一种矿井采空区充填模袋下放装置和方法与流程

本发明涉及采空区治理。具体地说是一种矿井采空区充填模袋下放装置和方法。

背景技术：

1、矿产资源的开采面临着众多难题，影响着矿井的建设、安全开采及采后的修复，尤其是在矿井开采面临采空区地质灾害治理、地下动水通道封堵的难题，影响了矿井的安全建设及开采工作。

2、模袋充填法是一种行之有效治理采空区的方法。采空区及流水通道地质环境复杂，无法进行安全有效的人工操作，使得模袋的布置成为模袋法充填的施工痛点。现有技术所使用的装置结构复杂、操作繁琐、安装困难，可靠性较低。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种便于操作，效果可靠的矿井采空区充填模袋下放装置和方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种矿井采空区充填模袋下放装置，包括模袋收纳筒、模袋和袋口连接组件，所述袋口连接组件与所述模袋的袋口固定连接，所述袋口连接组件可拆卸的连接在所述模袋收纳筒的一端端部上，位于所述模袋收纳筒之外的所述模袋翻折穿过所述袋口连接组件并折叠设置在所述模袋收纳筒内，所述模袋用于容纳浆液的内侧壁面与所述模袋收纳筒的内侧壁面相对；所述模袋的内侧壁面与所述模袋收纳筒的内侧壁面之间形成浆液流动空间，所述浆液流动空间与注浆设备流体导通。通过将模袋放置在的模袋收纳筒内，能够保证模袋在下放过程中不受破坏，传统的模袋下放装置大多直接将模袋固定在固定杆的外侧上，相较于传统的模袋下放装置，由于模袋位于收纳筒之内，在保护模袋的同时，能够避免下放过程受到阻碍，保证下放过程顺利进行，本技术利用了袋收纳筒的内部空间，不会增加下放管的外部直径，在注浆管和钻孔直径均相同的情况下，本技术实现具有更小的外径，提高在下放时的通过效率。

3、上述一种矿井采空区充填模袋下放装置，所述模袋收纳筒的外侧壁面上设置有限位卡环，所述袋口连接组件同轴套在所述模袋收纳筒的端部上并与所述限位卡环连接。通过设置限位卡环，便于袋口连接组件与模袋收纳筒连接。

4、上述一种矿井采空区充填模袋下放装置，所述袋口连接组件包括连接环、第一卡块和第一弹簧，所述连接环的内侧环面上沿其径向开设有第一安装槽，沿所述连接环的圆周方向布置有两个以上所述第一安装槽，所述第一卡块滑动配合在所述第一安装槽内，所述第一弹簧安装在所述第一安装槽内，所述第一弹簧的一端与所述第一安装槽的槽底壁连接，所述第一弹簧的另一端与所述第一卡块的端部连接，所述第一卡块伸出所述第一安装槽的一端为斜面；所述连接环同轴套在所述模袋收纳筒上，所述第一卡块卡在所述限位卡环上。通过设置可以活动的第一卡块配合限位卡环，实现袋口连接组件与模袋收纳筒的可拆卸连接。

5、上述一种矿井采空区充填模袋下放装置，所述复位环模袋收纳筒上设置有复位环，所述复位环外径从中间向两端逐渐减小，所述复位环安装在所述限位卡环背离所述模袋的方向上；所述袋口连接组件还包括第二卡块和第二弹簧，所述第一安装槽的内侧壁面上开设有第二安装槽，所述第二安装槽的深度方向与所述第一卡块的运动方向垂直，所述第二卡块滑动配合在所述第二安装槽内，所述第二弹簧安装在所述第二安装槽内，所述第二弹簧的一端与所述第二卡块连接，所述第二弹簧的另一端与所述第二安装槽的槽底壁连接，所述第一卡块的侧壁上开设有与所述第二卡块匹配的定位卡槽；所述第一卡块完全缩入第一安装槽内时，所述第二弹簧推动第二卡块卡入所述定位卡槽内限制第一卡块运动。通过设置复位环配合第二卡块，当注浆完成后，仅需向下推动模袋收纳筒便能够实现模袋收纳筒与袋口连接组件分离，实现模袋收纳筒的回收与重复利用。

6、上述一种矿井采空区充填模袋下放装置，所述复位环的最大外径大于所述限位卡环的最大外径。通过设置外径更大的复位环，能够避免限位卡环与第一卡块连接时，第一卡块过度的收缩导致第二卡块卡入定位卡槽内，提高操作的便捷性。

7、上述一种矿井采空区充填模袋下放装置，所述模袋收纳筒的另一端通过中空连接头螺纹连接有连接管，所述连接管与所述浆液流动空间流体导通。通过设置中空连接头和连接管，便于进行下放，可以精确控制下放深度，提高了注浆充填或封堵层位的精确度。

