常开状态，但开设的注浆通道中难免会掉落一些岩石碎块，这些碎块极易进入注浆喷头的孔中，导致注浆孔堵塞；其次，由于注浆过程中，人们无法观察到注浆通道中注浆的实时状况，无法保证注浆通道中浆液是否达到饱和量，因此，注浆后期必须对注浆通道内部浆液进行保压，同时，也为了注射的浆液有足够的时间进行凝固，必须防止注浆通道内部浆液回流，因此，注浆喷头、注浆管往往不能及时取出，严重影响二次注浆效率，故需要设计一种能够在注浆过程中对注浆通道进行密封，防止注浆时回流、同时在注浆结束后，能够对注浆通道内部浆液进行保压、防止回流、提供足够的凝固时间的同时，能够将注浆管快速收回，以备快速对下一个注浆通道进行注浆的灌浆设备。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种煤矿开采用灌浆设备及其灌浆方法，具备自动起到密封注浆通道，防止浆液回流的优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种煤矿开采用灌浆设备，包括注浆管，所述注浆管的一端固定连接有连接盘，所述连接盘的一端固定连接有中间管，所述中间管的内部设置有叶轮，所述叶轮的外侧固定连接有与中间管活动套接的支撑结构，所述连接盘的一端固定连接有处于中间管外侧的橡胶套，所述中间管的另一端卡接有支撑管，所述支撑管一端内部的一侧开设有限位腔，所述中间管的另一端固定连接有伸入限位腔内部的连接杆，所述连接杆的一端活动套接有限位杆，所述限位杆的一侧设置有与支撑管活动套接的工字钢，所述工字钢的另一端固定连接有支撑弹簧，所述支撑弹簧的另一端固定连接有与支撑管固定连接的电磁铁，所述支撑弹簧的两侧设置有与支撑管活动套接的限位块，所述支撑管的中部固定连接有密封套，所述支撑管的一侧活动套接有活动管，所述支撑管一端内部的另一侧开设有空腔，所述空腔的内部活动套接有滑动块，所述空腔一端的两侧活动套接有卡块，所述滑动块的一端活动套接有第一支撑杆，所述第一支撑杆的另一端活动套接有与活动管活动套接的第二支撑杆，所述活动管的内部固定连接有支架，所述支架的中部固定连接有堵头，所述活动管的中部开设有若干组等圆周排列的注浆孔，所述活动管的内部固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧的另一端固定连接有与活动管活动套接的喷头。
优选的，所述支撑结构包括中间管活动套接的转动环，所述转动环的内部固定连接有拉簧，所述拉簧的另一端固定连接顶块。
优选的，所述堵头的直径与喷头中部开始的通孔相适配，且复位弹簧在初始状态时喷头处于未伸出状态。
优选的，所述卡块与滑动块之间通过弹簧连接，且空腔的两侧开设有凹槽。
优选的，所述限位块端部朝向注浆管的一侧开设有斜口坡面，所述支撑弹簧在自然状态下为被压缩状态。
优选的，所述顶块设置有四组，且顶块与橡胶套接触的一端设置有滚轮。
本发明还提供一种煤矿开采用灌浆方法，包括以下步骤：
S1、将注浆管移动到注浆通道中的设定位置，通入所注浆液；
S2、活动管、喷头在注浆压力下依次伸出，开始正常注浆工作；
S3、注浆浆液快速流动带动叶轮旋转，顶块在离心力作用下伸出并将橡胶套撑起抵住注浆通道，起到固定中间管和密封管道的作用；
S4、注浆结束，喷头收回，堵住注浆孔和喷头，活动管在注浆通道内部浆液的压力下收回对第一支撑杆、第二支撑杆造成挤压，使其向外曲折，将密封套撑起；
S5、电磁铁通电，吸引工字钢向其移动，限位杆在注浆管抽出拉力下闭合，使得中间管与支撑管分离，注浆完成。
本发明具备以下有益效果：
1、通过喷头、复位弹簧、堵头的设置，使得在注浆管伸入珠江通道的过程中，喷头在复位弹簧的作用下始终处于未伸出状态，此时堵头将对喷头中部的通孔进行封闭，防止注浆管行进过程中，注浆通道中的碎块进入注浆管，堵住导致注浆管，对注浆造成影响，同时整个注浆头前端呈三角锥台形，使得注浆头在进入注浆通道的过程中前端不易与注浆通道管壁接触，不仅能够减小其进入注浆通道时的阻力，而且能够进一步防止注浆通道内部掉落的碎块进入注浆管中，而在注浆开始后，喷头在注浆压力下克服复位弹簧的拉力被顶出，即可进行正常注浆工作。
