动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置，相较于传统封堵技术，采用网架

【技术实现步骤摘要】
动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置


[0001]本技术涉及动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置，其主要用于矿山、铁路、公路、水利生产过程中产生的大通道、大流量、高水压水害的治理。

技术介绍

[0002]矿井水灾是矿山建设和生产过程中的五大安全灾害之一，尤其是矿井突水常造成巨大的人员伤亡和财产损失。2000-2019年，我国共发生1 401起煤矿水灾事故，死亡5480人。其中，重特大水灾事故112起、死亡2010人，分别占水灾事故总起数和总死亡人数的7.99％和36.68％。研究人员发现，2000—2019年我国煤矿重特大事故发生趋势同煤矿事故总体趋势基本一致，但重特大水灾事故起数和死亡人数在重特大事故占比中却逐年增加，平均占比达到21.05％。大量事实数据表明，矿井突水常常造成群死、群伤。
[0003]针对煤矿突水事故，目前我国常用的解决办法是同时实施矿井排水和注浆堵水，而注浆堵水一般分为两期进行，一期是先封堵过水巷道，变动水为静水，二期再对过水巷道进行治理，彻底根除水患。其中一期封堵过水巷道通常是直接在地面施工钻孔至过水巷道，在投放骨料及其他辅料填充过水巷道，将巷道内地下水流态由管道流变为渗透流，随后进行注浆固结治理。当面对水流速度较高的过水巷道时，直接钻孔填入骨料极易被冲散，不易凝结，成功率较小；且整个治理过程，需先改为渗流，再进行注浆，工程量大，治理工期较长。注浆时也没有限定注浆范围，易浪费注浆液。因此，传统注浆堵水技术存在稳定性差，面对高水压、大流量、大通道动水时封堵成功率低，稳定性较差。
[0004]针对上述问题，在“朱明诚，动水大通道突水钻孔控制注浆高效封堵关键技术及装备[J]，煤田地质与勘探，2015，43(4)：55-58”中介绍了一种新的方法，利用其特定的控制注浆钻具，将保浆袋送入过水巷道，然后再在过水巷道中对保浆袋进行注浆，通过注浆产生的压力将保浆袋脱离控制注浆钻具，使其留在过水巷道中。此种方法相对于前述方法，在一定程上避免了浆液未凝固就被冲散的情况，一定程度上提高了成功率。但是对于高水压、大流量、大通道动水，该方法同样存在高速的水流将保浆袋冲走的相同问题，仍然未根本解决该问题。
[0005]针对上述问题，开展高水压、大流量、大通道动水条件下的新型快速封堵装置研究势在必行。

