專利名稱:充袋堵水工藝和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及的是在發(fā)生重大水患的礦井中，一種從地面堵截井下流水巷道水流的工藝和設(shè)備。
現(xiàn)有的截堵井下水流的方法和設(shè)備，只限于截堵從巖層縫隙中涌出的水流。礦井發(fā)生重大水患時(shí)，欲在巷道中截堵水流，只能在巷道上方開出直徑1～1.5米的井筒，通過井筒下送巨形料塊，方可能形成阻水段，達(dá)到截堵水流的目的。但開鑿井筒，費(fèi)時(shí)費(fèi)錢。這種方法是不現(xiàn)實(shí)的。國(guó)內(nèi)外目前還沒有一種簡(jiǎn)便實(shí)用的在地面截堵井下巷道中水流的工藝和設(shè)備。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種方法和設(shè)備，能從地面用普通鉆機(jī)打出直徑120mm左右的鉆孔，通過這樣小直徑的鉆孔，向井下流水巷道下送大塊物料，達(dá)到截堵水流的目的。
本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式完成的制作一個(gè)軟容器，稱作注漿袋(1)。它是由涂膠尼龍布制成的，可根據(jù)強(qiáng)度要求，由一層、雙層或多層尼龍布制作，使之能承受5.7～34kg/Cm2的壓力。為了進(jìn)一步提高注漿袋的強(qiáng)度和增加停掛在巷道中的機(jī)會(huì)，還可以在注漿袋的外面加一個(gè)用尼龍繩編結(jié)的網(wǎng)罩。注漿袋(1)是用為容納速凝漿液的容積可在2～10m3或以上。注漿袋(1)的袋嘴，比袋體堅(jiān)固，稱為加強(qiáng)袋嘴(23)。加強(qiáng)袋嘴(23)緊固在脫落器(18)的進(jìn)液嘴(19)上。在注漿袋(1)上裝有兩個(gè)放氣閥(2)，用于向袋內(nèi)充注漿液時(shí)，排放袋內(nèi)氣體。它的放氣壓力可以調(diào)定為2～4.5kg/Cm2。放氣閥由閥體(24)、壓緊母(25)、墊圈(26)和乳膠套(27)組成。
注漿袋(1)由注漿袋下送機(jī)構(gòu)送到井下巷道預(yù)定位置。注漿袋下送機(jī)構(gòu)為活塞式，由儲(chǔ)袋缸(4)、活塞(3)、銷緊器(22)和防脫膠板(21)組成。與注漿袋(1)的加強(qiáng)袋嘴(23)緊固在一起的脫落器(18)，與活塞(3)的內(nèi)孔為螺旋聯(lián)結(jié)，螺紋為反絲扣矩形螺紋。注漿袋(1)儲(chǔ)存在儲(chǔ)袋缸(4)內(nèi)。儲(chǔ)袋缸(4)的下端用柔性防脫膠板(2)封閉，其用途是在儲(chǔ)袋缸(4)沿鉆孔下放過程中，防止注漿袋(1)脫出和使其不致受到機(jī)械損傷。銷緊器(22)裝在儲(chǔ)袋缸(4)的末端，銷緊器(22)與活塞(3)為斜面接觸，當(dāng)活塞(3)受漿液推動(dòng)到與銷緊器(22)接觸時(shí)，活塞(3)即不能再向下移動(dòng)。
注漿袋下送機(jī)構(gòu)裝在注漿鉆桿或套管的底部送注漿袋(1)到預(yù)定位置。漿液從地面泵站經(jīng)注漿鉆桿(16)或套管(17)流向儲(chǔ)袋缸(4)內(nèi)的活塞(3)上部。因水泥漿液比重大，在管路中流速高，作用在注漿袋(1)底部的壓力，如果鉆孔終孔位置距地表高度為150～260米時(shí)高達(dá)40kg/Cm2以上。為了減少漿液對(duì)注漿袋(1)的沖擊，在注漿鉆桿(16)的底部增設(shè)溢流閥(5)，起減壓作用，溢流閥(5)的放開壓力可調(diào)定等于或大于漿液靜壓頭的壓力。
充袋所用的漿液可以是單漿漿液或雙漿漿液。單漿漿液一般用早強(qiáng)水泥，例如硫鋁酸鹽水泥配制，水灰比可在0.6～1.25∶1范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。雙漿漿液采用水灰比為0.6～1∶1的普通硅酸鹽水泥漿和40波美度的水玻璃。單漿漿液可由地面注漿系統(tǒng)經(jīng)注漿鉆桿(16)輸送到溢流閥(5)，到達(dá)與活塞(3)相連的脫落器(16)，經(jīng)單向閥(20)注入注漿袋(1)。采用雙漿時(shí)，水玻璃從注漿鉆桿(16)、水泥漿通過注漿鉆桿(16)與套管(17)的環(huán)形間隙分別通過各自的溢流閥(5)減壓，通過溢流閥(5)后兩種漿液混合，經(jīng)與活塞(3)相連的脫落器(18)注入注漿袋(1)。
