专利名称：一种采空区注浆装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采空区治理用注浆装置，尤其涉及一种易于回收、节省施工成本的采空区注浆装置，该注浆装置适用于较深复杂第四系覆盖层的钻孔套管跟进及周围土体注浆。
背景技术：
由于地下矿石被开采后，形成采空区，围岩失稳发生位移、开裂甚至塌落，导致上覆岩层下沉和弯曲，引起地表沉降，且这种变形在较长时间内是不断发展的，如果不对采空区进行处理，修建的建筑物、水利和交通等工程都将产生变形甚至破坏。随着经济社会的不断发展，采空区灾害问题对工程建设的影响更加突出，如何有效控制地表沉降成为重要的课题之一。目前，采用对采空区进行水泥粉煤灰浆液填充是治理采空区灾害的有效方法之一。现有的采空区治理施工方案有以下几种常用方法 I、采用法兰盘简易止浆法，该方法虽然简单，但其不足之处在于，当法兰盘止浆装置安装完成后，法兰盘起拔困难，发生塌孔或堵孔时扫孔困难。2、采用下行法施工工艺，即开孔孔径在钻进完整基岩后灌入加水玻璃的浓水泥浆，然后立即下入护壁管(注浆管)，待水泥浆初凝或24h后再变径钻至采空区设计深度。但其不足之处在于，该护壁管(注浆管)在施工完成后由于水泥浆的胶结和管周土体的摩阻力难以上拔。上述两种施工工艺对于易塌孔的砂卵石地层都难以直接实现。因此采用套管跟进技术可有效解决塌孔的问题，但由于套管拔出困难而影响其使用范围。由于采空区治理属于环境保护型项目，采用易于注浆管回收的技术是实现可持续发展的重要途径之一，然而注浆管的拔出和重复利用问题一直没有得到有效解决。目前通常采用的直接起吊方式容易使得注浆管被拉断，拔出长度也难以控制，可造成管材浪费，很不经济。并且，单一的起吊方式对于第四系覆盖层厚度较小的地区尚且如此，则很难适应地层复杂且厚度较大的覆盖层采空区治理项目。为解决注浆管的回收问题，现有技术中采用正反丝扣连接注浆管的方法来实现对注浆管的回收，该方法虽然具有一定的回收效果，但造成水泥浆胶结的下端注浆管无法拔出，且对于地层复杂的深厚覆盖层来讲，地层和注浆管间的摩阻力将成为影响注浆管无法拔出的另一重要因素，需要采取更有效的方法解决这一矛盾。另外，根据工程重要性和变形控制的要求，一些工程的注浆管外围土体也需要采取注浆加固措施，而注浆管布孔注浆将导致注浆管在注浆完成后无法拔出，造成管材大量浪费，很不经济。有鉴于现有技术中存在的上述诸多问题，本设计人结合采空区填充作业的应用实际，积极加以研究创新，以期提供一种采空区注浆装置，该注浆装置在钻孔过程中套管跟进，也可在成孔后立即下置，不仅可保证易塌孔地层的成孔质量，在注浆完成后注浆管也易于拔出，使得注浆管能够重复利用，降低施工成本
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是提供一种采空区注浆装置，该注浆装置在钻孔过程中套管跟进，可保证易塌孔地层的成孔质量，且在注浆完成后注浆管易于拔出，使得注浆管能够重复利用，降低施工成本。为达到上述目的，本实用新型提出了一种采空区注浆装置，包括注浆管和外套管，所述外套管套装于所述注浆管的外管壁上，所述外套管的底部经过所述注浆管的底端向内弯折，并与所述注浆管的内壁可拆离的相连接。如上所述的采空区注浆装置，其中，在所述注浆管的外管壁与该外管壁相对应的外套管的内壁之间涂覆有润滑层。如上所述的采空区注浆装置，其中，在所述注浆管的底端设有防滑保护套，所述防滑保护套为由外层金属构件和内层柔性构件构成上端开放的U形结构，所述防滑保护套通过内层柔性构件弹性套装在所述外套管的外侧。如上所述的采空区注浆装置，其中，所述外层金属构件采用钢质材料，所述柔性构件采用橡胶或麻丝材料。