一种突水应急堵水墙装置及其应用方法与流程

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体领域为一种突水应急堵水墙装置及其应用方法。

背景技术：

在煤矿生产过程中，经常见矿井水流入或涌入巷道或工作面，这就是矿井水，矿井水的来源有地表水、含水层水、老窑水和断层水。矿井突水是指含水层中的水突然非正常地涌入采掘工作面，使矿井涌水量增加，造成局部矿井或整个矿井发生淹井的现象。矿井突水的发生受地质、水文地质、开采条件等各种因素的影响，是多因素综合作用的结果。防止淹井是富水矿区生产所面临的最关键、最迫切的问题。目前的处理方法有5种，分别是①留设防水煤(岩)柱；②采用疏水降压工程；③含水层改造与隔水层加固；④构筑防水闸门和水闸墙；⑤注浆堵水。但这些方法都注重突水预防，而目前对于突水瞬间的应急处理还没有很好的方法。由于国内矿区水文地质条件的繁复多变,煤层回采作业时常受到多种水体威胁,对井工开采的安全造成了严重威胁。其中煤层突水对矿井生产的安全威胁格外突出,所以探索积极有效的水害应急处理手段以实现煤矿安全开采有着重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种突水应急堵水墙装置及其应用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种突水应急堵水墙装置及其应用方法，包括突水应急堵水墙装置和应用方法，所述突水应急堵水墙装置包括充气墙和充水墙，所述充气墙的工作面一侧设有充水墙，所述充气墙的内部设有气体发生装置，所述充气墙远离充水墙的外侧壁上设有微处理器，所述气体发生装置的与充气墙连通，所述充气墙的上部水平贯穿设有注水管，所述注水管的一端延伸至充水墙，所述注水管的另一端伸出充气墙的外部并连接有高压水泵，所述充气墙的下部水平贯穿设有排水管，所述排水管的一端延伸至充水墙，所述排水管另一端伸出充气墙的外部并设有开闭阀，所述充气墙与充水墙的内部水平均匀设有高强度纤维丝，所述充水墙远离充气墙的区域为工作面掘进区，所述工作面掘进区内设有突水传感器，所述充水墙远离充气墙的外侧壁均匀设有突水注水孔，所述突水注水孔的内部设有单向阀；

所述应用方法包括以下具体步骤：

1)在顶板区域或锚杆、锚索上悬挂该装置；

2)突水瞬间传感器立即做出反应，气体发生器先急速发生反应，所产生的大量气体将注入装置将充气“墙”迅速撑开，当充气“墙”横向与巷道贴合并沿巷道截面方向延伸后继续加气，则其内的高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的约束力，使充气“墙”接下来只能沿巷道截面膨胀，继续加气，则充气“墙”不断与巷道相互挤压而产生极大地摩擦力，从而达到第一步应急堵水的效果；

3)高压注水泵快速注水使充水“墙”极速膨胀；

4)当充水“墙”横向与巷道贴合后继续注水，同时打开突水注水孔(单向)使突涌水也注入充水“墙”，使其极速膨胀。不断注水使充水“墙”内的高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的约束力，则使充水“墙”接下来只能沿巷道截面方向膨胀；

5)继续注水，充水“墙”不断与巷道相互挤压而产生极大地摩擦力，从而达到应急堵水墙的效果。

优选的，所述注水管的端部延伸至充水墙顶部，所述排水管延伸至充水墙的底部。

与现有技术相比，本发明的突出优势是：在突水瞬间会立即做出反应，充气墙内的气体发生器先急速发生反应，所产生的大量气体将注入装置钻孔将其迅速撑开，随即高压注水泵快速向充水墙注水，同时突水单向阀使突涌水也注入充水墙，使其极速膨胀。当充水墙横向与巷道贴合后继续注水，则其内的高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的约束力，使充水墙接下来只能沿巷道截面膨胀，继续注水，则堵水墙不断与巷道相互挤压而产生极大地摩擦力，从而达到应急堵水墙的效果，本发明应急堵水效果好，工艺简单，效率高。

