CN114658480A - 模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及方法，装置包括模袋、注浆管以及保护组件。所述模袋上开设有相对应的一组开孔，所述模袋上于所述开孔边缘设置有可对开孔进行收缩的弹性件；所述注浆管上开设有一组或多组出浆口组，所述注浆管自所述开孔可拆卸穿设于所述模袋上且所述出浆口组均位于所述模袋内；所述保护组件套设于所述注浆管以及所述模袋外围，所述保护组件包括保护管体以及保护管靴，所述保护管体由多个管部件通过水溶线拼装而成，其一端与所述注浆管之间设置有封堵件，另一端封设有所述保护管靴。本发明的装置能够解决内部富水量大的巷道、斜井及连通性强的采空区封堵处治工程难题，并节约工程处治成本。

Description

模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及封堵方法

技术领域

本发明是关于采空区巷道、斜井治理领域，特别是关于一种模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及封堵方法。

背景技术

煤矿开采后留下大量采空区、巷道及斜井，随着经济的快速发展和城镇化建设的深入推进，城市土地资源日益紧张，在采空区场地上进行工程建设已成为不可避免的趋势。在采空区注浆处治工程中，常遇到多层采空区并存的工程地质条件，各层采空区通过斜井和巷道相连，遇到上述情况，通常只对场地建构筑物有影响的采空区即浅层采空区进行注浆处治。同样，采空区注浆处治工程中会划定注浆范围，通常建设场地内巷道与外部相连通。地下斜井多呈现井口坍塌且充水的情况，此时难以对其进行常规充填处理。若不对其进行封堵处治或封堵效果不佳，将造成大量的浆液浪费。

面对内部富水量大、连通性强的巷道与斜井封堵处治工程难题，传统注浆方法通常是通过灌注水泥粉煤灰外加砂或细石的方法进行封堵处治，该方法关于细骨料的投掷工艺难度高、耗浆量大、效果差，充水条件下封堵效果更甚，以至于治理范围内的浆液通过斜井、巷道流向无需处治的深层采空区或注浆范围外的采空区，严重影响到注浆治理效果，造成大量的浆液外漏，增加了材料成本。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及封堵方法，其能够解决内部富水量大的巷道、斜井及连通性强的采空区封堵处治工程难题，并节约工程处治成本。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，包括模袋、注浆管以及保护组件。

所述模袋上开设有相对应的一组开孔，所述模袋上于所述开孔边缘设置有可对开孔进行收缩的弹性件；所述注浆管上开设有一组或多组出浆口组，所述注浆管自所述开孔可拆卸穿设于所述模袋上且所述出浆口组均位于所述模袋内；所述保护组件套设于所述注浆管以及所述模袋外围，所述保护组件包括保护管体以及保护管靴，所述保护管体由多个管部件通过水溶线拼装而成，其一端与所述注浆管之间设置有封堵件，另一端封设有所述保护管靴。

在本发明的一个或多个实施方式中，位于所述保护管体外侧的所述水溶线上涂覆有防水胶体。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述保护管体由多个管部件径向围设拼接而成，每个所述管部件上均设置有可与相邻管部件拼接的接扣部，所述接扣部上开设有多个孔结构，所述水溶线穿设于所述孔结构内以固定相邻的所述管部件。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述保护管靴呈上宽下窄的锥体型结构设置，所述保护管靴内部中空，其内设置有用于固定注浆管以及支撑保护管靴的固定结构。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述注浆管一端密封，另一端设置有变径接头；所述注浆管上沿其轴向开设有多组出浆口组，每组所述出浆口组包括多个出浆口。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述模袋为采用尼龙滤网编织而成的模袋，所述尼龙滤网的规格为150目～300目。

