專利名稱：用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔注漿方法及裝置，尤其是一種適用于巷道軟弱圍巖加固的多
孔并聯(lián)注漿方法及裝置，屬于井巷軟弱破碎圍巖支護(hù)工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軟弱圍巖注漿工藝近年來在國內(nèi)外煤礦巷道支護(hù)領(lǐng)域得到一定程度的應(yīng)用，其目 的是通過注漿充填圍巖裂隙，將破碎巖塊膠結(jié)加固成整體，充分提高圍巖的自身承載能力， 改善支護(hù)效果，在涌水量大的巷道中也能起到堵水防滲的作用。但煤礦現(xiàn)有的注漿工藝存 在以下問題①注漿孔采用單一的矩形布置方式，漿液首先向較為發(fā)育的裂隙滲透，阻止了 對低滲透性泥質(zhì)軟巖的加固；②采用低流量注漿泵單孔施工，速度慢、效率低，已成為巷道 快速掘進(jìn)的瓶頸；③由于缺少注漿過程的控制方法，操作中往往造成缺注、漏注，達(dá)不到注 漿質(zhì)量要求；④有些礦井為滿足進(jìn)度要求，安排大量人員和設(shè)備同時(shí)作業(yè)，造成人員和設(shè)備 占用，并對正常的掘進(jìn)施工產(chǎn)生較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種方法及結(jié)構(gòu)簡單，注漿速度快，效率高，效果
好的用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法及裝置。
技術(shù)方案本發(fā)明用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法 步驟一、首先根據(jù)巷道圍巖破壞及裂隙發(fā)育情況確定巷道兩幫或巷道頂?shù)鬃{孔
的位置，注漿孔的位置確定滿足注漿孔的間距c《漿液的擴(kuò)散半徑r、注漿孔的排距p《漿
液的擴(kuò)散半徑r ; 步驟二、然后分別在巷道兩幫或巷道頂?shù)装凑彰坊ㄐ尾伎追绞皆诖_定的注漿孔位 置實(shí)施多個(gè)鉆孔，鉆孔的深度h ^深表比為0. 2的圍巖深度s ; 步驟三、在施工好的多個(gè)注漿孔內(nèi)分別安裝注漿錨桿，然后用快硬水泥或封孔器 封孔，封孔的深度^ > 300mm ; 步驟四、選用流量^ 52L加in的電動(dòng)注槳泵，通過連接電動(dòng)注槳泵的大直徑注槳 管、經(jīng)多級注漿控制器將配制好的漿液同時(shí)經(jīng)由連接在其上的多條注漿管路、和分別與多 條注漿管路相連的各注漿錨桿注入鉆孔內(nèi)，實(shí)施多孔并聯(lián)注漿； 步驟五、在實(shí)施注槳的過程中，通過觀測多級注槳控制器上的各注槳流量表與壓 力表的數(shù)據(jù)，分別觀測各注漿管路注入漿液的流量與壓力，當(dāng)其中一孔漿液不再流動(dòng)時(shí)，且 壓力表顯示的注漿壓力達(dá)到2MPa以上時(shí)，關(guān)閉該管路的控制閥，將該注漿管路取下連接到 下一個(gè)注漿錨桿實(shí)施下一注漿孔的注漿，依次循環(huán)，分別切換各注漿管路，實(shí)現(xiàn)連續(xù)同時(shí)對 多個(gè)注漿孔的注漿，直至該區(qū)域所有注漿孔都注完為止。 所述的漿液擴(kuò)散半徑r通過試驗(yàn)初期現(xiàn)場測試確定，約為0. 6 2. Om ;所述的深 表比為0. 2的圍巖深度s約為2 5m。 本發(fā)明用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法的裝置，包括攪拌機(jī)、儲液攪
3拌機(jī)、注漿泵、注漿管路，所述注漿泵的流量^ 52L/min，注漿泵經(jīng)大直徑的注漿管連接有控 制多條注漿管路的多級注漿控制器，多級注漿控制器由分流器、分別依次設(shè)在多條注漿管 路上的控制閥、壓力表、流量表組成。 所述的多條注漿管路為3 9個(gè)；所述的大直徑的注漿管的內(nèi)徑約為50mm。
