一种破碎顶板冒落区注浆充填系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其包括注浆充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、变径多通、套管、耐磨胶管和注浆钻孔，注浆充填巷道布置在工作面上方，充填巷道充填主管上安装变径多通，耐磨胶管通过连接件连接到变径多通上，注浆钻孔以一定角度呈扇形分布，且其深度达到冒落带，套管通过水泥浆与注浆钻孔胶结在一起，且套管通过连接件与耐磨胶管相连。与现有技术相比，该系统通过工作面注浆和充填巷道注浆相结合的方式，可以实现对薄、中厚及厚煤层破碎顶板冒落区注浆充填；该系统工作面注浆和充填巷道注浆对工作面生产基本无影响，采充矛盾小，大大提高了充填工作面产量。
【专利说明】一种破碎顶板冒落区注浆充填系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矿充填系统，尤其涉及一种破碎顶板冒落区注浆充填系统。
【背景技术】
[0002]目前，我国应用较为广泛的煤矿充填技术，主要有膏体充填技术、似膏体充填技术、高水充填技术、超高水充填技术、矸石充填技术等，以上充填技术都是在顶板完整条件下进行充填，在充填的同时必须保证有一定的充填时间和空间。虽然上述充填技术已经形成较为完备的系统与工艺，但是上述各种充填方式均是在采空区顶板完整的前提下对采空区进行充填，对于破碎顶板煤层直接顶随采随冒，顶板控制困难，不适用与破碎顶板条件下的米空区充填。
[0003]针对我国“三下”压煤严重，且破碎顶板煤层在我国煤炭储量中占相当比例的现状，设计研发“破碎顶板冒落区注浆充填系统”对于实现破碎顶板条件下采空区充填，解放“三下”压煤具有重要意义。
[0004]我国煤炭形势自2011年开始出现逐步下滑的趋势，由此带来了煤炭企业经济效益变差,对充填成本的承受能力减弱,若进行全部充填,则充填量大、充填成本高。破碎顶板冒落区注浆充填作为部分充填的一种方式，可以在保证安全的前提下减少充填量，控制充填成本，对于扩大充填开采在煤矿中的应用具有重要的推动作用。
[0005]CN102444419A 一种薄煤层破碎顶板拖管式充填系统公开了一种薄煤层破碎顶板托管式充填系统，其虽然实现了对破碎顶板条件下薄煤层采空区充填，但是其系统仍然存在部分缺陷，例如，其系统所述的高位充填钢管只有在沿空留巷的前提下存在；充填浆体在泵压作用下通过布置在采空区底板的充填管注入冒落矸石空隙，其注入高度有限，仅仅适用于薄煤层，对于厚及中厚煤层冒落带高度大，仅靠布置在工作面底板上的充填管向冒落矸石空隙进行泵送其充填效果较差。因此有必要研制一种适用于薄、中厚及厚煤层的冒落区注浆充填系统。
【发明内容】
[0006]为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，该充填系统不仅适用于薄煤层，而且也适用于对中厚、厚煤层的充填，通过该系统可以有效控制上覆岩层运动，控制地表沉陷。
[0007]本发明技术方案包括:
[0008]一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，包括布置在工作面顺槽中的工作面充填主管、高压胶管、工作面充填管和若干个工作面充填支管，所述工作面充填主管上设置有变径两通，所述高压胶管通过所述变径两通连接到所述工作面充填主管上，所述高压胶管的另一端连接所述工作面充填管，沿所述工作面充填管并列连接若干个所述工作面充填支管，且所述工作面充填支管固定连接在采空区和煤层之间的工作面液压支架上，随液压支架的移动而移动，所述工作面充填支管的充填口伸入到采空区，且沿煤层底板布置；[0009]所述充填系统还包括注浆充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、变径多通、套管、耐磨胶管和注浆钻孔，所述注浆充填巷道布置在工作面上方，且其轴向平行于工作面推进方向，所述充填巷道充填主管上安装所述变径多通，所述耐磨胶管通过连接件连接到所述变径多通上，所述注浆钻孔以一定角度呈扇形分布，且所述注浆钻孔深度达到冒落带，所述套管通过水泥浆与注浆钻孔胶结在一起，且所述套管通过连接件与所述耐磨胶管相连。
[0010]作为本发明的一个优选方案，上述变径多通的通道数目比注浆钻孔的数目多I个(变径多通的通道数目=注浆钻孔的数目+注浆充填充填主管)。
[0011]作为本发明的另一个优选方案，上述工作面充填管、工作面充填支管和高压胶管其直径相同。
