CN114412512A - 一种远距离快速精准注浆施工装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明中所提供的一种远距离快速精准注浆施工装置及使用方法，通过远距离快速精准注浆施工装置进行快速精准注浆，无需人工搬运，提高了注浆效率，工作空间灵活，提高了巷道掘进以及工作面回采的进度，技术施工安全可靠，综合注浆压力、流量的实时监测与注浆围岩的实时物探与钻孔窥视，实现不同地质开采条件不同精准控制注浆，具有很强的实用性、针对性，注浆量精确控制，减少了因盲目注浆导致的资源浪费，让煤矿在注浆施工过程中实现了降本增效。本发明适用范围广、工效高、操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及矿山围岩灾害高效治理领域，具体为一种远距离快速精准注浆施工装置及使用方法。
背景技术
根据目前煤矿开采状况，浅部煤炭资源日益枯竭，煤炭开采逐步转向深部，越来越多的巷道随开采深度增大而逐渐显现剧烈变形。据统计，每年的巷道掘进量超6000km，其中剧烈变形巷道所占比例较大。
工作面围岩应力受地压增大的影响而逐渐增大，工作面煤壁片帮、巷道剧烈变形、冒顶等现象时有发生，维护难度增大导致传统支护损坏严重、工作面停产等，对矿井的安全、高效生产造成了较大影响，该类支护问题已经成为世界矿业界和岩石力学研究所遇到的技术难题，也是目前国内外专家学者都给予关注的工程热点问题。
注浆作为改善岩体性质的重要技术，能在原位对岩体进行加固或改性，使一定范围内的岩体成为工程结构不可分割的一部分，充分挖掘岩体的承载潜力，保持巷道围岩的稳定。目前注浆工艺所需的大批量材料和注浆设备随注浆位置的不同需要进行多次人工搬运，费时费力，且其工作空间受人员、车辆运料等诸多因素影响，在一定程度上限制了巷道掘进以及工作面回采的进度。
发明内容
针对现有技术中目前煤矿注浆工艺过程中，需要提前输送注浆设备、注浆材料等准备工序时间过长；注浆量、注浆压力等注浆关键参数以及注浆效果难以精准控制；注浆过程限制巷道掘进以及工作面回采进度的问题，本发明提供一种远距离快速精准注浆施工装置及使用方法，结构简单，使用方便，无需人工搬运，提高了注浆效率，工作空间灵活，提高了巷道掘进以及工作面回采的进度。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种远距离快速精准注浆施工装置，包括注浆系统设备，所述注浆系统设备包括注浆供应单元和浆液混合注射枪；所述注浆供应单元包括浆液A储浆桶、浆液B储浆桶、电机、动力组件、浆液B注浆高压胶管和浆液A注浆高压胶管；所述浆液A储浆桶的输出端经浆液管道连接浆液A注浆高压胶管；所述浆液B储浆桶的输出端经浆液管道连接B注浆高压胶管，所述电机驱动端连接动力组件，动力组件的控制端分别连接在浆液A储浆桶和浆液B储浆桶的输出端，所述浆液B注浆高压胶管和浆液A注浆高压胶管的输出端通过快速接头的一端连接，所述浆液混合注射枪装配在快速接头的另一端，实现了对注浆围岩钻孔的远距离快速精准的注浆。
优选的，电机通过电机轴连接至动力组件的驱动端。
优选的，动力组件包括转向箱、两组减速机和两组注浆泵；所述转向箱的驱动端连接电机，两组减速机分别装配在转向箱的两侧控制端处，两组注浆泵分别装配在两组减速机上，且两组注浆泵的控制端分别连接在浆液A储浆桶和浆液B储浆桶的浆液管道上，分别对浆液A储浆桶和浆液B储浆桶内的浆液进行控制抽取。
优选的，浆液管道分别与浆液B注浆高压胶管和浆液A注浆高压胶管之间设置压力及流量传感器。
优选的，注浆系统设备可放置在车辆货箱平台的上方，车辆货箱平台通过可移动车辆移动。
一种远距离快速精准注浆施工装置的使用方法，基于上述所述的一种远距离快速精准注浆施工装置，包括如下步骤：
步骤1，设计待注浆围岩探测与注浆钻孔、注浆时机参数；
步骤2，将注浆系统设备移动至距待注浆围岩的合适位置；
