【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下采空区填充，具体为一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置及方法。
技术介绍
1、地下采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害，为保障矿区的安全，在采矿结束后，应政策要求，施工单位必须将地下采空区填埋后才能离场，采空区位于地下，对填充影响最大的问题就是地下水，而且地下水会源源不断的自动补充，非常棘手（地下水会严重影响注浆填充的质量，导致填充不充分），现有的填充方案一般是通过矿井向采空区注入建渣和砂石料，但是由于采矿形成的地下采空区面积较大，而矿井又较为狭窄，因此通过矿井倒入建渣和砂石料的方法无法保证地下采空区填充的全面性，同样存在隐患。
2、为此，也有人提议采用爆破方式，比较经济划算和简单省事，但是爆破法适用范围比较有限，只能用于一些周边无居民或者建筑物的平原地区，而且爆破可能会改变地质情况，造成地质出现变化，带来后续的安全隐患。
3、因此，对于地下采空区的填充处理工艺，本专利技术提出一种特殊的施工工艺来解决采空区排水问题。
4、针对上述问题，急需在原有采空区填充装置及方法的基础上进行创新设计。
技术实现思路
1、本专利技术技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，具体地本专利技术的目的在于提供一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置及方法，以解决上述
技术介绍
提出采空区位于
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置，包括支撑座，所述支撑座通过地插固定安装于采空区的表面，且支撑座的上方固定有注浆管，并且注浆管的一端通过弯管经过矿井通道设置于地表，所述注浆管在采空区设置有若干个，且注浆管的外壁滑动设置有自适应堵浆板，并且自适应堵浆板与注浆管之间安装有自移式开关组件。
3、优选的，所述注浆管的正下方设置有导向杆，且导向杆固定于相邻两个所述支撑座之间，并且自适应堵浆板的下端滑动设置于导向杆的外壁。
4、优选的，所述自移式开关组件包括注浆口、弹球、压缩弹簧和导浆槽，且注浆管的两侧分别等间距开设有注浆口，并且注浆管两侧的注浆口为相互错位设置，所述注浆口的内部封堵有弹球，且两侧相邻两个所述弹球之间均设置有压缩弹簧，并且压缩弹簧处于压缩状态，所述自适应堵浆板与注浆管两侧的接触面上对称开设有用以导流浆液的导浆槽。
5、一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填方法，该方法包括以下步骤：
6、步骤一：埋管：根据地下采空区的位置选择一个相对居中的矿井口，并根据采空区的地貌组织埋设支撑座以及安装注浆管和自适应堵浆板，保证采空区每个拐角处均设置有注浆管和自适应堵浆板；
7、步骤二：注浆准备：将注浆管的端部通过九十度弯管从矿井中伸出并设于地表，随即将注浆装置与注浆管的端口连接，注浆准备工作就绪；
8、步骤三：全面注浆：开始向注浆管内部注浆，注浆管的最内端开始向采空区的边角处注浆，且随着浆液的快速凝固和持续注射自适应堵浆板会被推动着逐步向中心处靠拢；
9、步骤四：中空区形成，地下水集中至中空区：随着注浆的进行，浆液由边缘逐步向中心靠拢并且由外围开始迅速凝固，最终地下采空区内部的地下水会被逐渐集中至矿井下方；
10、步骤五：清理地下水并封堵中空区：注浆结束会形成以矿井为大致中心的小型中空区，且地下水会被集中在中空区内，最后可根据实际情况判断，地下水较多可采取抽水的方式排出后依次填入建渣和砂石料，若地下水较少不存在塌陷隐患可直接将建渣和砂石料等依次填入矿井中实现地下采空区的全面填充。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
