CN117287232B - 一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，属于巷道密封设备技术领域，其包括：地轨导架，地轨导架上滑动设置有三个固定立柱，各固定立柱均竖直设置在地轨导架上，位于靠近巷道深处的固定立柱上安装有钻进机，位于中部的所述固定立柱上安装有钻孔注浆机构，固定立柱的一侧通过支架安装有搅拌罐，搅拌罐通过水泥泵高压泵送注浆料至钻孔注浆机构中，钻孔注浆机构能够伸入各钻设孔内，并自内而外逐步注浆，搅拌罐的一侧设有储料罐，储料罐同步连通在所述钻孔注浆机构一侧，位于远离巷道深处的固定立柱上设置有注浆喷管；本发明可以提高灭火巷道的整体密封性和耐火性，同时提高巷道的结构安全性。

Description

一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置

技术领域

本发明属于巷道密封设备技术领域，具体是一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置。

背景技术

采空区火灾是一种危险且难以处理的情况，因为采空区内的空气流动情况往往很复杂，火灾蔓延速度快，并且存在着高温、有毒气体和烟雾等危险因素，而采空区灭火巷道是专门用于进行灭火和救援工作的通道系统，其能够便于灭火人员可以快速、安全地进入采空区进行救援和灭火；目前在灭火巷道建设中均采用注浆技术对巷道进行密封，以增强其耐火性和防烟效果，提高灭火效果；而现有的注浆设备仅仅将注浆材料高压喷射在巷道围岩侧壁上，其结合强度较低，在长期使用中围岩处的裂缝、孔隙仍会透过注浆层，严重影响灭火巷道密封性。

因此，有必要提供一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，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：一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其包括：地轨导架，水平铺设在采空区灭火巷道地面上，所述地轨导架上滑动设置有三个固定立柱，各所述固定立柱均竖直设置在地轨导架上，位于靠近巷道深处的所述固定立柱上安装有钻进机，所述钻进机能够对灭火巷道围岩侧壁多孔钻设，位于中部的所述固定立柱上安装有钻孔注浆机构，所述固定立柱的一侧通过支架安装有搅拌罐，所述搅拌罐通过水泥泵高压泵送注浆料至钻孔注浆机构中，所述钻孔注浆机构能够伸入各钻设孔内，并自内而外逐步注浆，所述搅拌罐的一侧设有储料罐，所述储料罐同步连通在所述钻孔注浆机构一侧，位于远离巷道深处的所述固定立柱上设置有注浆喷管。

进一步，作为优选，所述钻孔注浆机构包括：安装架，固定在所述固定立柱上，所述安装架的两侧竖直对称固定有导杆，所述导杆上滑动设置有连接架板，所述安装架上设置有驱动缸，所述驱动缸的伸缩端与所述连接架板相固定，所述连接架板的一侧竖直设置有调节架，所述调节架上排列设置有多个注浆装置，各所述注浆装置均滑动安装在调节架上，且所述连接架板上固定有滑动轨，所述调节架横向滑动连接在所述滑动轨上，所述调节架上位于各注浆装置处均设置有旋压组件。

进一步，作为优选，所述注浆装置上均转动套接有两个轴环，所述轴环上均固定有连杆，各所述注浆装置上的连杆呈X字形架设，相邻所述注浆装置之间通过轴环上的所述连杆相连接，且所述调节架的中部固定有双向伸缩杆，所述双向伸缩杆的两端分别与相对应的所述连杆之间的铰接处相连接。

进一步，作为优选，所述注浆装置包括：机座，其内部同轴转动设置有内管，所述内管通过机座外的驱动电机采用齿轮啮合传动进行持续单向旋转，所述内管内滑动设置有导料管，所述导料管的一端同转接管与所述搅拌罐以及储料罐相连通，所述导料管的端部固定有离心喷射机构。

进一步，作为优选，所述机座外固定有轴套，所述轴套的一端同轴固定有密封仓，所述密封仓内密封滑动设置有导向管套，所述导向管套的一端转动设置有连接套，所述连接套与所述导料管相固定，所述密封仓外还连接有气流管。

进一步，作为优选，所述离心喷射机构包括：主喷管，其一端固定有喷头，所述主喷管内密封滑动设置有支管，所述支管与主喷管之间连接有多个支撑弹簧，所述支管的一端固定有内轴管，所述内轴管的一端滑动穿接在所述主喷管上，并与所述喷头相连通，所述支管的侧壁上设有两个侧孔，所述主喷管的侧壁上开设有喷射槽口，所述侧孔能够在支管的位移调节下与喷射槽口对应连通，且所述支管内靠近所述内轴管的一端通过内弹簧设置有球轴。

