CN210977589U - 采空区注浆系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤矿勘探技术领域，提供了一种采空区注浆系统。该系统包括取供水装置、给料装置、制浆装置和注浆装置；所述取供水装置的一端与水源连通、另一端与制浆装置的进口连通；所述给料装置与所述制浆装置的进口连通、用于向所述制浆装置提供灰料；所述制浆装置用于根据所述取供水装置提供的水和所述给料装置提供的灰料制备浆液；所述注浆装置的一端与所述制浆装置的出口连通、另一端用于与待注浆孔连通。本实用新型能够实现连续注浆，既可以满足浆液用量小的场合，也能够满足浆液用量大的场合，进而显著的提高了注浆效率、降低了成本。

Description

采空区注浆系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿勘探技术领域，尤其涉及一种采空区注浆系统。

背景技术

目前，当矿井底板或地基基础需要加固时，通常会先利用封闭罐车将由水、水泥和水泥加固剂混合而成的浆液运输至现场，然后再利用泥浆泵将封闭罐车内的浆液通过管道注入指定的地层。但是，由于采用区所需的浆液用量很大，因此采用封闭罐车运输浆液的方式经济性差、效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种效率高、成本低的采空区注浆系统。

根据本实用新型第一方面实施例的采空区注浆系统，包括取供水装置、给料装置、制浆装置和注浆装置；所述取供水装置的一端与水源连通、另一端与制浆装置的进口连通；所述给料装置与所述制浆装置的进口连通、用于向所述制浆装置提供灰料；所述制浆装置用于根据所述取供水装置提供的水和所述给料装置提供的灰料制备浆液；所述注浆装置的一端与所述制浆装置的出口连通、另一端用于与待注浆孔连通。

根据本实用新型实施例的采空区注浆系统可显著提高注浆效率、降低成本。

另外，根据本实用新型实施例的采空区注浆系统，还可以具有如下附加技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述取供水装置包括取水管、取水泵、储水池、潜水泵和扬水管，所述取水管的一端与所述水源连通、另一端与所述储水池的进水口连通，所述取水泵设置在所述取水管上；所述扬水管的一端与所述储水池的出水口连通、另一端与所述制浆装置的进口连通，所述潜水泵设置在所述扬水管上。

根据本实用新型的一个实施例，所述取水管的低洼处设有排水阀。

根据本实用新型的一个实施例，所述制浆装置包括搅拌制浆机、滤浆机和搅拌池；所述搅拌制浆机的进口分别与所述取供水装置和所述给料装置连通、出口与所述滤浆机的进料口连通，所述滤浆机的排渣口与指定的回收区域连通，所述滤浆机的出料口通过所述搅拌池与所述注浆装置连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述注浆装置包括注浆管、注浆泵和止浆塞；所述注浆管的一端与所述制浆装置连通、另一端通过所述止浆塞与所述待注浆孔连通；所述注浆泵设置在所述注浆管上。

根据本实用新型的一个实施例，所述给料装置包括给料斗、传送带、主动轮、从动轮和传动电机；所述传送带的一端设于所述给料斗的下方、另一端延伸至所述制浆装置的进口；所述主动轮和所述从动轮通过所述传送带传动连接，所述传动电机与所述主动轮连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述给料装置设于储料场上，所述储料场的上方罩设有储料棚；所述储料场的地面挖设有给料井，所述给料井的进口内壁围设有给料框，所述给料斗设于所述给料井内，所述给料斗的上端与所述给料框扣接。

根据本实用新型的一个实施例，所述储料场的进料道路和返回道路的中部均向下凹陷，所述进料道路和所述返回道路的两侧均设有挡墙，所述挡墙上设有喷水装置，所述进料道路和所述返回道路的凹陷处设有可启闭的排水口，所述排水口依次通过集水池和污水泵与制浆装置连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述给料井上盖设有篦子。