2、通过支撑结构、支撑管、活动管的设置，在注浆过程中，快速流动的注浆液使得叶轮带动转动环同步转动，顶块在离心力作用下，克服拉簧的拉力向四周伸出，并挤压橡胶套，使其向外膨胀，在固定支撑管的同时保证在正常注浆时对注浆通道进行密封，防止注浆时浆液回流，避免对注浆造成不利影响，在注浆结束后，活动管上部的密封套被撑起，起到固定密封作用，再对电磁铁通电，吸引工字钢向其移动，限位杆失去工字钢的支撑，在注浆管抽出拉力下由张开变成闭合，使得中间管能够与支撑管分离，即可进行下一个孔道内部的注浆工作，提高注浆的工作效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明支撑结构剖面示意图；
图3为本发明结构A处放大示意图；
图4为本发明结构B处放大示意图。
图中：1、注浆管；2、连接盘；3、中间管；4、叶轮；5、支撑结构；51、转动环；52、拉簧；53、顶块；6、橡胶套；7、支撑管；8、连接杆；9、限位腔；10、限位杆；11、工字钢；12、支撑弹簧；13、电磁铁；14、限位块；15、密封套；16、活动管；17、空腔；18、滑动块；19、卡块；20、第一支撑杆；21、第二支撑杆；22、支架；23、堵头；24、注浆孔；25、复位弹簧；26、喷头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
请参阅图1-4，一种煤矿开采用灌浆设备，包括注浆管1，注浆管1的一端固定连接有连接盘2，连接盘2的一端固定连接有中间管3，中间管3的内部设置有叶轮4，叶轮4的外侧固定连接有与中间管3活动套接的支撑结构5，支撑结构5包括中间管3活动套接的转动环51，转动环51的内部固定连接有拉簧52，拉簧52的另一端固定连接顶块53，连接盘2的一端固定连接有处于中间管3外侧的橡胶套6，中间管3的另一端卡接有支撑管7，支撑管7一端内部的一侧开设有限位腔9，中间管3的另一端固定连接有伸入限位腔9内部的连接杆8，连接杆8的一端活动套接有限位杆10，限位杆10的一侧设置有与支撑管7活动套接的工字钢11，工字钢11的另一端固定连接有支撑弹簧12，支撑弹簧12的另一端固定连接有与支撑管7固定连接的电磁铁13，支撑弹簧12的两侧设置有与支撑管7活动套接的限位块14，支撑管7的中部固定连接有密封套15，支撑管7的一侧活动套接有活动管16，支撑管7一端内部的另一侧开设有空腔17，空腔17的内部活动套接有滑动块18，空腔17一端的两侧活动套接有卡块19，滑动块18的一端活动套接有第一支撑杆20，第一支撑杆20的另一端活动套接有与活动管16活动套接的第二支撑杆21，活动管16的内部固定连接有支架22，支架22的中部固定连接有堵头23，活动管16的中部开设有若干组等圆周排列的注浆孔24，活动管16的内部固定连接有复位弹簧25，复位弹簧25的另一端固定连接有与活动管16活动套接的喷头26。
其中，堵头23的直径与喷头26中部开始的通孔相适配，且复位弹簧25在初始状态时喷头26处于未伸出状态，在注浆管1伸入珠江通道的过程中，喷头26在复位弹簧25的作用下始终处于未伸出状态，此时堵头23将对喷头26中部的通孔进行封闭，防止注浆管1行进过程中，注浆通道中的碎块进入注浆管1，堵住导致注浆管1，对注浆造成影响，而在注浆开始后，喷头26在注浆压力下克服复位弹簧25的拉力被顶出，即可进行正常注浆工作。