进一步，作为优选，所述球轴能够在支管内的注浆料泵送压力大于0.4 MPa时对所述支管进行端部封堵，以便所述支管在滑动位移中使得侧孔与喷射槽口连通。

进一步，作为优选，所述侧孔呈一前一后分布，并在支管内的注浆料泵送压力大于0.65MPa时两个所述侧孔均与喷射槽口连通。

进一步，作为优选，所述旋压组件包括：外缸座，其内部转动设置有固定轴，所述外缸座上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端通过齿轮啮合作用与所述固定轴相连接传动，所述固定轴的一端固定有轴座，且所述外缸座外固定有密封罩，所述密封罩内转动设置有压盘，所述压盘与所述轴座相固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中针对灭火巷道注浆密闭性强度提升，优先在灭火巷道围岩侧壁上开设多个钻孔，并由钻孔注浆机构依次对各钻孔进行内部注浆，从而注浆材料渗透到围岩内部，并填充和固化裂缝、孔隙等，有效加固围岩结构，提高注浆密封的效果，相比于仅对围岩侧壁进行表面喷射注浆，这种方式可以更全面地实现密封，可以提高灭火巷道的整体密封性和耐火性，增加其在火灾发生时的安全性，同时这有助于防止出现围岩的塌方和滑动等不稳定现象，提高巷道的结构安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中钻孔注浆机构的结构示意图；

图3为本发明中滑动轨的结构示意图；

图4为本发明中连杆的结构示意图；

图5为本发明中注浆装置的结构示意图；

图6为本发明中密封仓的结构示意图；

图7为本发明中离心喷射机构的结构示意图；

图8为本发明中旋压组件的结构示意图；

图中：1、地轨导架；11、固定立柱；12、搅拌罐；13、储料罐；2、钻孔注浆机构；21、安装架；22、导杆；23、连接架板；24、调节架；25、滑动轨；26、轴环；27、连杆；28、双向伸缩杆；3、注浆装置；31、机座；32、导料管；33、转接管；34、轴套；35、密封仓；36、导向管套；37、连接套；38、气流管；4、旋压组件；41、外缸座；42、密封罩；43、驱动电机；44、轴座；45、压盘；5、离心喷射机构；51、主喷管；52、支管；53、喷头；54、支撑弹簧；55、内轴管；56、侧孔；57、球轴。

具体实施方式

请参阅图1~图8，本发明实施例中，一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其包括：地轨导架1，水平铺设在采空区灭火巷道地面上，所述地轨导架1上滑动设置有三个固定立柱11，各所述固定立柱11均竖直设置在地轨导架1上，位于靠近巷道深处的所述固定立柱11上安装有钻进机（图中未示出），所述钻进机能够对灭火巷道围岩侧壁多孔钻设，位于相对中部的所述固定立柱11上安装有钻孔注浆机构2，所述固定立柱11的一侧通过支架安装有搅拌罐12，所述搅拌罐12通过水泥泵、高压泵送注浆料至钻孔注浆机构2中，所述钻孔注浆机构2能够伸入各钻设孔内，并自内而外逐步注浆，所述搅拌罐12的一侧设有储料罐13，所述储料罐13同步连通在所述钻孔注浆机构2一侧，位于远离巷道深处的所述固定立柱11上设置有注浆喷管（图中未示出），其中，钻进机能够进行多孔同步钻设，各钻设孔均匀分布在围岩侧壁处，而后由钻孔注浆机构进行多孔同步注浆，并在其注浆固定化后最后采用注浆喷管进行表面喷射，从而实现对灭火巷道的高效注浆密封，密封效果好，不易出现孔隙、渗漏等。

本实施例中，所述钻孔注浆机构2包括：安装架21，固定在所述固定立柱11上，所述安装架21的两侧竖直对称固定有导杆22，所述导杆22上滑动设置有连接架板23，所述安装架21上设置有驱动缸，所述驱动缸的伸缩端与所述连接架板23相固定，所述连接架板23的一侧竖直设置有调节架24，所述调节架24上排列设置有多个注浆装置3，各所述注浆装置3均滑动安装在调节架24上，且所述连接架板23上固定有滑动轨25，所述调节架24横向滑动连接在所述滑动轨25上，所述调节架24上位于各注浆装置3处均设置有旋压组件4，其中在钻孔注浆时，钻孔注浆机构2中的注浆装置3能够由调节架24沿滑动轨25位移驱动，从而同步伸入钻设孔中，由注浆装置3优先对内进行注浆工作，而在逐步溢出后由旋压组件4对其旋压成型，提高注浆密封性。

