一种单孔双离层双压注浆装置及方法与流程

本发明属于，具体涉及一种单孔双离层双压注浆装置及方法。

背景技术：

1、煤炭的开采和利用对经济发展起到巨大的推动作用，但其地下开采造成的地表沉陷等系列地质灾害对生态环境也会造成严重破坏。一是会影响地表沙土的质量，沉陷区由于地表下沉导致沙土的物理性质恶化，使农业生产水平降低。二是危及地面建筑物及基础设施，地面沉降不仅会导致地面房屋产生裂缝或变形，对公路、铁路及供电通讯等设施的破坏也极为严重。

2、煤矿“三下”压煤比较普遍，随着社会经济发展，村镇规模不断扩大，新矿区和新井田的建设，实际“三下”压煤量远超设定值。同时，随着矿井开采，矿区资源逐渐减少，老矿区如果不进行“三下”煤炭资源开采，将面临矿井关闭的局面；新矿区如不从可持续发展的战略高度进行统筹规划、协调“三下”压煤开采问题，就很难保证矿区的可持续发展，尤其是在煤炭行业周期性低谷和复杂开采条件叠加时，可能会因为缺乏开采条件好的采区而造成矿井闭坑。因此，在当前煤炭价格处于阶段高位的背景下，加大措施投入，控制地表沉陷，实施绿色可持续开采即是现阶段绿色发展的需要，也可能是关系煤矿企业未来生存的关键举措之一。

3、覆岩离层注浆和井下充填技术已经在多地区实施，对减小压覆煤柱范围、解放部分压覆煤炭资源起到的巨大作用；但是，井下充填减沉开采技术存在投入大，充填与井下回采工艺互相干扰，回采效率低等问题；覆岩离层注浆减沉技术，从地面通过注浆钻孔向煤层采后离层空间注入充填材料，支撑上覆关键层不破断、不垮落，从而实现地表减沉的目的，已经成为解放“三下”压覆煤炭资源，推动矿山绿色开采的重要工艺，对矿区矿井寿命延续，矿山地质环境保护，实现绿色可持续高质量发展具有重大意义。

4、现有的覆岩离层注浆减沉技术有两种，一是单孔单离层注浆；二是单孔混合注浆；其中，采用单孔单层注浆，会增加一个钻孔数量，增大施工成本；采用单孔混合注浆时，只能有一个压力，压力值不能兼顾不同离层的需要，造成效果减弱。为此，需要设计一种单孔双离层双压注浆装置及方法，在确保减沉效果的同时，降低施工成本。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题提供一种单孔双离层双压注浆装置，实现单孔双离层、双压力注浆，减少一个双离层注浆时的钻孔数量，降低施工成本；提高对每个离层的支撑效果，进一步减小覆岩离层变形程度，从而起到更好的减沉效果。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：单孔双离层双压注浆装置包括竖直设置的下离层注浆管和上离层注浆管，所述上离层注浆管设置在注浆孔内，所述下离层注浆管设置在所述上离层注浆管内，所述下离层注浆管的下部设有出浆孔管，所述出浆孔管上方的所述下离层注浆管上设有用于密封所述下离层注浆管与所述上离层注浆管之间的间隙的密封体，所述出浆孔管下方的所述下离层注浆管的底端设有底部沉沙段。

3、有益效果：

4、(1)实现单孔双离层、双压力注浆，减少一个双离层注浆时的钻孔数量，降低施工成本；

5、(2)提高对每个离层的支撑效果，进一步减小覆岩离层变形程度，从而起到更好的减沉效果。

6、优选地，所述下离层注浆管和所述上离层注浆管的顶端均伸出松散层外，所述下离层注浆管的顶端穿过并伸出所述上离层注浆管的顶端。

7、采用上述进一步方案的有益效果是便于下离层注浆管和上离层注浆管连接相应的注浆设备，操作方便。

8、优选地，所述上离层注浆管的侧壁上设有注浆管道。

9、采用上述进一步方案的有益效果是便于通过注浆管道注入水泥浆。

10、优选地，所述上离层注浆管外壁上设有保护层。

11、采用上述进一步方案的有益效果是起到良好的隔水效果，防止水泥浆泄漏。

12、优选地，所述保护层为水泥浆层。

13、采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，凝固后起到良好的密封效果。

14、优选地，所述保护层的上部外套设有护壁套管。

15、采用上述进一步方案的有益效果是起到良好的隔水效果，且防止下部离层注浆管发生变形。

16、优选地，所述密封体包括台阶阻浆外支撑和止水部，所述台阶阻浆外支撑固定设置在所述上离层注浆管上，所述台阶阻浆外支撑与所述止水部通过楔形密封配合。

17、采用上述进一步方案的有益效果是能密封下离层注浆管与上离层注浆管之间的间隙，防止上离层注浆管的浆液进入下离层注浆管内。

18、优选地，所述下离层注浆管包括下离层注浆管上段和下离层注浆管下段，所述下离层注浆管上段的底部设有第一反扣短节，所述下离层注浆管下段的顶端设有与所述第一反扣短节配合的第二反扣短节，所述下离层注浆管下段的下部依次设有所述出浆孔管和所述底部沉沙段。

