CN117803452A - 一种井下巷道封堵装置、充气装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种井下巷道封堵装置、充气装置及使用方法，涉及矿井的封堵装置及方法领域，封堵装置包括与井下巷道配合的外护套，外护套内设有人工通道，人工通道前端设有通道封堵门；人工通道外侧的外护套内设有至少两个支撑气囊，向支撑气囊内充气、使其膨胀后，支撑气囊将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；支撑气囊上分别设有充气阀门；外护套上设有前后贯通的输料孔。充气装置包括气泵，气泵的出气口上连接有充气管，充气管前端设有充气接头。方法为：连接将充气装置、充气至胀起、将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上，支撑气囊内充气至0.03‑0.04Mpa，完成井下巷道封堵。本发明具有结构简单、成本低廉，操作方便快捷等优点。

Description

一种井下巷道封堵装置、充气装置及使用方法

技术领域

本发明涉及矿井的封堵装置及方法领域，尤其涉及井下巷道封堵装置、充气装置及使用方法。

背景技术

井下矿开采相比较露天矿有着开采成本低，对环境影响小等优点被行业内广泛的推广和应用，但是随着井下矿开采数量的增加，有些问题慢慢的显现出来，比如说塌方事故，这种事故主要是因为井下矿开采后出现采空区，随着时间的推移或者其他原因，采空区会出现坍塌，从而造成重大的安全事故，这种事故对于安全生产和百姓的正常生活生产造成了重大的安全隐患，所以，为了避免类似事故的发生，世界各国都严格要求井下采空区必须进行回填，而因为井下开采深的特殊性，浅的几百米，深的几千米，所以，目前世界范围内应用最广泛的回填方法是将采到地表的矿山进行选矿时候，将细颗粒的矿砂加入水，再加入粘合剂，然后再通过泵站加压通过管道输送到井下矿，为了能够堵住流动的矿砂，需要先将回填的巷道封堵住，然后灌注回填的矿砂。目前井下巷道封堵主要采用人工钉木板、打支柱的方法，这种方法操作繁琐，会浪费大量的人力和物力，首先需要从地面把大量的木板和相关工具通过竖井运送到地下巷道，而井下矿很深，并且所有的原材料的运输都会通过狭小的升降车从地表一点一点的运送到井下；然后再三四个工人同时进行长达三天的长时间的作业才能够将这个巷道堵住，然后等填充的砂浆凝固之后，还要把这些木板等材料拆掉，这种方法需要浪费大量的人力物力，并且严重耽误了施工进度，关键是为了安全起见不允许太多的人员进入井下，所以给生产带来了很大的不方便性和安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便，成本低廉，封堵速度快、效果好的井下巷道封堵装置、充气装置及使用方法。

本发明的技术方案是：

一种井下巷道封堵装置，其特征在于：包括与井下巷道配合的外护套，外护套内的下侧面上设有前后贯通的人工通道，人工通道前端设有通道封堵门；人工通道外侧的外护套内设有至少两个支撑气囊，向支撑气囊内充气、使其膨胀后，支撑气囊将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；支撑气囊上分别设有充气阀门；外护套上设有前后贯通的输料孔。优选的，人工通道外侧的外护套内设有至少5个以上的支撑气囊，一个支撑气囊出现漏气情况，其余支撑气囊可以膨胀、补充出现漏气情况支撑气囊所应占据的空间；提高封堵的可靠性和封堵成功率。如果只采用一个支撑气囊，当出现漏气情况时，就会出现封堵百分之百失败的情况，井下巷道封堵装置就损坏无法使用，如果在封堵后缓慢漏气，砂浆尚未凝固定型，井下巷道封堵装置即失效，易引发较大事故；而本方案中的其余支撑气囊可以缓慢膨胀、补充出现漏气情况支撑气囊所应占据的空间，为砂浆凝固争取时间，且砂浆凝固后期对井下巷道封堵装置所产生的压力会变小，大大降低了封堵失败的事故。