其中，卡块19与滑动块18之间通过弹簧连接，且空腔17的两侧开设有凹槽，在进入注浆通道的过程中，滑动块18和喷头26均处与收回状态，此时整个注浆头前端呈三角锥台形，使得注浆头在进入注浆通道的过程中前端不易与注浆通道管壁接触，不仅能够减小其进入注浆通道时的阻力，而且能够防止注浆通道内部掉落的碎块进入注浆管1中，而在开始注浆后，活动管16也在注浆压力下伸出，此时第一支撑杆20也带动滑动块18伸出，在活动管16达到最大伸出量时，卡块19刚好伸入与凹槽，将滑动块18卡死；在注浆后期，为了保证注浆通道中浆液饱和，此时，饱和后浆液将不再流动，注浆通道内部压力增大，反作用于喷头26和活动管16，将会使喷头26和活动管16收回，其中喷头26在复位弹簧25的辅助下迅速回收，将对注浆孔24和其中部的通孔进行封堵，同时活动管16回缩对第一支撑杆20、第二支撑杆21造成挤压，使其向外曲折，将密封套15撑起，起到在注浆完成后密封注浆通道，防止浆液回流的作用。
其中，限位块14端部朝向注浆管1的一侧开设有斜口坡面，支撑弹簧12在自然状态下为被压缩状态，由于支撑弹簧12在开始到注浆结束时均为被压缩状态，使得，工字钢11能够在注浆开始前和注浆结束前始终抵紧限位杆10，能够防止限位杆10向内折叠，避免中间管3与支撑管7分离，而在注浆完成后，由于活动管16上部的密封套15被撑起，起到密封作用，且注浆孔24也被堵住，使得此时注浆管1可以顺利脱离，不会影响注浆通道内部浆液的保压和凝固，只需要电磁铁13通电，吸引工字钢11向其移动，限位杆10在注浆管1抽出拉力下闭合，使得中间管3与支撑管7分离，即可进行下一个孔道内部的注浆工作。
其中，顶块53设置有四组，且顶块53与橡胶套6接触的一端设置有滚轮，在活动管16和喷头26随着注浆压力伸出之后，浆液即可中间管3中快速流动进行注浆，此时，快速流动的注浆液使得叶轮4带动转动环51同步转动，顶块53在离心力作用下，克服拉簧52的拉力向四周伸出，并挤压橡胶套6，使其向外膨胀，保证在正常注浆时对注浆通道进行密封，防止注浆时浆液回流，影响注浆质量，造成浆液损失。
其灌浆方法如下：
S1、将注浆管1移动到注浆通道中的设定位置，通入所注浆液；
S2、活动管16、喷头26在注浆压力下依次伸出，开始正常注浆工作；
S3、注浆浆液快速流动带动叶轮4旋转，顶块53在离心力作用下伸出并将橡胶套6撑起抵住注浆通道，起到固定中间管3和密封管道的作用；
S4、注浆结束，喷头26收回，堵住注浆孔24和喷头26，活动管16在注浆通道内部浆液的压力下收回对第一支撑杆20、第二支撑杆21造成挤压，使其向外曲折，将密封套15撑起；
S4、电磁铁13通电，吸引工字钢11向其移动，限位杆10在注浆管1抽出拉力下闭合，使得中间管3与支撑管7分离，注浆完成。
工作原理，将注浆管1移动到注浆通道中的设定位置，通入所注浆液，活动管16、喷头26在注浆压力下依次伸出，开始正常注浆工作，同时注浆浆液快速流动带动叶轮4旋转，顶块53在离心力作用下伸出并将橡胶套6撑起抵住注浆通道，起到固定中间管3和密封注浆管道的作用，注浆结束，喷头26在内部浆液反作用力和复位弹簧25的拉力作用下收回，堵住注浆孔24和喷头26，同时活动管16在注浆通道内部浆液的压力下收回对第一支撑杆20、第二支撑杆21造成挤压，使其向外曲折，将密封套15撑起，起到注浆后对注浆通道机械密封的作用，同时将活动管16固定住，防止其脱落，造成注浆通道内部浆液泄露，然后对电磁铁13通电，产生磁力吸引工字钢11向其移动，限位杆10在注浆管1抽出拉力下闭合，使得中间管3与支撑管7分离，注浆完成。