一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置，该装置包括液氮冻结系统和注浆加固系统；所述液氮冻结系统包括液氮罐、液氮传输管路、液氮注入泵以及液氮冻结管；所述注浆加固系统包括浆料罐、浆料传输管路、注浆泵、以及注浆管。本实用新型专利技术采用的是将液氮冻结以及注浆加固相结合的处理方式，来进行封水抢险的，先液氮气化吸热快速冻结流动水，且经液氮冻结后的围岩温度底结构强度高，后经注浆加固后，封闭涌水通道，切断水源来路，对封水抢险提供更好的保障。供更好的保障。供更好的保障。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置


[0001]本技术涉及煤矿水害防治
，具体涉及一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置。

技术介绍

[0002]目前，随着矿井开采深度的不断提升，煤层开采层位以及上下岩层段为富水地层时，受开采扰动影响容易造成矿井涌水和突水事件。巷道和采掘工作面出现水害时，空气湿度增大，恶化了劳动条件，影响劳动生产率和职工身体健康；其次，矿井涌水对各种金属设备、支架、轨道等，均有腐蚀作用，会缩短其使用寿命；并且，由于矿井水的存在，生产过程中必须安设专门的管路、水泵等设备进行排水，增加了成本和工作量。当发生突然涌水或其水量超过排水能力时，轻则造成局部停产，重则可能造成淹井，使国家财产受到损失并危及井下作业人员的生命安全。针对如何快速有效封堵水害保证矿井安全生产，已经成为关键性的技术难题。
[0003]液氮冻结是一种在人工冻结岩土层领域已经比较成熟的技术。液氮温度极低为
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196℃，冻结速度快，是常规氨
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盐水循环冻结速度的10倍，并且冻结后岩土层温度更低、岩土层强度更高。根据上述背景，可将液氮快速冻结技术应用于煤矿水害防治领域，通过液氮快速冻结封堵富水煤岩层段，并通过注浆加固实现封堵，从而消除矿井水害风险。
[0004]为此，我们提出一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置。

