本發(fā)明涉及土木工程施工領(lǐng)域，特別涉及地基基礎(chǔ)加固注漿工程和地下充填注漿工程的施工領(lǐng)域，具體說是針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)。

背景技術(shù)：

目前，對(duì)于地下深部未坍塌煤礦廢巷道和煤層采空區(qū)，通常采取先從地面向地下鉆出大孔(130以上)，再用商品混凝土罐車運(yùn)送標(biāo)號(hào)為m5左右的水泥砂漿到達(dá)鉆孔處，直接向大孔內(nèi)卸灌砂漿，砂漿靠重力流下到達(dá)深處空洞再橫向流動(dòng)充填較大范圍的空洞空間；對(duì)于已經(jīng)坍塌的煤礦巷道和煤層采空區(qū)，以及坍塌上方自然空隙和巖層裂隙區(qū)，通常采取注漿充填技術(shù)進(jìn)行充填。常用的組成注漿充填技術(shù)作業(yè)線的注漿泵的類型太簡單，都是帶壓注漿(微壓注漿和有壓注漿)類型的，無法實(shí)現(xiàn)無壓灌漿工藝。

常用的注漿充填技術(shù)往往存在以下缺陷：1、所采用的注漿泵類型太簡單，都是帶壓注漿(微壓注漿和有壓注漿)類型的，無法實(shí)現(xiàn)無壓灌漿工藝；2、地面送漿管通徑太單一，只真正適應(yīng)于較高壓力較小流量的有壓注漿，對(duì)于較大流量的微壓注漿和大流量的無壓灌漿不適應(yīng)，盲目為之工效低，嚴(yán)重拖延了工期；3、孔內(nèi)注漿鋼管的花管出漿段的構(gòu)造，僅僅是對(duì)管身鉆孔、對(duì)管前端敲扁閉口，再對(duì)管身上孔群和管前端閉口處扎以膠紙或防水電工膠布。注漿管上這些花管出漿結(jié)構(gòu)在往下放入鉆孔時(shí)易被孔壁和孔中堵塞物刮破，即使不被刮破，注漿時(shí)也被帶壓漿液擠破，只適應(yīng)于連續(xù)注漿作業(yè)。若工藝上需要暫停幾小時(shí)或幾天再注漿的，這種花管出漿結(jié)構(gòu)不太適用，無法達(dá)到花管內(nèi)洗凈不堵塞、花管外漿液不被沖淡的工藝目的。

綜上所述，面對(duì)巨大的市場，如何通過技術(shù)的改進(jìn)，改進(jìn)出一種專門針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)，將會(huì)有著巨大的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是面對(duì)上述問題，提供一種針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)，它的技術(shù)核心在于：在注漿施工中采取先進(jìn)行無壓灌漿、再進(jìn)行微壓注漿、最后進(jìn)行反復(fù)多次有壓注漿(逐次提高注漿壓力)的方式，可以大大提高針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行注漿充填的施工效率，大幅縮短施工工期，降低施工成本，從而真正將注漿的壓力提高至5mpa左右，保障施工質(zhì)量。

