[发明专利]一种复杂地质区域智慧注浆系统和注浆方法

说明书

本发明涉及一种复杂地质区域智慧注浆系统和注浆方法,由透水性检测获得区域内各注浆孔的渗透系数，确定适合各注浆孔的最佳浆液浓度，各管道上安装有传感器以及控制阀进行实时控制，达到智慧注浆效果；通过控制浓浆稀浆不同流量比例进行混合，调制出适合各注浆孔的最佳浆液浓度，达到最佳注浆效果；提出了一个相应的注浆结束终压，当区域中间某一注浆孔的注浆压力突然升高时，则认为该注浆孔设计区域已被浆液充满，结束该孔注浆，当目标区域内所有注浆孔都达到这一注浆结束终压时，结束该区域注浆；本方法实现了复杂地质条件下的智慧注浆，自动化程度高，能够大幅度提高巷道注浆速度，施工效率高，施工效率和质量能够得到保证。

技术领域

本发明涉及巷道支护领域，具体涉及一种复杂地质区域智慧注浆系统和注浆方法。

背景技术

注浆技术是一项实用性强、应用范围广的工程技术，在煤矿巷道支护领域也得到了广泛的使用，能通过注浆充填围岩裂隙，将破碎岩体胶结加固成一个整体，提高围岩承载能力，对于巷道裂隙围岩的变形控制具有显著效果。

现有的井下注浆技术存在着以下几点问题：

1、注浆仍多采用低流量注浆泵进行单孔施工，施工速度慢，效率低，对于巷道快速掘进及支护都有很大的限制。虽然近年来也有多孔注浆方法出现，如中国专利CN101749030A公开的用于巷道软弱围岩加固的多孔并联注浆方法及装置，通过一种分流装置将注浆管道分成多个注浆管道，实现同时注浆。但这种方法仅能针对同一地质条件下的注浆，地质条件复杂区域则不能实现，不能结合各孔地质条件对各管道主要注浆参数进行智能调节，实时监控并反馈信息，缺乏智慧控制方面的研究。

2、现有的注浆控制仍多为人工控制，存在许多隐患，如若不能及时控制注浆进程，很容易造成资源浪费或者注浆效果达不到预期设计要求。并且当涉及多条注浆管道同时注浆时，再仅仅依靠人力去控制每一条注浆管道时，不仅需要更多的人力资源，还有可能造成现场管理混乱，所以需要一个智慧控制系统进行统一控制。

3、在注浆工序上缺乏严格的标准和监督，注浆结束终压不确定，施工时仅依靠工人凭经验确定，误差大，不能进行有效的控制，极其容易因失误而达不到预期的注浆效果，故而进行返工。

目前，煤矿井下注浆特别是地质条件多变的巷道注浆需要一种区域智慧注浆方法，它能够自动辨别不同地质条件，可以根据地质条件自动调节浆液浓度等基本参数，实时监测反馈信息，智慧控制注浆结束终压，从而达到复杂地质区域智慧注浆的目的。

发明内容

为了解决传统注浆的问题，本发明提出一种复杂地质区域智慧注浆系统和注浆方法，不仅可实现复杂地质区域内多孔同时注浆，并且可实现复杂地质区域内智慧控制注浆。

技术方案是，一种复杂地质区域智慧注浆系统，包括浓浆储浆罐、稀浆储浆罐、注浆泵、智慧控制系统以及根据钻孔个数对应设置的多条注浆支路；所述浓浆储浆罐连接浓浆主注浆管道，稀浆储浆罐连接稀浆主注浆管道，各主注浆管道上设置注浆泵；每条注浆支路包括混合搅拌箱，以及分别与混合搅拌箱连接的浓浆注浆支管、稀浆注浆支管和混合注浆管；所述浓浆注浆支管、稀浆注浆支管通过电子三通阀连接浓浆主注浆管道、稀浆主注浆管道，且浓浆注浆支管、稀浆注浆支管上分别设置流量传感器和流量调节阀；所述混合注浆管与注浆孔连接，且管路上设有压力传感器、流量传感器和压力调节阀；所述流量传感器、流量调节阀、压力传感器和压力调节阀均与智慧控制系统连接。

所述浓浆注浆泵或稀浆注浆泵连接水箱。

所述浓浆注浆泵和稀浆注浆泵，因为分流作用，选择大流量高压力注浆泵，保证主管道进行分流后，各支路管道仍能拥有足够的注浆压力，保证注浆质量。

所述混合搅拌箱内设有密度传感器，将混合后的浆液浓度实时传递到智慧控制系统，实时监控，保证配出的浆液浓度符合要求。