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种煤矿开采用灌浆方法，包括注浆管(1)，所述注浆管(1)的一端固定连接有连接盘(2)，所述连接盘(2)的一端固定连接有中间管(3)，其特征在于：所述中间管(3)的内部设置有叶轮(4)，所述叶轮(4)的外侧固定连接有与中间管(3)活动套接的支撑结构(5)，所述连接盘(2)的一端固定连接有处于中间管(3)外侧的橡胶套(6)，所述中间管(3)的另一端卡接有支撑管(7)，所述支撑管(7)一端内部的一侧开设有限位腔(9)，所述中间管(3)的另一端固定连接有伸入限位腔(9)内部的连接杆(8)，所述连接杆(8)的一端活动套接有限位杆(10)，所述限位杆(10)的一侧设置有与支撑管(7)活动套接的工字钢(11)，所述工字钢(11)的另一端固定连接有支撑弹簧(12)，所述支撑弹簧(12)的另一端固定连接有与支撑管(7)固定连接的电磁铁(13)，所述支撑弹簧(12)的两侧设置有与支撑管(7)活动套接的限位块(14)，所述支撑管(7)的中部固定连接有密封套(15)，所述支撑管(7)的一侧活动套接有活动管(16)，所述支撑管(7)一端内部的另一侧开设有空腔(17)，所述空腔(17)的内部活动套接有滑动块(18)，所述空腔(17)一端的两侧活动套接有卡块(19)，所述滑动块(18)的一端活动套接有第一支撑杆(20)，所述第一支撑杆(20)的另一端活动套接有与活动管(16)活动套接的第二支撑杆(21)，所述活动管(16)的内部固定连接有支架(22)，所述支架(22)的中部固定连接有堵头(23)，所述活动管(16)的中部开设有若干组等圆周排列的注浆孔(24)，所述活动管(16)的内部固定连接有复位弹簧(25)，所述复位弹簧(25)的另一端固定连接有与活动管(16)活动套接的喷头(26)；
所述方法，包括以下步骤：
S1、将注浆管(1)移动到注浆通道中的设定位置，通入所注浆液；
S2、活动管(16)、喷头(26)在注浆压力下依次伸出，开始正常注浆工作；
S3、注浆浆液快速流动带动叶轮(4)旋转，顶块(53)在离心力作用下伸出并将橡胶套(6)撑起抵住注浆通道，起到固定中间管(3)和密封管道的作用；
S4、注浆结束，喷头(26)收回，堵住注浆孔(24)和喷头(26)，活动管16在注浆通道内部浆液的压力下收回对第一支撑杆(20)、第二支撑杆(21)造成挤压，使其向外曲折，将密封套(15)撑起；
S4、电磁铁(13)通电，吸引工字钢(11)向其移动，限位杆(10)在注浆管(1)抽出拉力下闭合，使得中间管(3)与支撑管(7)分离，注浆完成。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用灌浆方法，其特征在于：所述支撑结构(5)包括中间管(3)活动套接的转动环(51)，所述转动环(51)的内部固定连接有拉簧(52)，所述拉簧(52)的另一端固定连接顶块(53)。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用灌浆方法，其特征在于：所述堵头(23)的直径与喷头(26)中部开始的通孔相适配，且复位弹簧(25)在初始状态时喷头(26)处于未伸出状态。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用灌浆方法，其特征在于：所述卡块(19)与滑动块(18)之间通过弹簧连接，且空腔(17)的两侧开设有凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用灌浆方法，其特征在于：所述限位块(14)端部朝向注浆管(1)的一侧开设有斜口坡面，所述支撑弹簧(12)在自然状态下为被压缩状态。
6.根据权利要求2所述的一种煤矿开采用灌浆方法，其特征在于：所述顶块(53)设置有四组，且顶块(53)与橡胶套(6)接触的一端设置有滚轮。
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2021
- 2021-02-28 CN CN202110222149.4A patent/CN112855216A/zh active Pending
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