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技术领域

[0001] 本发明涉及一种煤矿井下钻孔充填加固装置及方法，适用于煤矿井下穿层钻孔或顺层钻孔时采用水力割缝、水力冲孔等卸压增透技术后的填充加固。

背景技术

[0002] 我国的能源储存现状是“富煤、贫油、少气”，煤炭开采在我国国民经济发展中占有重要地位。但是我国煤矿瓦斯地质条件十分复杂，其中高瓦斯煤层占50%-70%，而低透气性煤层又占其中的70%左右。我国高瓦斯矿井或突出矿井具有瓦斯抽采浓度低、流量小、效果差的特点，采掘过程中容易发生各种瓦斯灾害。当无法开采保护层时，国内煤矿企业多使用水力割缝、水力冲孔等卸压增透措施来消除煤层突出危险性。此类卸压增透措施通过钻孔排出了大量煤体，增加了煤层内的裂隙通道，提高了煤层透气性，但在煤层内形成的空洞致使煤体内部应力分布不均，造成后期采掘过程支护困难，严重制约了巷道的高效掘进和煤层的安全开采。充填加固煤体内的卸压钻孔可以有效解决这一问题。目前针对采空区进行充填的设备种类较多，但有关钻孔充填加固的专业设备却鲜有报道，开发煤矿井下钻孔充填加固装置及方法对改善矿井安全生产状况具有重要意义。

发明内容译

[0003] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单、操作方便、成本低廉、实用性强的煤矿井下钻孔充填加固装置及方法。

[0004] 技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:

[0005] 煤矿井下钻孔充填加固装置，包括水箱、破碎过滤器、水泥罐、辅料罐、预混装置、混合装置、浆料过滤器和注浆泵；

[0006] 所述水箱用于存储水，所述水箱的底部设置有出水口 ；

[0007] 所述破碎过滤器用于破碎岩石并过滤，所述破碎过滤器的顶部设置有岩石破碎机、中部设置有带岩粉排渣门的岩粉多级过滤网、底部设置有岩粉仓，所述岩粉仓的底部设置有岩粉出料口；

[0008] 所述水泥罐用于存储水泥，所述水泥罐的底部设置有水泥出料口 ；

[0009] 所述辅料罐用于存储辅料，所述辅料罐的底部设置有辅料出料口 ；

[0010] 所述预混装置用于配置胶结料，所述预混装置由预混混合器和预混搅拌器组成，在预混装置的底部设置有胶结料出料口，所述水泥出料口和辅料出料口各自通过管路接入预混装置的入料口；

[0011] 所述混合装置用于配置充填加固料浆，所述混合装置由混合器和搅拌器组成，在混合装置的底部设置有充填加固浆料出料口，所述出水口、岩粉出料口和胶结料出料口各自通过管路接入混合装置的入料口；

[0012] 所述浆料过滤器用于对充填加固浆料进行过滤，所述浆料过滤器的顶部设置有浆料进料口、中部设置有带浆料排渣门的浆料多级滤网、底部设置有浆料出料口，所述充填加固浆料出料口通过管路接入浆料进料口 ；

[0013] 所述注浆泵用于注浆，所述注浆泵上设置有进浆口和出浆口，所述浆料出料口通过管路接入进浆口。

[0014] 优选的，所述料浆过滤器的侧壁上设置有液位透视窗；通过液位透视窗能够方便看出料浆过滤器内浆料的液位高度。

[0015] 优选的，所述水泥出料口处设置有水泥罐阀门，所述辅料出料口处设置有辅料罐阀门，所述出水口处设置有水箱阀门，所述岩粉出料口处设置有岩粉阀门，所述胶结料出料口处设置有胶结料阀门，所述充填加固浆料出料口处设置有充填加固浆料阀门，所述浆料出料口处设置有浆料阀门，所述出浆口处设置有出浆阀门；阀门的设置能够方便控制原料用量。

[0016] 优选的，所述出水口和混合装置之间的连接管上设置有流量计；通过流量计可以准确计量水量。

[0017] 优选的，所述岩粉多级过滤网由上至下滤网的孔径依次减小，且滤网的最小孔径不大于4mm，所述岩粉排渣门为可开闭结构。

[0018] 优选的，所述浆料多级滤网由上至下滤网的孔径依次减小，且滤网的最小孔径不大于8mm，所述浆料排渣门为可开闭结构。

[0019] 一种煤矿井下钻孔充填加固方法，在煤矿井下钻孔施工完成后，首先对钻孔进行封孔，再将预埋在钻孔内的注浆管连接至出浆口，还包括如下步骤:译

[0020] ( I)将岩石放入破碎过滤器内，首先通过岩石破碎机破碎，再通过岩粉多级过滤网过滤，滤渣通过岩粉排渣门排出，形成的粒径不大于4_的岩粉存储在岩粉仓内；[0021 ] (2)首先将足量的水、水泥、辅料分别存储在水箱、水泥iiS和辅料te中，然后打开水泥罐阀门和辅料罐阀门，按配比将水泥和辅料送入预混装置后关闭水泥罐阀门和辅料罐阀门；预混混合器对入料进行混合、预混搅拌器对入料进行搅拌，混合搅拌均匀后形成胶结料；

[0022] (3)打开水箱阀门、岩粉阀门和胶结料阀门，按配比将水、岩粉和胶结料送入混合装置后关闭水箱阀门、岩粉阀门和胶结料阀门；混合器对入料进行混合、搅拌器对入料进行搅拌，混合搅拌均匀后形成充填加固料浆；

[0023] (4)打开充填加固浆料阀门，将充填加固料浆全部送入浆料过滤器后关闭充填加固浆料阀门；通过浆料多级滤网过滤，滤渣通过浆料排渣门排出，形成的粒径不大于8mm的浆料存储在浆料过滤器内；

[0024] (5)重复步骤(I)〜(4)直至透过液位透视窗观察到的浆料的液位高度达到设定要求；

[0025] (6)打开浆料门和出浆阀门，开启注浆泵，将浆料通过注浆管送入钻孔；译

[0026] (7)当注浆压力大于2MPa时，关闭注浆泵，完成钻孔的填充加固，之后关闭出浆阀门(36 )，拆卸、清洗各设备，整理施工现场。

[0027] 有益效果:本发明提供的煤矿井下钻孔充填加固装置及方法，可直接将施工现场岩石进行破碎并对岩粉进行筛选，节约了原料的运输时间和成本；通过预混装置、混合装置的二级混合，提高了材料配比的准确性及均匀性，保证了材料的性能；通过岩粉多级滤网、料浆多级滤网的分级过滤，实现材料大颗粒的分离与排除，保证了材料的可注性；装置整体结构简单、使用方便，可以实现煤矿井下钻孔高效充填加固，较一般充填加固方法成本减少50%以上；该方法简单、操作容易、实用性强、可靠性高，在煤矿井下钻孔充填加固中具有广泛的实用性。