含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置及施工工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及煤层环保材料注浆技术领域，具体涉及含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置及施工工艺。硅溶胶其与清水的配比浓度为25％，吨煤注浆量为125kg，能够增强煤体的内聚力和内摩擦角，提高其内在强度，将注浆区域加固成整体结构，防治煤壁片帮、冒顶。在工作面煤壁注浆和巷道顶板超前注浆中的应用，充分加固了煤体的内在强度，注浆参数设计合理规范，适用于大部分实施场景，注浆系统采用自动化控制流量进行浓度配比，极大的减轻了工人的劳动，且十分安全，减少了不合理的支护支出，提高效益。益。益。

【技术实现步骤摘要】
含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置及施工工艺


[0001]本专利技术涉及煤层环保材料注浆
，具体涉及含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置及施工工艺。

技术介绍

[0002]目前，能源日益紧缺，煤层开采地质越来越复杂，为加强环保理念，实行绿色开采，保护原始环境，以前难开采的煤层如今也开始运用新技术进行开采，可以发现在采矿工程领域中工作面采高采深逐年增加，松散煤层，高瓦斯矿井等复杂煤层通过合理的注水和注浆，为煤层的开采提供技术支持，降低了开采难度和维护费用，使煤层开采具有可行性。通过在煤层不稳定区域进行注浆加固和注水卸压，提高地层强度，防止有害气体突出，工作面煤壁片帮，冒顶，底鼓等灾害发生。
[0003]在煤层巷道掘进和开采过程中，松散破碎煤体由于其内在强度不足以抵抗上覆岩层的重力及围岩应力，采取注水的方式对煤壁卸压，超前支承压力向深部转移，如淮北矿业集团芦岭煤矿，适用于泥岩(其成分含有大量高岭石)的煤层，在夹矸区域注水效果稍显不足，在难注水区域采取注浆(水泥、水玻璃)，由于存在发热、毒性、污染等因素，在搜寻新型材料和实验过程中发现硅溶胶材料非常适合用于提高松散破碎煤体的内在强度。在注浆过程中发现需要工人搬运物料(水泥、水玻璃)来制取浆料，同时还需要在工作面目测注浆状态，手动开闭注水管路阀门，耗费大量人工，效率低下，工作面也具有一定的危险性。因此，设计一种提高松散破碎煤体内在强度的注胶装置及施工工艺非常有必要。

