一種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管防治淤堵裝置及方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種注漿管防止淤堵裝置及方法，，尤其涉及一種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管防治淤堵裝置及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]我國華北型煤田普遍受底板承壓水害威脅，針對這一類水害多采用底板注漿進行水害防治。而底板注漿目前最常采用的是地表制漿、井下注漿的工藝，這種工藝注漿效率高、地面制漿易實施、注漿存在天然壓力，但注漿管路鋪設(shè)距離較長、管路容易淤堵。特別是粘土漿液，粘土漿液易在管路發(fā)生小的沉淀，小的沉淀后造成漿液動力下降，最終造成注漿管路淤堵無法繼續(xù)實施注漿。且管路由于需要耐高壓，必須采用鋼管，其造價較高，不適宜經(jīng)常更換，因此需要進行使用后的管路清淤。針對煤礦注漿管路淤堵問題，目前最多采用的方法是人工清淤或者采用氣動鉆機疏通，其中主要的存在問題有:
[0003]I)煤礦底板注漿管路長度巨大，人工清淤勞動強度高、效率低、費時費力，效果不佳。
[0004]2)氣動鉆機為機械式疏通，對注漿材料為水泥的注漿管路淤堵清理效果較好，而粘土注漿管路中附著在管壁的主要是粘土，鉆頭通過時易使得粘土變形但進一步貼緊管壁，淤堵清理不干凈，且對管路有一定的損傷，在損傷處粘土漿液下次使用時易發(fā)生二次淤堵。
[0005]3)氣動鉆機從鉆頭進行點狀噴水，但粘土注漿管路淤堵往往是整個管路內(nèi)大面積、多方位附著粘土，因此清淤效果不佳。
[0006]4)無論是人工還是氣動鉆機疏通對淤堵嚴重的區(qū)域，反復(fù)清理效果仍然不佳?！?br/>【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明為了解決上述問題，提供一種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管防治淤堵裝置及方法，本發(fā)明簡單易實施且清除效果顯著、對注漿管磨損小、人工勞動強度低。
[0008]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管清理淤堵裝置，包括設(shè)置在注漿鋼管的兩端的進管密封塞和進水密封塞，所述進水密封塞的中心貫通有進水管，進管密封塞上貫通有鋼柱，所述鋼柱伸入到注漿鋼管內(nèi)部，且鋼柱在注漿鋼管內(nèi)部的自由端設(shè)置有鋼片。
[0010]所述鋼柱上進一步連接有多個轉(zhuǎn)盤，多個轉(zhuǎn)盤以鋼柱為圓心對稱分布；所述轉(zhuǎn)盤位于鋼片與進管密封塞之間，相鄰轉(zhuǎn)盤之間的夾角為80?100°。
[0011]所述注漿鋼管的外周設(shè)置有多個固定夾，用以將注漿鋼管固定在煤礦巷道上或固定架上。
[0012]—種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管清理淤堵方法，包括以下步驟:
[0013](I)軟化處理:從進水密封塞的一端向注漿鋼管內(nèi)加入軟化劑，使得軟化劑浸滿整個淤堵管路，保持一段時間后，排出軟化劑；
[0014](2)清理:使用進管密封塞上貫通的鋼柱從淤堵的注漿管路一端推向另一端，利用鋼柱端頭的鋼片將軟化后的大部分淤堵清理掉，然后再另一端加水，使得注漿鋼管內(nèi)充滿水，最后在驅(qū)動力作用下，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生水對流，轉(zhuǎn)盤自一端推向另一端，再拉回。
