[发明专利]一种井下救援用顶管注浆装置及方法

说明书

本发明涉及本发明属于顶管机技术领域，一种井下救援用顶管注浆装置，包括顶管机机头、挤压成型管、被顶管段、第一级注浆管和第二级注浆管，其中所述挤压成型管为截头圆锥状，挤压成型管小直径端面与顶管机机头尾端连接，大直径端面与被顶管段对接，第一级注浆管用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管内且输出端设置在挤压成型管壁；第二级注浆管用于输出润滑泥浆，第一注浆管穿过被顶管段内且输出端设置在被顶管段，本装置可通用在各种条件下的井下注浆工作，节省浆料。本发明还提出一种井下救援用顶管注浆方法。

技术领域

本发明涉及本发明属于顶管机技术领域，具体是煤矿用坍塌巷道顶管施工注浆技术。

背景技术

顶管施工中注浆的目的主要是减少顶进时的阻力、填补施工时管道与土体之间的空隙、支撑整个管洞减小土体变形使管洞稳定。注浆的原理是通过浆液在土体中扩散然后形成一层相对密实不透水的泥浆套，泥浆套能够阻止之后注入的泥浆继续渗入土层，保持流动状态将管道浮起减小顶进阻力。注浆工艺好坏直接影响泥浆套的形成进而关系到顶管机顶力，甚至直接关系到顶管施工的成败。

目前常规顶管注浆方法是利用注浆泵通过压浆管路将触变泥浆输送到顶进管道内，然后通过分布在顶进管道上的注浆孔将浆液注入到管壁外围，注入的泥浆以注浆孔为中间向四周扩散，最终形成泥浆套。泥浆注入后向四周扩散的速度和注浆量取决于注浆压力的大小，注浆压力越大扩散的速度越大，注浆量越多。泥浆注浆压力的控制大多是根据操作工人观察主顶压力表来认为判定注浆压力和注浆量是否合适。但是这种方法采用人为控制注浆压力和注浆量，极易造成浆液的浪费和控制的不稳定，同时在坍塌环境的大孔隙施工环境下使用时会造成泥浆大量泄漏，浪费材料而且无法有效形成泥浆套，导致注浆失败。

在坍塌环境下由于砂石呈松散状、空隙较大、易滑动、摩擦阻力较大很容易因为地层的垮塌造成顶管施工的顶力急剧增大，导致顶管失败，而注浆的效果往往也是十分地不理想。目前国内各顶管公司在遇到这种特殊地层时都是通过采用特殊注浆工艺来解决问题。针对坍塌环境下的顶管通常是先注入起到固结作用的胶体，稳定孔壁然后在注入减阻泥浆减小摩擦力。但是目前还没有一套成熟的装置及方法来解决煤矿井下坍塌环境下的注浆问题。

常规的注浆方是在土体比较稳定的环境下注浆，注浆施工时可以有效形成泥浆套，大大降低顶管阻力。如果应用在大孔隙、岩石环境松散、易滑动的环境下，无法保持浆液稳定，不能起到注浆减阻效果。故这种方法不适合于在坍塌环境下使用。

由于目前顶管注浆工艺还没有统一的标准，针对特殊环境的注浆方法都是各大顶管公司根据具体的施工环境制定相应的注浆策略，每一套注浆方案都具有其针对性。当前还没有针对煤矿巷道冒顶环境下的顶管注浆装置及方法能够适用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种井下救援用顶管注浆装置，其可通用在各种条件下的井下注浆工作，节省浆料。本发明还提出一种井下救援用顶管注浆方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种井下救援用顶管注浆装置，包括顶管机机头、挤压成型管、被顶管段、第一级注浆管和第二级注浆管，其中所述挤压成型管为截头圆锥状，挤压成型管小直径端面与顶管机机头尾端连接，大直径端面与被顶管段对接，第一级注浆管用于输出速凝泥浆，第一注浆管穿过挤压成型管内且输出端设置在挤压成型管壁；第二级注浆管用于输出润滑泥浆，第一注浆管穿过被顶管段内且输出端设置在被顶管段。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述顶管机机头、挤压成型管、被顶管段同轴心设置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述挤压成型管尾端的直径大于被顶管直径。