[0012]上述注浆充填巷道布置于工作面弯曲下沉带中，其在倾向上位于工作面倾向的中央。
[0013]上述工作面充填支管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
[0014]上述耐磨胶管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
[0015]上述工作面充填主管、充填巷道充填主管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
[0016]上述工作面充填支管紧贴工作面底板布置。
[0017]上述工作面充填主管、工作面充填管、工作面充填支管和充填巷道充填主管为耐磨钢管。
[0018]本发明所带来的有益技术效果:
[0019]本发明提出了一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，与现有技术相比，该系统通过工作面注浆和充填巷道注浆相结合的方式，可以实现对薄、中厚及厚煤层破碎顶板冒落区注浆充填；
[0020]该系统工作面注浆和充填巷道注浆对工作面生产基本无影响，采充矛盾小，大大提高了充填工作面产量；
[0021]该系统首先通过工作面注浆充填系统对冒落区进行注浆充填，再通过上部充填巷道注浆充填系统对上部未注满空间进行二次注浆充填，充填率高，控制上覆岩层运动减缓地表沉陷效果好；
[0022]通过该系统将具有一定胶结性的浆液注入采空区，使采空区冒落岩石形成新的整体，提高了采空区冒落岩石的承载性能，改善工作面煤壁及煤柱的受力状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明:
[0024]图1为本发明破碎顶板冒落区注浆充填系统的平面图；
[0025]图2为本发明破碎顶板冒落区注浆充填系统的剖面图(沿工作面倾向)；
[0026]图3为本发明破碎顶板冒落区注浆充填系统的剖面图(沿工作面走向)；
[0027]图中，1-工作面充填主管，2-工作面充填管，3-变径两通，4-高压胶管，5-工作面充填支管，6-注浆充填巷道，7-充填巷道充填主管，8-变径多通，9-注浆钻孔；a-弯曲下沉带；b-裂隙带；C-冒落带。【具体实施方式】
[0028]本发明公开了一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步清楚、完整的说明。
[0029]弯曲下沉带a是指导水裂缝带顶界到地表的那部分岩层；
[0030]裂隙带b是指位于冒落带之上，具有与采空区连通的导水裂隙，但连续性未受破坏的那一部分岩层；
[0031]冒落带c是指脱离岩层母体，失去连续性，呈不规则岩块或似层状岩块向采空区冒落的那部分岩层。
[0032]结合图1至图3所示，本发明，一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，包括布置在工作面顺槽中的工作面充填主管1、高压胶管4、工作面充填管2和若干个工作面充填支管5，工作面充填主管I上设置有变径两通3，高压胶管4通过变径两通3连接到工作面充填主管I上，高压胶管的另一端连接工作面充填管2，沿工作面充填管2并列连接若干个工作面充填支管5，且工作面充填支管5固定连接在采空区和煤层之间的工作面液压支架上，随液压支架的移动而移动，工作面充填支管5的充填口伸入到采空区，且沿煤层底板布置，本发明优选在工作面充填支管5上安设有控制阀门、流量计和压力计，方便检测充填量和充填压力；
[0033]该充填系统还包括注浆充填巷道6及布置在注浆充填巷道中的充填巷道充填主管7、变径多通8、套管、耐磨胶管和注浆钻孔9，注浆充填巷道6布置在工作面上方，且其轴向平行于工作面推进方向，充填巷道充填主管7上安装变径多通8，且变径多通8其通道数目比注浆钻孔9的数目多I个，耐磨胶管通过连接件连接到变径多通8上，注浆钻孔9以一定角度呈扇形分布，且其深度应达到冒落带，套管通过水泥浆与注浆钻孔胶结在一起，且套管通过连接件与耐磨胶管相连。
[0034]为检测充填量和充填压力，可以在每根工作面充填主管、充填巷道充填主管上均安设流量、压力传感器，通过控制系统，如计算机、PLC等设备实时监控充填状况，同时还可以在每根工作面充填主管、充填巷道充填主管上设置阀门，当需要停止某处的充填时，关闭相关位置的充填管上的阀门即可，当需要停止整个充填时，则关闭充填主管上的阀门。