[0015]所述注漿鋼管的內(nèi)壁上涂覆有環(huán)氧樹脂涂層，該環(huán)氧樹脂涂層的環(huán)氧值小于
0.25ο
[0016]所述軟化劑為濃度為0.1?0.5mol/L的氨基磺酸溶液。
[0017]所述清理淤堵方法進一步包括步驟(3):全面清理:將拔出進管密封塞和進水密封塞的注漿鋼管的一端放入沉淀池，另外一端塞入壓縮橡膠球，該壓縮橡膠球在常態(tài)下的外徑大于注漿鋼管的內(nèi)徑，使用水栗加壓推動橡膠球沿注漿鋼管移動至沉淀池。
[0018]—種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管防治淤堵方法，淤堵清理方法采用前述的淤堵清理方法，防治淤堵方法進一步包括淤堵監(jiān)測方法，具體為:在注漿管管路上安裝有多個壓力表，每個壓力表用以檢測該點的漿液壓力；在注漿系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，相鄰壓力表的壓力差減少25%以上，則判斷管路在兩壓力表之間存在顯著淤堵，否則認為無顯著淤堵；在淤堵處超過3處，或I處壓力差減少50%以上，則需對淤堵處進行清理。
[0019]整個注漿管路是由多根鋼管連接而成的，對需要清理的淤堵段，將對應(yīng)的鋼管拆卸下來，采用權(quán)利要求1-5中任意一項的清理淤堵裝置對淤堵進行處理。
[0020]在注漿管路存在上坡或轉(zhuǎn)彎的部分時，應(yīng)當(dāng)增加壓力表，該壓力表安裝在上坡段或轉(zhuǎn)彎段與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明在淤堵的注漿鋼管的兩端分別設(shè)置有進管密封塞和進水密封塞，所述進水密封塞的中心貫通有進水管，進管密封塞上貫通有鋼柱，所述鋼柱伸入到注漿鋼管內(nèi)部，且鋼柱在注漿鋼管內(nèi)部的端頭設(shè)置有鋼片。這樣，清除淤堵時，首先向注漿鋼管內(nèi)加入軟化劑，使得軟化劑浸滿整個淤堵管路，保持一段時間后，排出軟化劑；接著，使用鋼柱從淤堵的注漿管路一端推向另一端，利用鋼柱端頭的鋼片將軟化后的大部分淤堵清理掉，然后再在另一端加水，使得注漿鋼管內(nèi)充滿水，最后在驅(qū)動力作用下，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生水對流，轉(zhuǎn)盤自一端推向另一端，再拉回。如此，通過多方面協(xié)同作用，本發(fā)明對注漿鋼管內(nèi)的淤堵可以實現(xiàn)較好的清理，不易發(fā)生二次淤堵，且實施簡單、易操作。
【【附圖說明】】
[0021]圖1是:本發(fā)明的流程圖；
[0022]圖2是:本發(fā)明的清淤裝置示意圖；
[0023]圖中:1、淤堵的注漿鋼管；2、固定夾；3、鋼柱；4、剛片；5、進管密封塞；6、進水密封塞；7、進水管；8、進水閥；9、轉(zhuǎn)盤；10、儲能電池。
【【具體實施方式】】
[0024]如圖1所示，一種用于煤礦底板粘土注漿的注漿管防治淤堵方法，包括下述步驟:
[0025]步驟一:粘土注漿管防堵預(yù)處理。在所有粘土注漿管內(nèi)圈涂上環(huán)氧樹脂涂層，用于減少漿液和注漿管的摩擦力，同時減少注漿管的腐蝕和磨損，從而預(yù)防注漿管淤堵的大量發(fā)生。
[0026]其中環(huán)氧樹脂涂層為低環(huán)氧值(環(huán)氧值小于0.25)環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂涂層有耐酸性(常溫下不與氨基磺酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng))、耐磨性(連續(xù)3次煤層底板注漿工程，粘土漿對涂層的粘著磨損、氨基磺酸對涂層的腐蝕磨損和水對流對涂層的疲勞磨損的綜合不會造成管路的10%以上長度的涂層脫落)和耐高壓性(高壓為P時，能保持涂層的潤滑性和對管路的粘結(jié)性)。
