在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦井筒突水涌砂治理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井筒(立井或斜井)在穿越深厚飽水砂層時(shí)，為了提高井筒掘進(jìn)效率并防止水砂涌入井筒掘進(jìn)作業(yè)面，凍結(jié)法是較為常用的地層處理方法之一。利用凍結(jié)法將井筒穿越的地層一定范圍內(nèi)的飽水砂層進(jìn)行凍結(jié)，將可流動(dòng)的水和松散的砂固化為一個(gè)類結(jié)石體，然后在該類結(jié)石體中進(jìn)行井筒掘進(jìn)作業(yè)，由此井筒掘進(jìn)作業(yè)面會(huì)保持一個(gè)相對穩(wěn)定的少水環(huán)境。在完成井筒砂層段施工并進(jìn)入基巖后，會(huì)停止地層凍結(jié)，飽水砂層將逐漸解凍。凍結(jié)壁的逐漸消失，將溝通井筒與凍結(jié)壁外圍的飽水砂層間的水力聯(lián)系，井筒由少水凍結(jié)環(huán)境轉(zhuǎn)入飽水環(huán)境。
[0003]理想的井筒結(jié)構(gòu)為一個(gè)對周圍地層高度封閉的隔水受壓構(gòu)造，一般由多層鋼筋混凝土澆筑而成，但由于井筒實(shí)際的施工工藝原因，會(huì)在井筒全長產(chǎn)生較多的施工縫隙和接茬。另外，由于施工質(zhì)量或工序問題，也可能在井筒上出現(xiàn)薄弱部位。在砂層仍處于凍結(jié)狀態(tài)時(shí)，較厚的凍結(jié)壁能夠承受較大的水壓力，將井筒包圍在一個(gè)壓力均衡的空間中。但當(dāng)凍結(jié)地層解凍后，井筒直接承受較大的地層水壓力，井筒接茬部位由于密封性較差，可能發(fā)生滲水災(zāi)害，而井筒較薄弱的部位可能受壓破壞，發(fā)生滲水、突水、潰砂等災(zāi)害，現(xiàn)已有多個(gè)礦井發(fā)生過多次影響工作面作業(yè)或淹井災(zāi)害。針對上述災(zāi)害，若僅有滲水或突水的情況下，可通過高強(qiáng)度排水，同時(shí)在井筒中對井筒壁進(jìn)行相應(yīng)處理，可達(dá)到治理滲水或突水的目的。但若在出水過程中伴隨潰砂，高強(qiáng)度排水將會(huì)對大范圍的砂層形成擾動(dòng)，導(dǎo)致砂層液化，大量砂涌入井筒中。井筒周圍的飽和砂大量涌入井筒，掏空了井筒周圍地層，會(huì)改變井筒的局部受力狀態(tài)，對井筒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性造成威脅。
[0004]當(dāng)前對于凍結(jié)法施工井筒涌水潰砂災(zāi)害的預(yù)防治理仍然是一個(gè)技術(shù)難題，當(dāng)井筒已經(jīng)被淹沒，且井筒壁多個(gè)部位發(fā)生涌砂，如何成功將井筒周圍的砂層固結(jié)，阻止砂層向井筒內(nèi)潰涌是治理技術(shù)的關(guān)鍵。在利用注漿固砂的技術(shù)中，由地面鉆孔向深厚飽水砂層中注漿時(shí)，采用常規(guī)的注漿裝置和工藝，往往在較大的水力壓力下，漿液會(huì)回流入注漿管，并帶入泥砂堵塞注漿管，導(dǎo)致二次注漿不能實(shí)施。另外，由于漿液離析原因，在孔底或注漿管底容易堆積較稠漿液，使注漿孔和注漿管的有效層段縮短，注漿效果不佳。
[0005]為此，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置，以克服上述缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在在于提供一種在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置，其也可有效防止注漿管管底沉漿，避免堵塞有效注漿層段或者注漿管上的出漿孔，并且注漿結(jié)束后對注漿管進(jìn)行清水清洗，可重復(fù)利用注漿孔和注漿管，實(shí)現(xiàn)對地層的間歇多次注漿。
[0007]為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置，包括注漿外管和注漿芯管，其特征在于:
[0008]所述注漿外管的一端封閉，另一端開口并套接于所述注漿芯管，所述注漿芯管的中部通過一螺紋套管套入所述注漿外管，