本發(fā)明的目的是通過以下具體技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：首先，采用新式作業(yè)線注漿泵群(至少由無壓大流量灌漿泵和普通注漿泵兩類組成)，比傳統(tǒng)作業(yè)線上注漿泵群的內(nèi)容多了一類泵，即：無壓大流量灌漿泵，增加了無壓大流量灌漿工藝的必要條件；其次，對(duì)上述大流量泵、中流量泵(或檔)、小流量泵(或檔)，分別配用無壓送漿大管及垂直地孔代替灌漿管、微壓送漿中管及微壓注漿管、有壓送漿小管及有壓注漿管。鑒于傳統(tǒng)作業(yè)線，只能實(shí)現(xiàn)小流量的有壓注漿工藝，不能實(shí)現(xiàn)大流量的無壓灌漿工藝，很難實(shí)現(xiàn)中流量的微壓注漿工藝(除非送漿距離很短)的情況；考慮到實(shí)際注漿作業(yè)中，對(duì)于已經(jīng)坍塌的煤礦廢巷道和煤層采空區(qū)因其空間充填著不規(guī)則的大塊板狀石頭，這些石塊胡亂架撐堆迭，形成許多很大的石塊間空洞，這些空洞互相連通通向很大的一片區(qū)域(若采用水泥砂漿充填，由于流動(dòng)性很差而無法大面積充填)，只能用注漿充填技術(shù)的情況；進(jìn)而認(rèn)識(shí)到以下問題：只能小流量注漿的傳統(tǒng)注漿工藝，與上述地下存在的空洞規(guī)模不匹配，往往看不到地下是怎么個(gè)狀態(tài)，遵循習(xí)慣慢慢注漿，浪費(fèi)了大量時(shí)間。所以積極尋求新式作業(yè)線，要求做到：一是大流量灌漿泵接上大流量的無壓送漿大管和垂直地孔代替灌漿管組成大流量泵管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)向地下已坍塌的煤礦廢棄道以及煤層采空區(qū)里的殘存大小空間和垮落石塊上方原巖層大裂縫空間的匹配注漿工藝；二是普通注漿泵的最大流量檔(傳統(tǒng)生產(chǎn)線本檔基本用不上)接上中流量的微壓送漿中管(通徑約30～40)和微壓注漿管組成中流量泵管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)那些經(jīng)大流量無壓灌漿已經(jīng)吃飽的地層(垂直地孔)繼續(xù)進(jìn)行中流量微壓注漿；三是普通注漿泵的最小流量(最大壓力)、或次小流量(次大壓力)檔，接上小流量的有壓送漿小管(通徑約20左右)和有壓注漿管(通徑約20左右)，與傳統(tǒng)作業(yè)線基本一樣，組成小流量泵管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)那些經(jīng)中流量微壓注漿已經(jīng)飽和的地層(垂直地孔)繼續(xù)進(jìn)行小流量有壓注漿。小流量有壓注漿時(shí)供漿壓力范圍一般為1～5mpa，滿足每一個(gè)受漿孔的最終注漿壓力要求，需要一個(gè)從小到大的培養(yǎng)過程即不斷反復(fù)注漿逐漸升壓直至符合設(shè)計(jì)要求的過程。就注漿機(jī)理而言，要想達(dá)到注漿壓力要求，要具備兩個(gè)必要條件：其一是注漿作業(yè)線具備提供足夠大供漿壓力的能力、其二是受漿地層中心(注漿管出漿孔所處位置)密封程度足夠高；所以說當(dāng)泵管注漿系統(tǒng)具備產(chǎn)生足夠大供漿壓力時(shí)，在向某一地層中心反復(fù)注漿過程中，每一次注漿、飽和(冒漿)、凝固的工藝過程，都又一次為該地層中心密封程度的提高作出有效努力?？梢姺磸?fù)注漿次數(shù)越多，受漿地層中心密封程度就越高，實(shí)現(xiàn)的注漿壓力也越高。具體施工方案如下：

針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)，其工藝特征在于：

1、制漿：注漿漿液由干粉料灰罐、干粉料輸送管、一種能對(duì)干粉料流送過程進(jìn)行導(dǎo)流采樣并實(shí)時(shí)監(jiān)測的y形管、漿液混拌管、攪拌桶、攪拌池等組成新技術(shù)制漿后臺(tái)制拌產(chǎn)生。一是該制漿后臺(tái)通過干粉料機(jī)械化下料機(jī)構(gòu)上的電腦預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)來控制各種干粉料流量，并在供水管上安裝流量表控制水流量，可以做到各種干粉料配料比和水加干料的重量比(水灰比)的基本可控。二是該注漿后臺(tái)所安裝的上述y形管，方便于隨時(shí)手動(dòng)導(dǎo)料采樣測定干粉料的實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，對(duì)照同一時(shí)刻電腦控制屏下料流量數(shù)據(jù)，進(jìn)而修正輸送機(jī)轉(zhuǎn)速以清除兩種數(shù)據(jù)的矛盾。顯然新技術(shù)制漿后臺(tái)，既可徹底克服傳統(tǒng)作業(yè)線制漿后臺(tái)存在的兩個(gè)技術(shù)缺陷，即：漿液的干粉料配料比不準(zhǔn)確和漿液的水灰比不穩(wěn)定，又便于對(duì)注漿材料質(zhì)量進(jìn)行隨時(shí)采樣檢測。

2、無壓灌漿：注漿泵群至少由大流量的無壓灌漿泵和普通注漿泵兩類組成，比傳統(tǒng)生產(chǎn)線注漿泵多了一類泵：大流量的無壓灌漿泵，可實(shí)現(xiàn)無壓灌漿工藝。無壓灌漿進(jìn)行到地面冒漿時(shí)，再進(jìn)行下一步。由于剛開始時(shí)已自然坍塌的地下煤炭采空區(qū)和廢巷道，在一定范圍內(nèi)存在較大較多的石堆空洞以及外延空間、空隙，正適合無壓灌漿實(shí)現(xiàn)大流量充填作業(yè)來大幅節(jié)省施工時(shí)間。

3、微壓注漿：普通注漿泵的快速檔(傳統(tǒng)作業(yè)線基本不用此檔)，接上中流量的微壓送漿中管(通徑約30-40)和埋設(shè)于地孔孔口里的微壓注漿管(6-12m深)，形成中流量微壓注漿泵管系統(tǒng)，對(duì)那些大流量無壓灌漿已經(jīng)吃飽的地層(垂直地孔)，繼續(xù)進(jìn)行中流量微壓注漿。

