膠管33連接連接件34,高壓膠管33采用2寸兩層鋼絲高壓膠管,高壓膠管33數量為若干,高壓膠管33之間通過高壓膠管接頭連接,可以鋪設到注漿鉆孔處。連接件34連接注漿鋼管35,注漿鋼管35通過注漿鉆孔深入采空區巖層,注漿鋼管35的端部螺紋連接有止漿塞36。洗孔泥漿泵42采用BW250型泥漿泵,在靠近洗孔泥漿泵42出漿口的高壓膠管33上安裝有流量計,以實時監控水流量。
[0041]連接件34包括兩個串接的三通341,其中一個三通的一端連接高壓膠管33,另一端通過壓力表緩沖器342連接有壓力表343 ;另一個三通的一端連接注漿鋼管35,另一端連接有截止閥344。注漿鋼管35數量若干,注漿鋼管35之間通過螺紋連接,可以深入鋪設到采空區內部。
[0042]初注裝置包括初注泥漿泵21和混凝土輸送泵23,初注泥漿泵21額定工作能力應與混凝土輸送泵23額定工作能力相匹配,且優先立式泥漿泵。初注泥漿泵21安裝在攪拌池17 —側,初注泥漿泵21通過供料管22連接混凝土輸送泵23,混凝土輸送泵23的料斗上懸置有第二皮帶傳送機27,第二皮帶輸送機27安裝有第二下料斗28,第二下料斗28內有骨料210 ;混凝土輸送泵23的料斗通過混凝土輸送泵管24連接鋼管26,混凝土輸送泵管24之間通過高壓關卡連接,從制漿站鋪設至采空區。鋼管26采用DN65鍍鋅管,數量為若干,鋼管26之間通過螺紋連接。鋼管26最底端應放至所需治理采空區冒落帶4范圍內,以防止骨料阻塞裂隙帶3裂隙和保證初注完成后止漿塞36可下置至所治理采空區頂板完整基巖2。最下端一節鋼管26的端部為楔形,以便于鋼管26在注漿鉆孔6內向下運動。
[0043]骨料210選用顆粒粒徑小于3mm的石肩;骨料210經第二裝載機29鉆運至第二下料斗28中;第二下料斗28下部安裝有攪拌裝置,以防止骨料210堵在出料口 ;第二皮帶輸送機27安裝有變頻調速器,由其控制轉速。
[0044]復注裝置包括復注泥漿泵32,復注泥漿泵32的進漿口通過進料管31連接攪拌池17,進料管31采用3寸夾布耐壓膠管。復注泥漿泵32的出漿口通過高壓膠管33連接注漿鋼管35。高壓膠管33采用2寸兩層鋼絲高壓膠管,其一端與復注泥漿泵32的出漿口通過螺紋連接,另一端與連接件34通過螺紋連接。復注泥漿泵32采用BW250型泥漿泵,在靠近復注泥漿泵32出漿口的高壓膠管33上安裝有流量計。
[0045]漿液面控制裝置7包括控制電路和線纜盤72,控制電路連接有注漿工作電路并控制注漿工作電路,控制電路包括升壓電路713、探頭79和繼電器715,探頭79用于檢測漿液面的高度,探頭79串聯在升壓電路713和繼電器715之間;升壓電路713連接有電源712,升壓電路713和電源712封裝在線纜盤72內,線纜盤72上纏繞有兩芯導線711,兩芯導線711連接探頭79。
[0046]探頭79包括探頭帽792、探頭主體794、探頭殼799,探頭主體794為圓筒結構,探頭主體794的上部和下部均有外螺紋,探頭帽792螺旋連接在探頭主體794上部,探頭殼799通過螺紋連接在探頭主體794的下部;探頭主體794上部固定有絕緣體7912,絕緣體7912內沿其軸線平行間隔布置有第一電極793和第二電極7911,第一電極793和第二電極7911的下端懸置有金屬導片795,金屬導片795固定連接有傳動桿798,傳動桿798的上部通過限位板796卡接在探頭主體794的下部,通過限位板796限位,傳動桿798的下部深入探頭殼799,探頭殼799內置有浮體7910,浮體7910與傳動桿798通過螺紋連接。探頭帽792的頂部設有吊環791,吊環791用于與外部鋼絲繩710連接。
[0047]用于采空區注漿漿液面控制裝置7的探頭79放置于預定位置,當漿液面上升到預定位置時,浮體7910在漿液給予的浮力作用下上升,浮體7910推動傳動桿798、傳動桿798帶動金屬導片795,最終金屬導片795將兩個電極連通,控制電路導通,通過繼電器切斷注漿工作電路,及時準確控制漿液面位置,且漿液面控制裝置7的探頭79結構合理,便于野外維護,體積小,結構緊湊可以適應鉆孔內狹小空間。
[0048]線纜盤72上設有多個插座75,多個插座75并聯在升壓電路713和探頭之間,插座75用于連接繼電器715和警示燈714,繼電器715通過插座75接入控制電路。線纜盤72通過通心桿77連接在固定支架71上,固定支架71上部設有提手,以方便移動。線纜盤72的側部通過側板固定螺絲76連接有側板73,側板73上開有插座75的插孔、電源712的電池倉74。線纜盤72上設有搖把78,搖把78用于轉動線纜盤72。