有益效果本發(fā)明針對層狀巖體內(nèi)開挖巷道圍巖受剪切破壞通常出現(xiàn)X型共軛裂 隙，幫頂不同區(qū)域新生裂隙和巖層層理貫通后形成的主導(dǎo)滲流通道不同的特征，設(shè)計(jì)能夠 覆蓋主導(dǎo)裂隙的梅花形注漿孔布置方式，使?jié){液擴(kuò)散半徑相互重疊，充分加固破碎圍巖，改 變了以往漿液只能向優(yōu)勢方向擴(kuò)散的情況；二是采用大流量電動(dòng)注漿泵，替代原小流量風(fēng) 動(dòng)注漿泵，注漿流量為原有工藝的4 5倍以上；三是采用多級注漿控制器，通過分流器同 時(shí)對3 9條注漿管實(shí)施連續(xù)注漿，實(shí)現(xiàn)了一泵多孔大流量同時(shí)注漿；四是在每條注漿管路 上都裝有壓力表、流量表和控制閥，對各條注漿管路分別進(jìn)行控制，分別對不同時(shí)間內(nèi)完成 注漿的各注漿管路進(jìn)行下一循環(huán)的注漿，大大提高了注漿的速度和效果。本發(fā)明一泵多孔 同時(shí)注漿及連續(xù)作業(yè)，將注漿速度提高3 9倍以上，并對各個(gè)注漿管路實(shí)現(xiàn)即時(shí)控制，改 進(jìn)注漿孔的布置方式，提高注漿質(zhì)量，保證巷道注漿支護(hù)效果。全斷面掘進(jìn)月進(jìn)度80m，比原 U型鋼全封閉支護(hù)月進(jìn)度提高20m，支護(hù)效果良好，巷道基本無變形。


圖1是本發(fā)明的梅花形注漿孔布置示意圖。 圖2是本發(fā)明的注漿系統(tǒng)示意圖。 圖3是本發(fā)明的多級注漿控制器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1-注漿孔，2-漿液擴(kuò)散重疊部分，3-漿液擴(kuò)散區(qū)域，c-注漿孔間距，p-注漿 孔排距，r-漿液擴(kuò)散半徑，4-攪拌機(jī)，5-儲液攪拌機(jī)，6-注漿泵，7-大直徑注漿管，8-多級 注漿控制器，9-注漿管路，10-注漿錨桿，8-1-分流器，8-2-控制閥，8-3-壓力表，8-4-流量表。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的多孔并聯(lián)注漿方法首先對施工巷道的圍巖破壞及裂隙發(fā)育情況進(jìn)行觀 測和現(xiàn)場調(diào)研，選擇破壞程度相近的區(qū)域布置泵站；根據(jù)巷道圍巖破壞及裂隙發(fā)育情況確 定巷道兩幫或巷道頂?shù)鬃{孔的位置，注漿孔的位置確定滿足注漿孔的間距c《漿液的擴(kuò) 散半徑r、注漿孔的排距p《漿液的擴(kuò)散半徑r，漿液擴(kuò)散半徑r通過試驗(yàn)初期現(xiàn)場測試確 定，約為0. 6 2. Om。按照梅花形布孔方式布置注漿孔1，注漿孔間距、排距應(yīng)小于漿液擴(kuò)散 半徑r，使?jié){液擴(kuò)散區(qū)域3有重疊部分2，如圖l所示。然后分別在巷道兩幫或巷道頂?shù)装凑?梅花形布孔方式在確定的注漿孔位置實(shí)施多個(gè)鉆孔，鉆孔的深度h ^深表比為0. 2的圍巖 深度s ;深表比為0. 2的圍巖深度s是指巷道內(nèi)部圍巖位移量衰減為巷道表面位移量20% 的圍巖深度，該深度值在試驗(yàn)初期通過多點(diǎn)位移計(jì)測量確定，同時(shí)可參考鉆孔窺視結(jié)果，一 般為2 5m。在施工好的多個(gè)注漿孔內(nèi)分別安裝注漿錨桿IO，然后用快硬水泥或封孔器封 孔，封孔的深度^ > 300mm ;之后，選用流量^ 52L/min的電動(dòng)注槳泵6，通過連接電動(dòng)注槳 泵6的大直徑注漿管7、經(jīng)多級注漿控制器8將配制好的漿液同時(shí)經(jīng)由連接在其上的多根注 漿管路9、和分別與多根注漿管路9相連的各注漿錨桿IO注入鉆孔內(nèi)，實(shí)施多孔并聯(lián)注漿；在實(shí)施注漿的過程中，通過觀測多級注漿控制器8上的注漿流量表8-4與壓力表8-3的數(shù)據(jù)，分別撐握各注漿管路9注入漿液的流量與壓力，當(dāng)其中一孔漿液不再流動(dòng)時(shí)，且壓力表8-3顯示的注漿壓力達(dá)到2MPa以上時(shí)，關(guān)閉該管路的控制閥8-2，將該注漿管路9取下連接到下一個(gè)注漿錨桿上，實(shí)施下一個(gè)注漿孔的注漿，依次循環(huán)，分別切換各注漿管路9，實(shí)現(xiàn)多孔并聯(lián)注漿。 具體實(shí)施步驟如下 1、測試圍巖破壞及裂隙發(fā)育情況。在巷道兩幫及頂?shù)追謩e施工深度5 10m、直徑45mm左右的鉆孔，將礦用鉆孔窺視儀的窺視鏡頭深入鉆孔進(jìn)行觀測，探明裂隙發(fā)育程度及深度； 2、根據(jù)巷道圍巖破壞及裂隙發(fā)育情況，確定注漿孔1的間距c、注漿孔1的排距p和深度h。 注漿孔間排距用下式確定