作为较佳的实施例，所述注浆装置3上均转动套接有两个轴环26，所述轴环26上均固定有连杆27，各所述注浆装置3上的连杆27呈X字形架设，相邻所述注浆装置3之间通过轴环26上的所述连杆27相连接，且所述调节架24的中部固定有双向伸缩杆28，所述双向伸缩杆28的两端分别与相对应的所述连杆27之间的铰接处相连接，也就是说，双向伸缩杆28能够在伸缩调节下通过X字形架设的连杆驱动各注浆装置3同步位移，从而调整注浆装置之间的分布间隙。

本实施例中，所述注浆装置3包括：机座31，其内部同轴转动设置有内管，所述内管通过机座31外的驱动电机采用齿轮啮合传动进行持续单向旋转，所述内管内滑动设置有导料管32，所述导料管32的一端同转接管33与所述搅拌罐12以及储料罐13相连通，所述导料管32的端部固定有离心喷射机构5，其中内管能够在持续旋转下驱动导料管32同步转动，从而在离心喷射机构5注浆喷射中能对钻设孔内壁高压喷射注浆。

本实施例中，所述机座31外固定有轴套34，所述轴套34的一端同轴固定有密封仓35，所述密封仓35内密封滑动设置有导向管套36，所述导向管套36的一端转动设置有连接套37，所述连接套37与所述导料管32相固定，所述密封仓35外还连接有气流管38，气流管38能够在供排气作用下驱动导向管套36进行轴向滑动，而导向管套36能够通过连接套37同步驱动导料管32进行位移调节，从而实现离心喷射机构5以及导料管32横向微调。

本实施例中，所述离心喷射机构5包括：主喷管51，其一端固定有喷头53，所述主喷管51内密封滑动设置有支管52，所述支管52与主喷管51之间连接有多个支撑弹簧54，所述支管52的一端固定有内轴管55，所述内轴管55的一端滑动穿接在所述主喷管51上，并与所述喷头53相连通，所述支管52的侧壁上设有两个侧孔56，所述主喷管51的侧壁上开设有喷射槽口，所述侧孔56能够在支管52的位移调节下与喷射槽口对应连通，且所述支管52内靠近所述内轴管55的一端通过内弹簧设置有球轴57，其中注浆料能够通过导料管32之间输送至支管52内，并经由喷头53的端部喷出。

作为较佳的实施例，所述球轴57能够在支管52内的注浆料泵送压力大于0.4 MPa时对所述支管52进行端部封堵，以便所述支管52在滑动位移中使得侧孔56与喷射槽口连通，即在钻设孔注浆时，注浆料在泵送压力大于0.4 MPa时通过喷射槽口进行侧排，此时主喷管51在持续旋转下能够实现钻设孔内壁高压注浆，从而促进注浆材料的渗透和填充效果，以便注浆材料能够形成密封环层，而后通过喷头53的端部低压注浆时，注浆材料不会透过密封环层渗流至围岩内，减少注浆材料流动消耗，增加注浆固化后的强度和稳定性；这其中，储料罐13与搅拌罐12能够分别提供两种不同的注浆材料，其中高密度质量的注浆材料能够用于密封环层注浆成型，而另一注浆材料则用于填充密封，确保注浆密封性。

本实施例中，所述侧孔56呈一前一后分布，并在支管52内的注浆料泵送压力大于0.65MPa时，两个所述侧孔56均与喷射槽口连通，尤其当两个侧孔56同时注浆喷射时，此时其能够形成复层式密封环层，实现注浆材料在不同位置的均匀分布，这样可以更好地填充和固化围岩的裂缝和孔隙，增加注浆的覆盖面积、厚度，提高注浆密封效果，从而提高围岩的整体注浆效果。

本实施例中，所述旋压组件4包括：外缸座41，其内部转动设置有固定轴，所述外缸座41上安装有驱动电机43，所述驱动电机43的输出端通过齿轮啮合作用与所述固定轴相连接传动，所述固定轴的一端固定有轴座44，且所述外缸座41外固定有密封罩42，所述密封罩42内转动设置有压盘45，所述压盘45与所述轴座44相固定，其中在注浆装置完成钻设孔内壁注浆后，持续输送注浆料，此时注浆料逐渐溢出钻设孔进入密封罩中，由压盘45在持续旋转下实现注浆料的旋压，提高流动性，以便对围岩侧壁的各个裂缝、孔隙进行填充。

具体地，在灭火巷道内平行架设地轨导架，由钻进机沿着地轨导架对灭火巷道的围岩侧壁进行均匀钻孔（孔深度控制在40cm范围内），而后钻孔注浆机构能够对各钻设孔进行内部注浆，从而填充和固化裂缝、孔隙，紧随其后的注浆喷管能够对围岩侧壁进行表面喷射，从而实现对灭火巷道的高效注浆密封，相比于仅对围岩侧壁进行注浆，这种方式可以更全面地实现密封，并有效加固围岩结构。