4、多次有壓注漿：采用了一種注漿管上帶止回功能的出漿結(jié)構(gòu)的新式注漿管進(jìn)行反復(fù)多次注漿的工藝才是正確的注漿升壓工藝。當(dāng)某次有壓注漿至冒漿時(shí)，停止注漿并用清水清洗注漿管內(nèi)部，且清洗必須把控時(shí)間(一般0.5～1.0分鐘)，以剛好洗凈管內(nèi)為準(zhǔn)，以確保：既用最少的水洗清注漿內(nèi)部，又減少洗管之水注向管外沖淡已注漿液(保持受漿地層應(yīng)有的密實(shí)度)，也防止出漿結(jié)構(gòu)外部漿液回流進(jìn)注漿管(保持注漿管的暢通)以迎接下一次加壓注漿。待地下漿液凝固，再增加注漿壓力，進(jìn)行下一次注漿，如此反復(fù)多次注漿，逐漸增加注漿壓力，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的最大壓力要求。一般而言，設(shè)計(jì)最大注漿壓力在5mpa左右。

本發(fā)明的有益效果是：針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：1、縮短工程工期；2、提高施工效率；3、能夠真正使注漿壓力達(dá)到5mpa或以上；4、確保工程質(zhì)量達(dá)到一個(gè)新高度。5、施工條件更加環(huán)保衛(wèi)生。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明：

圖1是本發(fā)明之前針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行注漿充填所采用的傳統(tǒng)技術(shù)的實(shí)施狀態(tài)參考圖；

圖2是本發(fā)明的針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)的實(shí)施狀態(tài)參考圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明針對(duì)地下煤炭采空區(qū)和廢巷道進(jìn)行灌、注漿充填的新技術(shù)的施工步驟作進(jìn)一步的描述。

第一步：引孔：采用地質(zhì)鉆機(jī)或潛孔鉆機(jī)，從地面向地下鉆孔，直達(dá)或穿過地層深部的煤層采空區(qū)或廢巷道以及其它有關(guān)的空洞、空隙、裂隙等。

第二步：制漿并無壓灌漿：

(1)制漿：注漿漿液由干粉料灰罐、干粉料輸送管、一種能對(duì)干粉料流送過程進(jìn)行導(dǎo)流采樣并實(shí)時(shí)監(jiān)測的y形管、漿液混拌管、攪拌桶、攪拌池等組成新技術(shù)制漿后臺(tái)制拌產(chǎn)生。一是該制漿后臺(tái)通過干粉料機(jī)械化下料機(jī)構(gòu)上的電腦預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)來控制各種干粉料流量，再加上供水管安裝的流量表控制水流量，可以做到各種干粉料配料比和水加干料的重量比(水灰比)基本可控。二是該注漿后臺(tái)所安裝的上述y形管，方便于隨時(shí)手動(dòng)導(dǎo)料采樣測定干粉料的適時(shí)流量數(shù)據(jù)，對(duì)照同一時(shí)刻電腦控制屏下料流量數(shù)據(jù)，進(jìn)而修正輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，消除兩種數(shù)據(jù)的矛盾。顯然上述的制漿工藝不但確保了干粉料配料比的準(zhǔn)確性和水加干粉料水灰比的穩(wěn)定性，而且方便于干粉料隨時(shí)采樣檢測促進(jìn)了施工材料質(zhì)量的提升。

(2)無壓灌漿：無壓大流量灌漿泵接上大流量的無壓送漿大管和垂直地孔代替灌漿管形成的無壓大流量泵管系統(tǒng)，對(duì)地下已坍塌或部分坍塌的煤礦廢巷道和煤層采空區(qū)里的殘存空間或垮落石塊上部巖層裂隙、空洞，實(shí)行匹配灌漿工藝。

第三步：制漿并微壓注漿：

(1)制漿：同第二步所述；

(2)微壓注漿：普通注漿泵的快速擋(傳統(tǒng)作業(yè)線基本不用此檔)接上中流量的微壓送漿中管(通徑約30-40)和埋設(shè)于地孔孔口里的微壓注漿管(深約6-12m)，形成中流量微壓注漿泵管系統(tǒng)，對(duì)那些經(jīng)大流量無壓灌漿已經(jīng)吃飽的地層(垂直地孔)繼續(xù)進(jìn)行中流量微壓注漿。

第四步，制漿并多次有壓注漿：

(1)制漿：同第二步所述；

(2)多次有壓注漿：

普通注漿泵的最小流量(最大壓力)或次小流量(次大壓力)檔，接上小流量的有壓送漿小管(通徑約20左右)和設(shè)有一種帶止回功能出漿結(jié)構(gòu)的有壓注漿管(通徑約20左右)，形成小流量有壓注漿泵管系統(tǒng)，對(duì)那些經(jīng)中流量微壓注漿已經(jīng)飽和的地層(垂直地孔)繼續(xù)進(jìn)行小流量有壓注漿。有壓注漿的供漿壓力范圍一般為1～5mpa左右。每一個(gè)受漿孔的供漿壓力的增大需要一個(gè)從小到大的培養(yǎng)過程，即不斷反復(fù)注漿逐漸升壓直至符合設(shè)計(jì)要求的過程。反復(fù)多次注漿使注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，注漿管不再注水洗清，并保留于地下。

以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。