根据本实用新型的一个实施例，所述给料斗和/或所述篦子设有震动电机。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本实用新型结构简单、操作便捷，施工时取供水装置将水源的水输送给制浆装置，与此同时，给料装置将灰料例如粉煤灰和矸石粉输送至制浆装置。接着，制浆装置将灰料和水混合搅拌后制备成浆液。最后，注浆装置将制浆装置制备的浆液注入待注浆孔内即可。可见，相比现有技术，该系统能够实现连续注浆，既可以满足浆液用量小的场合，也能够满足浆液用量大的场合，进而显著的提高了注浆效率、降低了成本。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中给料装置的局部结构示意图；

图2是图1在A-A处的剖视示意图；

图3是本实用新型实施例中给料装置的另一部分局部结构示意图；

图4是图3在B-B处的剖视示意图；

图5是本实用新型实施例中制浆装置的结构示意图。

附图标记：

1.1、储料场；1.2、进料道路；1.3、返回道路；1.4、给料井；

1.5、给料框；1.6、给料斗；1.7、传送带；1.8、震动电机；

1.9、篦子；1.10、集水池；1.11、排水口；1.12、减速障碍；

1.13、喷水装置；2.1、制浆机；2.2、滤浆机；2.3、搅拌池；

3.1、注浆泵。

具体实施方式

为使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，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，都属于实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种采空区注浆系统，该系统包括取供水装置、给料装置、制浆装置和注浆装置；取供水装置的一端与水源连通、另一端与制浆装置的进口连通；给料装置与制浆装置的进口连通、用于向制浆装置提供灰料；制浆装置用于根据取供水装置提供的水和给料装置提供的灰料制备浆液；注浆装置的一端与制浆装置的出口连通、另一端用于与待注浆孔连通。

施工时：首先，取供水装置将水源的水输送给制浆装置，与此同时，给料装置将灰料例如粉煤灰和矸石粉输送至制浆装置。接着，制浆装置将灰料和水混合搅拌后制备成浆液。最后，注浆装置将制浆装置制备的浆液注入待注浆孔内即可。可见，相比现有技术，该系统能够实现连续注浆，既可以满足浆液用量小的场合，也能够满足浆液用量大的场合，进而显著的提高了注浆效率、降低了成本。

优选地，取供水装置包括取水管、取水泵、储水池、潜水泵和扬水管，取水管的一端与水源连通、另一端与储水池的进水口连通，取水泵设置在取水管上；扬水管的一端与储水池的出水口连通、另一端与制浆装置的进口连通，潜水泵设置在扬水管上。需要说明的是，为了降低成本、减少土方工程以及因取水管高低起伏而导致的水头损失，在铺设取水管的过程中要遵循“顺、平、直”的原则，也就是说，取水管尽量顺着地势、铺设在地势平坦的区域，并且取水管需尽量减少弯曲，尤其杜绝S形和U形弯曲。

此外，考虑到冬季大部分地区温度较低，为了保证取水管能够在出现故障或施工事故等无法抽水的情况下进行防冻排水，取水管的低洼处设有排水阀，也就是说，取水管沿地势铺设时取水管位于地势低洼处的管段安装有排水阀。而为了避免冬季取水管被冻裂，可对取水管采取防冻措施，例如将取水管埋设在地下较深的位置，或者，在取水管的外壁包设保温层。

进一步地，取水泵可优选设置在地势较高等可防洪防涝区域的平坦处。为了避免取水泵和潜水泵被杂质堵塞，取水泵和潜水泵的进口处均可罩设防淤堵网罩。防淤堵网罩可采用十目左右的钢丝网来制备。取水泵的具体规格可根据水源与储水池之间的距离、高度差以及取水管的管径和设计供水量进行选择。潜水泵的具体规格可根据储水池与制浆装置之间的距离、高度差以及扬水管的管径和设计制浆量进行选择。另外，由于该系统最终制备的浆液密度与扬水管输送至制浆装置的水量直接相关，因此为了便于调节供给制浆装置的水量，潜水泵可采用变频泵。当然，除了采用上述方式以外，也可以在扬水管临近储水池的一端安装三通阀，三通阀的旁通口通过回水管与储水池连通。