12、注浆管一侧的注浆口与其中一个导浆槽贯通连接，当注浆开始时，速凝浆液由注浆装置注入注浆管中，且进入注浆管中的浆液会通过最内端的注浆口以及一个导浆槽向采空区边缘注入，在自适应堵浆板的阻挡作用下，浆液会快速填入自适应堵浆板与采空区拐角处的空间，且随着浆液会快速凝固，直至浆液将拐角处空间填满后，浆液的持续注入会对自适应堵浆板产生逐渐增大的挤压推动作用，从而使得自适应堵浆板逐渐沿着注浆管和导向杆的外壁水平向中心处移动，当自适应堵浆板开始移动时，自适应堵浆板的外壁会对第一个弹球产生向内的挤压推动作用，当挤压到一定程度后，会使得弹球从对应的注浆口中滚出，且在压缩弹簧的复位作用下持续向前移动，该弹球会在浆液的流动作用以及压缩弹簧的复位作用下将上一个注浆口封闭，而此时自适应堵浆板另一侧的导浆槽与第二个注浆口贯通结合，从而实现了自适应堵浆板的推进式注浆，简单来说达到的效果就是，自适应堵浆板会随着注浆的进行而自适应性的向中心处移动，且自适应堵浆板移动到哪个位置，该位置所对应的注浆口就会打开并将上一个注浆口封闭。
13、同时，本专利技术采用的是一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式特殊充填工艺方法，并结合上述方法将速凝浆液输送至采空区边缘，采用从边缘向中间注浆的堤坝式填充方法，堤坝式填充方法好比填埋水塘，人们往往会从水塘的堤坝开始向水塘中心靠拢，达到一种从边缘向中心慢慢靠拢的效果，本方案中的堤坝式填充方法亦是如此，即从边缘向中心填充，一步步向中心处推进，既保证了对采空区的全面填充，又能够避免地下水自动补充对填充作业带来的困扰，同时能够最大程度降低地下水对速凝浆液的冲蚀，最终地下水会被集中在中空区，可根据实际情况判断，地下水较多可采取抽水的方式排出后依次填入建渣和砂石料，若地下水较少不存在塌陷隐患可直接将建渣和砂石料等依次填入矿井中实现地下采空区的全面填充。
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1.一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置，包括支撑座（1），其特征在于：所述支撑座（1）通过地插固定安装于采空区的表面，且支撑座（1）的上方固定有注浆管（2），并且注浆管（2）的一端通过弯管经过矿井通道设置于地表，所述注浆管（2）在采空区设置有若干个，且注浆管（2）的外壁滑动设置有自适应堵浆板（3），并且自适应堵浆板（3）与注浆管（2）之间安装有自移式开关组件。
2.根据权利要求1所述的一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置，其特征在于：所述注浆管（2）的正下方设置有导向杆（4），且导向杆（4）固定于相邻两个所述支撑座（1）之间，并且自适应堵浆板（3）的下端滑动设置于导向杆（4）的外壁。
3.根据权利要求1所述的一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置，其特征在于：所述自移式开关组件包括注浆口（5）、弹球（6）、压缩弹簧（7）和导浆槽（8），且注浆管（2）的两侧分别等间距开设有注浆口（5），并且注浆管（2）两侧的注浆口（5）为相互错位设置，所述注浆口（5）的内部封堵有弹球（6），且两侧相邻两个所述弹球（6）之间均设置有压缩弹簧（7），并且压缩弹
4.一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填方法，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置，包括支撑座（1），其特征在于：所述支撑座（1）通过地插固定安装于采空区的表面，且支撑座（1）的上方固定有注浆管（2），并且注浆管（2）的一端通过弯管经过矿井通道设置于地表，所述注浆管（2）在采空区设置有若干个，且注浆管（2）的外壁滑动设置有自适应堵浆板（3），并且自适应堵浆板（3）与注浆管（2）之间安装有自移式开关组件。
2.根据权利要求1所述的一种基于速凝注浆材料的采空区堤坝式充填装置，其特征在于：所述注浆管（2）的正下方设置有导向杆（4），且导向杆（4）固定于相邻两个所述支撑座（1）之间，并且自适应堵浆板（3）的下端滑动设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙志武，鹿现哲，钟东南，陈志强，王世昌，宗斌，
申请(专利权)人：徐州市洛克尔化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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