如上所述的采空区注浆装置，其中，在所述注浆管上端设有上密封板，在所述注浆管的管壁上部设有排气管，所述排气管与所述注浆管的内部相连通，在所述排气管上设有阀门；在所述上密封板上设有供液管，所述供液管与所述注浆管的内部相连通。如上所述的采空区注浆装置，其中，所述外套管与所述注浆管的外管壁相对应的管壁上均匀开设有若干个注浆通孔。如上所述的采空区注浆装置，其中，所述注浆通孔呈圆孔状，其直径为Φ6πιπι Φ 8mm,相邻的两注衆通孔的间距为IOOmm 200mm。如上所述的采空区注浆装置，其中，所述注浆管为低碳无缝钢管，且所述注浆管由多个螺纹连接或内衬管对焊连接的管段构成，所述外套管采用铁皮材料。如上所述的采空区注浆装置，其中，所述外套管与所述注浆管的内壁相结合的长度为大于或等于6.0m。如上所述的采空区注浆装置，其中，所述外套管与所述注浆管外壁相接合的长度等于所述外套管与所述注浆管内壁相接合的长度，且所述外套管与所述注浆管通过捆扎相连接。与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点I、本实用新型结构简单，加工，施工安装方便。2、本实用新型在注浆管外设置外套管，且在两管之间涂抹润滑剂，易于拔出回收。对于具有较深覆盖层的复杂地层以及管周土体注浆等情形也可实现拔管，并可取得较好的经济效益。3、本实用新型配合套管跟进钻孔技术使用，适应于易坍塌等复杂地层。4、本实用新型设置的排气管可用来排出采空区内气体，可提高注浆质量。
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。图I为本实用新型采空区注浆装置的结构示意图；图2为本实用新型的纵向剖面结构示意图；图3为图I中A-A向的截面结构示意图；图4为图I中B-B向的截面结构示意图；图5为本实用新型的防滑保护套的剖面结构示意图；图6为本实用新型的外套管的局部结构示意图；图7为本实用新型采空区注浆装置的另一实施方式的结构示意图。 附图标记说明I-注浆管；2_外套管；21_外套管的向内弯折段；3_防滑保护套；31_外层金属构件；32_内层柔性构件；4_注浆通孔；5_上密封板；6_排气管；7_阀门；8_供液管；9_压力表。
具体实施方式
结合附图和本实用新型具体实施方式
的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式
，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。请参考图I至图4，分别为本实用新型采空区注浆装置的结构示意图、纵向剖面结构示意图、图I中A-A向的截面结构示意图和图I中B-B向的截面结构示意图。如图所示，本实用新型提供的采空区注浆装置，包括注浆管I和外套管2，外套管2套装于注浆管I的外管壁上，外套管2的内径和注浆管I外径尺寸基本相同，使得外套管2紧密套在注浆管I外部。注浆管I和外套管2的长度和直径由实际工程中注浆管的位置和浆液流量等确定。外套管2的底部经过注浆管I的底端向内弯折，并与注浆管I的内壁可拆离的相连接。这样，在采空区浇筑过程中，外裹有外套管2的注浆管I跟管钻进，以保证钻孔的成孔质量，避免塌孔。在注浆完成后，采用拔管机或其它起重设备向上拔起注浆管1，并且由于外套管2向内弯折段21处的水泥浆和外套管2之间的粘结力足够大，保证了外套管2在注浆管I被外拔时不随注浆管I 一起拔起，实现对注浆管I与外套管2相脱离，外套管2与管周岩土体接触段的长度和注浆管I长度相当，外套管2隔离了管周岩土体和注浆管1，有利于注浆管I的顺利拔出。与现有技术相比，本实用新型的注浆管易于拔出，达到了回收重复利用、降低施工成本的功效。在本实用新型的一个实施方式中，外套管2向内弯折段21的端部与注浆管I的内壁焊接，避免浆液从端部流入注浆管I和外套管2之间。