进一步改进，所述的外护套内设有5根呈圆柱形的主支撑气囊和若干根呈圆柱形的辅支撑气囊，辅支撑气囊的直径小于主支撑气囊的直径，每个主支撑气囊上设有一个充气阀门、每个辅支撑气囊上设有一个充气阀门；主支撑气囊和辅支撑气囊充气膨胀后，可将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；所述的主支撑气囊设置在外护套底部和左右方向是的中部，所述的辅支撑气囊设置在外护套的中部和上部的主支撑气囊外侧；主支撑气囊和辅支撑气囊使用尼龙复合材料、pvc拉丝布材料或橡胶材料制成。主支撑气囊和辅支撑气囊充气完全胀起时，撑起的外护套的横截面面积大于井下巷道横截面的面积。

进一步改进，所述的主支撑气囊和辅支撑气囊充气完全胀起时，撑起的外护套的横截面面积为井下巷道横截面面积的1.01-1.5倍；优选1.05-1.2倍。当某个支撑气囊发生漏气现象，其相邻的主支撑气囊和辅支撑气囊可膨胀填充相应的位置，不影响正常使用、提高安全性。

进一步改进，所述的人工通道内设有通道支撑气囊；所述的通道支撑气囊与主支撑气囊相同。通道支撑气囊可在不需要人工通行时，为人工通道提供内部的支撑力，防止被其外侧的支撑气囊压变形。

进一步改进，所述的外护套内每个支撑气囊的外侧设有一个气囊定位安装套，气囊定位安装套的尺寸不小于其内的支撑气囊的尺寸，通常气囊定位安装套的尺寸与支撑气囊的尺寸相同，相邻两个气囊定位安装套间固定连接。进一步，最外侧与外护套相邻的气囊定位安装套与外护套固定连接。可以使支撑气囊在外护套内的位置相对固定，使用过程中能够保证整体结构不会扭曲、叠压或者变形，增加了稳定性和强度。

进一步改进，所述的所述的外护套的形状与巷道横截面的形状相同；四周可贴靠在巷道内壁上。所述的外护套包括前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、上侧面和下侧面，上侧面呈与井下巷道的弧形顶面配合的弧形；所述的外护套的前侧面和后侧面选用过滤网制成，过滤网可以是纱网也可以是易弯曲的金属材质的筛网。所述的外护套的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面选用聚丙烯编织布、聚乙烯布或篷布制成。气囊定位安装套选用聚丙烯编织布或篷布制成。所述的充气阀门穿过外护套的后侧面。所述的前侧面、后侧面、左侧面、右侧面和下侧面呈平面。

进一步改进，所述的外护套的左侧面、右侧面和上侧面上设有至少一排可向外护套外侧膨胀延伸的填充气囊；设有填充气囊充气管，填充气囊充气管与每个填充气囊连通，填充气囊充气管上设有充气阀门。进一步的，填充气囊的外端上设有防护垫（海绵垫），可以防止岩石或矿物锋利的尖端或刃部破坏填充气囊；相邻两个填充气囊间经隔挡布相连。

本发明中所述的充气阀门为手动开关阀，充气阀门上设有用于与充气装置相连的充气连接座。

一种井下巷道封堵装置的充气装置，包括气泵，气泵的出气口上连接有充气管，充气管前端设有与充气阀门配合的充气接头。气泵的出气口上并联有至少两根充气主管，每根充气主管上并联有至少两根充气分管，充气分管前端设有与充气阀门配合的充气接头；充气主管上设有压力表和充气开关。充气接头与充气连接座配合连接，充气接头和充气连接座可以是相互配合的气路快接接头，也可以是螺纹相连的气路接头。