[0027]P = max ( P gh，2ρ^
[0028]P是所注粘土漿液密度，可通過取樣測試獲?。籫重力加速度；h地面注漿站和注漿管路最低點的高差，可通過兩點標(biāo)高差得到；Pl是底板注漿含水層的最大靜水壓力，注漿鉆孔實施過程中實測獲得；P是注漿管路實際承受的最大壓力，為P gh和2倍P1的最大值。
[0029]步驟二:粘土注漿管淤堵監(jiān)測。將注漿管管路上安裝一組壓力表，用于檢測該點的漿液壓力，其中相鄰壓力表的間距一般100?300m，但在管路上坡處、轉(zhuǎn)彎處需要在原有間距的基礎(chǔ)上加密I個壓力表，該壓力表位于上坡段或轉(zhuǎn)彎段。在注漿系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，相鄰的壓力表的壓力差P2減少25%以上則判斷管路在兩壓力表之間存在顯著的淤堵，否則認為無顯著淤堵。在淤堵處超過3處，或I處壓力差減少50%以上，則需對淤堵處進行清理。
[0030]步驟三:粘土注漿管淤堵軟化處理。整個注漿管路是由每根3?5m的鋼管連接而成的，對需要清理的淤堵段，將對應(yīng)的鋼管拆卸下來，采用圖2所示的清淤裝置對淤堵進行軟化處理。
[0031]如圖2所示的清淤裝置，淤堵的注漿鋼管I外圈每I?3m上連接有I個固定夾2。淤堵的注漿管路I兩端分別配有可拔出、塞入的進管密封塞5和進水密封塞6。進水密封塞6中心有貫通的進水管7，進水管7的另一端連接有進水閥8。進管密封塞5上貫通有鋼柱3，鋼柱3在淤堵的注漿管路I的內(nèi)的端頭連接有鋼片4，其后連接有配有儲能電池10的4個轉(zhuǎn)盤9，4個轉(zhuǎn)盤9關(guān)于鋼柱3對稱分布，相鄰的轉(zhuǎn)盤9呈80°?100°夾角。實施轉(zhuǎn)盤9位于鋼片4與進管密封塞5之間。
[0032]淤堵軟化處理的步驟如下:淤堵的注漿鋼管I兩端分別加進管密封塞5和進水塞密封6，其中進水密封塞6留有注入溶液的孔，從該端加入軟化劑，軟化劑為濃度0.1?
0.5mol/L的氨基磺酸溶液，使得軟化劑浸滿整個淤堵管路，然后關(guān)閉注入溶液的孔上的進水閥8，并保持管路浸泡軟化劑1min以上，最后打開進管密封塞5和進水塞密封6，放出氨基磺酸溶液。
[0033]步驟四:粘土注漿管路附著的粘土剝離。采用圖2所示的清淤裝置對軟化后的注漿管進行附著的粘土進行剝離。
[0034]粘土注漿管路附著的粘土剝離的方法如下:首先，將軟化處理后的淤堵的注漿鋼管I使用管外的固定夾2水平固定在煤礦巷道上或其他固定架上。接著，將淤堵的注漿鋼管I加上進管密封塞5，并使用進管密封塞5上貫通的鋼柱3從淤堵的注漿管路I的一端推向另一端，利用鋼柱3端頭的鋼片4將軟化的大量淤堵清理掉；然后，在淤堵的注漿鋼管I的另一端加上進水密封塞6，打開進水閥8，通過進水管7將淤堵的注漿鋼管I加滿水。最后，儲能電池10帶動的4個方向產(chǎn)生對流的轉(zhuǎn)盤9，轉(zhuǎn)盤沿淤堵的注漿鋼管I的中心以I?10m/min從一端推至另外一端，并以相同的速度拉回，拉回后將進管密封塞5(包含鋼柱3、剛片4、轉(zhuǎn)盤9及儲能電池10)和進水密封塞6 (包含進水管7和進水閥8)拔出。
[0035]步驟五:注漿管路全面清理。將拔出進管密封塞5和進水密封塞6的注漿鋼管I的一端放入沉淀池，另外一端塞入一個直徑大于注漿管路2%?5%的可壓縮變形的橡膠球，并使用水栗加壓推動橡膠球沿淤堵的注漿管內(nèi)快速移動至沉淀池。其中，水壓保持0.05MPa以上。
[0036]也可以將多個步驟四處理后的注漿管鋼管I (總小于200m)連接后，利用橡膠球一次性清理，但水壓保持在0.1