一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其包括注漿充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、變徑多通、套管、耐磨膠管和注漿鉆孔，注漿充填巷道布置在工作面上方，充填巷道充填主管上安裝變徑多通，耐磨膠管通過連接件連接到變徑多通上，注漿鉆孔以一定角度呈扇形分布，且其深度達(dá)到冒落帶，套管通過水泥漿與注漿鉆孔膠結(jié)在一起，且套管通過連接件與耐磨膠管相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)通過工作面注漿和充填巷道注漿相結(jié)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄、中厚及厚煤層破碎頂板冒落區(qū)注漿充填；該系統(tǒng)工作面注漿和充填巷道注漿對(duì)工作面生產(chǎn)基本無影響，采充矛盾小，大大提高了充填工作面產(chǎn)量。
【專利說明】一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦充填系統(tǒng)，尤其涉及一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)應(yīng)用較為廣泛的煤礦充填技術(shù)，主要有膏體充填技術(shù)、似膏體充填技術(shù)、高水充填技術(shù)、超高水充填技術(shù)、矸石充填技術(shù)等，以上充填技術(shù)都是在頂板完整條件下進(jìn)行充填，在充填的同時(shí)必須保證有一定的充填時(shí)間和空間。雖然上述充填技術(shù)已經(jīng)形成較為完備的系統(tǒng)與工藝，但是上述各種充填方式均是在采空區(qū)頂板完整的前提下對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，對(duì)于破碎頂板煤層直接頂隨采隨冒，頂板控制困難，不適用與破碎頂板條件下的米空區(qū)充填。
[0003]針對(duì)我國(guó)“三下”壓煤嚴(yán)重，且破碎頂板煤層在我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量中占相當(dāng)比例的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)研發(fā)“破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)”對(duì)于實(shí)現(xiàn)破碎頂板條件下采空區(qū)充填，解放“三下”壓煤具有重要意義。
[0004]我國(guó)煤炭形勢(shì)自2011年開始出現(xiàn)逐步下滑的趨勢(shì)，由此帶來了煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益變差,對(duì)充填成本的承受能力減弱,若進(jìn)行全部充填,則充填量大、充填成本高。破碎頂板冒落區(qū)注漿充填作為部分充填的一種方式，可以在保證安全的前提下減少充填量，控制充填成本，對(duì)于擴(kuò)大充填開采在煤礦中的應(yīng)用具有重要的推動(dòng)作用。
[0005]CN102444419A 一種薄煤層破碎頂板拖管式充填系統(tǒng)公開了一種薄煤層破碎頂板托管式充填系統(tǒng)，其雖然實(shí)現(xiàn)了對(duì)破碎頂板條件下薄煤層采空區(qū)充填，但是其系統(tǒng)仍然存在部分缺陷，例如，其系統(tǒng)所述的高位充填鋼管只有在沿空留巷的前提下存在；充填漿體在泵壓作用下通過布置在采空區(qū)底板的充填管注入冒落矸石空隙，其注入高度有限，僅僅適用于薄煤層，對(duì)于厚及中厚煤層冒落帶高度大，僅靠布置在工作面底板上的充填管向冒落矸石空隙進(jìn)行泵送其充填效果較差。因此有必要研制一種適用于薄、中厚及厚煤層的冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，該充填系統(tǒng)不僅適用于薄煤層，而且也適用于對(duì)中厚、厚煤層的充填，通過該系統(tǒng)可以有效控制上覆巖層運(yùn)動(dòng)，控制地表沉陷。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案包括:
[0008]一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，包括布置在工作面順槽中的工作面充填主管、高壓膠管、工作面充填管和若干個(gè)工作面充填支管，所述工作面充填主管上設(shè)置有變徑兩通，所述高壓膠管通過所述變徑兩通連接到所述工作面充填主管上，所述高壓膠管的另一端連接所述工作面充填管，沿所述工作面充填管并列連接若干個(gè)所述工作面充填支管，且所述工作面充填支管固定連接在采空區(qū)和煤層之間的工作面液壓支架上，隨液壓支架的移動(dòng)而移動(dòng)，所述工作面充填支管的充填口伸入到采空區(qū)，且沿煤層底板布置；[0009]所述充填系統(tǒng)還包括注漿充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、變徑多通、套管、耐磨膠管和注漿鉆孔，所述注漿充填巷道布置在工作面上方，且其軸向平行于工作面推進(jìn)方向，所述充填巷道充填主管上安裝所述變徑多通，所述耐磨膠管通過連接件連接到所述變徑多通上，所述注漿鉆孔以一定角度呈扇形分布，且所述注漿鉆孔深度達(dá)到冒落帶，所述套管通過水泥漿與注漿鉆孔膠結(jié)在一起，且所述套管通過連接件與所述耐磨膠管相連。