技术实现思路

[0006]本技术目的是旨在提供一种网架-气囊-注浆一体化大通道动水快速封堵装置，该装置能快速将高水压、大流量、大通道动水控制在突水通道局部范围内，为煤矿及地下工程水害防治提供一种全新思路和方法。
[0007]为实现上述技术目的，本技术采用的技术方案如下：
[0008]动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置，包括钻杆、与所述钻杆连接的钻头，所述钻杆的两侧分别设置有网架出口，所述钻杆的正面设置有气囊出口；该装置
还包括设置在所述钻杆内部的伸缩网架、气囊、气液置换结构，所述网架能通过所述网架出口伸出钻杆外，与钻杆形成网架；所述气液置换结构能向所述气囊充气、注浆、排气；所述气囊在所述气液置换结构的充气作用下，从气囊出口打开，并膨胀至与突水通道断面相吻合，形成依附于所述网架的充气气囊，充气的气囊在所述气液置换结构的注浆、排气作用下，用水泥砂浆置换出其中的气体。
[0009]作为本技术动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置的一种优选，所述伸缩网架包括固定杆、支杆、控制结构，所述固定杆固定设置在所述钻杆内部，所述支杆通过扭簧转动的设置在所述固定杆两侧，所述相邻支杆之间连接有网，启动所述控制结构，所述支杆在扭簧和控制结构的作用下通过网架出口伸出钻杆外，支杆打开形成网架。
[0010]作为本技术动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置的另一种优选，所述控制结构包括推杆、牵引杆、卡槽，所述推杆设置在所述固定杆内部，所述牵引杆的一端与所述推杆转动连接，所述牵引杆另一端与所述支杆转动且滑动连接；所述卡槽设置在所述固定杆上，当支杆伸出钻杆后，用于固定所述推杆；当向下推动所述推杆时，牵引杆的一端绕着所述推杆转动，牵引杆的另一端沿着所述支杆滑动，与所述扭簧一起将所述支杆撑开。
[0011]作为本技术动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置的又一种优选，所述伸缩网架包括推杆、支杆，所述推杆设置在所述钻杆内部，所述支杆通过所述扭簧转动的连接在所述推杆两侧，所述相邻支杆之间连接有网；所述支杆在钻杆内壁的作用下处于压缩状态，当沿着钻杆向下推动推杆，将支杆推至所述网架出口时，支杆打开形成网架。
[0012]作为本技术动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置的再一种优选，所述支杆为伸缩杆，其端部为箭头状。
[0013]作为本技术动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置的又一种优选，所述气液置换结构包括分别与所述气囊连接的充气注浆管、排气回浆管。
[0014]基于上述装置，本技术还提供了利用上述装置对动水大通道突水进行钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵的方法，包括如下步骤：
[0015](1)通过地面钻孔，将上述装置插入突水通道底部；
[0016](2)通过钻杆两侧的网架出口，打开伸缩网架，以在突水通道内形成网状的纵横向支架，即网架；
[0017](3)通过气液置换结构向气囊内充气，通过气囊出口将气囊打开，使其膨胀至与突水通道断面相吻合，形成依附于所述网架的突水通道封堵气囊；
[0018](4)利用气液置换结构向封堵气囊内注入水泥砂浆置换出气囊中的气体，待水泥砂浆固结生成结石固体，最终形成封堵突水通道的充填墙体，将大通道突水控制在局部范围内。
[0019]作为上述方法一种优选，还包括步骤(5)在有水流的那一侧进行二次封堵，通过地面钻孔将注浆钻杆插入突水通道，然后直接进行注浆。
[0020]作为上述方法的另一种优选，其中步骤(2)中，向下竖直推动推杆，将推杆两侧的支杆推出至所述网架出口时，支杆打开形成网架。
[0021]作为上述方法的又一种优选，其中步骤(3)中，先关闭排气回浆管，打开充气注浆
管，向气囊进行充气，在气压的作用下气囊通过气囊出口打开；待气囊膨胀至与突水通道相吻合时，利用充气注浆管向气囊进行注浆，同时打开排气回浆管，将气囊中的气体置换出来；待有浆液从排气回浆管排出时，停止注浆。
[0022]相对于现有技术本技术具备如下有益效果：
[0023](1)本装置利用网架将气囊固定在突水通道中，避免注浆后的气囊被高压水冲走，从而提高了注浆堵水成功率，提高了本装置的稳定性；
[0024](2)本装置先利用气液置换结构给气囊充气，使得气囊与突水通道的断面相吻合，再通过气液置换结构将气体用水泥砂浆置换出来，使得注浆后的气囊也能与突水通道的断面相吻合，做到一次性将突水通道中的水完全封堵，提高成功率，简化操作；
[0025](3)本方法操作简单、成功率高、灵活性高，适用于水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置，包括钻杆、与所述钻杆连接的钻头，其特征在于：所述钻杆的两侧分别设置有网架出口，所述钻杆的正面设置有气囊出口；该装置还包括设置在所述钻杆内部的伸缩网架、气囊、气液置换结构，所述网架能通过所述网架出口伸出钻杆外，与钻杆形成网架；所述气液置换结构能向所述气囊充气、注浆、排气；所述气囊在所述气液置换结构的充气作用下，从气囊出口打开，并膨胀至与突水通道断面相吻合，形成依附于所述网架的充气气囊，充气的气囊在所述气液置换结构的注浆、排气作用下，用水泥砂浆置换出其中的气体。2.如权利要求1所述的动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置，其特征在于：所述伸缩网架包括固定杆、支杆、控制结构，所述固定杆固定设置在所述钻杆内部，所述支杆通过扭簧转动的设置在所述固定杆两侧，所述相邻支杆之间连接有网，启动所述控制结构，所述支杆在扭簧和控制结构的作用下通过网架出口伸出钻杆外，支杆打开形成网架。3.如权利要求2所述的动水大通道突水钻孔网架、气囊、注浆一体化封堵装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许建强，杨拓，陈鹏，邱浪，丁腾威，孙建，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：