[發(fā)明專利]一種凍結(jié)掩護注漿堵水施工裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114412513A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李小軍;解帥帥;袁瑞甫;郭世昊;李澳
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/38;E21D9/00;E21B7/04;E21F17/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

一種凍結(jié)掩護注漿堵水施工裝置及方法，包括水平設(shè)置的底板，底板下部設(shè)有支撐輪，底板上自左向右依次設(shè)有冷卻液泵、冷凍罐、漿液桶和注漿泵，冷凍罐和漿液桶后側(cè)的底板上設(shè)有液壓站，冷卻液泵通過冷卻液進管與冷凍罐的出液口連接，注漿泵通過漿液進管與漿液桶出口連接，冷卻液泵出口通過注冷卻液軟管連接有注冷卻液剛性管，注漿泵出口通過注漿軟管連接有注漿剛性管。本發(fā)明即在注漿堵水前，先通過凍結(jié)法，即將涌出的高壓水與圍巖一并凍結(jié)，形成臨時堵水掩護屏障，再實施注漿，也就是注漿是在臨時堵水屏障“掩護”下凝固，這樣當凍結(jié)區(qū)域消融后，注漿區(qū)域即為永久堵水墻，實現(xiàn)堵水目的。具有很好的推廣應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凍結(jié)掩護注漿堵水施工裝置及方法。

背景技術(shù)

井巷掘進或其他在巖層進行的作業(yè)期間遇到富含水層，水通過巖層裂隙涌入工作面，現(xiàn)常選用工作面通過鉆孔向富含水層預(yù)注漿形成永久堵水結(jié)構(gòu)體來進行堵水和加固，但在井下突水治理或隧道堵水施工過程中，保證漿液在凝結(jié)前不被（或少量被）沖刷，是確保漿液形成堵水結(jié)構(gòu)體的關(guān)鍵。

現(xiàn)有問題是：在動水（煤巖層突水或隧道突水，高壓水流）作用下，漿液在凝固前就被沖走（有效漿液少），也就是留在注漿孔內(nèi)（包括裂隙內(nèi)）的有效漿液非常有限，治理效果較差。現(xiàn)有技術(shù)方案，只能通過大量注入抗分散材料，來保證足夠的漿液滯留在注漿孔中，但在水壓較大裂隙發(fā)育的巖體中效果有限。

所以，現(xiàn)在工程上，一般在注漿材料配比的參數(shù)上作文章，如：增加一些高分散材料（就是在一定水壓下或流水環(huán)境不易分散），增加留在注漿孔內(nèi)（包括裂隙內(nèi)）的有效漿液量，但實際情況下，動水（高壓水流）條件下，抗分散材料作用并不理想（分散材料不能有效抵擋動水沖刷，即在凝固前被沖走），導致治理效果差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種凍結(jié)掩護注漿堵水施工裝置及方法，先凍結(jié)封堵供水通道（臨時凍結(jié)堵水屏障），再注漿充填過水裂隙通道（永久堵水），確保漿液再被水沖刷前，凝固形成堵水結(jié)構(gòu)體。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種凍結(jié)掩護注漿堵水施工裝置，包括水平設(shè)置的底板，底板下部設(shè)有支撐輪，底板上自左向右依次設(shè)有冷卻液泵、冷凍罐、漿液桶和注漿泵，冷凍罐和漿液桶后側(cè)的底板上設(shè)有液壓站，冷卻液泵通過冷卻液進管與冷凍罐的出液口連接，注漿泵通過漿液進管與漿液桶出口連接，冷卻液泵出口通過注冷卻液軟管連接有注冷卻液剛性管，注漿泵出口通過注漿軟管連接有注漿剛性管，冷卻液泵動力輸入端通過第一液壓馬達驅(qū)動，注漿泵動力輸入端通過第二液壓馬達驅(qū)動，液壓站為第一液壓馬達和液壓馬達提供液壓驅(qū)動力。

還包括臨時封孔系統(tǒng)；臨時封孔系統(tǒng)包括清水箱、封孔泵和封孔囊袋，清水箱設(shè)置在底板上并位于冷凍罐和漿液桶之間，封孔泵設(shè)置在清水箱頂部，封孔囊袋套設(shè)在注漿剛性管上，封孔泵的出口連接有管接頭，管接頭上設(shè)有閥門，管接頭通過封孔注水管與封孔囊袋連接。

注冷卻液剛性管的出口端螺紋連接有球形噴頭，球形噴頭表面均勻開設(shè)有若干噴孔。

底板包括整體呈矩形的框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有若干縱橫交錯的連接梁，連接梁和框架結(jié)構(gòu)頂部鋪設(shè)有薄鋼板，框架結(jié)構(gòu)的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)有推拉扶手架，底板的四角處分別設(shè)有一個用于定位支撐輪的防滑定位機構(gòu)。

四個防滑定位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，防滑定位機構(gòu)包括豎向設(shè)置的油缸，油缸的缸體下端固定設(shè)在底板上表面，底板上開設(shè)有用于穿過油缸的活塞桿的穿孔，底板下表面固定設(shè)有導向套，導向套的中心孔與穿孔上下對應(yīng)貫通，活塞桿下端穿過導向套并固定連接有定位板，導向套的中心孔內(nèi)徑與活塞桿外徑間隙配合，定位板與底板平行，定位板下表面設(shè)有下端尖銳的扎釘。

一種凍結(jié)掩護注漿堵水施工裝置的施工方法，包括以下步驟：

（1）探水，確定富含水層位置；

（2）對已探明的富含水層方向施工兩個鉆孔，鉆孔的孔底距離富含水層1-2m；