在实际工程中，由于注浆管I下段实质是水泥浆液凝固后与外套管2的内外两面粘结固定，因此即便是焊接，在强大的起重机和拔管机械拉力作用下也可破坏拔出，且由于是铁皮焊接，破坏起来并不困难，可实现外套管2与注浆管I的拆离。外套管2上端和注浆管I之间采用铁丝或其它可拆装的方式固定即可。在采空区钻孔过程中，外套管2与注浆管I相结合并跟管钻进；在注浆完成后，在较大外力的作用下，注浆管I与外套管2相分离，从而将注浆管I拔出。当然，本实用新型的注浆管I内壁与外套管2向内弯折段21的端部的连接方式也可采用例如弹性环固定，点焊连接等可拆离的连接方式，只要保证注浆管I与外套管2可拆离的相连接即可。进一步的，在注浆管I的外管壁与该外管壁相对应的外套管2的内壁之间涂覆有润滑层，减小了注浆管I与外套管2之间的摩擦阻力，便于注浆管I的拔出。在注浆管I和外套管2之间涂抹的润滑层采用油脂润滑剂、废旧柴油或脱模剂等润滑材料。进一步的，为保证结构强度，注浆管I为低碳无缝钢管，当然注浆管I也可以采用具有一定刚性强度的其他金属管材；注浆管I可由多个螺纹连接或内衬管对焊连接的管段构成，外套管2采用铁皮材料，当然外套管2也可以采用其他金属材料。进一步的，外套管2与注浆管I的内壁相结合的长度(即外套管的向内弯折段21的长度)应超过采空区技术规范对注浆管下端浇筑水泥浆长度的要求，一般不小于6. Om,从而保证在一定的注浆压力下浆液不会经过地层返流出地表。同时保证了浇筑本注浆装置下端的水泥浆和外套管2之间的粘结力足够大，为外套管2和注浆管I顺利拆离创造了条件。 进一步的，如图2所示，在注浆管I的底端设有防滑保护套3。如图5所示，为本实用新型的防滑保护套的剖面结构示意图。防滑保护套3为由外层金属构件31和内层柔性构件32构成上端开放的U形结构。外层金属构件31与内层柔性构件32通过粘结剂牢固粘结。在使用时，防滑保护套3由上端套入注浆管I底端、外套管的外侧，防滑保护套3通过内层柔性构件32与外套管2的外侧弹性套装固定。防滑保护套3的外层金属构件31与外套管2之间焊接，以保证防滑保护套3与外套管2之间的连接强度，使得防滑保护套3不会从外套管2上脱落，防滑保护套3起到保护外套管2下端的作用。在本实施例中，外层金属构件31采用钢质材料，当然也可以采用其它具有一定刚性强度的金属材料；柔性构件32采用橡胶或麻丝材料，当然也可以采用其它具有一定弹性的柔性非金属材料。在本实用新型的一个实施方式，外套管2与注浆管I的外管壁相对应的管壁上均匀开设有若干个注浆通孔4。当需要对管周土体进行注浆时，在拔出一段注浆管I后，可利用在外套管2与围土接触段处开设的注浆通孔4，采用带有止浆栓塞的小直径注浆管进行注浆，通过分段拔注浆管和注浆，从而实现对整个管周土体的从下向上分段注浆。如图6所示，在本实施例中，注衆通孔4呈圆孔状,其直径为Φ6ι πι Φ 8mm,相邻的两注衆通孔4的间距为IOOmm 200mm。当然，本实用新型也可以根据实际工况，使注浆通孔4选择常规的几何形状，例如采用梅花形的孔洞，适用于对管周岩土体加固的情形。当不需对管周土体加固时，无需孔洞。在本实用新型的一个实施方式，如图I所示，在注浆管I上端设有上密封板5，在注浆管I的管壁上部设有排气管6，排气管6的一端与注浆管I的内部相连通，其另一端与外部大气相连通，在排气管6上设有阀门7 ;在上密封板5上设有供液管8，供液管8与注浆管I的内部相连通，在供液管8上设有压力表9。在无压注浆时，阀门7打开，以便排出排气管6内的气体，当排气管6出口有浆液流出时，关闭阀门7，进入有压注浆阶段。排气管6长度应不小于150mm。供液管8管段和上密封板5间采取焊接，并保证其具有良好的密闭性。在本实用新型的一个实施方式，如图7所示，当上覆覆盖层较浅，且注浆管管周无需注浆加固时，外套管2与注浆管I外壁相接合的长度等于外套管2与注浆管I内壁相接合的长度，且外套管2与注浆管I外壁通过捆扎相连接。