8、上述一种矿井采空区充填模袋下放装置，所述袋口连接组件的外侧壁面上沿其周向开设有环形槽，所述模袋的袋口套在袋口连接组件上并伸入环形槽内，所述模袋的袋口上设置有环形箍，所述环形箍将所述模袋的袋口压紧在所述环形槽内。

9、一种矿井采空区充填模袋下放方法，包括以下步骤：

10、步骤a：根据地层内待充填区的位置、大小和形态，选择大小合适的模袋，然后根据模袋折叠后的体积选择模袋收纳筒的大小；

11、步骤b：将模袋的袋口与袋口连接组件固定连接；

12、步骤c：将袋口连接组件与所述模袋收纳筒圆心相对，沿轴向推动袋口连接组件，使袋口连接组件可拆卸的连接在模袋收纳筒的端部上；

13、步骤d：将位于模袋收纳筒之外的模袋翻折穿过袋口连接组件塞入进模袋收纳筒之内，使模袋折叠放置在所述模袋收纳筒内，使模袋用于容纳浆液的内侧壁面与模袋收纳筒的内侧壁面相对，模袋的内侧壁面与模袋收纳筒的内侧壁面之间形成浆液流动空间；

14、步骤e：将模袋收纳筒的另一端通过中空连接头螺纹连接连接管；

15、步骤f：通过连接管将模袋收纳筒沿钻孔下放到预定标高，并开始向连接管内供入浆液，浆液进入浆液流动空间，在浆液压力和重力作用下，模袋向模袋收纳筒以外伸出展开，持续进行注浆，直至达到设计的充填量后停止注浆；

16、步骤g：通过操作连接管带动模袋收纳筒运动，使模袋收纳筒与袋口连接组件分离，然后上提回收模袋收纳筒、中空连接头和连接管，完成单次充填作业。

17、上述一种矿井采空区充填模袋下放方法，在步骤c中，所述模袋收纳筒的外侧壁面上设置有限位卡环，所述袋口连接组件同轴套在所述模袋收纳筒的端部上并与所述限位卡环连接；所述袋口连接组件包括连接环、第一卡块和第一弹簧，所述连接环的内侧环面上沿其径向开设有第一安装槽，沿所述连接环的圆周方向布置有两个以上所述第一安装槽，所述第一卡块滑动配合在所述第一安装槽内，所述第一弹簧安装在所述第一安装槽内，所述第一弹簧的一端与所述第一安装槽的槽底壁连接，所述第一弹簧的另一端与所述第一卡块的端部连接，所述第一卡块伸出所述第一安装槽的一端为斜面；所述连接环同轴套在所述模袋收纳筒上，所述第一卡块卡在所述限位卡环上；所述复位环模袋收纳筒上设置有复位环，所述复位环外径从中间向两端逐渐减小，所述复位环安装在所述限位卡环背离所述模袋的方向上；所述袋口连接组件还包括第二卡块和第二弹簧，所述第一安装槽的内侧壁面上开设有第二安装槽，所述第二安装槽的深度方向与所述第一卡块的运动方向垂直，所述第二卡块滑动配合在所述第二安装槽内，所述第二弹簧安装在所述第二安装槽内，所述第二弹簧的一端与所述第二卡块连接，所述第二弹簧的另一端与所述第二安装槽的槽底壁连接，所述第一卡块的侧壁上开设有与所述第二卡块匹配的定位卡槽；所述第一卡块完全缩入第一安装槽内时，所述第二弹簧推动第二卡块卡入所述定位卡槽内限制第一卡块运动；所述复位环的最大外径大于所述限位卡环的最大外径。

18、上述一种矿井采空区充填模袋下放方法，在步骤b中，所述袋口连接组件的连接环外侧壁面上沿其周向开设有环形槽，所述模袋的袋口套在袋口连接组件上并伸入环形槽内，所述模袋的袋口上设置有环形箍，所述环形箍将所述模袋的袋口压紧在所述环形槽内。

19、本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

20、1.模袋通过模袋收纳筒由注浆充填钻孔向采空区或动水通道下放，可有效保证模袋在下放过程中不受破坏。

21、2.通过连接管下放模袋，可以精确控制下放深度，提高了注浆充填或封堵层位的精确度。

22、3.模袋通过环形箍固定在连接环上，固定牢固，有效避免了模袋在下放和充填过程中脱落。

23、4.袋口连接组件通过弹簧机构约束和释放，充填完成后模袋可顺利释放、模袋收纳器回收，可靠性好。

24、5.模袋注浆充填完成后，能够较好的形成模块化的结实体，可以重复进行模袋下放充填工作，实现模袋堆叠效应，可大大提高充填封堵动水通道的成功几率。

25、6.本发明装置结构简单、制作简便、操作便捷、可回收循环使用、经济成本低廉。