本实用新型专利技术涉及本实用新型专利技术属于顶管机技术领域，一种井下救援用顶管注浆装置，包括顶管机机头、挤压成型管、被顶管段、第一级注浆管和第二级注浆管，其中所述挤压成型管为截头圆锥状，挤压成型管小直径端面与顶管机机头尾端连接，大直径端面与被顶管段对接，第一级注浆管用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管内且输出端设置在挤压成型管壁；第二级注浆管用于输出润滑泥浆，第一注浆管穿过被顶管段内且输出端设置在被顶管段，本装置可通用在各种条件下的井下注浆工作，节省浆料。
【技术实现步骤摘要】
一种井下救援用顶管注浆装置
本技术涉及本技术属于顶管机
，具体是煤矿用坍塌巷道顶管施工注浆技术。
技术介绍
顶管施工中注浆的目的主要是减少顶进时的阻力、填补施工时管道与土体之间的空隙、支撑整个管洞减小土体变形使管洞稳定。注浆的原理是通过浆液在土体中扩散然后形成一层相对密实不透水的泥浆套，泥浆套能够阻止之后注入的泥浆继续渗入土层，保持流动状态将管道浮起减小顶进阻力。注浆工艺好坏直接影响泥浆套的形成进而关系到顶管机顶力，甚至直接关系到顶管施工的成败。目前常规顶管注浆方法是利用注浆泵通过压浆管路将触变泥浆输送到顶进管道内，然后通过分布在顶进管道上的注浆孔将浆液注入到管壁外围，注入的泥浆以注浆孔为中间向四周扩散，最终形成泥浆套。泥浆注入后向四周扩散的速度和注浆量取决于注浆压力的大小，注浆压力越大扩散的速度越大，注浆量越多。泥浆注浆压力的控制大多是根据操作工人观察主顶压力表来认为判定注浆压力和注浆量是否合适。但是这种方法采用人为控制注浆压力和注浆量，极易造成浆液的浪费和控制的不稳定，同时在坍塌环境的大孔隙施工环境下使用时会造成泥浆大量泄漏，浪费材料而且无法有效形成泥浆套，导致注浆失败。在坍塌环境下由于砂石呈松散状、空隙较大、易滑动、摩擦阻力较大很容易因为地层的垮塌造成顶管施工的顶力急剧增大，导致顶管失败，而注浆的效果往往也是十分地不理想。目前国内各顶管公司在遇到这种特殊地层时都是通过采用特殊注浆工艺来解决问题。针对坍塌环境下的顶管通常是先注入起到固结作用的胶体，稳定孔壁然后在注入减阻泥浆减小摩擦力。但是目前还没有一套成熟的装置及方法来解决煤矿井下坍塌环境下的注浆问题。常规的注浆方是在土体比较稳定的环境下注浆，注浆施工时可以有效形成泥浆套，大大降低顶管阻力。如果应用在大孔隙、岩石环境松散、易滑动的环境下，无法保持浆液稳定，不能起到注浆减阻效果。故这种方法不适合于在坍塌环境下使用。由于目前顶管注浆工艺还没有统一的标准，针对特殊环境的注浆方法都是各大顶管公司根据具体的施工环境制定相应的注浆策略，每一套注浆方案都具有其针对性。当前还没有针对煤矿巷道冒顶环境下的顶管注浆装置及方法能够适用。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种井下救援用顶管注浆装置，其可通用在各种条件下的井下注浆工作，节省浆料。本技术还提出一种井下救援用顶管注浆方法。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：在第一个技术方案中，一种井下救援用顶管注浆装置，包括顶管机机头、挤压成型管、被顶管段、第一级注浆管和第二级注浆管，其中所述挤压成型管为截头圆锥状，挤压成型管小直径端面与顶管机机头尾端连接，大直径端面与被顶管段对接，第一级注浆管用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管内且输出端设置在挤压成型管壁；第二级注浆管用于输出润滑泥浆，第一注浆管穿过被顶管段内且输出端设置在被顶管段。在第一个技术方案中，作为优选的，所述顶管机机头、挤压成型管、被顶管段同轴心设置。在第一个技术方案中，作为优选的，所述挤压成型管尾端的直径大于被顶管直径。在第一个技术方案中，作为优选的，所述井下救援用顶管注浆装置还包括用于对第一注浆管供速凝泥浆的一级注浆泵站，所述一级注浆泵站包括浆液桶、螺杆式注浆泵、注浆管路和注浆分管，其中浆液桶通过注浆管路连接注浆分管输入口，螺杆式注浆泵置入注浆管路中并向注浆分管输送速凝泥浆，所述注浆分管输出口设置在挤压成型管壁。在第一个技术方案中，作为优选的，所述井下救援用顶管注浆装置还包括用于对第二注浆管供润滑泥浆的二级注浆泵站，所述一级注浆泵站包括浆液桶、螺杆式注浆泵、注浆管路和若干个注浆分管，所述浆液桶通过注浆管路连接注浆分管输入口，螺杆式注浆泵置入注浆管路中并向注浆分管输送润滑泥浆，所述注浆分管输出口设置在被顶管壁。在第一个技术方案中，作为优选的，所述注浆分管为环形管，注浆分管上等间距设有3个浆液输出口，其中一个浆液输出口处设有机械压力表和压力传感器，每一浆液输出口位置对接管路设有手动球阀和单向阀。在第一个技术方案中，作为优选的，所述注浆管路上相邻两个注浆分管之间设有管路单向阀。