附图说明

图1为本发明的剖视结构框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的工作原理图。

图中：1-充气墙、2-充水墙、3-气体发生装置、4-微处理器、5-注水管、6-高压水泵、7-排水管、8-开闭阀、9-高强度纤维丝、10-突水传感器、11-突水注水孔、12-单向阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种突水应急堵水墙装置及其应用方法，包括突水应急堵水墙装置和应用方法，安装于巷道的锚杆或锚索尾部，所述突水应急堵水墙装置包括充气墙1和充水墙2，所述充气墙的工作面一侧设有充水墙，所述充气墙的内部设有气体发生装置3，气体发生装置可产生大量的气体，所述充气墙远离充水墙的外侧壁上设有微处理器4，微处理器可控制其它部件的工作，所述充气墙的上部水平贯穿设有注水管5，所述注水管的一端延伸至充水墙，由注水管可向充水墙内充入水，所述注水管的另一端伸出充气墙的外部并连接有高压水泵6，高压水泵可为输水管内水的流动提供高压动力，所述充气墙的下部水平贯穿设有排水管7，所述排水管一端延伸至充水墙，排水管可排出充水墙内的水，所述排水管另一端伸出充气墙的外部并设有开闭阀8，开闭阀可控制排水管的流通与关闭，所述充气墙与充水墙的内部水平均匀设有高强度纤维丝9，高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的对充气墙和充水墙的约束力，所述充水墙远离充气墙的区域为工作掘进区，所述工作掘进区内设有突水传感器10，突水传感器可检测工作掘进区内的水位情况，所述充水墙远离充气墙的外侧壁均匀设有突水注水孔11，工作掘进区内的水可由突水注水孔流入充水墙内，所述突水注水孔的内部设有单向阀12，微处理器可控制单向阀的开闭，并且单向阀只能使工作掘进区内的水流入充水墙；

所述应用方法包括以下具体步骤：

1)在顶板区域或锚杆、锚索上悬挂该装置；

2)突水瞬间传感器立即做出反应，气体发生器先急速发生反应，所产生的大量气体将注入装置将充气“墙”迅速撑开，当充气“墙”横向与巷道贴合并沿巷道截面方向延伸后继续加气，则其内的高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的约束力，使充气“墙”接下来只能沿巷道截面膨胀，继续加气，则充气“墙”不断与巷道相互挤压而产生极大地摩擦力，从而达到第一步应急堵水的效果；

3)高压注水泵快速注水使充水“墙”极速膨胀；

4)当充水“墙”横向与巷道贴合后继续注水，同时打开突水注水孔(单向)使突涌水也注入充水“墙”，使其极速膨胀。不断注水使充水“墙”内的高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的约束力，使充水“墙”接下来只能沿巷道截面方向膨胀；

5)继续注水，充水“墙”不断与巷道相互挤压而产生极大地摩擦力，从而达到应急堵水墙的效果。

具体而言，所述注水管的端部延伸至充水墙顶部，所述排水管延伸至充水墙的底部。

工作原理：突水应急堵水墙装置安装于巷道的锚杆或锚索尾部，突水应急堵水墙装置包括充气墙和充水墙，充气墙的工作面一侧设有充水墙，充气墙关联的传感器在突水瞬间会立即做出反应，充气墙内部的气体发生器先急速发生反应，突水应急堵水墙装置从锚杆或锚索尾部打开，充气墙内部急速产生的大量气体迅速撑开充气墙，形成第一道隔水空间，减速突水速度，缩小突水影响范围，创造出工作面人员逃生时间，随即高压注水泵快速向充水墙注水，且突水墙工作面侧的突水单向阀使突出的涌水也注入充水墙，使其极速膨胀。当充水墙横向与巷道贴合后继续注水，则其内的高强度纤维丝完全拉伸从而产生一个强大的约束力，使充水墙接下来只能沿巷道截面膨胀，继续注水，堵水墙不断与巷道相互挤压而产生极大地摩擦力，从而达到应急堵水墙的效果，形成第二道永久隔水空间，突水应急堵水墙装置底部设置有排水管，启封工作面时通过控制阀门可按排水能力排出工作面所封堵的积水，本发明应急堵水效果好，工艺简单，效率高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。