技术实现思路

[0004]针对上述技术背景提到的不足，本专利技术的目的在于提供含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置及施工工艺。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置，包括第一三通阀、注浆管路、控制器、料池、第二三通阀、清水池、第一液压泵、第二液压泵、第一单向阀、第三三通阀、第二单向阀、第三液压泵、溢流阀、暂蓄池、注浆管路、数据线路，其特征在于，所述注浆管路连接各个设备，控制器通过数据线路与第一液压泵和第二液压泵进行数据传输，所述第一液压泵和料池连接，第二液压泵和清水池连接，第一三通阀通过注浆管路和膨胀封孔器连接，膨胀封孔器放入工作面上开的工作面注浆钻孔内，第二三通阀连通料池、清水池和第一液压泵，第一液压泵和第二单向阀连接，第二液压泵和第一单向阀连接，第三三通阀连通第一单向阀、第二单向阀和暂蓄池连通，暂蓄池通过第三液压泵和第一三通阀连通，第三液压泵和第一三通阀之间连接有溢流阀。
[0007]进一步的，所述暂蓄池通过第三液压泵和第一三通阀连通，第三液压泵和第一三通阀之间连接有溢流阀。
[0008]进一步的，所述工作面上方设置有工作面顶板，工作面注浆钻孔内设置有膨胀封
孔器，可以在注浆时，防止浆液溢出。
[0009]一种含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶的施工工艺，所述施工工艺如下：
[0010]S1、钻孔，风钻给顶板、工作面钻孔，钻孔内安装膨胀封孔器进行注浆；
[0011]S2、注浆，通过控制器提前设置的浆料的配比浓度，开启注浆系统，由控制器自动控制液压泵流量，达到设定配比浓度，且最大注浆压力不超过7.5MPa。
[0012]进一步的，所述注浆参数如下：根据工作面煤壁施工工艺，注浆孔间距7.5m，高度距离底板1.5m～2m，孔深10m，向上倾斜角度1
°
～5
°
，钻孔直径42mm，采用长度1m，直径42mm的膨胀封孔器。
[0013]进一步的，所述注浆参数如下：顶部注浆孔间距确定为1m，孔深10m，倾斜角度偏向上30
°
～40
°
，钻孔直径42mm，采用长度1m，直径42mm的膨胀封孔器。
[0014]进一步的，注浆时的配比公式：
[0015]q1＝((q2×
ρ2×
c1/c2)
‑
ρ2×
q2)/ρ1[0016]注水流量：q1，注浆流量：q2，水密度：ρ1，硅溶胶密度：ρ2，硅溶胶原始浓度：c1，配比浓度：c2。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1、本专利技术提供的无机环保纳米材料硅溶胶属于胶体溶液，无臭、无毒。分子式可表示为mSiO2
·
nH2O。由于胶体粒子微细(10
‑
20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，粘度较低，具有较好的亲水性，可以用蒸馏水稀释至任意浓度，水能渗透的地方都能渗透，分散性和渗透性都非常好。当硅溶胶水分蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂，根据试验结果表明能够在实际应用中达到最佳效果，其与清水的配比浓度为25％，吨煤注浆量为125kg，能够增强煤体的内聚力和内摩擦角，提高其内在强度，将注浆区域加固成整体结构，防治煤壁片帮、冒顶。
[0019]2、本专利技术提供的一种提高松散破碎煤体内在强度的无机纳米环保材料及施工工艺，在工作面煤壁注浆和巷道顶板超前注浆中的应用，充分加固了煤体的内在强度，注浆参数设计合理规范，适用于大部分实施场景，注浆系统采用自动化控制流量进行浓度配比，，极大的减轻了工人的劳动，且十分安全，减少了不合理的支护支出，提高效益。
[0020]3、本专利技术适用于各类注浆领域，适应各种工况，工艺实施简单，应用效果良好。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术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作简单地介绍，显而易见地，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；
[0022]图1是本专利技术注硅溶胶防片装置的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术掘进巷道超前注浆加固施工工艺俯视图；
[0024]图3是本专利技术掘进巷道超前注浆加固施工工艺侧视图；
[0025]图4是本专利技术工作面煤壁加固施工工艺侧视图；
[0026]图5是本专利技术工作面煤壁加固施工工艺俯视图；
[0027]图6是本专利技术注浆系统简图。
[0028]图中标号说明：
[0029]21
‑
顶板；22
‑
顶板注浆钻孔；23
‑
掘进巷道；24
‑
预备注浆钻孔；40
‑
工作面顶板；41
‑
工作面；42
‑
工作面注浆钻孔；43
‑
膨胀封孔器；51
‑
第一三通阀；52
‑
注浆管路；600
‑
控制器；601
‑
料池；602
‑
第二三通阀；603
‑
清水池；604
‑
第一液压泵；605
‑
第二液压泵；606
‑
第一单向阀；607
‑
第三三通阀；608
‑
第二单向阀；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置，包括第一三通阀(51)、注浆管路(52)、控制器(600)、料池(601)、第二三通阀(602)、清水池(603)、第一液压泵(604)、第二液压泵(605)、第一单向阀(606)、第三三通阀(607)、第二单向阀(608)、第三液压泵(609)、溢流阀(610)、暂蓄池(611)、注浆管路(612)、数据线路(613)，其特征在于，所述注浆管路(612)连接各个设备，控制器(600)通过数据线路(613)与第一液压泵(604)和第二液压泵(605)进行数据传输，所述第一液压泵(604)和料池(601)连接，第二液压泵(605)和清水池(603)连接，第一三通阀(51)通过注浆管路(52)和膨胀封孔器(43)连接，膨胀封孔器(43)放入工作面(41)上开的工作面注浆钻孔(42)内，第二三通阀(602)连通料池(601)、清水池(603)和第一液压泵(604)，第一液压泵(604)出口和第二单向阀(608)连接，第二液压泵(605)出口和第一单向阀(606)连接，第三三通阀(607)连通第一单向阀(606)、第二单向阀(608)和暂蓄池(611)，暂蓄池(611)通过第三液压泵(609)和第一三通阀(51)连通，第三液压泵(609)和第一三通阀(51)之间连接有溢流阀(610)。2.根据权利要求1所述的含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装置，其特征在于，所述暂蓄池(611)通过第三液压泵(609)和第一三通阀(51)连通，第三液压泵(609)和第一三通阀(51)之间连接有溢流阀(610)。3.根据权利要求1所述的含夹矸松散厚煤层煤壁注硅溶胶防片帮装...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建，张若飞，李斌，赵光明，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：