[0044]当钻孔时，采用外裹有外套管2的注浆管I(此时作为护壁套管)跟管钻进，以保证钻孔的成孔质量，避免塌孔。达到完整基岩下6. Om深度时，应保证在注浆管I与孔底留有一定空隙，开始浇筑浓水泥浆，待水泥浆初凝后开始选用小直径钻头继续钻进，直至采空区。连接上密封板5、供液管8、排气管6、压力表9和阀门7后即可开始注浆。在注浆完成后，采用拔管机或其它起重设备，实现对注浆管I的拔出，达到回收注浆管I的目的。本实用新型的注浆管易于拔出，可重复回收利用，节约施工成本，且便于采用跟管钻进，并利用外套管2的注浆通孔4实现对整个管周土体的注浆。针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实 用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
权利要求1.一种采空区注浆装置，其特征在于，所述采空区注浆装置包括注浆管和外套管，所述外套管套装于所述注浆管的外管壁上，所述外套管的底部经过所述注浆管的底端向内弯折，并与所述注浆管的内壁可拆离的相连接。
2.如权利要求I所述的采空区注浆装置，其特征在于，在所述注浆管的外管壁与该外管壁相对应的外套管的内壁之间涂覆有润滑层。
3.如权利要求2所述的采空区注浆装置，其特征在于，在所述注浆管的底端设有防滑保护套，所述防滑保护套为由外层金属构件和内层柔性构件构成上端开放的U形结构，所述防滑保护套通过内层柔性构件弹性套装在所述外套管的外侧。
4.如权利要求3所述的采空区注浆装置，其特征在于，所述外层金属构件采用钢质材料，所述柔性构件采用橡胶或麻丝材料。
5.如权利要求I所述的采空区注浆装置，其特征在于，在所述注浆管上端设有上密封板，在所述注浆管的管壁上部设有排气管，所述排气管与所述注浆管的内部相连通，在所述排气管上设有阀门；在所述上密封板上设有供液管，所述供液管与所述注浆管的内部相连通。
6.如权利要求I所述的采空区注浆装置，其特征在于，所述外套管与所述注浆管的外管壁相对应的管壁上均匀开设有若干个注浆通孔。
7.如权利要求6所述的采空区注浆装置，其特征在于，所述注浆通孔呈圆孔状，其直径为4>6mm 8mm,相邻的两注衆通孔的间距为IOOmm 200mm。
8.如权利要求I至7中任一项所述的采空区注浆装置，其特征在于，所述注浆管为低碳无缝钢管，且所述注浆管由多个螺纹连接或内衬管对焊连接的管段构成，所述外套管采用铁皮材料。
9.如权利要求I所述的采空区注浆装置，其特征在于，所述外套管与所述注浆管的内壁相结合的长度为大于或等于6. 0m。
10.如权利要求I所述的采空区注浆装置，其特征在于，所述外套管与所述注浆管外壁相接合的长度等于所述外套管与所述注浆管内壁相接合的长度，且所述外套管与所述注浆管通过捆扎相连接。
专利摘要本实用新型提供了一种采空区注浆装置，包括注浆管和外套管，所述外套管套装于所述注浆管的外管壁上，所述外套管的底部经过所述注浆管的底端向内弯折，并与所述注浆管的内壁可拆离的相连接。在所述注浆管的外管壁与该外管壁相对应的外套管的内壁之间涂覆有润滑层。在所述注浆管的底端设有防滑保护套，所述防滑保护套为由外层金属构件和内层柔性构件构成上端开放的U形结构，所述防滑保护套通过内层柔性构件弹性套装在所述外套管的外侧。本实用新型在钻孔过程中套管跟进或在成孔后立即下置，可保证易塌孔地层的成孔质量，且在注浆完成后注浆管易于拔出，使得注浆管能够重复利用，降低施工成本。
文档编号E21F15/00GK202510163SQ20122007639
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者秦秀伟, 苏媛媛, 陈玉超 申请人:中科华圣(北京)岩土工程有限公司