19、采用上述进一步方案的有益效果是便于在注浆结束后，回收下离层注浆管上段，节约成本。

20、本发明的目的之二，提供一种单孔双离层双压注浆方法，包括所述的单孔双离层双压注浆装置，包括以下步骤：

21、s1：钻进至稳定基岩，下入护壁套管，护壁套管外壁采用水泥浆封闭止水；

22、s2：钻进至上离层关键层底部以上2-5m，下入上离层注浆管，上离层注浆管外壁采用水泥浆封闭止水；

23、s3：钻进至下离层关键层底部以上2-5m，不下入下离层注浆管；

24、s4：钻进至终孔，底部预留5m以上底部沉沙段的空间；

25、s5：将下离层注浆管下入，通过注浆管道注入水泥浆形成止水部；

26、s6：分别对下离层注浆管和上离层注浆管进行注浆操作。

27、有益效果：

28、实现单孔双离层、双压力注浆，减少一个双离层注浆时的钻孔数量，降低施工成本；提高对每个离层的支撑效果，进一步减小覆岩离层变形程度，从而起到更好的减沉效果，操作步骤简单，施工方便。

29、优选地，在s5之后，还包括止水检测步骤：当止水部侯凝48h后，沿上离层注浆管向孔内压水，孔口起压或注水后，下离层注浆管内水位变化，重复步骤s5，继续注入水泥浆。

30、采用上述进一步方案的有益效果是对密封体的密封性检测，防止出现漏水情况，提高注浆效果。

技术特征：

1.一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述下离层注浆管(1)和所述上离层注浆管(2)的顶端均伸出松散层外，所述下离层注浆管(1)的顶端穿过并伸出所述上离层注浆管(2)的顶端。

3.根据权利要求2所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述上离层注浆管(2)的侧壁上设有注浆管道(11)。

4.根据权利要求1所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述上离层注浆管(2)外壁上设有保护层(13)。

5.根据权利要求4所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述保护层为水泥浆层。

6.根据权利要求4所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述保护层(13)的上部外套设有护壁套管(12)。

7.根据权利要求1所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述密封体包括台阶阻浆外支撑(6)和止水部(8)，所述台阶阻浆外支撑(6)固定设置在所述上离层注浆管(2)上，所述台阶阻浆外支撑(6)与所述止水部(8)通过楔形密封配合。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种单孔双离层双压注浆装置，其特征在于：所述上离层注浆管(2)包括上离层注浆管上段和上离层注浆管下段，所述上离层注浆管上段的底部设有第一反扣短节(3)，所述上离层注浆管下段的顶端设有与所述第一反扣短节(3)配合的第二反扣短节(4)，所述上离层注浆管下段的下部依次设有所述出浆孔管(9)和所述底部沉沙段(10)。

9.一种单孔双离层双压注浆方法，包括权利要求1-8任一项所述的单孔双离层双压注浆装置，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种单孔双离层双压注浆方法，其特征在于：在s5之后，还包括止水检测步骤：当止水部(8)侯凝48h后，沿上离层注浆管(2)向孔内压水，孔口起压或注水后，下离层注浆管(1)内水位变化，重复步骤s5，继续注入水泥浆。

技术总结
本发明涉及一种单孔双离层双压注浆装置及方法，包括竖直设置的下离层注浆管和上离层注浆管，所述上离层注浆管设置在注浆孔内，所述下离层注浆管设置在所述上离层注浆管内，所述下离层注浆管的下部设有出浆孔管，所述出浆孔管上方的所述下离层注浆管上设有用于密封所述下离层注浆管与所述上离层注浆管之间的间隙的密封体，所述出浆孔管下方的所述下离层注浆管的底端设有底部沉沙段。实现单孔双离层、双压力注浆，减少一个双离层注浆时的钻孔数量，降低施工成本；提高对每个离层的支撑效果，进一步减小覆岩离层变形程度，从而起到更好的减沉效果。

技术研发人员：秦立涛,赵福森,马占伟,韩暖,王心雨,郭亚楠
受保护的技术使用者：中国煤炭地质总局第二水文地质队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15