一种含胆快速自建水闸墙系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种含胆快速自建水闸墙系统，包括自动控制系统、袋体系统、充填系统和固定系统，自动控制系统是设置在巷道侧壁上的控制自动伸缩皮带架、水闸墙袋体展开和水闸墙充填的电子控制设备体系，所述袋体系统包括高强度的纺织品袋体、可膨胀耐高温内胆、喷浆管和注水管，所述充填系统是向袋体内部注入充填物的系统，由高压风管、高压水管、充填物储存罐、加压注水泵、注浆和充水管路系统构成，所述固定系统是将袋体固定于巷道顶板和防止袋体摆动的装置，固定系统包括锚索、固定接头、牵拉绳和阻挡立柱。本实用新型专利技术能实现快速自动形成高强度的水闸墙，能有效阻止水害的发生，为矿井下的人员生命和财产安全提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种含胆快速自建水闸墙系统
本技术涉及一种矿井水害快速治理技术，具体涉及一种含胆快速自建水闸墙系统。
技术介绍
我国的矿井水文地质条件复杂，矿井突水灾害频发，如老空透水、陷落柱突水、断层突水、松散层沙水溃入等类型的突水灾害，由于目前尚无有效防止方法，所以经常造成井下工作人员死亡或矿井被淹。例如，2015年初峰峰梧桐庄煤矿发生煤层底板隐伏陷落柱突水，水量从80m3/h，经历36h增至25000m3/h，造成淹井。还有造成骆驼山煤矿32人死亡，范各庄煤矿17人死亡，邢台东庞煤矿等5个煤矿淹井的陷落柱突水，淹井时间都是在3—30h之间。暴雨或洪水灌入或渗入，也时常使得井下水量过大而导致灾害，例如，造成华裕煤矿186人死亡，乐平沿沟煤矿4人死亡的都是由洪水引起的，我国不论华南、华北、东北还是西北地区每年都有煤矿遭受暴雨或洪水灾害。传统的混凝土水闸墙堵水因建筑速度过慢而来不及筑造成型，无法达到快速堵水的目的。因此急需一种能够快速堵水的设备和技术以阻止此类水害的发生。水闸墙是我国成熟的水害防治技术，但都是人工在灾后建筑，整个水闸墙建筑工程需要96h以上，加上混凝土凝固所需的72h，总体时间需要7个昼夜。近几年，由于化学浆液的应用，水闸墙可以在48h完成。但在水量很大且水量持续增加的情况下，水闸墙往往尚未成型，矿井已被淹。这种只能在水量稳定之后才能施工人工水闸墙工程，只能是灾后隔离，起不到防灾和救灾的作用。为了解决这一问题，我国已有学者技术了快速自建水闸墙技术，但用的是单层无胆袋体，材料用量大，建筑时间长，无法彻底治理井下水害。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种含胆快速自建水闸墙系统，该系统能实现快速自动形成高强度的水闸墙，能有效阻止水害的发生，为矿井下的人员生命和财产安全提供保障。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种含胆快速自建水闸墙系统，其特征在于，包括袋体系统、充填系统、固定系统和自动控制系统。所述袋体系统由高强度的纺织品外袋、可膨胀耐高温内胆、喷浆管和注水管构成，所述内胆设置在外袋内且所述内胆和外袋之间形成空腔夹层，所述喷浆管穿过外袋与所述空腔夹层连通，所述注水管穿过外袋与内胆连通；所述外袋为单层结构的外袋或者双层结构的外袋，所述外袋由高强度纺织物制成。当袋体系统被膨胀固化的有机无机杂化材料和水填满后，固化材料和水将处于静止状态，膨胀固化充填材料因冷却将发生收缩，初步形成的水闸墙将发生漏水，对于单层外袋袋体，此时继续向内胆高压注水，使得袋体系统发生二次膨胀，维持堵水效果，另一方面，对于双层外袋袋体，继续对袋体系统内的空腔夹层进行注浆充填，维持堵水效果。所述充填系统包括一次充填系统和二次充填系统，所述一次充填系统包括分别用于存储混合后形成膨胀固化填充物的A、B两种液体材料的两个充填物储存大罐、第一注浆管路和充水管路，所述充填物储存大罐的进口与井下现有高压风管的出风口连通，所述充填物储存大罐的出口通过第一注浆管路与喷浆管连通，所述充水管路一端连通井下现有高压水管，充水管路的另一端连通注水管，所述充水管路上安装有加压泵，所述第一注浆管路上安装有液体混合器；所述二次充填系统包括分别用于存储混合后形成膨胀固化填充物的存储A、B两种液体材料的两个充填物储存小罐和第二注浆管路，所述充填物储存小罐的进口与井下现有高压风管的出风口连通，出口通过第二注浆管路连通至袋体系统的空腔夹层，所述第二注浆管路上依次安装有加压泵和液体混合器，所述高压风管和高压水管的出口处均安装有三通自动闸阀；所述二次充填系统安装在双层外袋的袋体系统上。