步骤3，将浆液A储浆桶和浆液B储浆桶的浆液A注浆高压胶管以及浆液B注浆高压胶管拉至待注浆围岩附近，浆液混合注射枪经快速接头将浆液A注浆高压胶管和浆液B注浆高压胶管连接；
步骤4，待所有管路、线路连接完成后，启动电机和动力组件，开始进行注浆。
优选的，在进行注浆过程中在浆液A注浆高压胶管和浆液B注浆高压胶管设置压力及流量传感器，通过压力及流量传感器对注浆压力和注浆流量进行记录。
优选的，在步骤4后，采用钻孔窥视以及物探等综合技术手段，评估围岩实时注浆效果，待该钻孔注浆结束后，构建该围岩地质开采条件下注浆压力与注浆效果的关系模型，并进行多钻孔注浆验证优化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种远距离快速精准注浆施工装置，通过注浆系统设备的自移动有效减少了注浆设备、注浆材料的多次反复搬运，缓解了煤矿生产辅助运输系统的运载压力；提高了注浆过程的响应速度，对煤矿井下的突发灾害实现快速治理，为煤矿安全高效生产提供了有益的保障。
进一步的，远距离注浆过程中设备、材料不占用生产性巷道空间，有效避免了现有注浆工艺中对巷道掘进或工作面回采进度的影响，能最大限度的实现注浆与煤矿生产的平行作业以及随来随注、随停随走的方便快捷。
进一步的，浆液管道分别与浆液B注浆高压胶管和浆液A注浆高压胶管之间设置压力及流量传感器，有效的对浆液B注浆高压胶管和浆液A注浆高压胶管内的注浆压力和注浆流量进行记录，便于监测。
本发明中所提供的一种远距离快速精准注浆施工装置的使用方法，通过远距离快速精准注浆施工装置进行快速精准注浆，无需人工搬运，提高了注浆效率，工作空间灵活，提高了巷道掘进以及工作面回采的进度，技术施工安全可靠，综合注浆压力、流量的实时监测与注浆围岩的实时物探与钻孔窥视，实现不同地质开采条件不同精准控制注浆，具有很强的实用性、针对性，注浆量精确控制，减少了因盲目注浆导致的资源浪费，让煤矿在注浆施工过程中实现了降本增效。本发明适用范围广、工效高、操作简便。
附图说明
图1为本发明中的远距离快速精准注浆施工装置结构示意图；
图2为本发明中远距离快速精准注浆施工装置的使用方法的流程图。
图中：1-浆液A储浆桶；2-浆液B储浆桶；3-电机；4-转向箱；5-减速机；6-注浆泵；7-电机轴；8-浆液管道；9-压力及流量传感器；10-浆液B注浆高压胶管；11-浆液A注浆高压胶管；12-浆液混合注射枪；13-车辆货箱平台。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种远距离快速精准注浆施工装置，结构简单，使用方便，无需人工搬运，提高了注浆效率，工作空间灵活，提高了巷道掘进以及工作面回采的进度。
具体的，该远距离快速精准注浆施工装置，包括注浆系统设备，所述注浆系统设备包括注浆供应单元和浆液混合注射枪12；所述注浆供应单元包括浆液A储浆桶1、浆液B储浆桶2、电机3、动力组件、浆液B注浆高压胶管10和浆液A注浆高压胶管11；所述浆液A储浆桶1的输出端经浆液管道8连接浆液A注浆高压胶管11；所述浆液B储浆桶2的输出端经浆液管道8连接B注浆高压胶管1，所述电机3驱动端连接动力组件，动力组件的控制端分别连接在浆液A储浆桶1和浆液B储浆桶2的输出端，所述浆液B注浆高压胶管10和浆液A注浆高压胶管11的输出端通过快速接头的一端连接，所述浆液混合注射枪12装配在快速接头的另一端，实现了对注浆围岩钻孔的远距离快速精准的注浆。
具体的，电机3通过电机轴7连接至动力组件的驱动端。
具体的，动力组件包括转向箱4、两组减速机5和两组注浆泵6；所述转向箱4的驱动端连接电机3，两组减速机5分别装配在转向箱4的两侧控制端处，两组注浆泵6分别装配在两组减速机5上，且两组注浆泵6的控制端分别连接在浆液A储浆桶1和浆液B储浆桶2的浆液管道8上，分别对浆液A储浆桶1和浆液B储浆桶2内的浆液进行控制抽取。
具体的，浆液管道8分别与浆液B注浆高压胶管10和浆液A注浆高压胶管11之间设置压力及流量传感器9。