优选地，如图2所示，给料装置包括给料斗1.6、传送带1.7、主动轮、从动轮和传动电机；传送带1.7的一端设于给料斗1.6的下方、另一端延伸至制浆装置的进口；主动轮和从动轮通过传送带1.7 传动连接，传动电机与主动轮连接。

其中，给料装置可分为两种：地上式给料装置和地下式给料装置，具体地：地上式给料装置代表给料斗1.6设于地面上方的类型，地下式给料装置代表给料斗1.6设于地面下方的类型。对于地上式给料装置来说，由于给料斗1.6设置在地面上方，因此该装置安装便捷，给料斗1.6与制浆装置的高度差小，进而传送带1.7的倾斜程度小，所需长度短。但是，这种情况下储料场1.1内的装载机将灰料从运输车输送至给料斗1.6时十分不便，装载车的工作效率低、燃料损耗大。而对于地下式给料装置来说，由于给料斗1.6设置在地面下方，因此装载机向给料斗1.6内装载灰粉方便，装载机工作效率高、燃料损耗小。但是这种情况下整个装置的安装比较复杂，需要设置地下传送带安装区，并且给料斗1.6与制浆装置的高度差大，进而导致传送带 1.7倾斜程度大，所需长度较长。由此，综合比较两种方式的给料装置的经济性和合理性，目前在条件允许的情况下应优选采用地下式给料装置。

下面对地下式给料装置的结构进行具体介绍：如图1和图2所示，给料装置设于储料场1.1上，储料场1.1的上方罩设有储料棚；储料场1.1的地面挖设有给料井1.4，给料井1.4的进口内壁围设有给料框1.5，给料斗1.6设于给料井1.4内，给料斗1.6的上端与给料框1.5扣接。

其中，给料框1.5与给料斗1.6可采用多种方式扣接，例如给料框1.5为采用8cm左右的U型槽钢加工而成的方框，U型槽钢的开口朝内，给料框1.5的底部和侧壁焊接锚固钓。安装给料框1.5时，可预先沿着给料井1.4的内壁铺设一层用于支撑给料框1.5的支撑墙。此外，在向储料场1.1的地面上浇筑水泥之前，将给料框1.5与预先安装在储料场1.1地面上的钢筋焊接，之后再向储料场1.1的地面上浇筑水泥。给料斗1.6为采用8mm厚的钢板加工而成的类似簸箕的结构，并且给料斗1.6的顶端边缘向下弯折以形成用于与给料框1.5 的U型槽开口扣接的翻边。进一步地，为了便于灰料落下，给料斗 1.6自上而下呈渐缩状，例如给料斗1.6的纵向截面形状为倒梯形。此外，为了加速灰料下落，给料斗1.6的内壁上可贴设瓷砖，以提高给料斗1.6内壁的光滑度。此外，还可以在给料斗1.6的外壁上可安装至少一个震动电机1.8，其中震动电机1.8可通过高强度螺丝固定在给料斗1.6上。当然为了进一步提高震动电机1.8连接的牢固性，通过高强度螺丝将震动电机1.8固定在给料斗1.6上以后，还可将高强度螺丝点焊在给料斗1.6上。

进一步地，为了避免异物或者工作人员掉入给料井1.4，给料井 1.4上盖设有篦子1.9，篦子1.9的格栅的大小优选为15cm左右。另外，考虑到灰粉中含有粉煤灰时，为了实现防尘降温粉煤灰的含水量通常比较大，粉煤灰有可能会堵塞篦子1.9的格栅，所以为了避免上述情况发生，篦子1.9上也可设置震动电机1.8，例如篦子1.9的其中两个角上各设置一个震动电机1.8，震动电机1.8外侧可罩设保护罩。