本发明的实施例还提供了一种用上述装置封堵采空区巷道斜井的方法，包括安装模袋及注浆管，安装保护组件，下放定位，模袋扩展，灌浆充填以及注浆管脱离。

所述安装模袋及注浆管包括：注浆管沿上下方向贯穿模袋开孔，并以弹性件固定，对模袋进行折叠后通过水溶线缠绕固定；所述安装保护组件包括：将多个管部件径向围设，并通过水溶线拼接成保护管体，将保护管靴固定于保护管体的一端，后将上述模袋及注浆管放入保护组件内，通过水溶线将注浆管一端与固定结构进行固定连接，另一端采用封堵件封堵住注浆管与保护管体间的缝隙，保护组件外部做好防水处理；所述下放定位包括：将上述装置下放至采空区巷道或斜井的底部；所述模袋扩展包括：向注浆管内注入清水，溶解保护组件内部的水溶线，使保护组件解体并使模袋扩展；所述灌浆充填包括：通过注浆管将充填材料灌入模袋；所述注浆管脱离包括：注浆结束且浆液初凝后，提拉注浆管，使其自开孔脱离模袋。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述模袋呈长方体或圆柱体结构设置，所述开孔开设于所述模袋的相对面上；所述对模袋进行折叠包括：以注浆管为轴心，将模袋四边拉直，折成十字形或圆形；将模袋以十字形四边折叠扇方式对折并熨平，折叠完毕后形成截面为一定长度和宽度的长方体，或选取圆形的模袋的若干侧以折叠扇方式对折，折叠完毕后形成截面为一定长度半径的圆柱体，并采用水溶线缠绕固定。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述保护组件外部做好防水处理包括：将位于保护组件外侧的水溶线涂覆金属防水胶体，将保护管体的拼接处、保护管体与保护管靴的拼接处、保护管体和封堵件以及注浆管之间设置密封件或涂覆金属防水胶体。

在本发明的一个或多个实施方式中，注浆管安装前在除弹性件约束处外进行润滑处理。

与现有技术相比，本发明实施方式的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及封堵方法，解决了内部富水量大、连通性强的采空区、巷道及斜井封堵处治工程难题，并节约了大量的注浆材料，提高了封堵效果，降低了工程成本，带来了良好的环保效益及经济效益。

附图说明

图1是本发明一实施方式的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置中焊接变径接头的注浆管结构示意图；

图2是本发明一实施方式的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置中保护组件的保护管体结构示意图；

图3是本发明一实施方式的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置中保护组件的保护管靴结构示意图。

图4是本发明一实施方式的模袋注浆封堵采空区巷道斜井的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图3所示，本发明一实施方式提供了一种模袋注浆封堵采空区巷道、斜井装置及施工方法，适应于无法进入的地下有、无水的条件下斜井、巷道的封堵工程。

装置包括模袋、注浆管20以及保护组件。模袋套设在注浆管20上，模袋和注浆管20共同设置于保护组件内。

模袋采用尼龙滤网编织而成，尼龙滤网具有有强度高、厚度小、价格低的优点，可根据封堵现场浆液需出水不出浆以及注浆末期模袋不炸袋的技术要求，选定尼龙滤网的规格。在本实施例中，尼龙滤网的规格确定为150目～300目。通过高强线将尼龙滤网缝制成长方体或圆柱体形状，并取在长度方向对应设置的一组对面，挖出与注浆管20的管径相对应的开孔，开孔边缘设置有可对开孔进行收缩的弹性件，弹性件具有一定强度的收缩力。设置弹性件的目的是在注浆结束且浆液初凝后，方便提拉注浆管20。弹性件可以使得模袋与注浆管20之间不形成固定约束，形成类似滑动约束，此设计既能保证模袋与注浆管20之间具有一定的约束，又不会使得两者因该约束被固定死而导致模袋在浆液重力的作用下，模袋上位于上部的开孔与注浆管20的连接处产生断裂。在本实施例中，开孔周围可缝制双层较宽的强力皮筋。

