[发明专利]一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置及施工方法

权利要求书

1.一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，在巷道两帮其中一侧开设沿巷道(9)轴向方向延伸的排水凹槽(6)，在排水凹槽(6)下方开设排水沟(7)，其特征在于，还包括自钻式引水管(1)、第一泄水管(2)和第二泄水管(8)，多个自钻式引水管(1)一一对应布设在沿巷道断面两帮及顶板开设的多个辐射式钻孔内；

所述自钻式引水管(1)包括引水管体和引水管钻头(21)，引水管钻头(21)固定在引水管体一端，引水管钻头(21)内设有贯穿钻头的通孔，引水管钻头(21)的形状为羊角形或柱齿形；引水管体的管壁开设多个引水孔(19)，多个引水孔(19)呈梅花形分布，每个引水孔(19)内均嵌有滤芯(20)，引水管体另一端开设外螺纹(18)；

所述第一泄水管(2)沿巷道断面两帮及顶板弧形贴合布设并通过多个管卡(14)固定，第一泄水管(2)由泄水管体和多个连接管口(3)组成，泄水管体一端处于排水沟(7)的正上方，多个连接管口(3)均匀分布在泄水管体的外表面，多个连接管口(3)分别与自钻式引水管(1)一一对应，连接管口(3)设有内螺纹(17)，连接管口(3)与引水管体另一端通过螺纹连接；

所述第二泄水管(8)埋设在巷道底板的底板垫层(10)中，第二泄水管(8)一端伸入排水沟(7)，第二泄水管(8)另一端通过弯头(12)与泄水管体另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，所述第一泄水管(2)及第二泄水管(8)的泄水管体均为齿形管，齿形管由内壁(25)和外壁(26)组成，内壁(25)固定在外壁(26)内，所述外壁(26)由高变形齿(27)和低变形齿(28)间隔设置且相互连接组成，所述内壁(25)由多个降阻段管(29)同轴排列且相互之间留有变形间隙(30)组成。

3.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，所述排水凹槽(6)内设有钢筋笼(23)和防水板(24)，钢筋笼(23)固定在防水板(24)上。

4.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，处于排水沟(7)正上方的泄水管体一端装有变径泄压头Ⅰ(15)，伸入排水沟(7)的第二泄水管(8)一端装有变径泄压头Ⅱ(16)。

5.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，所述滤芯(20)为内裹细粒玻璃球及粗砂的有机高分子面网。

6.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，所述第二泄水管(8)在水平方向上倾斜3～5°。

7.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，所述引水管体另一端装有二级滤网(22)，二级滤网(22)为高密度金属网或高强纤维网。

8.根据权利要求1所述的一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，其特征在于，所述底板垫层(10)上铺设有柔性防水面层(13)。

9.一种如权利要求1所述用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置的施工方法，其特征在于，具体步骤为：

(1)获取巷道围岩性质、力学参数及涌水参数，采用现场测试及数值模拟的方法综合确定自钻式引水管(1)的长度及直径，使其满足所需的排放流量；

(2)沿巷道断面两帮及顶板按照间距0.6～1.2m、排距1.0～2.0m布设自钻式引水管孔位并做好标记；

(3)采用矿用钻机对自钻式引水管(1)在相应的孔位进行钻进安装，并确保自钻式引水管(1)达到所需的钻深及钻孔倾角；

(4)根据井下巷道现场围岩的涌水量测试统计数据确定所需的排水流量，最终确定第一泄水管(1)及第二泄水管(2)的直径；

(5)在已经完成布置的自钻式引水管(1)的巷道断面环向方向上，贴合布设第一泄水管(2)，采用管卡(14)固定在围岩(4)壁面，并通过多个连接管口(3)分别与自钻式引水管(1)通过螺纹连接，然后将变径泄压头Ⅰ(15)安装在巷道排水沟(7)上方的第一泄水管(2)一端；

(6)利用弯头(12)将第一泄水管(2)与第二泄水管(8)连接，将第二泄水管(8)以3～5°倾角埋设在巷道底板的底板垫层(10)内，处于排水沟(7)内的第二泄水管(8)一端安装变径泄压头Ⅱ(16)，然后在底板垫层(10)上面敷设柔性防水面层(13)；

(7)采用带肋的钢筋交错焊接制成长为3～5m、宽为0.1～0.2m、高为0.15～0.25m的钢筋笼(23)作为支撑骨架，然后将地面加工好的钢筋笼(23)运输到巷道(9)内；

(8)将排水凹槽(6)开设在巷道排水沟7一侧的底角部位，且距排水沟(7)上方0.1～0.3m，然后在排水凹槽(6)底面铺设防水板(24)，并将步骤(7)制成的钢筋笼(23)嵌入排水凹槽(6)内进行支撑，完成整个施工过程。