考虑到运输车运输过程中可能会有灰粉掉落，为了实现防尘，再结合图3和图4所示，储料场1.1的进料道路1.2和返回道路1.3 的中部均向下凹陷，进料道路1.2和返回道路1.3的两侧均设有挡墙，挡墙上设有喷水装置1.13，进料道路1.2和返回道路1.3的凹陷处设有可启闭的排水口1.11，排水口1.11依次通过集水池1.10和污水泵与制浆装置连通。其中，返回道路1.3的凹陷处设有减速障碍1.12 例如多个减速带。喷水装置1.13包括多个沿运输车行驶方向间隔设置的高压水枪以及多个与高压水枪对应的阀门，每个高压水枪通过对应的阀门与总阀门连通。

由此，可事先启动进料道路1.2两侧的喷水装置1.13，即利用高压水枪在进料道路1.2的凹陷处蓄积水，当水量达到指定高度例如 30cm深后关闭喷水装置1.13。由此，当运输车装满灰粉行驶至进料道路1.2的凹陷处时，粘附在运输车车轮上的粉灰以及从运输车上掉落的粉灰均落入凹陷内的水中。当沉积在进料道路1.2凹陷处的灰粉和水的和混合物即浆液达到一定高度时，开启排水口1.11将浆液排入集水池1.10。排水口1.11开启一段时间后，启动喷水装置1.13对进料道路1.2的凹陷处进行清洗。清洗完成后关闭排水口1.11，喷水装置1.13继续保持开启，直至进料道路1.2凹陷处的水位达到指定高度例如30cm深后关闭喷水装置1.13。

同理，对于返回道路1.3来说，也可事先启动返回道路1.3两侧的喷水装置1.13，即利用高压水枪在返回道路1.3的凹陷处蓄积水，当水量达到指定高度例如30cm深后关闭喷水装置1.13。由此，当运输车卸完灰粉返回途中经过返回道路1.3的凹陷处时，由于减速障碍 1.12的存在，运输车会产生颠簸，从而粘附在运输车外壁的粉灰就会落入凹陷处的水中。当沉积在返回道路1.3凹陷处的灰粉和水的和混合物即浆液达到一定高度时，开启排水口1.11将浆液排入集水池 1.10。排水口1.11开启一段时间后，启动喷水装置1.13对返回道路 1.3的凹陷处进行清洗。清洗完成后关闭排水口1.11，喷水装置1.13 继续保持开启，直至返回道路1.3凹陷处的水位达到指定高度例如 30cm深后关闭喷水装置1.13。

优选地，如图5所示，制浆装置包括搅拌制浆机2.1、滤浆机2.2 和搅拌池2.3；搅拌制浆机2.1的进口分别与取供水装置和给料装置连通、出口与滤浆机2.2的进料口连通，滤浆机2.2的排渣口与指定的回收区域连通，滤浆机2.2的出料口通过搅拌池2.3与注浆装置连通。其中，注浆装置包括注浆管、注浆泵3.1和止浆塞；注浆管的一端与制浆装置连通、另一端通过止浆塞与待注浆孔连通；注浆泵3.1 设置在注浆管上。

进一步地，滤浆机2.2可以但不限于是震动筛。滤浆机2.2数量可以为一台，也可以为多台。具体安装几台滤浆机2.2可根据滤浆机 2.2自身的结构需求和成本选择。当滤浆机2.2数量为多台时，多台滤浆机2.2依次连通。需要说明的是，当滤浆机2.2的排渣口直接向运砂工程车排渣时，也就是说，当指定的回收区域为运砂工程车时，为保证从排渣口排出的砂石能够直接落入运砂工程车的车斗中，滤浆机2.2的安装高度需满足以下条件：滤浆机2.2的出料口的高度＝运砂工程车的车斗的高度+滤浆机2.2的排渣口与进料口的高度差+预设距离，其中，预设距离不小于零。