如图1所示，注浆管20呈圆形管体设置。注浆管20的直径越小越好，经试验证明，选取φ32mm的钢管效果最佳。注浆管20上沿其轴向开设有多组出浆口组21，相邻两组出浆口组21之间间隔300mm设置，每组出浆口组 21包括多个出浆口22。优选的，同一组的多个出浆口22位于注浆管20的同一横截面上，数量为三个。注浆管20的一端进行封堵，注浆管20上远离封堵端a的出浆口22的设置高度可根据模袋的大小来定。注浆管20远离封堵端a的一端焊接有φ48mm变径接头23。注浆管20自模袋开孔可拆卸穿设于模袋上且出浆口组21均位于模袋内。

保护组件套设于注浆管20以及模袋外围。保护组件的作用机理就是，在下放(下管)过程中，将折叠好的模袋，放入加工好的保护组件中，以保证模袋在下放(下管)过程中碰到钻孔孔壁岩石等尖状物不被划破，且更易下管。

如图2和图3所示，保护组件包括保护管体31以及保护管靴32，保护管体31由多个管部件311通过水溶线拼装而成，其一端与注浆管20之间设置有封堵件，另一端封设有保护管靴32。

具体的，保护管体31由两个管部件311径向围设拼接而成，每个管部件311上均设置有可与相邻管部件311拼接的接扣部3111，接扣部3111上开设有多个孔结构3112，水溶线穿设于孔结构3112内以固定相邻的管部件3111。保护管靴32呈上宽下窄的锥体型结构设置，保护管靴32内部中空，其内设置有用于固定注浆管20以及支撑保护管靴本体的固定结构321，固定结构321 可以为十字支撑结构。

以下具体阐述本发明一实施例中保护组件的制作方法：

选取壁厚5mm外径φ110mm pvc管，其长度略大于注浆管20焊接变径接头后的长度。沿着pvc管的轴向进行切割加工，切割成角度稍大于180°对应弧长的半圆管(管部件311)，即比半圆管两边各多出弧长30mm左右。将加工好的两个半圆管的5mm壁厚的两边分别从内部、外部切割2.5mm(形成接扣部3111)。并在加工好2.5mm壁厚的pvc管上每隔100mm钻一个穿pvc 水溶线的小孔(孔结构3112)，水溶线通过该小孔将两片pvc管“缝在一起”。因为下管过程中，钻孔及地下斜井、巷道中有水的存在，故将位于pvc管外部的水溶线使用金属防水胶带等进行防水处理，将水溶线与水隔绝，pvc管内部不做防水处理，同时两片pvc管管片连接处做防漏水处理。

pvc管的下端设置与其对应的保护管靴32。保护管靴32可选择坚硬材质，如图3所示，保护管靴32内部设固定结构321。安装注浆管20和模袋时，使用水溶线将固定结构321与φ32mm注浆管20的封堵端a进行连接固定，以保证下管过程中顺利下管且不脱落。

pvc管上端从外部包裹住φ32mm注浆管20上部焊接的变径接头处，中间空隙通过封堵件进行封堵，达到防止钻孔及斜井或巷道中水进入的目的。在一具体实施例中，封堵件可以为橡胶垫。

pvc管底部、中间及顶部(各个连接处)做好防水措施，以保证钻孔及斜井或巷道中水无法进入。pvc管在保护管靴的帮助下可轻松下至充水斜井或巷道的底部。

如图4所示，本发明的实施例还提供了一种用上述装置封堵采空区巷道斜井的方法，包括安装模袋及注浆管s1，安装保护组件s2，下放定位s3，模袋扩展s4，灌浆充填s5以及注浆管脱离s6。