單漿充袋時(shí)，須待水泥漿凝結(jié)后，一般約兩小時(shí)，方可用注漿袋脫落機(jī)構(gòu)將注漿袋脫落，脫落器(18)中的單向閥(20)可防止注漿袋的漿液流出。雙漿充袋時(shí)，充袋完畢，漿液即已固結(jié)，須即刻起動(dòng)注漿袋脫落機(jī)構(gòu)脫放充滿凝固漿液的注漿袋(1)。
注漿袋脫落機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)式，由銷緊器(22)、活塞(3)和脫落器(18)組成。只需順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鉆桿或套管，脫落器即可脫落。
以雙液充袋為例，說(shuō)明充袋堵水的工藝過程。漿液在地面制備，分別放入漿池(14)，(11)為泵站總開關(guān)，(15)為泵站安全閥，在啟動(dòng)變量泵(12)前，先關(guān)閉手動(dòng)開關(guān)(8)，打開排氣手動(dòng)開關(guān)(9)，啟動(dòng)變量泵(12)，并調(diào)好預(yù)定的壓力和流量，漿液經(jīng)過濾網(wǎng)(13)手動(dòng)開關(guān)(11)軟管(10)到出現(xiàn)在排氣手動(dòng)開關(guān)(9)時(shí)，先停水玻璃泵，水泥漿泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。打開手動(dòng)開關(guān)(8)，而后關(guān)閉排氣手動(dòng)開關(guān)(9)水泥漿液經(jīng)注漿綱管(6)由注漿鉆桿(16)與套管(17)之間的環(huán)形間隙注入，觀看壓力表(7)，確認(rèn)水泥漿液已將本身的溢流閥(5)開啟后，再開水玻璃泵。兩溢流閥(5)均開啟后，兩種漿液進(jìn)行混合，混合后的漿液進(jìn)入儲(chǔ)袋缸(4)并推動(dòng)活塞(3)向下移動(dòng)，此時(shí)儲(chǔ)存在儲(chǔ)袋缸內(nèi)的注漿袋(1)在活塞(3)的推動(dòng)下，慢慢向下移動(dòng)，推至流水巷道，活塞(3)被推至儲(chǔ)袋缸(4)最底部由銷緊器(22)卡住停止下移?；旌虾蟮碾p漿液緩緩進(jìn)入注漿袋(1)，注漿袋(1)上的放氣閥(2)排除充入袋內(nèi)的氣體。根據(jù)注漿袋的容積，實(shí)行定量注漿。注漿完畢后，啟動(dòng)鉆機(jī)，以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)套管，使脫落器及時(shí)脫落。脫落后清洗回撤鉆具，實(shí)現(xiàn)充袋全過程。
充袋堵水實(shí)現(xiàn)了由小鉆孔下大骨料的技術(shù)方案。由于凝結(jié)在袋內(nèi)的大塊水泥不易被水沖走，容易形成阻力段，能在有限空間封堵水流。本法使用材料少，堵水成本低，具有顯著截堵巷道水流的效果。從范礦發(fā)生嚴(yán)重透水災(zāi)害后的實(shí)用情況更可看出本法的積極作用。當(dāng)時(shí)落礦被水淹沒后，有三條巷道向相鄰呂礦過水，過水量達(dá)200m3/分，經(jīng)采用充袋堵水工藝與其他措施相結(jié)合，成功地堵截了范礦流向呂礦的大水。
圖1 單液注漿系統(tǒng)圖圖2 單液注漿安裝圖圖3 雙液注漿系統(tǒng)圖圖4 雙液注漿安裝圖圖5 放氣閥附圖標(biāo)記說(shuō)明1.注漿袋袋體2.放氣閥3.活塞4.儲(chǔ)袋缸5.溢流閥6.注漿綱管7.壓力表8.手動(dòng)開關(guān)9.排氣手動(dòng)開關(guān)10.注漿軟管11.泵站總開關(guān)12.變量泵13.過濾網(wǎng)14.漿池15.泵站安全閥16.注漿鉆桿17.套管18.脫落器19.進(jìn)液嘴20.單向閥
21.防脫膠板22.銷緊器23.加強(qiáng)袋嘴24.墊圈25.壓緊母26.閥體27.乳膠套
權(quán)利要求
1.一種治理礦井水害時(shí)截堵井下巷道水流的充袋堵水工藝，其特征在于通過普通鉆機(jī)鉆出的鉆孔，從地面向預(yù)置在鉆孔底部的軟容器(注漿袋)充注速凝漿液，形成大塊骨料放入流水巷道。
2.如權(quán)利要求
1所述的充袋堵水工藝，其特征在于所說(shuō)的注漿袋通過注漿袋下送機(jī)構(gòu)送到預(yù)定的流水巷道。
3.如權(quán)利要求
1所述的充袋堵水工藝，其特征在于通過順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鉆桿或套管，使注漿袋脫落機(jī)構(gòu)把注滿速凝漿液的注漿袋脫放于井下巷道。