[0010]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，上述變徑多通的通道數(shù)目比注漿鉆孔的數(shù)目多I個(gè)(變徑多通的通道數(shù)目=注漿鉆孔的數(shù)目+注漿充填充填主管)。
[0011]作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方案，上述工作面充填管、工作面充填支管和高壓膠管其直徑相同。
[0012]上述注漿充填巷道布置于工作面彎曲下沉帶中，其在傾向上位于工作面傾向的中央。
[0013]上述工作面充填支管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
[0014]上述耐磨膠管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
[0015]上述工作面充填主管、充填巷道充填主管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
[0016]上述工作面充填支管緊貼工作面底板布置。
[0017]上述工作面充填主管、工作面充填管、工作面充填支管和充填巷道充填主管為耐磨鋼管。
[0018]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明提出了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)通過工作面注漿和充填巷道注漿相結(jié)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄、中厚及厚煤層破碎頂板冒落區(qū)注漿充填；
[0020]該系統(tǒng)工作面注漿和充填巷道注漿對(duì)工作面生產(chǎn)基本無影響，采充矛盾小，大大提高了充填工作面產(chǎn)量；
[0021]該系統(tǒng)首先通過工作面注漿充填系統(tǒng)對(duì)冒落區(qū)進(jìn)行注漿充填，再通過上部充填巷道注漿充填系統(tǒng)對(duì)上部未注滿空間進(jìn)行二次注漿充填，充填率高，控制上覆巖層運(yùn)動(dòng)減緩地表沉陷效果好；
[0022]通過該系統(tǒng)將具有一定膠結(jié)性的漿液注入采空區(qū)，使采空區(qū)冒落巖石形成新的整體，提高了采空區(qū)冒落巖石的承載性能，改善工作面煤壁及煤柱的受力狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明:
[0024]圖1為本發(fā)明破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)的平面圖；
[0025]圖2為本發(fā)明破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)的剖面圖(沿工作面傾向)；
[0026]圖3為本發(fā)明破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)的剖面圖(沿工作面走向)；
[0027]圖中，1-工作面充填主管，2-工作面充填管，3-變徑兩通，4-高壓膠管，5-工作面充填支管，6-注漿充填巷道，7-充填巷道充填主管，8-變徑多通，9-注漿鉆孔；a-彎曲下沉帶；b-裂隙帶；C-冒落帶?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明公開了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明。
[0029]彎曲下沉帶a是指導(dǎo)水裂縫帶頂界到地表的那部分巖層；
[0030]裂隙帶b是指位于冒落帶之上，具有與采空區(qū)連通的導(dǎo)水裂隙，但連續(xù)性未受破壞的那一部分巖層；
[0031]冒落帶c是指脫離巖層母體，失去連續(xù)性，呈不規(guī)則巖塊或似層狀巖塊向采空區(qū)冒落的那部分巖層。
[0032]結(jié)合圖1至圖3所示，本發(fā)明，一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，包括布置在工作面順槽中的工作面充填主管1、高壓膠管4、工作面充填管2和若干個(gè)工作面充填支管5，工作面充填主管I上設(shè)置有變徑兩通3，高壓膠管4通過變徑兩通3連接到工作面充填主管I上，高壓膠管的另一端連接工作面充填管2，沿工作面充填管2并列連接若干個(gè)工作面充填支管5，且工作面充填支管5固定連接在采空區(qū)和煤層之間的工作面液壓支架上，隨液壓支架的移動(dòng)而移動(dòng)，工作面充填支管5的充填口伸入到采空區(qū)，且沿煤層底板布置，本發(fā)明優(yōu)選在工作面充填支管5上安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)，方便檢測(cè)充填量和充填壓力；
[0033]該充填系統(tǒng)還包括注漿充填巷道6及布置在注漿充填巷道中的充填巷道充填主管7、變徑多通8、套管、耐磨膠管和注漿鉆孔9，注漿充填巷道6布置在工作面上方，且其軸向平行于工作面推進(jìn)方向，充填巷道充填主管7上安裝變徑多通8，且變徑多通8其通道數(shù)目比注漿鉆孔9的數(shù)目多I個(gè)，耐磨膠管通過連接件連接到變徑多通8上，注漿鉆孔9以一定角度呈扇形分布，且其深度應(yīng)達(dá)到冒落帶，套管通過水泥漿與注漿鉆孔膠結(jié)在一起，且套管通過連接件與耐磨膠管相連。