一次充填系统和二次充填系统均利用既有的高压风管为动力，通过放置于巷道一侧的两个材料罐向袋体系统内充填混合液体材料，高压风管的气体在充填物储存罐的顶面施压，驱动液体向罐内立管底部的入口流动，进入液体混合器进行混合。所述固定系统包括井下现有的位于巷道顶板的锚杆或锚索、牵拉绳、阻挡立柱和安装在袋体后方的可伸缩皮带架，所述袋体系统的正上方通过固定接头与锚杆或锚索连接，所述袋体系统的前端通过牵拉绳与锚杆或锚索连接，所述阻挡立柱竖直设置在袋体系统的后端，牵拉绳的作用是防止巷道突水时袋体系统摇头而发生缠绕，所述阻挡立柱的作用是是防止巷道突水时因袋体系统摆尾发生缠绕，阻挡立柱可以是液压支架，也可以是高角度抵挡架。所述自动控制系统为现有的自控分站，所述自动控制系统安装在袋体系统的后方巷道的侧壁上，所述自动控制系统连接可伸缩皮带架和自动闸阀，能通过控制可伸缩皮带架的伸缩释放袋体系统，通过控制各自动闸阀控制高压风管和高压水管的启闭。所述含胆快速自建水闸墙系统还包括导流系统和设置在袋体系统后方巷道底板排水槽内的水压传感器，所述导流系统包括由混凝土固定半卧在底板内的导流水管和安装在导流水管出口处的自动闸阀，金属水管制作的导流水管的作用是代替底板的排水沟排泄掘进过程中的围岩涌水，避免水闸墙对排水沟封堵不严，或导流水闸墙建筑过程中的恶性突水，减轻水闸墙的摆动。所述导流水管外用混凝土砌成弧形，避免因为管道与底板锐角相交而造成的封堵不严问题。导流水管的直径以不影响皮带架伸缩为原则，导流水管的长度以长于水闸墙体0.5m以上为宜。所述水压传感器和导流水管上的自动闸阀均与自动控制系统连接。优选地，所述外袋是水闸墙的主体，是约束水闸墙的形状、封堵水流的主体，所述外袋的断面尺寸大于巷道断面尺寸的1.2倍。优选地，所述内胆通过联系绳悬挂于外袋内。优选地，所述外袋的两端既可以采用缝合，也可以采用粘合或捆扎的方法固定，其中使用捆扎方法时通过捆扎环固定，所述捆扎环上设置有用于与外部绳索牵拉固定的金属环。优选地，所述液体混合器为安装在一段注浆管路两端的叶轮。优选地，所述A、B两种液体材料无毒、无嗅、无腐蚀性，所述A、B两种液体材料混合后膨胀倍数在10左右，且起始膨胀时间为15s～300s可控，膨胀持续时间小于20s，膨胀固化后的混合材料抗压强度大于5MPa。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术中的水闸墙为自建，充填材料采用浆液和水两路，较早期的类似专利技术快了一倍，且充填材料都位于现场，免除了运输时间，充填速度为高压气体或水管路的最大流量，充填时间小于20min，建筑速度较传统混凝土水闸墙快约144倍，较化学浆液浇铸的水闸墙快24倍，可以大幅度降低淹井的危险性。2、本技术建造的水闸墙强度大，耐水压高。水闸墙袋体系统的抗张强度大于10MPa，在限制10倍的膨胀倍数下，充填物膨胀固化硬化后抵抗水压的能力大于3MPa，袋体强度大于充填物的膨胀压力，袋体不会涨破，安全可靠。3、本技术的袋体系统的容破裂性强，能有效避免传统袋体系统在受到充填物膨胀压力后，容易被巷道壁突出的锋锐岩石、金属网断口、锚杆或锚索的尖头扎破，造成漏浆的隐患。4、本技术中的管路都采用了三通阀上的快速接头连接，系统都采用了程序化施工方案，牵拉绳与纺织袋、充填物储存罐和锚杆头之间都本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含胆快速自建水闸墙系统，其特征在于，包括袋体系统、充填系统、固定系统和自动控制系统(25)；/n所述袋体系统由外袋(1)、可膨胀的内胆(2)、喷浆管(4)和注水管(3)构成，所述内胆(2)设置在外袋(1)内且所述内胆(2)和外袋(1)之间形成空腔夹层，所述喷浆管(4)穿过外袋(1)与所述空腔夹层连通，所述注水