上述井下巷道封堵装置、充气装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、将井下巷道封堵装置放置在井下巷道需要封堵处的地面，使其下侧面与地面接触的展开；

b、在输料孔内穿过输料管；

c、将充气装置的充气接头与充气连接座相连，

d、打开支撑气囊上的充气阀门，启动充气装置为支撑气囊内充气至胀起、将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；

d、打开支撑气囊上的充气阀门，启动充气装置为支撑气囊内充气至胀起、将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；

e、工人通过人工通道进入井下巷道封堵装置前侧的井下巷道内检查外护套的四周外侧与井下巷道的内壁间是否存在缝隙；如存在缝隙，工人使用封堵工具进行封堵；

f、无缝隙或封堵完缝隙后，工人由人工通道返回至井下巷道封堵装置后侧的井下巷道内，并关闭通道封堵门；

g、启动充气装置为支撑气囊内充气至0.03-0.04Mpa，完成井下巷道封堵。后续即可通过输料管向封堵的巷道内灌注回填的矿砂。回填的矿砂流至已经充气膨胀的井下巷道封堵装置处时被拦截。本发明具有结构简单、成本低廉，操作方便快捷等优点。

附图说明

图1是本发明中井下巷道封堵装置的立体结构示意图。

图2是图1去除外护套后侧面的结构示意图。

图3是本发明中支撑气囊的立体结构示意图。

图4是本发明中井下巷道封堵装置与充气装置连接（充气）后的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示的井下巷道封堵装置，包括与井下巷道配合的外护套1，所述的外护套包括前侧面、后侧面1-1、左侧面、右侧面、上侧面和下侧面，上侧面呈与井下巷道的弧形顶面配合的弧形；所述的外护套1的前侧面和后侧面1-1选用过滤网制成，过滤网可以是纱网也可以是易弯曲的金属材质的筛网。所述的外护套1的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面选用聚丙烯编织布制成。从图中可以看出，外护套的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面围成形状与巷道横截面的形状相同的拱形套筒，撑起后，外护套1的四周可贴靠在巷道四周的内壁上。外护套1内的下侧面上设有前后贯通的人工通道12，从图2中可以看出，本实施例中人工通道12设置在外护套1内的左下角处，人工通道12为贯穿外护套1前侧面和后侧面的支撑筒；人工通道12前端设有通道封堵门；人工通道12外侧的外护套1内设有5根呈圆柱形的主支撑气囊11和8根呈圆柱形的辅支撑气囊，辅支撑气囊的直径小于主支撑气囊的直径，辅支撑气囊的长度与主支撑气囊的长度相同，从图中可以看出，8根辅支撑气囊的直径根据其所在位置的不同也不相同，主支撑气囊和辅支撑气囊充气全部胀起后，外形与外护套的横截面形状相似度越高越好。每个主支撑气囊上设有一个充气阀门6、每个辅支撑气囊上设有一个充气阀门6；主支撑气囊和辅支撑气囊充气膨胀后，可将外护套1的四周压紧在井下巷道的内壁上；所述的人工通道12内设有通道支撑气囊21；所述的通道支撑气囊21的尺寸与主支撑气囊11相同；通道支撑气囊21可在不需要人工通行时，为人工通道提供内部的支撑力，防止被其外侧的支撑气囊挤压变形。从图2中可以看出 所述的5根主支撑气囊11和通道支撑气囊21呈（横截面为）等边三角形状设置在外护套内，通道支撑气囊21和两根主支撑气囊设置在外护套底部的下侧面上，所述的辅支撑气囊设置在外护套上下方向上的中部和上部的主支撑气囊11外侧；主支撑气囊11和辅支撑气囊使用尼龙复合材料制成。向主支撑气囊和辅支撑气囊内充气、使其膨胀后，可以将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；全部主支撑气囊和辅支撑气囊充气完全胀起时，撑起的外护套的横截面面积为井下巷道横截面面积的1.2倍，当某个支撑气囊（主支撑气囊或辅支撑气囊）发生漏气现象，其相邻的主支撑气囊和辅支撑气囊可膨胀填充相应的位置，不影响正常使用、提高安全性。从图3中可以看出支撑气囊（主支撑气囊、辅支撑气囊和通道支撑气囊）上设有充气接头11-1，充气接头，充气阀门6连接在充气接头上，主支撑气囊和辅支撑气囊上的充气接头或充气阀门穿过外护套的后侧面。外护套上设有前后贯通其前侧面和后侧面的输料孔10，输料孔用于将输料管穿过井下巷道封堵装置、向封堵段输入水泥砂浆。所述的充气阀门为手动开关阀，充气阀门上设有用于与充气装置相连的充气连接座。

