[发明专利]一种冻结掩护注浆堵水施工装置及方法

说明书

一种冻结掩护注浆堵水施工装置及方法，包括水平设置的底板，底板下部设有支撑轮，底板上自左向右依次设有冷却液泵、冷冻罐、浆液桶和注浆泵，冷冻罐和浆液桶后侧的底板上设有液压站，冷却液泵通过冷却液进管与冷冻罐的出液口连接，注浆泵通过浆液进管与浆液桶出口连接，冷却液泵出口通过注冷却液软管连接有注冷却液刚性管，注浆泵出口通过注浆软管连接有注浆刚性管。本发明即在注浆堵水前，先通过冻结法，即将涌出的高压水与围岩一并冻结，形成临时堵水掩护屏障，再实施注浆，也就是注浆是在临时堵水屏障“掩护”下凝固，这样当冻结区域消融后，注浆区域即为永久堵水墙，实现堵水目的。具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于矿业工程技术领域，具体涉及一种冻结掩护注浆堵水施工装置及方法。

背景技术

井巷掘进或其他在岩层进行的作业期间遇到富含水层，水通过岩层裂隙涌入工作面，现常选用工作面通过钻孔向富含水层预注浆形成永久堵水结构体来进行堵水和加固，但在井下突水治理或隧道堵水施工过程中，保证浆液在凝结前不被（或少量被）冲刷，是确保浆液形成堵水结构体的关键。

现有问题是：在动水（煤岩层突水或隧道突水，高压水流）作用下，浆液在凝固前就被冲走（有效浆液少），也就是留在注浆孔内（包括裂隙内）的有效浆液非常有限，治理效果较差。现有技术方案，只能通过大量注入抗分散材料，来保证足够的浆液滞留在注浆孔中，但在水压较大裂隙发育的岩体中效果有限。

所以，现在工程上，一般在注浆材料配比的参数上作文章，如：增加一些高分散材料（就是在一定水压下或流水环境不易分散），增加留在注浆孔内（包括裂隙内）的有效浆液量，但实际情况下，动水（高压水流）条件下，抗分散材料作用并不理想（分散材料不能有效抵挡动水冲刷，即在凝固前被冲走），导致治理效果差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种冻结掩护注浆堵水施工装置及方法，先冻结封堵供水通道（临时冻结堵水屏障），再注浆充填过水裂隙通道（永久堵水），确保浆液再被水冲刷前，凝固形成堵水结构体。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种冻结掩护注浆堵水施工装置，包括水平设置的底板，底板下部设有支撑轮，底板上自左向右依次设有冷却液泵、冷冻罐、浆液桶和注浆泵，冷冻罐和浆液桶后侧的底板上设有液压站，冷却液泵通过冷却液进管与冷冻罐的出液口连接，注浆泵通过浆液进管与浆液桶出口连接，冷却液泵出口通过注冷却液软管连接有注冷却液刚性管，注浆泵出口通过注浆软管连接有注浆刚性管，冷却液泵动力输入端通过第一液压马达驱动，注浆泵动力输入端通过第二液压马达驱动，液压站为第一液压马达和液压马达提供液压驱动力。

还包括临时封孔系统；临时封孔系统包括清水箱、封孔泵和封孔囊袋，清水箱设置在底板上并位于冷冻罐和浆液桶之间，封孔泵设置在清水箱顶部，封孔囊袋套设在注浆刚性管上，封孔泵的出口连接有管接头，管接头上设有阀门，管接头通过封孔注水管与封孔囊袋连接。

注冷却液刚性管的出口端螺纹连接有球形喷头，球形喷头表面均匀开设有若干喷孔。

底板包括整体呈矩形的框架结构，框架结构内部设有若干纵横交错的连接梁，连接梁和框架结构顶部铺设有薄钢板，框架结构的左侧和右侧分别设有推拉扶手架，底板的四角处分别设有一个用于定位支撑轮的防滑定位机构。

四个防滑定位机构的结构相同，防滑定位机构包括竖向设置的油缸，油缸的缸体下端固定设在底板上表面，底板上开设有用于穿过油缸的活塞杆的穿孔，底板下表面固定设有导向套，导向套的中心孔与穿孔上下对应贯通，活塞杆下端穿过导向套并固定连接有定位板，导向套的中心孔内径与活塞杆外径间隙配合，定位板与底板平行，定位板下表面设有下端尖锐的扎钉。

一种冻结掩护注浆堵水施工装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）探水，确定富含水层位置；

（2）对已探明的富含水层方向施工两个钻孔，钻孔的孔底距离富含水层1-2m；