[0009]所述注漿外管的周緣開鑿有多組出漿孔，在同一徑向的一組出漿孔布置有兩個(gè)或四個(gè)，且在軸向上多組出漿孔等距間隔或不等距間隔，在注漿外管上設(shè)有多個(gè)橡膠套，各橡膠套分別覆蓋于一組出漿孔，且各橡膠套的下端與注漿外管緊密綁扎或粘結(jié)，上端依靠彈性貼靠于注漿外管。
[0010]其中:所述注漿芯管的另一端套接有另一螺紋套管。
[0011]其中:所述注漿芯管為鋼管，外壁直徑為20mm，壁厚為2.5mm。
[0012]其中:所述注漿外管為鋼管，外壁直徑為50mm，壁厚為3mm。
[0013]其中:所述注漿外管的底端設(shè)置為尖頭。
[0014]其中:所述注漿外管上的各組出漿孔在軸向上的間距為500mm，各組出漿孔等距間隔設(shè)置為4個(gè)。
[0015]其中:所述注漿外管上的出漿孔孔徑為8mm。
[0016]通過上述結(jié)構(gòu)可知，本實(shí)用新型的在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置具有如下效果:
[0017]1、能有效防止在深厚飽水砂層中注漿漿液倒吸的問題，可實(shí)現(xiàn)對單一鉆孔多次注漿。
[0018]2、利用注漿芯管套接注漿外管的方式，漿液在注漿裝置中形成無死角流動(dòng)，有效避免漿液在注漿管中的離析沉淀。
[0019]3、操作方便，注漿效率高，且注漿過程可控，對砂層固化效果好。
[0020]本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容可通過后述的說明及所附圖而得到。
【附圖說明】
[0021]圖1顯示了本實(shí)用新型的在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記:
[0023 ] 11、注漿外管；12、注漿芯管；13、螺紋套管；14、出漿孔;15、橡膠套。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參見圖1，顯示了本實(shí)用新型的在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置。
[0025]所述注漿裝置包括注漿外管11和注漿芯管12，所述注漿外管11的一端封閉，另一端開口并套接于所述注漿芯管12，其中，所述注漿芯管12的中部通過一螺紋套管13套入所述注漿外管11，可選的是，所述注漿芯管12的另一端可套接有另一螺紋套管13，以提供多根注漿芯管12依次套接，以適應(yīng)不同的長度和范圍。
[0026]其中，所述注漿外管11的周緣開鑿有多組出漿孔14，在同一徑向的一組出漿孔4可布置有兩個(gè)或四個(gè)，且在軸向上多組出漿孔14可等距間隔或不等距間隔，在注漿外管11上設(shè)有多個(gè)橡膠套15，各橡膠套15分別覆蓋于一組出漿孔14，且各橡膠套15的下端與注漿外管11進(jìn)行緊密的綁扎或粘結(jié)，上端依靠彈性貼靠于注漿外管，且可根據(jù)注漿的具體壓力確定橡膠套15的強(qiáng)度。由此裝置，可實(shí)現(xiàn)漿液由注漿芯管12的底端進(jìn)入注漿外管11，然后由注漿外管11周緣上的出漿孔14經(jīng)橡膠套15上端流出進(jìn)入注漿地層，由此可見，為了防止?jié){液在注漿外管的底部沉淀，所以將注漿芯管插入注漿外管的底部，且注漿芯管上不設(shè)置出漿孔，讓所有漿液從注漿芯管的底端返出，可迫使注漿外管內(nèi)的漿液全部處于流動(dòng)狀態(tài)。
[0027]其中，所述注漿芯管為鋼管，外壁直徑為20mm，壁厚為2.5mm，所述注漿外管為鋼管，夕卜壁直徑為50mm，壁厚為3_。
[0028]其中，所述注漿芯管底端與注漿外管底端的距離為20mm，注漿外管的底端設(shè)置為尖頭。
[0029]其中，所述注漿外管上的出漿孔在長度方向上的間距一般為500mm，徑向上的出漿孔一般設(shè)置為4個(gè)，徑向上的出漿孔均勻布置。
[0030]其中，所述注漿外管決定有效注漿段長度，有效注漿段長度根據(jù)注漿目標(biāo)地層的厚度決定。
[0031 ]其中，所述注漿外管上的出漿孔孔徑為8mm。
[0032]其中，所述套殼料由水泥、粉煤灰、膨潤土和水混合而成。
[0033]其中，所述壓力注漿的注漿壓力根據(jù)注漿目標(biāo)地層的物理力學(xué)性質(zhì)具體確定。
