一种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管防治淤堵装置及方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种注浆管防止淤堵装置及方法，，尤其涉及一种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管防治淤堵装置及方法。
【【背景技术】】
[0002]我国华北型煤田普遍受底板承压水害威胁，针对这一类水害多采用底板注浆进行水害防治。而底板注浆目前最常采用的是地表制浆、井下注浆的工艺，这种工艺注浆效率高、地面制浆易实施、注浆存在天然压力，但注浆管路铺设距离较长、管路容易淤堵。特别是粘土浆液，粘土浆液易在管路发生小的沉淀，小的沉淀后造成浆液动力下降，最终造成注浆管路淤堵无法继续实施注浆。且管路由于需要耐高压，必须采用钢管，其造价较高，不适宜经常更换，因此需要进行使用后的管路清淤。针对煤矿注浆管路淤堵问题，目前最多采用的方法是人工清淤或者采用气动钻机疏通，其中主要的存在问题有:
[0003]I)煤矿底板注浆管路长度巨大，人工清淤劳动强度高、效率低、费时费力，效果不佳。
[0004]2)气动钻机为机械式疏通，对注浆材料为水泥的注浆管路淤堵清理效果较好，而粘土注浆管路中附着在管壁的主要是粘土，钻头通过时易使得粘土变形但进一步贴紧管壁，淤堵清理不干净，且对管路有一定的损伤，在损伤处粘土浆液下次使用时易发生二次淤堵。
[0005]3)气动钻机从钻头进行点状喷水，但粘土注浆管路淤堵往往是整个管路内大面积、多方位附着粘土，因此清淤效果不佳。
[0006]4)无论是人工还是气动钻机疏通对淤堵严重的区域，反复清理效果仍然不佳。【
【发明内容】
】
[0007]本发明为了解决上述问题，提供一种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管防治淤堵装置及方法，本发明简单易实施且清除效果显著、对注浆管磨损小、人工劳动强度低。
[0008]本发明采用以下技术方案:
[0009]—种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管清理淤堵装置，包括设置在注浆钢管的两端的进管密封塞和进水密封塞，所述进水密封塞的中心贯通有进水管，进管密封塞上贯通有钢柱，所述钢柱伸入到注浆钢管内部，且钢柱在注浆钢管内部的自由端设置有钢片。
[0010]所述钢柱上进一步连接有多个转盘，多个转盘以钢柱为圆心对称分布；所述转盘位于钢片与进管密封塞之间，相邻转盘之间的夹角为80?100°。
[0011]所述注浆钢管的外周设置有多个固定夹，用以将注浆钢管固定在煤矿巷道上或固定架上。
[0012]—种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管清理淤堵方法，包括以下步骤:
[0013](I)软化处理:从进水密封塞的一端向注浆钢管内加入软化剂，使得软化剂浸满整个淤堵管路，保持一段时间后，排出软化剂；
[0014](2)清理:使用进管密封塞上贯通的钢柱从淤堵的注浆管路一端推向另一端，利用钢柱端头的钢片将软化后的大部分淤堵清理掉，然后再另一端加水，使得注浆钢管内充满水，最后在驱动力作用下，转盘旋转并产生水对流，转盘自一端推向另一端，再拉回。
[0015]所述注浆钢管的内壁上涂覆有环氧树脂涂层，该环氧树脂涂层的环氧值小于
0.25ο
[0016]所述软化剂为浓度为0.1?0.5mol/L的氨基磺酸溶液。
[0017]所述清理淤堵方法进一步包括步骤(3):全面清理:将拔出进管密封塞和进水密封塞的注浆钢管的一端放入沉淀池，另外一端塞入压缩橡胶球，该压缩橡胶球在常态下的外径大于注浆钢管的内径，使用水栗加压推动橡胶球沿注浆钢管移动至沉淀池。
[0018]—种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管防治淤堵方法，淤堵清理方法采用前述的淤堵清理方法，防治淤堵方法进一步包括淤堵监测方法，具体为:在注浆管管路上安装有多个压力表，每个压力表用以检测该点的浆液压力；在注浆系统稳定运行后，相邻压力表的压力差减少25%以上，则判断管路在两压力表之间存在显著淤堵，否则认为无显著淤堵；在淤堵处超过3处，或I处压力差减少50%以上，则需对淤堵处进行清理。
[0019]整个注浆管路是由多根钢管连接而成的，对需要清理的淤堵段，将对应的钢管拆卸下来，采用权利要求1-5中任意一项的清理淤堵装置对淤堵进行处理。