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 (6)

1.一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其特征在于：其包括：地轨导架（1），水平铺设在采空区灭火巷道地面上，所述地轨导架（1）上滑动设置有三个固定立柱（11），各所述固定立柱（11）均竖直设置在地轨导架（1）上，位于靠近巷道深处的所述固定立柱（11）上安装有钻进机，所述钻进机能够对灭火巷道围岩侧壁多孔钻设，位于中部的所述固定立柱（11）上安装有钻孔注浆机构（2），所述固定立柱（11）的一侧通过支架安装有搅拌罐（12），所述搅拌罐（12）通过水泥泵高压泵送注浆料至钻孔注浆机构（2）中，所述钻孔注浆机构（2）能够伸入各钻设孔内，并自内而外逐步注浆，所述搅拌罐（12）的一侧设有储料罐（13），所述储料罐（13）同步连通在所述钻孔注浆机构（2）一侧，位于远离巷道深处的所述固定立柱（11）上设置有注浆喷管；

所述钻孔注浆机构（2）包括：安装架（21），固定在所述固定立柱（11）上，所述安装架（21）的两侧竖直对称固定有导杆（22），所述导杆（22）上滑动设置有连接架板（23），所述安装架（21）上设置有驱动缸，所述驱动缸的伸缩端与所述连接架板（23）相固定，所述连接架板（23）的一侧竖直设置有调节架（24），所述调节架（24）上排列设置有多个注浆装置（3），各所述注浆装置（3）均滑动安装在调节架（24）上，且所述连接架板（23）上固定有滑动轨（25），所述调节架（24）横向滑动连接在所述滑动轨（25）上，所述调节架（24）上位于各注浆装置（3）处均设置有旋压组件（4）；

所述注浆装置（3）包括：机座（31），其内部同轴转动设置有内管，所述内管通过所述机座（31）外的驱动电机采用齿轮啮合传动进行持续单向旋转，所述内管内滑动设置有导料管（32），所述导料管（32）的一端同转接管（33）与所述搅拌罐（12）以及储料罐（13）相连通，所述导料管（32）的端部固定有离心喷射机构（5）；

所述机座（31）外固定有轴套（34），所述轴套（34）的一端同轴固定有密封仓（35），所述密封仓（35）内密封滑动设置有导向管套（36），所述导向管套（36）的一端转动设置有连接套（37），所述连接套（37）与所述导料管（32）相固定，所述密封仓（35）外还连接有气流管（38）。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其特征在于：所述注浆装置（3）上均转动套接有两个轴环（26），所述轴环（26）上均固定有连杆（27），各所述注浆装置（3）上的连杆（27）呈X字形架设，相邻所述注浆装置（3）之间通过轴环（26）上的所述连杆（27）相连接，且所述调节架（24）的中部固定有双向伸缩杆（28），所述双向伸缩杆（28）的两端分别与相对应的所述连杆（27）之间的铰接处相连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其特征在于：所述离心喷射机构（5）包括：主喷管（51），其一端固定有喷头（53），所述主喷管（51）内密封滑动设置有支管（52），所述支管（52）与主喷管（51）之间连接有多个支撑弹簧（54），所述支管（52）的一端固定有内轴管（55），所述内轴管（55）的一端滑动穿接在所述主喷管（51）上，并与所述喷头（53）相连通，所述支管（52）的侧壁上设有两个侧孔（56），所述主喷管（51）的侧壁上开设有喷射槽口，所述侧孔（56）能够在支管（52）的位移调节下与喷射槽口对应连通，且所述支管（52）内靠近所述内轴管（55）的一端通过内弹簧设置有球轴（57）。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其特征在于：所述球轴（57）能够在支管（52）内的注浆料泵送压力大于0.4 MPa时对所述支管（52）进行端部封堵，以便所述支管（52）在滑动位移中使得侧孔（56）与喷射槽口连通。

5.根据权利要求3所述的一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其特征在于：所述侧孔（56）呈一前一后分布，并在支管（52）内的注浆料泵送压力大于0.65MPa时，两个所述侧孔（56）均与喷射槽口连通。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区灭火巷道快速注浆密封装置，其特征在于：所述旋压组件（4）包括：外缸座（41），其内部转动设置有固定轴，所述外缸座（41）上安装有驱动电机（43），所述驱动电机（43）的输出端通过齿轮啮合作用与所述固定轴相连接传动，所述固定轴的一端固定有轴座（44），且所述外缸座（41）外固定有密封罩（42），所述密封罩（42）内转动设置有压盘（45），所述压盘（45）与所述轴座（44）相固定。