[0034]為檢測(cè)充填量和充填壓力，可以在每根工作面充填主管、充填巷道充填主管上均安設(shè)流量、壓力傳感器，通過控制系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)、PLC等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控充填狀況，同時(shí)還可以在每根工作面充填主管、充填巷道充填主管上設(shè)置閥門，當(dāng)需要停止某處的充填時(shí)，關(guān)閉相關(guān)位置的充填管上的閥門即可，當(dāng)需要停止整個(gè)充填時(shí)，則關(guān)閉充填主管上的閥門。
[0035]上述耐磨膠管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
[0036]上述工作面充填支管緊貼工作面底板布置。
[0037]上述工作面充填主管、工作面充填管、工作面充填支管和充填巷道充填主管為耐磨鋼管。
[0038]本發(fā)明工作原理:
[0039]在進(jìn)行工作面充填時(shí)，首先通過工作面注漿充填系統(tǒng)對(duì)冒落區(qū)進(jìn)行注漿充填，其順序是依次打開工作面充填主管閥門及相應(yīng)工作面充填管上的閥門和工作面充填支管上閥門，從煤層底板標(biāo)高低的一側(cè)向煤層底板標(biāo)高高的一側(cè)依次進(jìn)行充填，當(dāng)該處充填量達(dá)到預(yù)計(jì)充填量時(shí)關(guān)閉相應(yīng)閥門并開啟相應(yīng)其他閥門進(jìn)行充填，當(dāng)全工作面充填完畢之后再通過注漿充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、變徑多通、套管、耐磨膠管和注漿鉆孔的共同作用，對(duì)上部未注滿區(qū)域進(jìn)行二次充填，該過程完成之后此階段充填工作結(jié)束；移動(dòng)工作面液壓支架，液壓支架拖動(dòng)工作面充填管及工作面充填支管一起向前推進(jìn)，待推進(jìn)到預(yù)定位置之后進(jìn)行下一階段充填工作。
【權(quán)利要求】
1.一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，包括布置在工作面順槽中的工作面充填主管、高壓膠管和工作面充填管，所述工作面充填主管上設(shè)置有變徑兩通，所述高壓膠管通過所述變徑兩通連接到所述工作面充填主管上，所述高壓膠管的另一端連接所述工作面充填管，其特征在于:沿所述工作面充填管上并列連接有若干個(gè)工作面充填支管，且所述工作面充填支管固定連接在采空區(qū)和煤層之間的工作面液壓支架上，隨液壓支架的移動(dòng)而移動(dòng)，所述工作面充填支管的充填口伸入采空區(qū)，且沿煤層底板布置； 所述充填系統(tǒng)還包括注漿充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、變徑多通、套管、耐磨膠管和注漿鉆孔，所述注漿充填巷道布置在工作面上方，且其軸向平行于工作面推進(jìn)方向，所述充填巷道充填主管上安裝所述變徑多通，所述耐磨膠管通過連接件連接到所述變徑多通上，所述注漿鉆孔以一定角度呈扇形分布，且所述注漿鉆孔深度達(dá)到冒落帶，所述套管通過水泥漿與注漿鉆孔膠結(jié)在一起，且所述套管通過連接件與所述耐磨膠管相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述變徑多通的通道數(shù)目比注漿鉆孔的數(shù)目多一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述工作面充填管、工作面充填支管和高壓膠管其直徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述注漿充填巷道布置于工作面彎曲下沉帶中，其在傾向上位于工作面傾向的中央。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述工作面充填支管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述耐磨膠管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述工作面充填主管、充填巷道充填主管上均安設(shè)有控制閥門、流量計(jì)和壓力計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述工作面充填支管緊貼工作面底板布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填系統(tǒng)，其特征在于:所述工作面充填主管、工作面充填管、工作面充填支管和充填巷道充填主管均為耐磨鋼管。
【文檔編號(hào)】E21F15/08GK103758569SQ201410036535
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】江寧, 張新國(guó), 郭惟嘉, 陳紹杰, 常西坤, 張保良, 張士川, 陳軍濤, 李楊楊, 孫熙震, 王海龍, 趙金海, 路暢, 畢成, 尚曉龍, 張濤 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)