安装模袋及注浆管s1包括：注浆管沿上下方向贯穿模袋开孔，并以弹性件固定，对模袋进行折叠后通过水溶线缠绕固定。安装保护组件s2包括：将多个管部件径向围设，并通过水溶线拼接成保护管体，将保护管靴固定于保护管体的一端，后将上述模袋及注浆管放入保护组件内，通过水溶线将注浆管一端与固定结构进行固定连接，另一端采用封堵件封堵住注浆管与保护管体间的缝隙，保护组件外部做好防水处理。下放定位s3包括：将上述装置下放至采空区巷道或斜井的底部。模袋扩展s4包括：向注浆管内注入清水，溶解保护组件内部的水溶线，使保护组件解体并使模袋扩展。灌浆充填s5包括：通过注浆管将充填材料灌入模袋。注浆管脱离s6包括：注浆结束且浆液初凝后，提拉注浆管，使其自开孔脱离模袋。其中，保护组件外部做好防水处理包括：将位于保护组件外侧的水溶线涂覆金属防水胶体，将保护管体的拼接处、保护管体与保护管靴的拼接处、保护管体和封堵件以及注浆管之间设置密封件或涂覆金属防水胶体。

在安装保护组件s2过程中，往往出现如下问题：模袋折叠后直径过大，不易于安装；也出现过为保证折叠后直径，采用缠绕的折叠方式导致后期模袋无法打开的情况。通过多次现场试验，经历过几次绑扎方法的失败，最终确定以下折叠方法：

注浆管20沿上下穿过模袋上直径φ32mm开孔，以强力皮筋固定，立起注浆管20，模袋四边拉直，折成十字形或圆形，注浆管20为十字形或圆形中心；将模袋以十字形四边折叠扇方式对折并熨平，对折宽度100mm，折叠完毕后形成截面为100mm*100mm的长方体，或选取圆形的模袋的若干侧以折叠扇方式对折，折叠完毕后形成截面为一定长度半径的圆柱体，折叠好后采用pvc水溶线缠绕固定，防止模袋展开。

此折叠方法在保证折叠模袋体积较小的情况下，根据其自身结构特征，展开过程中无需过大的压力，就可使其展开。

在通过钻杆往保护组件内压入清水，使pvc管内部成为有水环境，水溶线在此环境下进行溶解，失去对模袋、保护管靴32及保护管体31内管部件 311的约束，此时保护组件自动打开。然后再向模袋内进行注浆。此方法既在下管过程中保护了模袋，又在下入封堵区域后通过充水自动打开，不形成对注浆模袋的约束作用，方便后续模袋注浆充填。

以下通过一具体实施过程详细阐述封堵采空区巷道斜井的施工方法：

斜井钻孔过程中对钻孔的垂直度严格把控。钻至斜井或巷道设计封堵位置后，根据需要确定模袋大小，注浆管长度以及pvc管的长度，并进行加工。加工好的模袋先在地表进行试注试验，通过试注试验确定以注浆量为主、注浆压力为辅的注浆结束标准。

注浆管安装前在除皮筋约束处外进行润滑处理，方便后期注浆结束，浆液初凝后拔出注浆管。地表安装好注浆模袋及保护组件后下入该装置，保护管靴到达底板后开始向模袋中压水。

注浆泵首先向模袋中压入清水，水在由尼龙滤网做成的模袋中会渗透出来，并将模袋上缠绕的水溶线、管靴处连接固定的水溶线以及“缝制两片pvc 管的内部水溶线”在清水的环境中溶解，水溶线失去对上述部件约束的作用，并且在水的作用下，折叠的模袋逐渐展开，pvc管自动打开。

注入清水一段时间待水溶线溶解后，开始向模袋中注浆，所注浆液加入速凝剂，并根据地表试验得出来的注浆结束标准进行严格把控；根据室内试验测得的浆液初、终凝时间，待浆液初凝后向上拔注浆管。

可根据查阅调查得到的充水巷道斜井的开挖情况，设计模袋的大小，浆液在充填过程中，根据流体的特性，将成为一个厚厚的饼状结构，饼状结构的周长即为正方体的周长，可根据实际工程应用确定正方体的大小，并计算是否需要二次膜袋注浆。如需二次注浆，需等浆液终凝后方可进行。