本实施例进一步改进，所述的外护套1内每个支撑气囊（主支撑气囊和辅支撑气囊）的外侧设有一个气囊定位安装套22，气囊定位安装套22选用聚丙烯编织布制成。气囊定位安装套22的尺寸不小于其内的支撑气囊的尺寸，通常气囊定位安装套的尺寸（直径和前后长度）与支撑气囊的尺寸相同，相邻两个气囊定位安装套间经缝合线沿前后方向（支撑气囊轴向）固定连接。进一步，最外侧与外护套1相邻的气囊定位安装套22与外护套1固定连接。可以使支撑气囊在外护套内的位置相对固定，使用过程中能够保证整体结构不会扭曲、叠压或者变形，增加了稳定性和强度。

本实施例进一步改进，所述的外护套1的左侧面、右侧面和上侧面上设有前后两排可向外护套外侧膨胀延伸的、呈圆柱状的填充气囊3；设有填充气囊充气管，填充气囊充气管经分支管7与每个填充气囊3连通，填充气囊充气管上设有充气阀门6。进一步的，填充气囊3的外端上设有防护垫4，防护垫4为海绵垫，填充气囊外侧设有保护套，可以防止岩石或矿物锋利的尖端或刃部破坏填充气囊；相邻两个填充气囊间经隔挡布5相连，提高阻止水泥砂浆流动的性能。

如图4所示，本实施例中的井下巷道封堵装置的充气装置，包括气泵20，气泵20的出气口上连接有充气管，充气管前端设有与充气阀门6配合的充气接头。从图4中可以看出，气泵20的出气口上并联有5根充气主管，分别为充气主管15、充气主管16、充气主管17、充气主管18、充气主管19，每根充气主管上根据并联有至少两根充气分管，充气分管前端设有与充气阀门6配合连接的充气接头；充气主管上设有压力表8和充气开关9。充气接头与充气连接座配合连接，充气接头和充气连接座可以是相互配合的气路快接接头，也可以是螺纹相连的气路接头。从图4中可以看出，充气主管19为填充气囊充气管，前后相邻的两个填充气囊间设有连通管。

上述井下巷道封堵装置、充气装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、将井下巷道封堵装置放置在井下巷道需要封堵处的地面，使其下侧面与地面接触的展开；

b、在输料孔内穿过输料管；

c、将充气装置的充气接头与充气连接座相连，

d、打开支撑气囊上的充气阀门，启动充气装置为支撑气囊内充气至胀起、将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上,此时支撑气囊内的气压为0.005-0.02Mpa；

e、工人通过人工通道进入井下巷道封堵装置前侧的井下巷道内检查外护套的四周外侧与井下巷道的内壁间是否存在缝隙；如存在缝隙，工人使用干草、棉絮或布料等封堵工具进行封堵；

f、无缝隙或封堵完缝隙后，工人由人工通道返回至井下巷道封堵装置后侧的井下巷道内，并关闭通道封堵门；

g、启动充气装置为支撑气囊内充气至0.03-0.04Mpa，完成井下巷道封堵。将通道支撑气囊21置入人工通道12内，向其内充气至0.03-0.04Mpa。向支撑气囊内充气完毕后，关闭充气阀门6，即可拆除充气装置。

后续即可通过输料管向封堵的巷道内灌注回填的矿砂（水泥砂浆）。回填的矿砂流至已经充气膨胀的井下巷道封堵装置处时被拦截。待砂浆凝固后，打开充气阀门6，将支撑气囊内的气体排放后，即可将井下巷道封堵装置拆除。本发明具有结构简单、成本低廉，操作方便快捷；如有某个支撑气囊破损，在d步骤和g步骤向支撑气囊内充气时，其余支撑气囊胀起，填补其所在位置，可正常使用。如出现某个支撑气囊缓慢漏气，其余支撑气囊逐渐外扩，也可为砂浆的凝固提供充足的时间，降低封堵失败的概率。

