CN102644469B - 一种裂隙发育围岩超深孔超前注浆管及注浆方法 - Google Patents

一种裂隙发育围岩超深孔超前注浆管及注浆方法 Download PDF

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Abstract

一种裂隙发育围岩超深孔超前注浆管及注浆方法，包括续接置入钻孔内的多段注浆管，注浆管上间隔钻有若干呈十字形排列的溢浆孔，注浆管与注浆管连接处均设有阻浆器，注浆管的外露端设有集中控制器；溢浆孔内嵌有堵片，堵片上设有由集中控制器控制的堵片开关；阻浆器包括阻浆管，阻浆管的中部设有经转轴和扭簧固定的控浆板，阻浆管的中部设有阻浆套，阻浆管与阻浆套相接触的管壁上开有相通的小孔，阻浆管两侧的管径上分别设有与注浆管相配合的外螺纹。该注浆管即可适用于良好的围岩又可用于软弱、裂隙发育及破碎围岩的深孔超前注浆支护，既能保证注浆饱满快速注浆，增强围岩的稳定性，又能分阶段分区段注浆，操作简便，注浆性能良好。

Description

一种裂隙发育围岩超深孔超前注浆管及注浆方法
技术领域
本发明涉及一种裂隙发育围岩超深孔超前注浆管及注浆方法，尤其是一种适用于巷道软弱、裂隙发育及破碎围岩的30~50m超深孔超前注浆支护，属井巷软弱破碎围岩支护工程技术领域。
技术背景
软弱破碎围岩超前注浆技术近年来在国内外煤矿巷道支护领域得到一定程度的应用，其目的是通过注浆充填围岩裂隙，将破碎岩块胶结加固成整体，充分提高围岩的自身承载能力，改善支护效果，在涌水量大的巷道中也能起到堵水防渗的作用。但煤矿现有的注浆管仍存在以下问题：①传统的注浆管注浆范围和距离有限，浆液首先在注浆管端头向较为发育的裂隙渗透，阻止了浆液向围岩深部的渗透扩散及对低渗透性泥质软岩的加固；②采用低流量注浆泵一次性全孔注浆，浆液浓度固定，速度慢、渗透率低，效果差；③由于缺少注浆过程的控制方法，操作过程中往往造成缺注、漏注，达不到注浆质量的要求；④有些矿井为满足进度要求，安排大量的人员和设备同时作业，造成人员和设备占用，并对正常的掘进施工产生较大的影响；⑤考虑到传统注浆管的特点，无法实现巷道深孔远距离超前注浆，也无法对巷道围岩起到良好的预支护效果。因此，现有的注浆管只满足一般中短距离注浆，对于30~50m超深孔超前注浆管的研制和开发仍处在初始阶段。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服现有注浆管中的不足之处，提供一种结构简单，注浆速度快，效率高，效果好的用于巷道裂隙发育围岩的超深孔超前注浆管及注浆方法。
技术方案：本发明的裂隙发育围岩的超深孔超前注浆管，包括续接置入钻孔内的多段注浆管，所述的注浆管上间隔钻有若干呈十字形排列的溢浆孔，注浆管与注浆管连接处均设有阻浆器，注浆管的外露端设有集中控制器；所述的溢浆孔内嵌有堵片，堵片上设有由集中控制器控制的堵片开关。
所述的阻浆器包括阻浆管，阻浆管的中部设有经转轴和扭簧固定的控浆板，阻浆管的中部设有阻浆套，阻浆管与阻浆套相接触的管壁上开有相通的小孔，阻浆管两侧的管径上分别设有与注浆管相配合的外螺纹。
本发明的裂隙发育围岩超深孔超前注浆管的注浆方法，包括如下步骤：
a. 在续接各注浆管的连接处安装阻浆器，将注浆管送入施工好的钻孔中，直至伸入到注浆区域内，在钻孔外露端的注浆管上安装集中控制器，通过集中控制器控制注浆管分段注浆的多个预注浆区域，连接注浆泵；
b.选取多个预注浆区域中某一预注浆区域，调节集中控制器控制预注浆区域内注浆管中的堵片开关，打开预注浆区域内的堵片；开启注浆泵注浆，大部分浆液推动阻浆器内的控浆板转动进入选取预注浆区域内的注浆管进行注浆；小部分浆液通过阻浆管内的小孔进入阻浆套中，使阻浆套膨胀封住注浆管连接处的钻孔；待浆液在选取预注浆区域内完全渗透，注浆达到设定压力后，关闭注浆泵，控浆板随注浆管内压力减小恢复关闭状态；
c.重复步骤b，依次对剩余预注浆区域进行选取注浆；
d.待所有选取的注浆区域全部注浆完毕、且浆液完全凝固后，卸下集中控制器，在钻孔外露端的注浆管上安装托盘和螺母，对注浆管加载预紧力。
有益效果：本发明一是克服了传统注浆管注浆范围和距离有限，无法实现巷道深孔远距离超前注浆支护的问题，对巷道围岩起到良好的预支护效果；二是利用控浆板可有效将注浆段分隔，避免了浆液在注浆管起始端头首先向较为发育的裂隙渗透，更加有效的使浆液向围岩深部的渗透扩散及对低渗透性泥质软岩的加固；三是采用分时分阶段分区域注浆，实现了不同浆液浓度，不同注浆压力，注浆渗透率高，效果好；四是配备集中控制***，可全程控制注浆过程，操作简单、精确，不会造成缺注、漏注，保证注浆质量；五是节省了大量的人力物力，节约资源。
附图说明
    图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中阻浆器结构示意图；
图3是图2的A－A剖视；
图4是图1中溢浆孔结构示意图；
图5－图7为本发明注浆管注浆方法实施步骤示意图。
图中：1—集中控制器， 2—注浆管，3—溢浆孔，4—阻浆器，4-1—阻浆管，4-2—阻浆套，4-3—外螺纹，4-4—控浆板，4-5—转轴，4-6—扭簧，5—堵片开关，6—堵片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如附图1所示，本发明的裂隙发育围岩超深孔超前注浆管，主要由集中控制器1、续接置入钻孔内的多段注浆管2、阻浆器4、堵片开关5和堵片6构成。注浆管2上间隔钻有若干呈十字形排列的溢浆孔3，各段注浆管2的连接处均套装有一个阻浆器4，注浆管2的外露端上装有集中控制器1。
如附图2图3所示，所述的阻浆器4包括阻浆管4-1，阻浆管4-1的中部设有经转轴4-5和扭簧4-6固定的控浆板4-4，阻浆管4-1的中部装有阻浆套4-2，阻浆管4-1与阻浆套4-2相接触的管壁上开有相通的小孔，阻浆管4-1两侧的管径上分别设有与注浆管2相配合的外螺纹4-3。
如附图4所示，所述的溢浆孔3内嵌装有堵片6，堵片6上设有由集中控制器1控制的堵片开关5。
本发明的裂隙发育围岩超深孔超前注浆管的注浆方法：
a. 在续接各注浆管2的连接处安装阻浆器4，将注浆管2送入施工好的钻孔中，直至伸入到注浆区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内，如图5所示，在钻孔外露端的注浆管2上安装集中控制器1，通过集中控制器1控制注浆管2分段注浆的多个预注浆区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，连接注浆泵准备注浆；
b.选取多个预注浆区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的预注浆区域Ⅰ，调节集中控制器1控制预注浆区域Ⅰ内注浆管2中的堵片开关5，打开预注浆区域内的堵片6；开启注浆泵注浆，大部分浆液推动阻浆器4内的控浆板4-4转动进入选取预注浆区域Ⅰ内的注浆管2进行注浆；小部分浆液通过阻浆管4-1内的小孔进入阻浆套4-2中，使阻浆套4-2膨胀封住注浆管2连接处的钻孔；待浆液在选取预注浆区域Ⅰ内完全渗透，如图6所示，注浆达到设定压力后，关闭注浆泵，控浆板4-4随注浆管2内压力减小恢复关闭状态；
c.重复步骤b，依次对剩余预注浆区域Ⅱ、Ⅲ进行选取注浆，如图7所示；
d.待所有选取的注浆区域Ⅱ、Ⅲ全部注浆完毕、且浆液完全凝固后，卸下集中控制器1，在钻孔外露端的注浆管2上安装托盘和螺母，对注浆管2加载预紧力。

