[发明专利]一种采动覆岩隔离注浆充填钻孔透孔装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透孔装置及方法，尤其是一种煤矿井下使用的采动覆岩隔离注浆充填钻孔透孔装置及方法。

背景技术

近年来，采动覆岩隔离注浆充填（专利ZL201210164929.9）在建筑物下采煤中得到了广泛应用，该方法涉及从地表向煤层方向垂直施工多组钻孔，利用钻孔向采动离层空间高压注浆（粉煤灰浆体），从而控制上覆岩层变形、减少地表沉陷。专利ZL201210164928.4进一步公开了一种与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，通过对注浆充填量和工作面推进速度的匹配控制，从而保证地表沉陷控制效果。保证注浆钻孔持续、稳定地对采动离层实施注浆充填，是实现注、采匹配的关键，因而对最终沉陷控制效果极为重要。然而，在工程实践中，因意外停电、注浆管路爆裂、浆体浓度过高等因素极易造成堵孔，导致注浆充填的中断、乃至失败，直接影响工作面生产、地表建筑物保护。目前的工程实践中，处理注浆钻孔堵孔事故的方法主要有高压注清水透孔或利用钻杆进行透孔。前者方法操作虽然简单，但透孔效果较差，往往不能完全将孔内堵塞物清理掉，导致无法继续实施注浆充填；后者在工程中使用相对较多，其具体过程是,先是将注浆钻杆提至地面，然后下放带有钻头的钻杆对堵孔段进行钻进以实现透孔，然而该方法工程量大、耗时、占用大量人力资源，更为严重的是，实践中注浆钻杆常常被下部沉淀的粉煤灰“抱死”，导致注浆钻杆需要用反丝钻杆进行上提，工作量极大、难度极高，且一旦处理不当，注浆钻杆将滞留在钻孔内，造成钻孔报废，导致整个工程失败。综上，形成一种方便、快捷、费用低、可靠的透孔装置及方法十分必要，它将更加可靠地保障注浆充填的连续性，以实现所需要的注采比，从而提高采动覆岩隔离注浆充填沉陷控制效果，更加安全有效的实现建筑物下采煤。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供一种结构简单，效率高，使用方便，可以有效透孔的采动覆岩隔离注浆充填钻孔透孔装置及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的采动覆岩隔离注浆充填钻孔透孔装置，它包括安装在注浆充填钻孔孔底的孔底固定装置和设置在注浆充填钻孔两侧采煤工作面地表上的两座绞车，孔底固定装置与两座绞车之间设有钢缆；

所述孔底固定装置包括钢制圆柱形底座，底座顶部中间横向开有滑轮凹槽，滑轮凹槽内通过轴承设有定滑轮，定滑轮上设有钢缆线槽，底座顶部通过四周的四根螺栓设有圆柱形橡胶胶塞，胶塞中部开2个钢缆线孔，底座下方两侧反方向开有圆柱形两道顶杆槽，两道顶杆槽内分别横向设有弹簧顶杆，所述弹簧顶杆包括弹簧和与弹簧焊接的顶杆，顶杆槽出口处分别设有防止弹簧顶杆弹出顶杆槽的挡块，底座外部在顶杆槽出口处设有挤压弹簧顶杆使其压缩在顶杆槽内的环形钢片，环形钢片下方设有支架，所述支架高度大于顶杆槽出口距离底座底部的高度；

孔底固定装置中的定滑轮通过钢缆线槽缠绕有钢缆，钢缆的两端分别穿过胶塞预留的两个钢缆线孔延伸到注浆充填钻孔两侧采煤工作面地表上设置的两座绞车中；

钢缆上设有多个开口向下的储灰器，所述储灰器为肚大口小的梭形钢质容器。

底座的直径小于注浆钻孔孔底直径20～30mm；钢缆的长度为注浆钻孔深度的3～4倍长；顶杆槽内的顶杆为实心圆柱体，并分为前后两部分，前半部分的柱体直径小于后半部分直径4～5mm，顶杆的顶部为椭圆形斜切面，斜切面朝下，倾角为45～60°；顶杆槽外口处的挡块为边长2mm方铁块，能够防止顶杆全部弹出顶杆槽；环形钢片的高度约8mm，内径大于钢质底座直径约3～5mm，环形钢片底部的支架的长度大于顶杆槽与底座底部的距离约30～40mm；储灰器的开口直径为8～12mm，中段直径18～26mm，底部直径为4～8mm；所述储灰器通过绳卡或铝扣固定在钢缆上；所述胶塞为实体柱状橡胶，直径小于钻孔6～10mm，能够自由下放至孔底即可。

一种采动覆岩隔离注浆充填钻孔透孔装置的透孔方法，其步骤如下：

a、在采煤工作面回采前，施工注浆钻孔至松散层以下60m，下放套管，并在套管顶部设置挂钩，然后继续向下施工至终孔后，利用变径扩孔钻头在注浆钻孔底进行扩孔，将注浆钻孔底部扩孔形成圆柱形凹槽，圆柱形凹槽的直径为150mm和高度为200mm；