Claims (10)

1.一种井下巷道封堵装置，其特征在于：包括与井下巷道配合的外护套，外护套内的下侧面上设有前后贯通的人工通道，人工通道前端设有通道封堵门；人工通道外侧的外护套内设有至少两个支撑气囊，向支撑气囊内充气、使其膨胀后，支撑气囊将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；支撑气囊上分别设有充气阀门；外护套上设有前后贯通的输料孔。

2.根据权利要求1所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：所述的外护套内设有至少5根呈圆柱形的主支撑气囊和若干根呈圆柱形的辅支撑气囊，辅支撑气囊的直径小于主支撑气囊的直径，每个主支撑气囊上设有一个充气阀门、每个辅支撑气囊上设有一个充气阀门；主支撑气囊和辅支撑气囊充气膨胀后，可将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；所述的主支撑气囊设置在外护套底部和左右方向是的中部，所述的辅支撑气囊设置在外护套的中部和上部的主支撑气囊外侧；主支撑气囊和辅支撑气囊使用尼龙复合材料、pvc拉丝布材料或橡胶材料制成。

3.根据权利要求2所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：所述的主支撑气囊和辅支撑气囊充气完全胀起时，撑起的外护套的横截面面积为井下巷道横截面面积的1.01-1.5倍。

4.根据权利要求2所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：所述的人工通道内设有通道支撑气囊；所述的通道支撑气囊与主支撑气囊相同。

5.根据权利要求2所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：所述的外护套内每个支撑气囊的外侧设有一个气囊定位安装套，气囊定位安装套的尺寸不小于其内的支撑气囊的尺寸，通常气囊定位安装套的尺寸与支撑气囊的尺寸相同，相邻两个气囊定位安装套间固定连接。

6.根据权利要求5所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：最外侧与外护套相邻的气囊定位安装套与外护套固定连接。

7.根据权利要求5所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：所述的所述的外护套的形状与巷道横截面的形状相同；四周可贴靠在巷道内壁上；所述的外护套包括前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、上侧面和下侧面，上侧面呈与井下巷道的弧形顶面配合的弧形；所述的外护套的前侧面和后侧面选用过滤网制成，过滤网可以是纱网也可以是易弯曲的金属材质的筛网；所述的外护套的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面选用聚丙烯编织布、聚乙烯布或篷布制成。

8.根据权利要求2-4任意一项所述的井下巷道封堵装置，其特征在于：所述的外护套的左侧面、右侧面和上侧面上设有至少一排可向外护套外侧膨胀延伸的填充气囊；设有填充气囊充气管，填充气囊充气管与每个填充气囊连通，填充气囊充气管上设有充气阀门。

9.一种井下巷道封堵装置的充气装置，包括气泵，气泵的出气口上并联有至少两根充气主管，每根充气主管上并联有至少两根充气分管，充气分管前端设有与充气阀门配合的充气接头；充气主管上设有压力表和充气开关。

10.上述井下巷道封堵装置、充气装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、将井下巷道封堵装置放置在井下巷道需要封堵处的地面，使其下侧面与地面接触的展开；

b、在输料孔内穿过输料管；

c、将充气装置的充气接头与充气连接座相连，

d、打开支撑气囊上的充气阀门，启动充气装置为支撑气囊内充气至胀起、将外护套的四周压紧在井下巷道的内壁上；

e、工人通过人工通道进入井下巷道封堵装置前侧的井下巷道内检查外护套的四周外侧与井下巷道的内壁间是否存在缝隙；如存在缝隙，工人使用封堵工具进行封堵；

f、无缝隙或封堵完缝隙后，工人由人工通道返回至井下巷道封堵装置后侧的井下巷道内，并关闭通道封堵门；

g、启动充气装置为支撑气囊内充气至0.03-0.04Mpa，完成井下巷道封堵，后续即可通过输料管向封堵的巷道内灌注回填的矿砂。