Claims (2)

1.一种裂隙发育围岩超深孔超前注浆管，包括续接置入钻孔内的多段注浆管（2），其特征在于：所述的注浆管（2）上间隔钻有若干呈十字形排列的溢浆孔（3），注浆管（2）与注浆管（2）连接处均设有阻浆器（4），注浆管（2）的外露端设有集中控制器（1）；所述的溢浆孔（3）内嵌有堵片（6），堵片（6）上设有由集中控制器（1）控制的堵片开关（5）；
所述的阻浆器（4）包括阻浆管（4-1），阻浆管（4-1）的中部设有经转轴（4-5）和扭簧（4-6）固定的控浆板（4-4），阻浆管（4-1）的中部设有可膨胀的阻浆套（4-2），阻浆管（4-1）与阻浆套（4-2）相接触的管壁上开有相通的小孔，阻浆管（4-1）两侧的管径上分别设有与注浆管（2）相配合的外螺纹（4-3）。
2.根据权利要求1所述裂隙发育围岩超深孔超前注浆管的注浆方法，其特征在于：
a. 在续接各注浆管（2）的连接处安装阻浆器（4），将注浆管（2）送入施工好的钻孔中，直至伸入到注浆区域内，在钻孔外露端的注浆管（2）上安装集中控制器（1），通过集中控制器（1）控制注浆管（2）分段注浆的多个预注浆区域，连接注浆泵；
b.选取多个预注浆区域中某一预注浆区域，调节集中控制器（1）控制预注浆区域内注浆管（2）中的堵片开关（5），打开预注浆区域内的堵片（6）；开启注浆泵注浆，大部分浆液推动阻浆器（4）内的控浆板（4-4）转动进入选取预注浆区域内的注浆管（2）进行注浆；小部分浆液通过阻浆管（4-1）内的小孔进入阻浆套（4-2）中，使阻浆套（4-2）膨胀封住注浆管（2）连接处的钻孔；待浆液在选取预注浆区域内完全渗透，注浆达到设定压力后，关闭注浆泵，控浆板（4-4）随注浆管（2）内压力减小恢复关闭状态； 
c.重复步骤b，依次对剩余预注浆区域进行选取注浆；
d.待所有选取的注浆区域全部注浆完毕、且浆液完全凝固后，卸下集中控制器（1），在钻孔外露端的注浆管（2）上安装托盘和螺母，对注浆管（2）加载预紧力。
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