制浆装置运行时，搅拌制浆机2.1将取供水装置和给料装置分别提供的水和粉灰进行搅拌混合以制得粗浆液，粗浆液经过滤浆机2.2 过滤后，粗浆液中粗粒径的砂石通过滤浆机2.2的排渣口运输到指定的回收区域，粗浆液中剩余的部分则通过滤浆机2.2的出料口流入搅拌池2.3进一步搅拌以得到所需浆液。需要说明的是，最终制备的浆液的密度可通过调节给料装置和取供水装置分别提供的粉灰和水的百分比来实现。

另外，为了实现干湿分离，制浆装置和注浆装置的外围可开设主排水排浆沟，此外在其中容易溢水溢浆的搅拌制浆机2.1、搅拌池 2.3和注浆泵3.1附近还可开设辅排水排浆沟，各个辅排水排浆沟通过主排水排浆沟与集水池1.10连通，集水池1.10通过排污泵与滤浆机2.2的进口连通。为了避免辅排水排浆沟和主排水排浆沟影响工作人员工作，辅排水排浆沟和主排水排浆沟上方均盖设铁篦子。

为了实现自动控制，该系统还包括控制器，取水泵、潜水泵、搅拌制浆机2.1、滤浆机2.2、搅拌池2.3、注浆泵3.1、传动电机、震动电机1.8和喷水装置1.13分别与控制器电连接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种采空区注浆系统，其特征在于，包括取供水装置、给料装置、制浆装置和注浆装置；所述取供水装置的一端与水源连通、另一端与制浆装置的进口连通；所述给料装置与所述制浆装置的进口连通、用于向所述制浆装置提供灰料；所述制浆装置用于根据所述取供水装置提供的水和所述给料装置提供的灰料制备浆液；所述注浆装置的一端与所述制浆装置的出口连通、另一端用于与待注浆孔连通。

2.根据权利要求1所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述取供水装置包括取水管、取水泵、储水池、潜水泵和扬水管，所述取水管的一端与所述水源连通、另一端与所述储水池的进水口连通，所述取水泵设置在所述取水管上；所述扬水管的一端与所述储水池的出水口连通、另一端与所述制浆装置的进口连通，所述潜水泵设置在所述扬水管上。

3.根据权利要求2所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述取水管的低洼处设有排水阀。

4.根据权利要求1所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述制浆装置包括搅拌制浆机、滤浆机和搅拌池；所述搅拌制浆机的进口分别与所述取供水装置和所述给料装置连通、出口与所述滤浆机的进料口连通，所述滤浆机的排渣口与指定的回收区域连通，所述滤浆机的出料口通过所述搅拌池与所述注浆装置连通。

5.根据权利要求1所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述注浆装置包括注浆管、注浆泵和止浆塞；所述注浆管的一端与所述制浆装置连通、另一端通过所述止浆塞与所述待注浆孔连通；所述注浆泵设置在所述注浆管上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述给料装置包括给料斗、传送带、主动轮、从动轮和传动电机；所述传送带的一端设于所述给料斗的下方、另一端延伸至所述制浆装置的进口；所述主动轮和所述从动轮通过所述传送带传动连接，所述传动电机与所述主动轮连接。

7.根据权利要求6所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述给料装置设于储料场上，所述储料场的上方罩设有储料棚；所述储料场的地面挖设有给料井，所述给料井的进口内壁围设有给料框，所述给料斗设于所述给料井内，所述给料斗的上端与所述给料框扣接。

8.根据权利要求7所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述储料场的进料道路和返回道路的中部均向下凹陷，所述进料道路和所述返回道路的两侧均设有挡墙，所述挡墙上设有喷水装置，所述进料道路和所述返回道路的凹陷处设有可启闭的排水口，所述排水口依次通过集水池和污水泵与制浆装置连通。

9.根据权利要求7所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述给料井上盖设有篦子。

10.根据权利要求9所述的采空区注浆系统，其特征在于，所述给料斗和/或所述篦子设有震动电机。

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