c《r， p《r
其中，c為注漿孔間距；
p為注漿孔的排距； r為漿液擴(kuò)散半徑，具體數(shù)值通過試驗(yàn)初期現(xiàn)場測試確定， 一般為0. 6 2. Om。
注漿孔深度用下式確定
h > s 其中，h為注漿孔深度； s為深表比為0. 2的圍巖深度，該深度值在試驗(yàn)初期通過多點(diǎn)位移計(jì)測量確定，同時(shí)可參考鉆孔窺視結(jié)果，s —般為2 5m ;深表比是指巷道某一深度的圍巖的徑向位移量與巷道周邊徑向位移量的比值； 3、布置注漿站。為保證快速連續(xù)作業(yè)，需使用一臺注漿泵和兩臺攪拌機(jī)(一臺攪拌機(jī)4， 一臺儲液攪拌機(jī)5);注漿泵6的型號為ZBSB-52-8/10-15，最大排量52L/min，額定壓力10MPa ;攪拌機(jī)4與儲液攪拌機(jī)5的型號JB-1000 ;攪拌機(jī)4、儲液攪拌機(jī)5及注漿泵6布置在巷道同側(cè)，距離在5m以內(nèi)，注槳泵6距離注槳孔1距離控制在30m以內(nèi)；
4、按照梅花形布孔方式布置多個(gè)注漿孔1，注漿孔按組次劃分，每組注漿孔應(yīng)位于圍巖裂隙發(fā)育程度類似的巷道的相同位置(即底板、幫部或頂板選其一，不可混注)，注漿時(shí)同組注漿孔可同時(shí)注漿或依次邁步式注漿； 5、在確定的注漿孔位置施工注漿孔l，安裝多個(gè)注漿錨桿IO，使用快硬水泥或封孔器封孔，封孔深度^ > 300mm ; 6、通過多個(gè)注漿管路9連接各注漿錨桿10，注漿管路9經(jīng)由多級注漿控制器8、大直徑注漿管7與注漿泵6相連；調(diào)整注漿泵6的終壓為3MPa，開啟注漿泵6進(jìn)行注漿， 一次注漿可同時(shí)注3 9個(gè)鉆孔；注漿過程中，通過多級注漿控制器8上的壓力表8-3和流量表8-4掌握各個(gè)注漿管路9的流量與壓力，當(dāng)其中一孔漿液不再流動(dòng)、且壓力表8-3顯示的注漿壓力達(dá)到2MPa以上時(shí)，關(guān)閉該孔控制閥8-2，將此注漿管路9連接到下一個(gè)新的注漿錨桿上，繼續(xù)注漿，依此類推，在不停泵和攪拌機(jī)的狀態(tài)下，將注漿管路9不斷邁步式前移，實(shí)現(xiàn)連續(xù)同時(shí)對多個(gè)注漿孔的注漿，直至該區(qū)域所有注漿孔都注完為止。 本發(fā)明用于上述方法的多孔并聯(lián)注漿裝置，主要由攪拌機(jī)4、儲液攪拌機(jī)5、注漿
5泵6、大直徑的注漿管7、多級注漿控制器8和多條注漿管路9構(gòu)成，其中攪拌機(jī)4與儲液攪 拌機(jī)5相連，注漿泵6與儲液攪拌機(jī)5相連；采用注漿泵6的流量^ 52L/min為大流量注 漿泵；多條注漿管路9為3 9個(gè)；大直徑的注漿管7的內(nèi)徑約為50mm。大流量的注漿泵 6經(jīng)大直徑的注漿管7連接有控制多條注漿管路9的多級注漿控制器8，多級注漿控制器8 由分流器8-l、分別依次設(shè)在多條注漿管路9上的控制閥8-2、壓力表8-3、流量表8-4組成。 大直徑注漿管路7經(jīng)過多級注漿控制器8分為多條注漿管路9提供漿液，多級注漿控制器8 可分別對各條注漿管路9進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，通過多條注漿管路9分別連接多個(gè)按間排 距梅花形布孔設(shè)置的注漿錨桿10，同時(shí)對多個(gè)注漿孔實(shí)施注漿。
權(quán)利要求