[0034]通過上述結(jié)構(gòu)可知，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0035]第一，防倒吸。在注漿外管壁上的出漿孔利用橡膠套密封，實(shí)現(xiàn)了漿液的單向流動(dòng)特點(diǎn)，即漿液僅能從注漿裝置內(nèi)通過出漿孔及其與橡膠套的間隙進(jìn)入注漿目標(biāo)地層，而不能反向流動(dòng)，有效防止了倒吸回流。
[0036]第二，防沉淀。將注漿芯管插入注漿外管，使?jié){液由注漿外管的末端向上返，通過出漿孔流出注漿裝置。該方法使?jié){液在注漿裝置中始終處于流動(dòng)擾動(dòng)狀態(tài)，不會(huì)在注漿裝置造成流速降低、漿液離析、固體顆粒沉淀等現(xiàn)象。
[0037]第三，效率高。根據(jù)注漿目標(biāo)地層的長度和特性設(shè)計(jì)注漿裝置的長度和出漿孔數(shù)量，單次注漿可注段較長，且可洗孔后進(jìn)行間歇注漿。
[0038]第四，效果好。在對深厚砂層或水力壓力較大地層進(jìn)行注漿時(shí)，利用橡膠套的密封作用，可以實(shí)現(xiàn)較高壓力注漿以及注漿后的保壓，利于漿液在空隙中沉積和固化。
[0039]第五，效益優(yōu)。利用該方法進(jìn)行注漿，單孔注漿成功率較高，注漿層位可控，可節(jié)省成本。
[0040]顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本實(shí)用新型的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本實(shí)用新型不限制由附圖示例和在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本實(shí)用新型的教導(dǎo)的特定例子，本實(shí)用新型的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置，包括注漿外管和注漿芯管，其特征在于: 所述注漿外管的一端封閉，另一端開口并套接于所述注漿芯管，所述注漿芯管的中部通過一螺紋套管套入所述注楽外管， 所述注漿外管的周緣開鑿有多組出漿孔，在同一徑向的一組出漿孔布置有兩個(gè)或四個(gè)，且在軸向上多組出漿孔等距間隔或不等距間隔，在注漿外管上設(shè)有多個(gè)橡膠套，各橡膠套分別覆蓋于一組出漿孔，且各橡膠套的下端與注漿外管緊密綁扎或粘結(jié)，上端依靠彈性貼靠于注漿外管。2.如權(quán)利要求1所述的注漿裝置，其特征在于:所述注漿芯管的另一端套接有另一螺紋套管。3.如權(quán)利要求1所述的注漿裝置，其特征在于:所述注漿芯管為鋼管，外壁直徑為20mm，壁厚為2.5mm。4.如權(quán)利要求1所述的注漿裝置，其特征在于:所述注漿外管為鋼管，外壁直徑為50mm，壁厚為3mm。5.如權(quán)利要求1所述的注漿裝置，其特征在于:所述注漿外管的底端設(shè)置為尖頭。6.如權(quán)利要求1所述的注漿裝置，其特征在于:所述注漿外管上的各組出漿孔在軸向上的間距為500mm，各組出漿孔等距間隔設(shè)置為4個(gè)。7.如權(quán)利要求1所述的注漿裝置，其特征在于:所述注漿外管上的出漿孔孔徑為8mm。
【專利摘要】一種在深厚飽水砂層中防倒吸防沉淀的注漿裝置，包括注漿外管和注漿芯管，所述注漿外管的一端封閉，另一端開口并套接于所述注漿芯管，所述注漿芯管的中部通過一螺紋套管套入所述注漿外管，所述注漿外管的周緣開鑿有多組出漿孔，在同一徑向的一組出漿孔布置有兩個(gè)或四個(gè)，且在軸向上多組出漿孔等距間隔或不等距間隔，在注漿外管上設(shè)有多個(gè)橡膠套，各橡膠套分別覆蓋于一組出漿孔；由此，本實(shí)用新型能有效防止在深厚飽水砂層中注漿漿液倒吸的問題，可實(shí)現(xiàn)對單一鉆孔多次注漿，漿液在注漿裝置中形成無死角流動(dòng)，有效避免漿液在注漿管中的離析沉淀，操作方便，注漿效率高，且注漿過程可控，對砂層固化效果好。
【IPC分類】E02D15/02
【公開號】CN205077490
【申請?zhí)枴緾N201520881330
【發(fā)明人】李建文, 徐拴海, 曹祖寶, 李雄偉, 袁克闊, 王新鋒
【申請人】中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月6日