一种充填低采空区的自充气气囊装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及井工开采安全技术领域，提供了一种充填低采空区的自充气气囊装置及其使用方法。包括：外气囊和内气囊，所述外气囊环绕包围所述内气囊，且所述外气囊与采空区各侧壁接触；所述外气囊的排气孔、注气孔和所述内气囊的灌浆孔均设置于靠近所述采空区的入口一侧；所述采空区的体积V3与所述外气囊充满气体后的体积V1、所述内气囊注浆完成后的体积V2均相等；通过所述灌浆孔向所述内气囊中注浆将所述外气囊中的气体通过排气孔向外挤压排出。有益效果在于：在注浆过程中向内气囊中的注浆速度与此时外气囊的排气速度相等，保证了在注浆过程中外气囊一直稳定地支护采空区，避免了施工过程中出现安全隐患，提高了支护的稳定性和安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
一种充填低采空区的自充气气囊装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及井工开采安全
，具体涉及一种充填低采空区的自充气气囊装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]受历史及开采技术水平限制，上世纪七八十年代，采矿工艺并不成熟，安全支护工艺不允许进行厚煤层开采。传统的木桩支护方式导致我国煤矿的平均采出率为30％～35％，部分小型煤矿的采出率仅为10％～20％，导致我国存在大量遗煤。因此，遗煤开采对促进煤炭资源可的持续发展、保证能源供给安全、缓解能源需求的紧张局面具有重要意义。然而，遗煤地下开采会遇到覆岩破断、地表沉陷、地下水系破坏以及顶板塌陷等一系列问题，煤炭的科学开采面临着巨大的挑战。
[0003]充填采空区是解决此类问题的科学方法之一，充填采矿法作为一种绿色环保且可持续发展的采矿方法，得到越来越多的应用。但是，充填法容易引起跑浆情况。目前，国内外常用充填挡墙来防止跑浆事故的发生，同时充填挡墙还起到承受充填料凝固之前施加的侧向静压力，这就对充填挡墙的性能具有较高的要求。其中，混凝土充填挡墙和砖混结构充填墙使用较多。但是，传统挡墙砌筑工程量大，抗弯能力差，容易产生局部位移而变形开裂甚至倒塌，进而导致跑浆或漏浆事故的发生。此外，设置充填挡墙需要部分人员进入采空区进行较长时间的施工作业，在支护环境较差的遗煤采空区具有较高的风险，严重威胁着施工人员的人身安全。
[0004]鉴于此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种充填低采空区的自充气气囊装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种充填低采空区的自充气气囊装置，包括：外气囊和内气囊，所述外气囊环绕包围所述内气囊，且所述外气囊与采空区各侧壁接触；所述外气囊的排气孔、注气孔和所述内气囊的灌浆孔均设置于靠近所述采空区的入口一侧；所述采空区的体积V3与所述外气囊充满气体后的体积V1、所述内气囊注浆完成后的体积V2均相等；通过所述灌浆孔向所述内气囊中注浆将所述外气囊中的气体通过排气孔向外挤压排出。
[0007]可选实施例中，所述外气囊的排气孔设置于靠近所述采空区的入口上侧，所述外气囊的注气孔于靠近所述采空区的入口下侧，所述内气囊的注浆孔位于所述排气孔、注气孔之间。
[0008]可选实施例中，所述外气囊的注气孔连接自动充气机。
[0009]可选实施例中，所述内气囊与所述外气囊通过注浆孔连接；所述内气囊注浆完成后与所述外气囊的内侧紧密贴合。
[0010]可选实施例中，所述外气囊的材质为PVC或PU，所述内气囊的材质强度性能略低于所述外气囊的材质强度。
[0011]可选实施例中，所述外气囊的充/排气时间t1＝V1/v1，其中，V1为所述外气囊充气完成后的体积，v1为所述外气囊的充/排气速度。
[0012]可选实施例中，所述内气囊的注浆时间t2＝V2/v2，其中，V2为内气囊注浆完成后的体积，v2为注浆速度。
[0013]可选实施例中，在向所述内气囊注浆的过程中，所述排气孔打开，且，t1＝t2，v2＝v1。
[0014]可选实施例中，所述采空区包括第一遗煤采空区和第二遗煤采空区；注浆完成后，所述内气囊完全铺展，浆体凝固成膏体支撑第一遗煤采空区充填区和第二遗煤采空区充填区。
[0015]另一方面，本专利技术实施例中还提供了一种如上所述的充填低采空区的自充气气囊装置的使用方法，包括如下步骤：