一種用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法，其特征是步驟一、首先根據(jù)巷道圍巖破壞及裂隙發(fā)育情況確定巷道兩幫或巷道頂?shù)鬃{孔的位置，注漿孔的位置確定滿足注漿孔的間距c≤漿液的擴(kuò)散半徑r、注漿孔的排距p≤漿液的擴(kuò)散半徑r；步驟二、然后分別在巷道兩幫或巷道頂?shù)装凑彰坊ㄐ尾伎追绞皆诖_定的注漿孔位置實(shí)施多個(gè)鉆孔，鉆孔的深度h≥深表比為0.2的圍巖深度s；步驟三、在施工好的多個(gè)注漿孔內(nèi)分別安裝注漿錨桿(10)，然后用快硬水泥或封孔器封孔，封孔的深度h1≥300mm；步驟四、選用流量≥52L/min的電動(dòng)注漿泵(6)，通過連接電動(dòng)注漿泵(6)的大直徑注漿管(7)、經(jīng)多級注漿控制器(8)將配制好的漿液同時(shí)經(jīng)由連接在其上的多條注漿管路(9)、和分別與多條注漿管路(9)相連的各注漿錨桿(10)注入鉆孔內(nèi)，實(shí)施多孔并聯(lián)注漿；步驟五、在實(shí)施注漿的過程中，通過觀測多級注漿控制器(8)上的各注漿流量表(8-4)與壓力表(8-3)的數(shù)據(jù)，分別觀測各注漿管路(9)注入漿液的流量與壓力，當(dāng)其中一孔漿液不再流動(dòng)時(shí)，且壓力表(8-3)顯示的注漿壓力達(dá)到2MPa以上時(shí)，關(guān)閉該管路的控制閥(8-2)，將該注漿管路(9)取下連接到下一個(gè)注漿錨桿(10)實(shí)施下一注漿孔的注漿，依次循環(huán)，分別切換各注漿管路(9)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)同時(shí)對多個(gè)注漿孔的注漿，直至該區(qū)域所有注漿孔都注完為止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法，其特征是所 述的漿液擴(kuò)散半徑r通過試驗(yàn)初期現(xiàn)場測試確定，約為0. 6 2. 0m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法，其特征是所 述的深表比為0. 2的圍巖深度s約為2 5m。
4. 一種用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法的裝置，包括攪拌機(jī)(4)、儲液攪 拌機(jī)(5)、注槳泵(6)、注槳管路(9)，其特征是所述注槳泵(6)的流量^ 52L/min，注槳泵 (6)經(jīng)大直徑的注漿管(7)連接有控制多條注漿管路(9)的多級注漿控制器(8)，多級注 漿控制器(8)由分流器(8-l)、分別依次設(shè)在多條注漿管路(9)上的控制閥(8-2)、壓力表 (8-3)、流量表(8-4)組成。
5.<image>image see original document page 2</image>
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿裝置，其特征是所 述的多條注漿管路(9)為3 9個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿裝置，其特征是所 述的大直徑的注槳管(7)的內(nèi)徑約為50mm。
全文摘要
一種用于巷道軟弱圍巖加固的多孔并聯(lián)注漿方法及裝置，按梅花形布置注漿孔的孔位，采用大流量(≥52L/min)的電動(dòng)注漿泵、大直徑的注漿管，通過多級分流控制器，連接3～9條注漿管路；各注漿管路上均安裝有壓力表、控制閥、流量表實(shí)時(shí)控制注漿孔的壓力和流量；選擇巷道某一區(qū)域內(nèi)底板、幫部或頂板破壞及裂隙發(fā)育程度類似的相同位置施工多個(gè)注漿孔，并安裝注漿錨桿；通過多個(gè)注漿管路連接多個(gè)注漿錨桿，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對多個(gè)注漿孔的注漿，當(dāng)其中一孔漿液不再流動(dòng)時(shí)，且注漿壓力達(dá)到2MPa以上時(shí)，停止該注漿孔的注漿，將該注漿管路連接到下一注漿錨桿上，實(shí)施下一個(gè)注漿孔的注漿，直至該區(qū)域的注漿孔都注完為止。注漿速度提高3～9倍以上，大大提高了圍巖自身承載能力。
文檔編號E21D20/02GK101749030SQ200910216959
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者丁允杰, 倪建明, 張農(nóng), 李桂臣, 韓昌良 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)