[发明专利]一种深部富水采空区气液联动高浓度浆液注浆装置及方法

说明书

本发明涉及一种浆液注浆装置及方法，属于采空区治理领域，具体是涉及一种深部富水采空区气液联动高浓度浆液注浆装置及方法。包括：气液联动注浆密封套管、高浓度浆液管、气压管；所述高浓度浆液管和气压管的一端与所述气液联动注浆密封套管相连，另一端分别连接注浆泵和气压泵；所述高浓度浆液管的下端设置有注浆压力传感器。该装置及方法于充填过程通过在注浆孔中同时设置浆液充填泵送系统和气体压力系统，利用气液联动注浆装置，对深部富水老空区进行注浆充填，实现有效预防注浆孔和管道堵塞，以及高浓度浆液堆积范围和形态可控的目的。

技术领域

本发明涉及一种浆液注浆装置及方法，属于采空区治理领域，具体是涉及一种深部富水采空区气液联动高浓度浆液注浆装置及方法。

背景技术

随着城市化、工业化、现代化进程的快速推进，煤矿采空区上覆土地需要激活，采空区亟待充填治理。利用低浓度浆液进行全充填注浆法是当前采空区治理的常用方法，具有施工简便、能从根本上治理、适用范围广等优势，但全充填浆液浓度较低，遇水离析严重，对于富水大空洞型采空区稀浆全充填效果欠佳，注浆浆液消耗量大，注浆范围不可控。为防止浆液离析，现有技术采用化学浆注浆方式，在采空区中快速形成结石体，但此方法成本较高，浆液流动范围不可控，且容易污染地下水。现有技术中还采用高浓度浆液充填采空区，高浓度浆液虽比低浓度浆液对采空区充填效果要好，注浆量及范围可控，但注浆过程中如果采空区埋深较大，注浆管道过长，浆液在注浆孔或竖直注浆管内容易出现遇水粗骨料和细骨料分离(离析)而导致的堵孔或堵管问题(图1)，同时，由于高浓度浆液堆积体与采空区顶板接顶后，又存在注浆压力不够或压力无法由注浆泵传递至钻孔内浆液，而出现浆液堆积体停止扩散且浆液在钻孔内堆积，高浓度浆液无法扩散至设计位置和堆积出形态的问题。

针对高压富水采空区注浆加固问题，现有技术之一通过在采空区周围钻孔，通过爆破方式使采空区顶板冒落，采空区钻孔形成的环形范围高强压力注浆，形成帷幕加固体，随后运用普通注浆方式进行注浆，同时进行排水。这一过程虽然解决了富水采空区充填问题，但是工艺复杂，还有爆破工序，若周围还存在工作面，将引起动压发生或其它衍生灾害，威胁正在掘进工作面的安全生产。

因此，为解决上述问题，需要一种安全可靠施工简单的深部富水采空区高浓度浆液充填方法。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明主要的目的是解决现有技术中所存在的上述的技术问题，提供了一种深部富水采空区气液联动高浓度浆液注浆装置及方法。该装置及方法于充填过程通过在注浆孔中同时设置浆液充填泵送系统和气体压力系统，利用气液联动注浆装置，对深部富水老空区进行注浆充填，实现有效预防注浆孔和管道堵塞，以及高浓度浆液堆积范围和形态可控的目的。

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种采空区气液联动注浆装置，包括：气液联动注浆密封套管、高浓度浆液管、气压管；

所述高浓度浆液管和气压管的一端与所述气液联动注浆密封套管相连，另一端分别连接注浆泵和气压泵；

所述高浓度浆液管的下端设置有注浆压力传感器。

优选的，上述的一种采空区气液联动注浆装置，所述气液联动注浆密封套管的底端连接阻浆装置，所述阻浆装置包括阻浆环，所述阻浆环为一漏斗状，其开口较小的一端连接于一个套管上，另一端可在受力达到阈值时沿与套管平行的方向翻转。

优选的，上述的一种采空区气液联动注浆装置，所述阻浆装置通过反螺旋接头与气液联动注浆密封套管连接。