[实用新型]一种用于矿井塌孔防治的泡沫混凝土注浆系统

说明书

本实用新型公开了一种用于矿井塌孔防治的泡沫混凝土注浆系统，包括可以调节倾角、功率大小的履带式液压钻机，该系统还包括套杆装置、充气或注水胶囊装置、充气或注水及其监测和反馈装置、对塌孔位置注浆的注浆装置；还公开一种用于矿井塌孔防治的泡沫混凝土注浆方法，包括：退杆后，套杆的再输送、退出外杆、对胶囊充气或注水、泡沫混凝土浆液的输送、等待泡沫混凝土浆液的初凝后封孔。本实用新型采用化学发泡法制作的泡沫混凝土，透气性好，强度高，成本低；胶囊可膨胀，并具有良好的柔韧性，可用于不同孔径、不同倾角、不同煤质的钻孔，因此可用于各种地质的矿井，实用性强。

技术领域

本实用新型涉及瓦斯抽采工程技术领域，特别是一种用于矿井塌孔防治的泡沫混凝土注浆系统。

背景技术

煤层气的热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5％-16％时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70％到85％。煤层气的开发利用具有——洁净能源、产生商业利益等一举多得的功效。

目前，我国抽采瓦斯最普遍的方法是利用钻孔对开采工作面煤层瓦斯提前预抽。由于煤体强度比岩层小，本煤层钻孔大都是空气或者水力排渣，孔内支撑压力非常小，另外受地应力、煤层瓦斯含量和煤体强度等因素影响，松软煤层瓦斯抽采孔钻进时极易变形甚至坍塌，造成抱钻。另外，由于开采活动引起的孔周围应力二次分布，会造成孔周围煤体位移形变，进一步造成钻孔成孔后的采动坍塌。阻断瓦斯涌出和流动的通道，严重影响了瓦斯抽采效率，极大限制了瓦斯抽采效果达到标准的进程，增大了煤炭开采时的瓦斯灾害风险。因此，钻孔稳定性研究具有十分重要的意义。

因此，钻孔塌孔防治一直是煤层钻孔过程中需要解决的重大难题之一。钻杆内下套管的方法作为一种行之有效的防治软煤层钻孔塌孔技术已经在实际煤层钻孔过程中得到了实际的应用，但其施工成本大、工艺复杂，不利于广泛推广。而且在实际应用过程中由于钻孔塌孔，阻塞了筛管孔，导致实际抽采效果并不理想。因此，建立一套可行的塌孔防治方法，可进一步提高瓦斯抽采效率，对煤矿生产安全意义重大。目前，对于泡沫混凝土的探索和应用大多考虑其轻质高强、保温隔热的效用，对其透气性的问题研究较少，因此，亟需完善泡混混凝土在该方面的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种用于矿井塌孔防治的泡沫混凝土注浆系统，其结构简单，设计合理，利用“两堵一注”技术封堵塌孔段钻孔，然后对塌孔段进行精确位置注浆而不影响未塌孔段内瓦斯的流通，最大程度上保障了瓦斯抽采效率，而且经过实验室配比改变后的泡沫混凝土，在透气性方面大幅改善，可应用于不同条件下的煤矿，适应性强，成本低廉，应用广泛。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种用于矿井塌孔防治的泡沫混凝土注浆系统，包括可以调节倾角、功率大小的履带式液压钻机，所述液压钻机包括机身、履带、承台、立架、电机、外钻杆和内钻杆；该系统还包括套杆装置、充气或注水胶囊装置、充气或注水及其监测和反馈装置、对塌孔位置注浆的注浆装置；

所述套杆装置包括与外钻杆端部螺纹连接的外杆、与内钻杆端部螺纹连接且套置于外杆内的内杆，外杆的前端安装有可闭合式钻头，内杆的前端为筛管，筛管前端外壁安装有倒刺，所述倒刺在可闭合式钻头打开时用于贯穿可闭合式钻头；

所述充气或注水胶囊装置包括两个相邻套置于筛管上的胶囊；