[发明专利]加气硅化封堵底板裂隙的系统及方法

说明书

本发明公开了一种加气硅化封堵底板裂隙的系统及方法，该系统包括密封装置、水玻璃供应装置、二氧化碳供应装置和清洗装置，密封装置包括密封圈和法兰，钻孔处垂直安设有主管道，主管道与钻孔壁之间通过密封圈密封；主管道的顶部设置有两条支路管道，分别为第一支路管道和第二支路管道，第一支路管道与水玻璃供应装置连接，第二支路管道与二氧化碳供应装置连接，通过水玻璃供应装置和二氧化碳供应装置分别提供Na₂SiO₃、CO₂，以实现对裂隙的封堵；清洗装置用于封堵结束后对裂隙封堵后残留的水玻璃进行冲洗。本发明可以有效的封堵底板细微裂隙，防止承压水进入矿井，具有良好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及底板裂隙的充填技术领域，具体涉及一种加气硅化封堵底板裂隙的系统及方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的不断增加，开采条件、地质条件越来越复杂，工作面回采过程中，往往会遇到高承压水的问题，这给安全生产带来很大困难，很容易出现底板突水事故。

目前，本领域的研究者们通常是采用深降强排和带压开采的方式来解决上述问题，其中的带压开采过程中一般会采用封堵底板裂隙的方法，这样可以防止底板承压水渗入工作面，然而在封堵底板裂隙时，一般矿井选择的注浆材料很难注入宽度小于60um的裂隙，而当岩土的裂隙达到50um时，水即可明显透过，细微裂隙的存在使高承压水溃入矿井的风险大大提高，因此，急需寻找一种封堵效果更好的封堵系统及方法。

发明内容

针对上述细微裂隙封堵不完全的问题，本发明提出了一种加气硅化封堵底板裂隙的系统及方法，该方法可以有效的封堵底板细微裂隙，防止承压水进入矿井，具有良好的推广应用价值。

本发明的任务之一在于提供一种加气硅化封堵底板裂隙的系统。

一种封堵底板导水破坏带裂隙钻孔的系统，包括密封装置、水玻璃供应装置、二氧化碳供应装置和清洗装置，

所述密封装置包括密封圈和法兰，所述钻孔处垂直安设有主管道，所述主管道与钻孔壁之间通过所述密封圈密封，所述法兰加固在底板顶面的主管道处，所述法兰配有螺栓，通过法兰和螺栓配合固定将主管道固定在钻孔处，并将钻孔封堵；

所述主管道的顶部设置有两条支路管道，分别为第一支路管道和第二支路管道，所述第一支路管道与水玻璃供应装置连接，所述第二支路管道与二氧化碳供应装置连接，通过水玻璃供应装置和二氧化碳供应装置分别提供Na₂SiO₃、CO₂，以实现对裂隙的封堵；

所述清洗装置用于封堵结束后对裂隙封堵后残留的水玻璃进行冲洗。

上述方案中，通过水玻璃供应装置提供的Na₂SiO₃、二氧化碳供应装置提供的CO₂，二者混合后发生反应生成硅酸，硅酸可以渗透到微孔隙中，使95％以上的底板裂隙被硅酸充填。

作为本发明的一个优选方案，所述水玻璃供应装置包括水玻璃储存器和注浆泵，所述水玻璃储存器的底部通过第一注浆管路与注浆泵的一端连接，所述注浆泵的另一端连接有第二注浆管路，第二注浆管路上设置有第一阀门和第一压力表，所述第二注浆管路的另一端连接至第一支路管道。

作为本发明的另一个优选方案，所述二氧化碳供应装置包括二氧化碳储罐和输气管路，所述输气管路与二氧化碳储罐的出口处连接，并且另一端连接至第二支路管道上，所述输气管路上设置有第二阀门和第二压力表。

优选的，所述主管道上设置有用于控制Na₂SiO₃和CO₂进量的第三阀门。

优选的，所述清洗装置包括注水桶，所述注水桶下方的出口处连接注水管路，待封堵结束后，所述注水管路与注浆泵连接。