4.如權(quán)利要求
1所述的注漿堵水工藝，其特征在于充袋所用速凝漿液為水灰比為0.6～1∶1的早強(qiáng)水泥漿。
5.如權(quán)利要求
1所述的注漿堵水工藝，其特征在于充袋所用速凝漿液為40波美度的水玻璃和水灰比為0.6～1∶1的硅酸鹽水泥漿，水玻璃與水泥漿的容積比為0.4～1∶1。
6.如權(quán)利要求
1所述的注漿堵水工藝，其特征在于在注漿鉆桿的底部設(shè)置兩個(gè)溢流閥減壓。
7.如權(quán)利要求
1或4所述的注漿堵水工藝，在特征在于在脫落器的進(jìn)液嘴設(shè)置單向閥。
8.一種用于充袋堵水的設(shè)備，其特征在于由注漿泵站及管路、注漿袋、注漿袋下送機(jī)構(gòu)、溢流閥、注漿袋脫落機(jī)構(gòu)所組成。
9.如權(quán)利要求
8所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所述的注漿袋是由袋體、加強(qiáng)袋嘴和兩個(gè)放氣閥組成。
10.如權(quán)利要求
8或9所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的注漿袋是由單層涂膠尼龍布制成。
11.如權(quán)利要求
8或9所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的注漿袋是由雙層或多層涂膠尼龍布制成。
12.如權(quán)利要求
8或9所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的注漿袋加罩尼龍繩網(wǎng)袋。
13.如權(quán)利要求
8或9所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的注漿袋容積為2～10m3或以上，耐壓強(qiáng)度5.7～34kg/Cm2。
14.如權(quán)利要求
8或9所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的放氣閥，由閥體、壓緊螺母、墊圈和乳膠套組成。
15.如權(quán)利要求
8或14所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于放氣閥的放氣壓力為2～4.5kg/Cm2。
16.如權(quán)利要求
8或9所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于加強(qiáng)袋嘴緊固在脫落器進(jìn)液嘴上。
17.如權(quán)利要求
8所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的注漿袋下送機(jī)構(gòu)，由儲(chǔ)袋缸、活塞、銷緊器、防脫膠板組成。
18.如權(quán)利要求
8或17所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的鎖緊器和活塞為斜面接觸。
19.如權(quán)利要求
8所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的溢流閥的調(diào)定開放壓力，等于或大于漿液靜壓頭的壓力。
20.如權(quán)利要求
8所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的注漿袋脫落機(jī)構(gòu)由銷緊器、活塞和脫落器組成。
21.如權(quán)利要求
8或20所述的充袋堵水設(shè)備，其特征在于注漿袋脫落機(jī)構(gòu)的活塞，其內(nèi)孔螺紋與脫落器螺紋為反絲扣矩形螺紋。
專利摘要
充袋堵水工藝及設(shè)備屬于礦井水災(zāi)治理技術(shù)， 它實(shí)現(xiàn)了由地面經(jīng)小鉆孔向流水巷道下大骨料堵截 水流的技術(shù)方案。主要特征是將漿液由地面注漿站 注入處于鉆孔終端預(yù)定位置的注漿袋內(nèi)，注漿袋容 積2m
文檔編號(hào)E21F16/00GK85105851SQ85105851
公開日1987年3月4日 申請(qǐng)日期1985年8月3日
發(fā)明者王鐵藩, 左致廷, 劉慶棠, 崔新平, 馬風(fēng)池, 劉元瑞, 梁和平, 王大力, 劉貴甫, 閻玉萍, 李貴庭 申請(qǐng)人:開灤礦務(wù)局范各莊礦導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan