一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法与流程

本发明涉及煤矿开采，尤其涉及一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法。

背景技术：

1、在煤矿中，通常使用敞开式tbm进行岩石巷道的掘进，这种类型的tbm通过撑靴撑紧巷道岩壁形成的摩擦力提供推进反力。

2、然而，煤矿中广泛地分布有破碎地层，在这种条件下，tbm撑靴无法达到有效撑紧力，从而tbm无法正常掘进，通常需要对破碎巷帮进行注浆加固，而现有注浆加固的操作方式，是先钻孔，之后将混凝土浆液导入钻孔内，待浆液凝固带动加固破碎巷帮的目的，但是现有使用的注浆装置，只能由钻孔外向钻孔内进行注浆，导致浆液填充不够充实，钻孔内与凝固的浆液之间存在的空隙，影响注浆加固质量。

3、因此，现在研发了一种能够钻孔内浆液填补充实减少钻孔内的空隙，提高破碎巷帮加固质量的掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法。

技术实现思路

1、为了克服现有使用的注浆装置，只能由钻孔外向钻孔内进行注浆，导致浆液填充不够充实，钻孔内与凝固的浆液之间存在的空隙，影响注浆加固质量的缺点，本发明提供一种能够钻孔内浆液填补充实减少钻孔内的空隙，提高破碎巷帮加固质量的掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法。

2、技术方案：一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，包括有连接管、注浆管、推进机构和注浆机构，连接管前侧连接有注浆管，注浆管前部开有多个注浆孔，连接管上设有推进机构，连接管后侧设有注浆机构。

3、此外，特别优选的是，推进机构包括有支撑架、转动调节器、调节架和推进器，连接管下方设置有支撑架，支撑架顶部连接有转动调节器，转动调节器上转动式连接有调节架，调节架上部转动式连接有推进器，连接管穿过推进器，转动调节器控制调节带动推进器转动，推进器在调节上部旋转，控制连接管位置，使得连接管移动调节注浆管插入角度。

4、此外，特别优选的是，注浆机构包括有密封套、转动筒、注浆接头和锁定组件，连接管左侧连接有密封套，密封套上转动式连接有转动筒，转动筒上连接有注浆接头，转动筒左右两部后侧均设有锁定组件，通过注浆接头外接注浆装置，将浆液通过注浆接头导入到连接管内，通过连接管上的注浆管导出，对破碎巷帮进行注浆加固。

5、此外，特别优选的是，锁定组件包括有导向块、弹簧和压杆，转动筒左右两部后侧均连接有导向块，导向块上均滑动式连接有压杆，压杆均与相邻的导向块之间连接有弹簧。

6、此外，特别优选的是，还包括有防堵机构，防堵机构包括有固定环、弹性绳、防堵套和翻转板，注浆管前部连接有固定环，固定环前侧连接有多个弹性绳，弹性绳前侧之间连接有防堵套，防堵套前侧转动式连接有翻转板，浆液泵出时挤压防堵套牵拉弹性绳，当弹性绳牵拉到极限之后，浆液推动翻转板转动，通过翻转板导出。

7、此外，特别优选的是，翻转板转动轴点偏上。

8、此外，特别优选的是，还包括有封堵机构，封堵机构包括有固定架、封堵胶囊、活动座和拉绳，注浆管前部连接有固定架，固定架上设有封堵胶囊，封堵胶囊后部连接有活动座，活动座与注浆管滑动式连接，护垫座与防堵套之间连接有多个拉绳，拉绳均穿过封堵胶囊，注浆时封堵套滑动通过拉绳牵拉活动座，使得护垫座滑动压缩封堵胶囊，使得封堵胶囊中部膨胀封堵注浆钻孔，停止注浆后封堵胶囊复原配合弹性绳控制活动座和防堵套复位。

9、此外，特别优选的是，还包括有以下步骤：

10、步骤1：对巷帮进行初次加固，在二平台1上进行，使用钻机2通过钻杆3对巷帮进行钻孔注浆，注浆材料使用水泥浆液，水灰比为1：1，注浆压力为1mpa，稳压时间为20min，注浆孔深度为3m，扇形布置5～6组注浆孔以覆盖撑靴作用范围内围岩，最终形成加固区4；

11、步骤2：撑紧力预估阶段，通过撑靴5与加固区4的相互作用实现，首先运动撑靴5的油缸使其作用于加固区5上，在此过程中，tbm系统能够读取撑紧力f和撑靴形成l，假设tbm能够正常掘进所需的临界撑紧力为fc，于是，对应的撑靴临界位移为lc＝fcl/f，该临界位移通过tbm系统自动计算，若其超过撑靴油缸的最大行程，则说明围岩仍需要进一步加固；

12、步骤3：巷帮补强加固阶段，在二平台1上进行，使用钻机2通过钻杆3对巷帮进行钻孔注浆，注浆孔同样呈扇形布置，斜深入撑靴作用部位，注浆材料使用水泥浆液，水灰比为1：1，注浆压力为2mpa，稳压时间为20min，注浆孔深度为5m；

13、步骤4：撑靴在巷帮补强后再次进行撑紧力预估，如果临界行程小于最大行程，则进行正常掘进，反之则再次使用补强阶段的方法对巷道进行补强，或者使用充填道木的方法增大撑靴撑紧力。

14、本发明的有益效果为：1、本发明通过推进器控制注浆管进入钻孔内后进行注浆操作，并由内向外进行注浆操作，与现有技术由外向内注浆的操作相比，能够钻孔内浆液填补充实减少钻孔内的空隙，提高破碎巷帮加固质量。

15、2、本发明通过防堵套对注浆孔进行遮盖保护的操作，能够防止注浆孔穿入钻孔内时受到碎石粉尘的堵塞，确保注浆操作能够正常进行。

16、3、本发明通过注浆接头外接注浆装置，并使用锁定组件使得注浆接头与注浆装置的对接管道紧密连接的操作，能够方便连接管与注浆装置的对接管道进行对接，并增加对接时的密封性和稳定性。

技术特征：

1.一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，包括有连接管(1)、注浆管(11)、推进机构(2)和注浆机构(3)，连接管(1)前侧连接有注浆管(11)，注浆管(11)前部开有多个注浆孔(12)，连接管(1)上设有推进机构(2)，连接管(1)后侧设有注浆机构(3)。

2.按照权利要求1所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，推进机构(2)包括有支撑架(20)、转动调节器(21)、调节架(22)和推进器(23)，连接管(1)下方设置有支撑架(20)，支撑架(20)顶部连接有转动调节器(21)，转动调节器(21)上转动式连接有调节架(22)，调节架(22)上部转动式连接有推进器(23)，连接管(1)穿过推进器(23)。

3.按照权利要求2所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，注浆机构(3)包括有密封套(30)、转动筒(31)、注浆接头(32)和锁定组件(33)，连接管(1)左侧连接有密封套(30)，密封套(30)上转动式连接有转动筒(31)，转动筒(31)上连接有注浆接头(32)，转动筒(31)左右两部后侧均设有锁定组件(33)。

4.按照权利要求3所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，锁定组件(33)包括有导向块、弹簧和压杆，转动筒(31)左右两部后侧均连接有导向块，导向块上均滑动式连接有压杆，压杆均与相邻的导向块之间连接有弹簧。

5.按照权利要求4所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，还包括有防堵机构(4)，防堵机构(4)包括有固定环(40)、弹性绳(41)、防堵套(42)和翻转板(43)，注浆管(11)前部连接有固定环(40)，固定环(40)前侧连接有多个弹性绳(41)，弹性绳(41)前侧之间连接有防堵套(42)，防堵套(42)前侧转动式连接有翻转板(43)。

6.按照权利要求5所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，翻转板(43)转动轴点偏上。

7.按照权利要求6所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，还包括有封堵机构(5)，封堵机构(5)包括有固定架(50)、封堵胶囊(51)、活动座(52)和拉绳(53)，注浆管(11)前部连接有固定架(50)，固定架(50)上设有封堵胶囊(51)，封堵胶囊(51)后部连接有活动座(52)，活动座(52)与注浆管(11)滑动式连接，护垫座与防堵套(42)之间连接有多个拉绳(53)，拉绳(53)均穿过封堵胶囊(51)。

8.按照权利要求7所述的一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，其特征是，还包括有以下步骤：

技术总结本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法。本发明提供一种能够钻孔内浆液填补充实减少钻孔内的空隙，提高破碎巷帮加固质量的掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法。一种掘进巷道破碎巷帮注浆加固装置及方法，包括有连接管、注浆管、推进机构和注浆机构，连接管前侧连接有注浆管，注浆管前部开有多个注浆孔，连接管上设有推进机构，连接管后侧设有注浆机构。本发明通过推进器控制注浆管进入钻孔内后进行注浆操作，并由内向外进行注浆操作，与现有技术由外向内注浆的操作相比，能够钻孔内浆液填补充实减少钻孔内的空隙，提高破碎巷帮加固质量。技术研发人员：石宏伟,刘涛,马光辉,朱性周,常立业,王殿国,朱浩然,张训龙,张凯,马百龙受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15