一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法及注浆装置制造方法及图纸

技术编号:19738161 阅读:30 留言:0更新日期:2018-12-12 03:34
本发明专利技术提供一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法及注浆装置,本发明专利技术采用从地面钻孔至破碎顶板进行注浆加固的方法,操作空间较大,不需要专门进行封孔,降低了钻孔注浆的技术难度,克服了原有的井下注浆对钻孔角度限制较大、注浆范围小、封孔难度大、浆液易外流、注浆效果差等缺点;本发明专利技术的注浆方法根据煤层破碎顶板以及地面情况,安排钻孔密度、深度以及直径,依次进行钻孔;选取合适的注浆材料,采用本发明专利技术注浆装置进行注浆;本发明专利技术的注浆装置采用计量泵吸取原料,原料配比准确,设置压力表和流量计,注浆压力及流量稳定可控;浆液扩散区域大,注浆效果好,多孔注浆实现破碎顶板的全覆盖,大大提高了特厚、较厚煤层破碎顶板的整体强度。

【技术实现步骤摘要】
一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法及注浆装置
本专利技术属于煤层破碎顶板注浆加固的领域,涉及一种防止特厚破碎顶板垮落对工作面液压支架和煤壁造成影响的方法,尤其是一种地面钻孔至煤层特厚破碎顶板注浆加固的方法。
技术介绍
我国部分煤矿工作面上方存在着较厚的直接顶,顶板易破碎,其主要有岩层厚度大、岩层强度低、裂隙发育成度高、整体性差、自稳能力低等特点,导致开采过程中工作面顶板和巷道顶板出现冒落现象,三角区出现煤壁片帮、顶板漏顶、冒顶,液压支架压架等安全隐患。引起这一现象的主要因素有顶板岩层自身物理力学性质差、工作面开采反复扰动、局部构造等因素。工作面破碎顶板允许暴露的时间短,暴露面积较小,若得不到及时支护和控制,将发生漏顶事故,且漏顶范围将越来越大。为了防止破碎顶板发生漏垮型事故,需在局部发生漏顶以前就提前进行控制。以往技术主要采用加强地质勘探、加强施工管理、超前支护、构造处提前支护、巷道处钻孔注浆等方法进行破碎顶板的支护与控制,但破碎顶板并不能得到完全有效的控制,特别是工作面具有较厚的易破碎顶板时,采用井底钻孔注浆效果一般,首先,易碎顶板厚度较大,工程量较大;其次,井下钻孔施工角度限度较大,钻孔很难达到设计的要求,导致注浆效果较差;最后,井下顶板钻孔注浆范围小、封孔难度大、浆液易外流、注浆效果差。因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法及注浆装置,以至少解决目前顶板钻孔施工角度限制较大,注浆范围小,封孔难度大,浆液易外流,注浆效果差等问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,所述方法包括如下步骤:步骤S1,根据工作面顶板以及地面情况,依次进行钻孔;步骤S2,选取注浆材料、确定注浆参数,安装注浆装置;步骤S3,依次进行注浆。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法中,优选地,所述步骤S1具体包括以下步骤:步骤S11,根据工作面顶板破碎情况,确定钻孔的密度和布置方式及钻孔直径大小;步骤S12,根据工作面煤层破碎顶板的海拔高度和产状以及地面钻孔处的海拔高度,确定每一个地面钻孔的深度;步骤S13,根据工作面推进方向,按照工作面推进的方向依次进行钻孔。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法中,优选地,所述步骤S2具体包括以下步骤:步骤S21,选取马丽散液态高分子树脂材料作为注浆材料,其中A料和B料按体积1∶1进行配比;步骤S22,取样测试煤层顶板的浆液扩散半径γ、裂隙率n和浆液在裂隙内的有效充填系数β;步骤S23,确定注浆压力和注浆浆液量;注浆压力根据不同煤层顶板岩性有部分差异,注浆压力选取范围5MPa~8MPa,注浆浆液的用量根据浆液扩散半径γ和裂隙率n进行计算,Q=2πγHnβ式中:Q-浆液注入量;γ-浆液扩散半径;H-注浆段长度;n-裂隙率;β-浆液在裂隙内的有效充填系数(β的取值范围0.3~0.9);步骤S24、安装注浆装置准备注浆。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法中,优选地,所述步骤S3中,每一个孔注浆结束后,立即用润滑油清洗管路,以免混合浆液在管路内凝固。如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,优选地,所述步骤S2中的注浆装置包括:储料罐,所述储料罐用于储存注浆浆液原料,所述储料罐包括储料罐A和储料罐B;吸料管,所述吸料管包括吸料管A和吸料管B,所述吸料管A和吸料管B的进料端分别与储料罐A和储料罐B的出料口相连通,所述吸料管A和吸料管B的出料端与浆料混合装置的进料端相连通;浆料混合装置,所述浆料混合装置包括吸料泵和搅拌装置,用于吸取浆料并搅拌混合,所述浆料混合装置的出料端与混合料输料管的进料端相连通;混合料输料管,所述混合料输料管的出料端与高压注浆泵的输入端相连通;高压注浆泵,所述高压注浆泵的输出端与高压输浆管的进料端相连通;高压输浆管,所述高压输浆管的出料端与高压浆液注射枪的接头相连通;高压浆液注射枪,所述高压浆液注射枪另一端呈圆锥形封闭状,方便放入深孔,所述高压浆液注射枪枪管呈圆柱状,所述高压浆液注射枪管壁上均布有注浆孔。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的注浆装置中,优选地,所述浆料混合装置所包括吸料泵分为吸料泵A和吸料泵B,所所述吸料泵A和吸料泵B分别与吸料管A和吸料管B的出料端相连通。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的注浆装置中,优选地,所述吸料泵A和吸料泵B均为计量泵,能够精准控制吸料的流量,方便控制所述搅拌装置内两种浆料的体积比例。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的注浆装置中,优选地,所述高压输浆管上设置有用于观察注浆压力的压力表和用于观察注浆流量的流量计。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的注浆装置中,优选地,所述高压浆液注射枪包括接头、注浆筒、和圆锥状的封闭头,所述高压浆液注射枪接头尺寸不变,所述注射筒直径、长短、注浆孔密度设置有多套规格。在如上所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的注浆装置中,优选地,所述吸料管A和吸料管B的出料口分别与三通阀A和三通阀B的进料口相连通,所述三通阀A和三通阀B的出料口分别与吸料泵A和吸料泵B的输入端相连通;所述三通阀A和三通阀B的换向口分别与冲洗油管A和冲洗油管B的出料端相连通;所述冲洗油管A和冲洗油管B的进料端分别与冲洗料罐的出料口相连通;所述三通阀A和三通阀B均为合流三通阀。与最接近的现有技术相比,本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果:在本专利技术提供的技术方案中,经过地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固以后,破碎顶板岩层弱面的力学特性得到有效改善,通过充分的注浆,使岩层本身裂隙及层间的内摩擦角和粘聚力也显著提高;较之井下钻孔注浆,地面钻孔注浆施工的目的性强,操作空间较大,施工操作方便,一次注浆扩散区域大,不需要专门进行封孔,降低了钻孔注浆的技术难度,注浆设备配置合理,注浆浆液配比均匀,压力稳定可控,注浆效果得到有效提高,大大提高了煤层破碎顶板的整体强度,并减少了一定的工作量;对特厚、较厚煤层破碎顶板的加固有显著的进步效果。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解,本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的不当限定。其中:图1为本专利技术具体实施例的注浆方法的流程图;图2为图1的步骤S1的具体流程图;图3为图1的步骤S2的具体路程图;图4为本专利技术具体实施例的高压注浆装置结构示意图;图5为本专利技术具体实施例的高压浆液注射枪结构示意图;图6为本专利技术具体实施例的煤层顶底板示意图;图7为地面钻孔布置示意图。图中:1、储料罐A;2、储料罐B;3、吸料管A;4、吸料管B;5、浆料混合装置;6、混合料输料管;7、高压注浆泵;8、高压输浆管;9、高压浆液注射枪;10、高压浆液注射枪出液孔;11、地面钻孔;12、表土层;13、煤层上部岩层;14、顶板破碎岩层;15、煤层;16、冲洗油管A;17、冲洗油管B;18、冲洗料罐。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中,术语“纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,其特征在于,所述注浆加固的方法包括如下步骤:S1,根据工作面顶板以及地面情况,依次进行钻孔;S2,选取注浆材料、确定注浆参数,安装注浆装置;S3,依次进行注浆。