[0049]該系統的使用過程為:組裝好初注裝置后,將初注裝置的鋼管連同漿液面控制裝置的探頭一同下至預定位置,對采空區進行初注,當漿液面達到預定位置時自動停止注漿,將初注裝置從注漿鉆孔內拆除,安裝復注裝置,對采空區再進行復注加壓注漿,直至達到終孔標準停止注漿,并用純水泥漿封死注漿鉆孔。
[0050]將探頭固定在鋼管上,一同下放置預定位置,并將繼電器、警示燈通過插座與線纜盤相連,注漿過程中漿液面上升,當漿液面上升到預定位置時,浮體在漿液給予的浮力作用下上升,浮體推動傳動桿、傳動桿帶動金屬導片,最終金屬導片將兩個電極連通,導通控制電路,繼電器切斷注漿工作電路電源,這樣可以及時、準確控制漿液面位置;并且警示燈亮起,可以提醒施工人員及時調整制漿進度,以防止漿液“供大于求”。
[0051]實施例1
[0052]治理范圍內僅分布一層采空區,其開采前煤層厚1.5m,埋深80m,開采后冒落帶高度為8m,裂隙帶高度為15m;第四系厚度為10m,其下部全部為基巖。對此決定采用“一次成孔、全孔注漿”工藝,具體步驟如下:
[0053](I)施工注漿鉆孔。其包括定點、安裝鉆機、成孔三個步驟:
[0054]①定點。采用RTK (實時動態載波相位差分技術)按照鉆孔設計坐標實地放樣,誤差不得超過10cm。
[0055]②安裝鉆機。根據放樣孔位,平整施工平臺、潛孔錘鉆機到位并安設好。
[0056]③成孔。利用潛孔錘鉆機鉆進,開孔采用Φ 140mm潛孔錘鉆頭開孔,以Φ 140mm鉆進15m后下Φ 133 X 4無縫鋼管,并用水泥砂漿固管護壁,為縮短凝結時間和施工周期,在水泥砂漿中加入了水泥重量5%的水玻璃,待孔口管固結后進行壓水試驗,其最大壓力不低于3MPa,保證不竄漿。隨后換Φ115πιπι潛孔錘鉆頭繼續鉆進,再向下鉆進68.5m終孔。其中每50m糾正一次孔斜,要求終孔孔斜小于1°。鉆孔施工過程中詳細記錄“掉鉆”、“進尺快”、“不返風”等異常情況。
[0057](2)制漿。根據漿液配比調節螺旋給料機12和第一皮帶輸送機18的變頻調速器及第一供水管15上流量控制閥配制出滿足要求的純水泥漿和純粉煤灰漿,然后將純水泥漿和純粉煤灰漿經出漿管16輸送至攪拌池17進行二級攪拌,最終制出滿足配比的漿液。漿液可分為三級,分別為第一級漿液(水泥:粉煤灰=4: 6、水固比=1.2: 1)、第二級漿液(水泥:粉煤灰=4: 6、水固比=I: I)和第三級漿液(水泥:粉煤灰=4: 6、水固比=0.8: I) ο工作人員可以通過流量計和流量控制閥控制制楽濃度配比。
[0058](3)洗孔。將止漿塞36下放至采空區上部完整基巖(其中地表以下注漿鋼管35的長度為25m),通過洗孔裝置對該注漿段進行洗孔,沖洗壓力為IMPa,沖洗時間為lOmin。當流量大于lOOL/min時,可停止沖洗,起拔洗孔裝置。
[0059](4)注漿。有初注和復注兩個過程,具體如下:
[0060]①初注。將鋼管26與漿液面控制裝置7的探頭79 —同下至預定位置(其中,地表以下鋼管26的長度為75m),利用初注裝置向采空區先泵送5m3的第一級漿液、再泵送5m3的第二級漿液、最后泵送第三級漿液,當總注漿量達到30m3時,按骨料:漿液的體積比為I: 5向漿液中添加骨料。當漿液面達到漿液面控制裝置7的探頭79所在位置時,漿液面控制裝置工作,控制電路導通,自動切斷混凝土輸送泵電源,初注工序完成,起拔鋼管,進入復注工序。
[0061]其中骨料添加方法為:骨料210經第二裝載機29轉運至第二下料斗28中,后經第二皮帶輸送機27均勻輸送至混凝土輸送泵23的料斗中,骨料210與漿液經混凝土輸送泵23自有攪拌裝置攪拌均勻后,經混凝土輸送泵23泵送至采空區,可調節第二皮帶輸送機27的變頻調速器,控制骨料添加比例。
[0062]②復注。將止漿塞36下至所治理采空區上部頂板完整基巖段(其中地表以下注漿鋼管35的長度為25m),利用復注裝置將第三級漿液注入采空區空隙,當孔口注漿壓力達到2MPa,且流量小于70L/min后開始計時,持壓15min后停止注漿;待孔口壓力歸零后起拔復注裝置。
[0063](5)封孔。用水固比1: 2的純水泥漿封孔至地表。
[0064]實施例2
[0065]治理范圍內分布兩層采空區,其中開采前第一層煤厚1.0m,埋深50m,開采后冒落帶高度為5m,裂隙帶高度為7m ;開采前第二層煤厚1.5m,埋深120m,開采后冒落帶高度為8m,裂隙帶高度為15m ;該處第四系厚度為10m,其下部全部為基巖。對此決定采用“一次成孔、上行式分段注漿