具体的，注浆系统设备可放置在车辆货箱平台13的上方，车辆货箱平台13通过可移动车辆移动。
本发明提供了一种远距离快速精准注浆施工装置的使用方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤一：基于待注浆围岩的地质开采条件，采用物探和钻探相结合的方法，综合评估待注浆围岩的裂隙发育以及围岩稳定性等情况，并开展待注浆围岩的注浆钻孔、注浆时机等注浆参数设计；
步骤二：将注浆系统设备固定于防爆无轨胶轮车货箱平台上方或矿井自有自移式车辆货箱平台上方，并驾驶至距待注浆围岩一定合适位置处；
步骤三：浆液A储浆桶1和浆液B储浆桶2的浆液A注浆高压胶管11以及浆液B注浆高压胶管10拉至待注浆围岩附近，浆液混合注射枪12经快速接头将浆液A注浆高压胶管11和浆液B注浆高压胶管10连接；
步骤四：待所有管路、线路连接完成后，启动注浆系统设备：电机3、转向箱4、减速机5、注浆泵6，开始进行注浆，通过压力、流量传感器9实时记录注浆压力、注浆流量等注浆参数；
步骤五：采用钻孔窥视以及物探等综合技术手段，评估围岩实时注浆效果，待该钻孔注浆结束后，构建该围岩地质开采条件下注浆压力与注浆效果的关系模型，并进行多钻孔注浆验证优化；
步骤六：基于上述关系模型，后续注浆工艺通过注浆压力大小的变化实现注浆施工的精准控制。
其中，物探与钻探相结合的方法，就是采用物探圈定待注浆围岩进行初步探测，并通过钻探进行进一步验证的探测方法，注浆参数设计与待注浆围岩所处的开采条件紧密相关，不同的开采条件，设计不同的注浆钻孔与注浆时机。
本发明中储浆桶中分别装有双组份材料A、B两种浆料，储浆桶和泵之间以及泵和压力、流量传感器之间采用浆液管道相连，浆液管道与混合注射枪之间采用高压胶管相连。双组分材料，可长距离泵送，停止泵送后3min内变稠固化，即时承载。
本发明中第一个钻孔注浆过程中，同时开展注浆压力、流量监测与注浆围岩的探测工作，待第一个钻孔注浆结束后，分析构建该围岩地质开采条件下注浆压力与注浆效果的关系模型。
上述的关系模型应进行多个钻孔注浆验证优化。
上述过程中双组份改性材料是由A、B两组分组成的复合产品，具有较好的粘结力，与煤岩体粘合后，抗剪强度高，耐冲击、耐酸、耐碱性好；材料渗透性、流动性好，遇水不发泡，能很好的渗入煤岩层细小的裂隙中，不产生任何有毒、有害气体；停止泵送后3min内变稠固化，即时承载，可长距离泵送，能适应各种地下温度和湿度条件使用。本发明所用双组分注浆材料为硅酸盐改性聚氨酯材料。其中，浆液A储浆桶1内的浆液可采用改性硅酸盐浆液A；浆液B储浆桶2内的浆液可采用聚合物聚氨酯浆液B。
实施例
首先基于待注浆围岩的地质开采条件，采用物探初步探测待注浆围岩，并通过钻探进一步验证，综合评估待注浆围岩的裂隙发育以及围岩稳定性，并开展待注浆围岩的注浆钻孔、注浆时机等注浆参数设计，驾驶注浆系统设备至距待注浆围岩一定的合适位置处，将浆液A注浆高压胶管11和浆液B注浆高压胶管10拉至待注浆围岩附近，经浆液混合注射枪12与快速接头连接，待所有管路、线路连接完成后，启动注浆系统设备开始进行注浆，浆液A储浆桶1中A料、浆液B储浆桶2中B料，经浆液管道8、压力、流量传感器9、高压胶管10、11，于浆液混合注射枪12处混合注入待注围岩中，注浆压力、注浆流量传感器9实时记录注浆参数，同时采用钻孔窥视以及物探等综合技术手段，实时评估围岩注浆效果，待第一个钻孔注浆结束后，分析构建该围岩地质开采条件下注浆压力与注浆效果的关系模型，并进行多钻孔注浆验证优化，基于上述关系模型，后续注浆工艺通过注浆压力大小的变化实现注浆施工的精准控制。该技术施工安全可靠，材料停止泵送后3min内变稠固化，即时承载，可长距离泵送，能适应各种地下温度和湿度条件使用，施工环境友好，无任何环境污染问题。