[0035]上述耐磨胶管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
[0036]上述工作面充填支管紧贴工作面底板布置。
[0037]上述工作面充填主管、工作面充填管、工作面充填支管和充填巷道充填主管为耐磨钢管。
[0038]本发明工作原理:
[0039]在进行工作面充填时，首先通过工作面注浆充填系统对冒落区进行注浆充填，其顺序是依次打开工作面充填主管阀门及相应工作面充填管上的阀门和工作面充填支管上阀门，从煤层底板标高低的一侧向煤层底板标高高的一侧依次进行充填，当该处充填量达到预计充填量时关闭相应阀门并开启相应其他阀门进行充填，当全工作面充填完毕之后再通过注浆充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、变径多通、套管、耐磨胶管和注浆钻孔的共同作用，对上部未注满区域进行二次充填，该过程完成之后此阶段充填工作结束；移动工作面液压支架，液压支架拖动工作面充填管及工作面充填支管一起向前推进，待推进到预定位置之后进行下一阶段充填工作。
【权利要求】
1.一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，包括布置在工作面顺槽中的工作面充填主管、高压胶管和工作面充填管，所述工作面充填主管上设置有变径两通，所述高压胶管通过所述变径两通连接到所述工作面充填主管上，所述高压胶管的另一端连接所述工作面充填管，其特征在于:沿所述工作面充填管上并列连接有若干个工作面充填支管，且所述工作面充填支管固定连接在采空区和煤层之间的工作面液压支架上，随液压支架的移动而移动，所述工作面充填支管的充填口伸入采空区，且沿煤层底板布置； 所述充填系统还包括注浆充填巷道及布置在充填巷道中的充填巷道充填主管、变径多通、套管、耐磨胶管和注浆钻孔，所述注浆充填巷道布置在工作面上方，且其轴向平行于工作面推进方向，所述充填巷道充填主管上安装所述变径多通，所述耐磨胶管通过连接件连接到所述变径多通上，所述注浆钻孔以一定角度呈扇形分布，且所述注浆钻孔深度达到冒落带，所述套管通过水泥浆与注浆钻孔胶结在一起，且所述套管通过连接件与所述耐磨胶管相连。
2.根据权利要求1所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述变径多通的通道数目比注浆钻孔的数目多一个。
3.根据权利要求1所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述工作面充填管、工作面充填支管和高压胶管其直径相同。
4.根据权利要求2或3所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述注浆充填巷道布置于工作面弯曲下沉带中，其在倾向上位于工作面倾向的中央。
5.根据权利要求4所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述工作面充填支管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
6.根据权利要求5所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述耐磨胶管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
7.根据权利要求6所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述工作面充填主管、充填巷道充填主管上均安设有控制阀门、流量计和压力计。
8.根据权利要求7所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述工作面充填支管紧贴工作面底板布置。
9.根据权利要求8所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填系统，其特征在于:所述工作面充填主管、工作面充填管、工作面充填支管和充填巷道充填主管均为耐磨钢管。
【文档编号】E21F15/08GK103758569SQ201410036535
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】江宁, 张新国, 郭惟嘉, 陈绍杰, 常西坤, 张保良, 张士川, 陈军涛, 李杨杨, 孙熙震, 王海龙, 赵金海, 路畅, 毕成, 尚晓龙, 张涛 申请人:山东科技大学