[发明专利]一种软弱顶板注浆充填加压套管及充填加压方法

说明书

本发明涉及注浆充填开采技术领域，具体涉及一种软弱顶板注浆充填加压套管及充填加压方法，加压套管包括注浆导管、液压控制口、高强度防渗袋、支护承压网和应力传感器五个部分组成；所述注浆导管依次与高强度防渗袋、支护承压网相嵌套，利用高强度防渗袋上的液压控制口与外界相连，组成软弱顶板注浆充填加压套管，软弱顶板注浆充填通过液压控制口向高强度防渗袋注入非牛顿流体，由应力传感器监测注浆导管承压并调节非牛顿流体流量，在碎石掉落时缓冲对注浆导管冲击，遇顶板垮落时为顶板提供支护。

技术领域

本发明涉及注浆充填开采技术领域，尤其涉及一种软弱顶板注浆充填加压套管及充填加压方法。

背景技术

随着绿色开采的要求不断提高、环保政策的不断收紧，而煤矿矸石量大、面广(一般占采出煤量的15％左右)，且矿井矸石外排不断受限，已成为我国大宗固废处理的重点关注对象。注浆充填开采技术是将煤矿生产过程中产生的煤矸石、电厂产生的粉煤灰、工业炉渣等固体废弃物，在地面加工制成浆状充填材料，通过专用充填泵加压，利用充填管道将充填物料输送至井下工作面或覆岩离层空间，在大量处理固废的同时，实现减损开采。

然而，在采空区覆岩破坏移动规律下，软弱顶板易发生破碎，注浆充填过程中存在着矸石掉落、顶板垮落等因素，易造成充填管道挤压变形甚至破损，影响工程正常施工。因此，本发明利用非牛顿流体遇强则强，遇弱则弱的特性，提供了安全可靠、便捷快速、高效实用且成本低的软弱顶板注浆充填加压套管使用方法，在碎石掉落时缓冲对注浆导管冲击，遇顶板垮落时提供可靠支护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软弱顶板注浆充填加压套管及充填加压方法，解决了在采空区覆岩破坏移动规律下，软弱顶板易发生破碎，注浆充填过程中存在着矸石掉落、顶板垮落等因素，易造成充填管道挤压变形甚至破损，影响工程正常施工的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种软弱顶板注浆充填加压方法，包括支架搭建、压力控制、注浆充填、应力监测四个步骤：

将注浆导管依次与高强度防渗袋、支护承压网相嵌套，利用所述高强度防渗袋上的液压控制口与外界相连，组成软弱顶板注浆充填加压套管；

将所述加压套管放置在注浆孔内，利用液压泵机连接所述液压控制口，向所述液压控制口的液压腔内注充非牛顿流体，并控制注充压力后对所述液压控制口进行封堵；

通过向所述注浆导管内充入注浆液，实现软弱顶板下方采空区及软弱顶板垮落区的注浆充填；

利用应力传感器观测所述高强度防渗袋内应力变化，同时监测所述注浆导管的浆液浓度与流量变化，利用所述支护承压网及所述非牛顿流体的抗冲击特性保护所述注浆管道。

其中，所述加压套管可拆分组装，实现局部注浆管道保护。

其中，所述注浆导管内置浓度传感器及流量传感器，外部均匀布置应力传感器，且所述浓度传感器及所述流量传感器位置无先后之分。

其中，所述高强度防渗袋具备抗腐蚀性及耐磨性。

其中，所述支护承压网由高强度软钢丝编织而成，具有良好弹性，随所述高强度防渗袋协同变形。

其中，所述非牛顿流体充入量可控，且由所处环境应力大小进行调控。