封堵完成后，保留注浆孔，在终凝后通过钻机取样结合物探管波对注浆封堵效果进行检测评价。

与现有技术相比，本发明实施方式的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置及封堵方法，解决了内部富水量大、连通性强的采空区、巷道及斜井封堵处治工程难题，并节约了大量的注浆材料，提高了封堵效果，降低了工程成本，带来了良好的环保效益及经济效益。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，其特征在于，包括：

模袋，其上开设有相对应的一组开孔，所述模袋上于所述开孔边缘设置有可对开孔进行收缩的弹性件；

注浆管，其上开设有一组或多组出浆口组，所述注浆管自所述开孔可拆卸穿设于所述模袋上且所述出浆口组均位于所述模袋内；

保护组件，其套设于所述注浆管以及所述模袋外围，所述保护组件包括保护管体以及保护管靴，所述保护管体由多个管部件通过水溶线拼装而成，其一端与所述注浆管之间设置有封堵件，另一端封设有所述保护管靴。

2.如权利要求1所述的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，其特征在于，位于所述保护管体外侧的所述水溶线上涂覆有防水胶体。

3.如权利要求1所述的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，其特征在于，所述保护管体由多个管部件径向围设拼接而成，每个所述管部件上均设置有可与相邻管部件拼接的接扣部，所述接扣部上开设有多个孔结构，所述水溶线穿设于所述孔结构内以固定相邻的所述管部件。

4.如权利要求1所述的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，其特征在于，所述保护管靴呈上宽下窄的锥体型结构设置，所述保护管靴内部中空，其内设置有用于固定注浆管以及支撑保护管靴的固定结构。

5.如权利要求1所述的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，其特征在于，所述注浆管一端密封，另一端设置有变径接头；所述注浆管上沿其轴向开设有多组出浆口组，每组所述出浆口组包括多个出浆口。

6.如权利要求1所述的模袋注浆封堵采空区巷道斜井装置，其特征在于，所述模袋为采用尼龙滤网编织而成的模袋，所述尼龙滤网的规格为150目～300目。

7.一种利用权利要求1～6任一所述的装置封堵采空区巷道斜井的方法，其特征在于，包括：

安装模袋及注浆管：注浆管沿上下方向贯穿模袋开孔，并以弹性件固定，对模袋进行折叠后通过水溶线缠绕固定；

安装保护组件：将多个管部件径向围设，并通过水溶线拼接成保护管体，将保护管靴固定于保护管体的一端，后将上述模袋及注浆管放入保护组件内，通过水溶线将注浆管一端与固定结构进行固定连接，另一端采用封堵件封堵住注浆管与保护管体间的缝隙，保护组件外部做好防水处理；

下放定位：将上述装置下放至采空区巷道或斜井的底部；

模袋扩展：向注浆管内注入清水，溶解保护组件内部的水溶线，使保护组件解体并使模袋扩展；

灌浆充填：通过注浆管将充填材料灌入模袋；

注浆管脱离：注浆结束且浆液初凝后，提拉注浆管，使其自开孔脱离模袋。

8.如权利要求7所述的封堵采空区巷道斜井的方法，其特征在于，所述模袋呈长方体或圆柱体结构设置，所述开孔开设于所述模袋的相对面上；所述对模袋进行折叠包括：

以注浆管为轴心，将模袋四边拉直，折成十字形或圆形；

将模袋以十字形四边折叠扇方式对折并熨平，折叠完毕后形成截面为一定长度和宽度的长方体或选取圆形的模袋的若干侧以折叠扇方式对折，折叠完毕后形成截面为一定长度半径的圆柱体，并采用水溶线缠绕固定。

9.如权利要求7所述的封堵采空区巷道斜井的方法，其特征在于，所述保护组件外部做好防水处理包括：

将位于保护组件外侧的水溶线涂覆金属防水胶体，将保护管体的拼接处、保护管体与保护管靴的拼接处、保护管体和封堵件以及注浆管之间设置密封件或涂覆金属防水胶体。

10.如权利要求7所述的封堵采空区巷道斜井的方法，其特征在于，注浆管安装前在除弹性件约束处外进行润滑处理。

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