综上所示，本发明提供了一种远距离快速精准注浆施工装置及使用方法，通过注浆系统设备的自移动有效减少了注浆设备、注浆材料的多次反复搬运，缓解了煤矿生产辅助运输系统的运载压力；提高了注浆过程的响应速度，对煤矿井下的突发灾害实现快速治理，为煤矿安全高效生产提供了有益的保障。本发明中技术施工安全可靠，综合注浆压力、流量的实时监测与注浆围岩的实时物探与钻孔窥视，实现不同地质开采条件不同精准控制注浆，具有很强的实用性、针对性，注浆量精确控制，减少了因盲目注浆导致的资源浪费，让煤矿在注浆施工过程中实现了降本增效。本发明适用范围广、工效高、操作简便。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种远距离快速精准注浆施工装置，其特征在于，包括注浆系统设备，所述注浆系统设备包括注浆供应单元和浆液混合注射枪(12)；所述注浆供应单元包括浆液A储浆桶(1)、浆液B储浆桶(2)、电机(3)、动力组件、浆液B注浆高压胶管(10)和浆液A注浆高压胶管(11)；所述浆液A储浆桶(1)的输出端经浆液管道(8)连接浆液A注浆高压胶管(11)；所述浆液B储浆桶(2)的输出端经浆液管道(8)连接B注浆高压胶管(1)，所述电机(3)驱动端连接动力组件，动力组件的控制端分别连接在浆液A储浆桶(1)和浆液B储浆桶(2)的输出端，所述浆液B注浆高压胶管(10)和浆液A注浆高压胶管(11)的输出端通过快速接头的一端连接，所述浆液混合注射枪(12)装配在快速接头的另一端，实现了对注浆围岩钻孔的远距离快速精准的注浆。
2.根据权利要求1所述的一种远距离快速精准注浆施工装置，其特征在于，所述电机(3)通过电机轴(7)连接至动力组件的驱动端。
3.根据权利要求1所述的一种远距离快速精准注浆施工装置，其特征在于，所述动力组件包括转向箱(4)、两组减速机(5)和两组注浆泵(6)；所述转向箱(4)的驱动端连接电机(3)，两组减速机(5)分别装配在转向箱(4)的两侧控制端处，两组注浆泵(6)分别装配在两组减速机(5)上，且两组注浆泵(6)的控制端分别连接在浆液A储浆桶(1)和浆液B储浆桶(2)的浆液管道(8)上，分别对浆液A储浆桶(1)和浆液B储浆桶(2)内的浆液进行控制抽取。
4.根据权利要求1所述的一种远距离快速精准注浆施工装置，其特征在于，所述浆液管道(8)分别与浆液B注浆高压胶管(10)和浆液A注浆高压胶管(11)之间设置压力及流量传感器(9)。
5.根据权利要求1所述的一种远距离快速精准注浆施工装置，其特征在于，所述注浆系统设备可放置在车辆货箱平台(13)的上方，车辆货箱平台(13)通过可移动车辆移动。
6.一种远距离快速精准注浆施工装置的使用方法，基于权利要求1-5任一项所述的一种远距离快速精准注浆施工装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，设计待注浆围岩探测与注浆钻孔、注浆时机参数；
步骤2，将注浆系统设备移动至距待注浆围岩的合适位置；
步骤3，将浆液A储浆桶(1)和浆液B储浆桶(2)的浆液A注浆高压胶管(11)以及浆液B注浆高压胶管(10)拉至待注浆围岩附近，浆液混合注射枪(12)经快速接头将浆液A注浆高压胶管(11)和浆液B注浆高压胶管(10)连接；
步骤4，待所有管路、线路连接完成后，启动电机(5)和动力组件，开始进行注浆。
7.根据权利要求6所述的一种远距离快速精准注浆施工装置的使用方法，其特征在于，在进行注浆过程中在浆液A注浆高压胶管(11)和浆液B注浆高压胶管(10)设置压力及流量传感器(9)，通过压力及流量传感器(9)对注浆压力和注浆流量进行记录。
8.根据权利要求6所述的一种远距离快速精准注浆施工装置的使用方法，其特征在于，在步骤4后，采用钻孔窥视以及物探等综合技术手段，评估围岩实时注浆效果，待该钻孔注浆结束后，构建该围岩地质开采条件下注浆压力与注浆效果的关系模型，并进行多钻孔注浆验证优化。
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