【技术特征摘要】
1.一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,其特征在于,所述注浆加固的方法包括如下步骤:S1,根据工作面顶板以及地面情况,依次进行钻孔;S2,选取注浆材料、确定注浆参数,安装注浆装置;S3,依次进行注浆。2.如权利要求1所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括以下步骤:S11,根据工作面顶板破碎情况,确定钻孔的密度和布置方式及钻孔直径大小;S12,根据工作面煤层破碎顶板的海拔高度和产状以及地面钻孔处的海拔高度,确定每一个地面钻孔的深度;S13,根据工作面推进方向,按照工作面推进的方向依次进行钻孔。3.如权利要求1所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:S21,选取马丽散液态高分子树脂材料作为注浆材料,其中A料和B料按体积1∶1进行配比;S22,取样测试煤层顶板的浆液扩散半径γ、裂隙率n和浆液在裂隙内的有效充填系数β;S23,确定注浆压力和注浆浆液量;注浆压力根据不同煤层顶板岩性有部分差异,注浆压力选取范围5MPa~8MPa,注浆浆液的用量Q根据浆液扩散半径γ和裂隙率n进行计算,Q=2πγHnβ式中:Q-浆液注入量;γ-浆液扩散半径;H-注浆段长度;n-裂隙率;β-浆液在裂隙内的有效充填系数,β的取值范围为0.3~0.9;S24,安装注浆装置准备注浆。4.如权利要求1所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法,其特征在于,所述步骤S3中,每一个孔注浆结束后,立即用润滑油清洗管路,以免混合浆液在管路内凝固。5.如权利要求1~4任一项所述的一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的方法所使用的注浆装置,其特征在于,所述注浆装置包括:储料罐,所述储料罐用于储存注浆浆液原料,所述储料罐包括储料罐A和储料罐B;吸料管,所述吸料管包括吸料管A和吸料管B,所述吸料管A和吸料管B的进料端分别与储料罐...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁安营
申请(专利权)人:安徽理工大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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