技术实现思路

[0005]本技术提出了一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置，可有效解决矿井涌水和突水的问题。
[0006]本技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
>[0007]一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置，包括：液氮冻结系统和注浆加固系统；所述液氮冻结系统包括液氮罐、液氮传输管路、液氮注入泵以及液氮冻结管；所述注浆加固系统包括浆料罐、浆料传输管路、注浆泵、以及注浆管；
[0008]所述液氮罐通过所述液氮传输管路与所述液氮注入泵的输入端相连，所述液氮注入泵的输出端与所述液氮冻结管相连通；所述浆料罐通过所述浆料传输管路与所述注浆泵的输入端相连，所述注浆泵的输出端与所述注浆管相连通；在水害区域内开设有液氮冻结钻孔以及注浆加固钻孔，所述液氮冻结管插入所述液氮冻结钻孔内，所述注浆管插入所述注浆加固钻孔内。
[0009]优选的，所述液氮注入泵的输出端连接有液氮分配管，液氮注入泵的输出端通过所述液氮分配管与所述液氮冻结管相连通；所述注浆泵的输出端连接有注浆分配管，所述注浆泵的输出端通过所述注浆分配管与所述注浆管相连通。
[0010]优选的，所述液氮冻结管为花管，所述注浆管为花管。
[0011]优选的，所述液氮冻结管是由不锈钢制成的。
[0012]优选的，所述液氮传输管路外包裹有保温材料，所述保温材料是由聚氨酯制成的。
[0013]本技术其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
[0014]1、利用液氮气化吸热冻结涌水，快速安全无污染，且冻结后围岩的温度更低，岩土层强度更高，更加稳固，保证了生产的效率以及工作人员的生命安全。
[0015]2、使用液氮冻结后，再进行注浆加固，浆液在岩层裂隙内流动扩散、充填、固结，封闭涌水通道，截断水源补给，从源头进行封堵，从而消除矿井水害风险，使得开采变得更加安全可靠。
[0016]本技术采用的是将液氮冻结以及注浆加固相结合的处理方式，来进行封水抢险的，先液氮气化吸热快速冻结流动水，且经液氮冻结后的围岩温度底结构强度高，后经注浆加固后，封闭涌水通道，切断水源来路，对封水抢险提供更好的保障。
附图说明
[0017]图1为本装置的整体结构示意图。
[0018]其中，1
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煤层巷道，2
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富水岩层段，3
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底板岩层，4
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液氮冻结钻孔，5
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液氮冻结管，6
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注浆管，7
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注浆分配管，8
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液氮分配管，9
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注浆泵，10
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液氮注入泵，11
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液氮传输管路，12
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浆料传输管路，13
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液氮罐，14
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浆料罐，15
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水害区域。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0020]如图1所示，本技术提供一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置，液氮快速冻结封水抢险装置安装在煤矿煤层巷道1内，包括液氮冻结系统和注浆加固系统，液氮冻结系统包括液氮罐13、液氮传输管路11、液氮注入泵10以及液氮冻结管5。注浆加固系统包括浆料罐14、浆料传输管路12、注浆泵9、以及注浆管6。
[0021]液氮罐13通过液氮传输管路11与液氮注入泵10的输入端相连，液氮注入泵10的输出端连接有液氮分配管8，通过液氮分配管8与液氮冻结管5相连通。在水害区域15内开设有液氮冻结钻孔，液氮冻结管5插入液氮冻结钻孔内。当液氮注入泵10开始工作时，将液氮罐13中的液氮经由液氮传输管路11输送到液氮注入泵10中，再经过液氮分配管8将液氮分别传输至多个液氮冻结管5中进行冻结处理。
[0022]浆料罐14通过浆料传输管路12与注浆泵9的输入端相连，注浆泵9的输出端连接有注浆分配管7，通过注浆分配管7与注浆管6相连通。在水害区域15内开设有注浆加固钻孔，注浆管6插入注浆加固钻孔内。当注浆泵9开始工作时，将浆料罐14中的浆液经由浆料传输管路12输送到注浆泵9，再经注浆分配管7传输至多个注浆管6进行注浆加固。
[0023]液氮冻结管5以及注浆管6的均为花管，管壁上设置有间距不等的小孔，可实现整个水害范围内进行液氮冻结以及注浆加固，提高了封水抢险的效率，保证施工人员的生命健康安全。
[0024]液氮冻结管5选用不锈钢无缝钢管，耐压和耐低温，并且可以防止低温收缩引起焊缝开裂。并且由于液氮的温度非常低，冷量的损失大，所以液氮传输管路11要进行保温处
理。液氮传输管路11本身采用双层不锈钢金属管，夹层中添加多层绝热复合材料并保持高真空状态，外部设置有聚氨酯保温材料以及密封薄膜，可有效保证冷量不散失。
[0025]上述矿用液氮快速冻结封水抢险装置的实施方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1、开孔，确定煤矿水害区域，均匀间隔布置液氮冻结钻孔和注浆加固钻孔，液氮冻结钻孔和注浆加固钻孔的钻孔深度最低点均需超过富水岩层段2，到达更加稳固的底板岩层3，使得覆盖整个水害区域15，以产生良好的冻结效果和加固效果。液氮冻结钻孔以及注浆加固钻孔的位置以及个数可根据不同矿井的实际情况进行均匀设置。
[0027]步骤2、装管，液氮冻结钻孔和注浆加固钻孔施工完毕后，液氮冻结管5装填至液氮冻结钻孔内部，注浆管6装填至注浆加固钻孔内部，并对注浆加固钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用液氮快速冻结封水抢险装置，其特征在于，包括：液氮冻结系统和注浆加固系统；所述液氮冻结系统包括液氮罐、液氮传输管路、液氮注入泵以及液氮冻结管；所述注浆加固系统包括浆料罐、浆料传输管路、注浆泵、以及注浆管；所述液氮罐通过所述液氮传输管路与所述液氮注入泵的输入端相连，所述液氮注入泵的输出端与所述液氮冻结管相连通；所述浆料罐通过所述浆料传输管路与所述注浆泵的输入端相连，所述注浆泵的输出端与所述注浆管相连通；在水害区域内开设有液氮冻结钻孔以及注浆加固钻孔，所述液氮冻结管插入所述液氮冻结钻孔内，所述注浆管插入所述注浆加固钻孔内。2.根据权利要求1所述的一种矿用液氮快速冻结...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄来胜，吴兵，李超，王晶鑫，孟昱，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：