[0016]S1：将自动充气机安装至所需充填的采空区处，连接所述外气囊的注气孔；
[0017]S2：打开自动充气机，按照采空区体积V3计算充气时间；
[0018]S3：充气完毕后，使用注浆设备通过所述灌浆孔向所述内气囊内进行注浆；
[0019]S4：在注浆过程中打开所述排气孔，所述外气囊的排气速度等于向所述内气囊的注浆速度，按照m3/s计算，所述内气囊中的浆体将所述外气囊中的气体逐渐挤压排出至排空；
[0020]S5：排气完成后，所述自充气气囊装置形成与所述采空区的顶板、底板紧密接触的立方体，待一定时间后，浆体凝固形成膏体，支护所述采空区。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022](1)该自充气气囊装置通过设置内气囊、外气囊及自动充气机等设备，配合良好的注浆材料，进行施工后可较好的充填具有恶劣环境的采空区，起到良好的支护作用。且，该自充气气囊装置施工时仅需将两气囊置于采空区即可，施工更加安全高效，解决了传统充填工艺的跑浆难题。
[0023](2)该自充气气囊装置在注浆过程中向内气囊中的注浆速度与此时外气囊的排气速度相等，保证了在注浆过程中外气囊一直稳定地支护采空区，避免了施工过程中出现安全隐患，提高了支护的稳定性和安全性，同时减少了人员进入危险采空区支护或打密闭墙的工作时间，大大降低了人员伤亡情况，有效保护了一线施工人员的生命安全。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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它的附图。
[0025]图1为本专利技术一实施例中提供的遗煤地质构造示意图。
[0026]图2为本专利技术一实施例中提供的自充气气囊装置的内部结构示意图。
[0027]图3为本专利技术一实施例中提供的自充气气囊装置进行充气、注浆及排气流程示意
图。
[0028]图4为本专利技术一实施例中提供的充填遗煤采空区后地质构造示意图。
[0029]其中，附图标记为：
[0030]1‑
基本顶；2
‑
直接顶；3
‑
第一遗煤采空区；4
‑
遗煤；5
‑
底板；6
‑
外气囊；7
‑
内气囊；8
‑
排气孔；9
‑
注浆孔；10
‑
注气孔；11
‑
自充气方向；12
‑
注浆方向；13
‑
排气方向；14
‑
浆体；15
‑
第一遗煤采空区充填区，16
‑
第二遗煤采空区充填区，17
‑
第二遗煤采空区。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充填低采空区的自充气气囊装置，包括：外气囊(6)和内气囊(7)，所述外气囊(6)环绕包围所述内气囊(6)，且所述外气囊(6)与采空区各侧壁接触；其特征在于，所述外气囊(6)的排气孔(8)、注气孔(10)和所述内气囊(7)的灌浆孔(9)均设置于靠近所述采空区(3)的入口一侧；所述采空区的体积V3与所述外气囊(6)充满气体后的体积V1、所述内气囊(7)注浆完成后的体积V2均相等；通过所述灌浆孔(9)向所述内气囊(7)中注浆将所述外气囊(6)中的气体通过排气孔(8)向外挤压排出。2.如权利要求1所述的充填低采空区的自充气气囊装置，其特征在于，所述外气囊(6)的排气孔(8)设置于靠近所述采空区的入口上侧，所述外气囊(6)的注气孔(10)于靠近所述采空区的入口下侧，所述内气囊(7)的注浆孔(9)位于所述排气孔(8)、注气孔(10)之间。3.如权利要求1所述的充填低采空区的自充气气囊装置，其特征在于，所述外气囊(6)的注气孔(10)连接自动充气机。4.如权利要求1所述的充填低采空区的自充气气囊装置，其特征在于，所述内气囊(7)与所述外气囊(6)通过注浆孔(9)连接；所述内气囊(7)注浆完成后与所述外气囊(6)的内侧紧密贴合。5.如权利要求1所述的充填低采空区的自充气气囊装置，其特征在于，所述外气囊(6)的材质为PVC或PU，所述内气囊(7)的材质强度性能略低于所述外气囊(6)的材质强度。6.如权利要求1所述的充填低采空区的自充气气囊装置，其特征在于，所述外气囊(6)的充/排气时间t1＝V1/v1，其中，V1为...

【专利技术属性】
技术研发人员：白旭阳，段春生，吕鑫磊，赵博，严国超，孔少奇，孙俊彪，黄德祥，
申请(专利权)人：段春生吕鑫磊臣功北京科技有限公司，
类型：发明
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