管(3)穿过外袋(1)与内胆(2)连通；所述外袋(1)为单层结构的外袋或者双层结构的外袋；所述外袋(1)由高强度纺织物制成；/n所述充填系统包括一次充填系统和二次充填系统，所述一次充填系统包括分别用于存储混合后形成膨胀固化填充物(19)的A、B两种液体材料的两个充填物储存大罐、第一注浆管路(11)和充水管路(15)，所述充填物储存大罐的进口与井下现有高压风管(9)的出风口连通，所述充填物储存大罐的出口通过第一注浆管路(11)与喷浆管(4)连通，所述充水管路(15)一端连通井下现有高压水管(10)，充水管路(15)的另一端连通注水管(3)，所述充水管路(15)上安装有加压泵，所述第一注浆管路(11)上安装有液体混合器；所述二次充填系统包括分别用于存储混合后形成膨胀固化填充物(19)的存储A、B两种液体材料的两个充填物储存小罐和第二注浆管路(12)，所述充填物储存小罐的进口与井下现有高压风管(9)的出风口连通，出口通过第二注浆管路(12)连通至袋体系统的空腔夹层，所述第二注浆管路(12)上依次安装有加压泵和液体混合器，所述高压风管(9)和高压水管(10)的出口处均安装有三通自动闸阀(21)；所述二次充填系统安装在双层外袋(1)的袋体系统上；/n所述固定系统包括井下现有的位于巷道顶板(18)的锚杆或锚索、牵拉绳、阻挡立柱(13)和安装在袋体后方的可伸缩皮带架(14)，所述袋体系统的正上方通过固定接头与锚杆或锚索连接，所述袋体系统的前端通过牵拉绳与锚杆或锚索连接，所述阻挡立柱(13)竖直设置在袋体系统的后端，所述袋体系统迎着突水的方向为前方；/n所述自动控制系统(25)为现有的自控分站，所述自动控制系统(25)安装在袋体系统的后方巷道的侧壁上，所述自动控制系统(25)连接可伸缩皮带架(14)和自动闸阀(21)；/n所述含胆快速自建水闸墙系统还包括导流系统和设置在袋体系统后方巷道底板(22)排水槽(23)内的水压传感器(24)，所述导流系统包括由混凝土固定半卧在底板(22)内的导流水管和安装在导流水管出口处的自动闸阀(21)，所述水压传感器(24)和导流水管上的自动闸阀(21)均与自动控制系统(25)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种含胆快速自建水闸墙系统，其特征在于，包括袋体系统、充填系统、固定系统和自动控制系统(25)；
所述袋体系统由外袋(1)、可膨胀的内胆(2)、喷浆管(4)和注水管(3)构成，所述内胆(2)设置在外袋(1)内且所述内胆(2)和外袋(1)之间形成空腔夹层，所述喷浆管(4)穿过外袋(1)与所述空腔夹层连通，所述注水管(3)穿过外袋(1)与内胆(2)连通；所述外袋(1)为单层结构的外袋或者双层结构的外袋；所述外袋(1)由高强度纺织物制成；
所述充填系统包括一次充填系统和二次充填系统，所述一次充填系统包括分别用于存储混合后形成膨胀固化填充物(19)的A、B两种液体材料的两个充填物储存大罐、第一注浆管路(11)和充水管路(15)，所述充填物储存大罐的进口与井下现有高压风管(9)的出风口连通，所述充填物储存大罐的出口通过第一注浆管路(11)与喷浆管(4)连通，所述充水管路(15)一端连通井下现有高压水管(10)，充水管路(15)的另一端连通注水管(3)，所述充水管路(15)上安装有加压泵，所述第一注浆管路(11)上安装有液体混合器；所述二次充填系统包括分别用于存储混合后形成膨胀固化填充物(19)的存储A、B两种液体材料的两个充填物储存小罐和第二注浆管路(12)，所述充填物储存小罐的进口与井下现有高压风管(9)的出风口连通，出口通过第二注浆管路(12)连通至袋体系统的空腔夹层，所述第二注浆管路(12)上依次安装有加压泵和液体混合器，所述高压风管(9)和高压水管(10)的出口处均安装有三通自动闸阀(21)；所述二次充填系统安装在双层外袋(1)的袋体系统上；
所述固定系统包括井下现有的位于巷道顶板(18)的锚杆或锚索、牵拉绳、阻挡立柱(13)和安装在袋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王经明，
申请(专利权)人：王经明，
类型：新型
国别省市：陕西;61