在第一个技术方案中，作为优选的，所述被顶管大于3个时，每间隔两个被顶管处设置一组注浆分管。使用本技术的有益效果是：1、本技术的井下救援用顶管注浆方法与装置，是一种能够满足煤矿坍塌环境下顶管注浆施工的方法，通过这种方法与装置可以保证在坍塌环境下顶管施工能够顺利进行，极大减少推进阻力和降低坍塌体埋管的风险。2、采用两级注浆法能够有效解决坍塌环境下大孔隙注浆的问题，在第一级注浆形成的固结保护套的作用下，能够实现第二级减阻触变泥浆泄漏量更少，注浆压力小的同时达到更好的减阻效果。3、设计的注浆装置采用螺杆式注浆泵具有流量脉动小，注浆平稳不易引起泥浆套损坏，更佳适合在坍塌环境下施工使用。4、采用自动控制系统可以使注浆压力的调整与控制更佳方便，减少人为控制的随意性和盲目性，节约泥浆用量的同时更利于保护泥浆套不因压力太高破坏，极大减小顶进阻力。5、本装置具备压力远程监测功能，可以更好地识别泥浆泵工作异常或管路堵塞。附图说明图1为本技术井下救援用顶管注浆装置顶入部分结构示意图。图2为本技术井下救援用顶管注浆装置中一级注浆系统布置图。图3为本技术井下救援用顶管注浆装置中二级注浆系统布置图。图4为图3中沿B-B面的分支管路示意图。图5为本技术井下救援用顶管注浆装置中注浆系统电气控制原理图。图6为本技术井下救援用顶管注浆装置中挤压成型管结构示意图。图7为本技术井下救援用顶管注浆装置中挤压成型管一级注浆口位置的剖面示意图。附图标记包括：1-顶管机机头，2-挤压成型管，3-楔形浆液槽，4-第一级注浆管，5-固结泥浆套，6-第二级润滑泥浆注入口，7-第二级注浆管，8-润滑泥浆套，9-被顶管段，10-二级注浆泵站，11-一级注浆泵站，12-搅拌机，13-浆液桶，14-螺杆式注浆泵，15-变频电机，16-入洞橡胶软管，17-注浆主管路，18-注浆分管，19-机械压力表，20-压力传感器，21-手动球阀，22-单向阀，23-管路单向阀，24-二级注浆分液口，25-一级注浆口。具体实施方式为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。实施例1如图1-图7所示，本实施例提出的在一种井下救援用顶管注浆装置，包括顶管机机头1、挤压成型管2、被顶管段9、第一级注浆管4和第二级注浆管7，其中挤压成型管2为截头圆锥状，挤压成型管2小直径端面与顶管机机头1尾端连接，大直径端面与被顶管段9对接，第一级注浆管4用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管2内且输出端设置在挤压成型管2壁；第二级注浆管7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种井下救援用顶管注浆装置，其特征在于：包括顶管机机头、挤压成型管、被顶管段、第一级注浆管和第二级注浆管，其中所述挤压成型管为截头圆锥状，挤压成型管小直径端面与顶管机机头尾端连接，大直径端面与被顶管段对接，第一级注浆管用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管内且输出端设置在挤压成型管壁；第二级注浆管用于输出润滑泥浆，第一注浆管穿过被顶管段内且输出端设置在被顶管段。/n
【技术特征摘要】
1.一种井下救援用顶管注浆装置，其特征在于：包括顶管机机头、挤压成型管、被顶管段、第一级注浆管和第二级注浆管，其中所述挤压成型管为截头圆锥状，挤压成型管小直径端面与顶管机机头尾端连接，大直径端面与被顶管段对接，第一级注浆管用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管内且输出端设置在挤压成型管壁；第二级注浆管用于输出润滑泥浆，第一注浆管穿过被顶管段内且输出端设置在被顶管段。
2.根据权利要求1所述的井下救援用顶管注浆装置，其特征在于：所述顶管机机头、挤压成型管、被顶管段同轴心设置。
3.根据权利要求1所述的井下救援用顶管注浆装置，其特征在于：所述挤压成型管尾端的直径大于被顶管直径。
4.根据权利要求1所述的井下救援用顶管注浆装置，其特征在于：所述井下救援用顶管注浆装置还包括用于对第一注浆管供速凝泥浆的一级注浆泵站，所述一级注浆泵站包括浆液桶、螺杆式注浆泵、注浆管路和注浆分管，其中浆液桶通过注浆管路连接注浆分管输入口，螺杆式注浆泵置入注浆管路中并向注浆分...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宇名，张黎，李梁，刘佳，王雷，王新铭，王冠雄，
申请(专利权)人：煤科集团沈阳研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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