[0020]在注浆管路存在上坡或转弯的部分时，应当增加压力表，该压力表安装在上坡段或转弯段与现有技术相比，本发明的有益效果在于:本发明在淤堵的注浆钢管的两端分别设置有进管密封塞和进水密封塞，所述进水密封塞的中心贯通有进水管，进管密封塞上贯通有钢柱，所述钢柱伸入到注浆钢管内部，且钢柱在注浆钢管内部的端头设置有钢片。这样，清除淤堵时，首先向注浆钢管内加入软化剂，使得软化剂浸满整个淤堵管路，保持一段时间后，排出软化剂；接着，使用钢柱从淤堵的注浆管路一端推向另一端，利用钢柱端头的钢片将软化后的大部分淤堵清理掉，然后再在另一端加水，使得注浆钢管内充满水，最后在驱动力作用下，转盘旋转并产生水对流，转盘自一端推向另一端，再拉回。如此，通过多方面协同作用，本发明对注浆钢管内的淤堵可以实现较好的清理，不易发生二次淤堵，且实施简单、易操作。
【【附图说明】】
[0021]图1是:本发明的流程图；
[0022]图2是:本发明的清淤装置示意图；
[0023]图中:1、淤堵的注浆钢管；2、固定夹；3、钢柱；4、刚片；5、进管密封塞；6、进水密封塞；7、进水管；8、进水阀；9、转盘；10、储能电池。
【【具体实施方式】】
[0024]如图1所示，一种用于煤矿底板粘土注浆的注浆管防治淤堵方法，包括下述步骤:
[0025]步骤一:粘土注浆管防堵预处理。在所有粘土注浆管内圈涂上环氧树脂涂层，用于减少浆液和注浆管的摩擦力，同时减少注浆管的腐蚀和磨损，从而预防注浆管淤堵的大量发生。
[0026]其中环氧树脂涂层为低环氧值(环氧值小于0.25)环氧树脂，环氧树脂涂层有耐酸性(常温下不与氨基磺酸发生化学反应)、耐磨性(连续3次煤层底板注浆工程，粘土浆对涂层的粘着磨损、氨基磺酸对涂层的腐蚀磨损和水对流对涂层的疲劳磨损的综合不会造成管路的10%以上长度的涂层脱落)和耐高压性(高压为P时，能保持涂层的润滑性和对管路的粘结性)。
[0027]P = max ( P gh，2ρ^
[0028]P是所注粘土浆液密度，可通过取样测试获取；g重力加速度；h地面注浆站和注浆管路最低点的高差，可通过两点标高差得到；Pl是底板注浆含水层的最大静水压力，注浆钻孔实施过程中实测获得；P是注浆管路实际承受的最大压力，为P gh和2倍P1的最大值。
[0029]步骤二:粘土注浆管淤堵监测。将注浆管管路上安装一组压力表，用于检测该点的浆液压力，其中相邻压力表的间距一般100?300m，但在管路上坡处、转弯处需要在原有间距的基础上加密I个压力表，该压力表位于上坡段或转弯段。在注浆系统稳定运行后，相邻的压力表的压力差P2减少25%以上则判断管路在两压力表之间存在显著的淤堵，否则认为无显著淤堵。在淤堵处超过3处，或I处压力差减少50%以上，则需对淤堵处进行清理。
[0030]步骤三:粘土注浆管淤堵软化处理。整个注浆管路是由每根3?5m的钢管连接而成的，对需要清理的淤堵段，将对应的钢管拆卸下来，采用图2所示的清淤装置对淤堵进行软化处理。
[0031]如图2所示的清淤装置，淤堵的注浆钢管I外圈每I?3m上连接有I个固定夹2。淤堵的注浆管路I两端分别配有可拔出、塞入的进管密封塞5和进水密封塞6。进水密封塞6中心有贯通的进水管7，进水管7的另一端连接有进水阀8。进管密封塞5上贯通有钢柱3，钢柱3在淤堵的注浆管路I的内的端头连接有钢片4，其后连接有配有储能电池10的4个转盘9，4个转盘9关于钢柱3对称分布，相邻的转盘9呈80°?100°夹角。实施转盘9位于钢片4与进管密封塞5之间。
[0032]淤堵软化处理的步骤如下:淤堵的注浆钢管I两端分别加进管密封塞5和进水塞密封6，其中进水密封塞6留有注入溶液的孔，从该端加入软化剂，软化剂为浓度0.1?
0.5mol/L的氨基磺酸溶液，使得软化剂浸满整个淤堵管路，然后关闭注入溶液的孔上的进水阀8，并保持管路浸泡软化剂1min以上，最后打开进管密封塞5和进水塞密封6，放出氨基磺酸溶液。
[0033]步骤四:粘土注浆管路附着的粘土剥离。采用图2所示的清淤装置对软化后的注浆管进行附着的粘土进行剥离。
[0034]粘土注浆管路附着的粘土剥离的方法如下:首先，将软化处理后的淤堵的注浆钢管I使用管外的固定夹2水平固定在煤矿巷道上或其他固定架上。接着，将淤堵的注浆钢管I加上进管密封塞5，并使用进管密封塞5上贯通的钢柱3从淤堵的注浆管路I的一端推向另一端，利用钢柱3端头的钢片4将软化的大量淤堵清理掉；然后，在淤堵的注浆钢管I的另一端加上进水密封塞6，打开进水阀8，通过进水管7将淤堵的注浆钢管I加满水。最后，储能电池10带动的4个方向产生对流的转盘9，转盘沿淤堵的注浆钢管I的中心以I?10m/min从一端推至另外一端，并以相同的速度拉回，拉回后将进管密封塞5(包含钢柱3、刚片4、转盘9及储能电池10)和进水密封塞6 (包含进水管7和进水阀8)拔出。
[0035]步骤五:注浆管路全面清理。将拔出进管密封塞5和进水密封塞6的注浆钢管I的一端放入沉淀池，另外一端塞入一个直径大于注浆管路2%?5%的可压缩变形的橡胶球，并使用水栗加压推动橡胶球沿淤堵的注浆管内快速移动至沉淀池。其中，水压保持0.05MPa以上。
[0036]也可以将多个步骤四处理后的注浆管钢管I (总小于200m)连接后，利用橡胶球一次性清理，但水压保持在0.1