一种采煤工作面煤壁片帮控制装置及其工作方法

1.本发明涉及一种采煤工作面煤壁片帮控制装置及其工作方法，属于矿用设备技术领域。


背景技术：

2.煤体在未开采前，处于原始应力状态，应力保持相对平衡，煤体整体稳定。而当煤体开采后，煤壁附近煤体应力平衡遭到破坏，水平应力迅速减小，由于开采引起的支承压力的作用（垂直应力）迅速增大，使煤体产生新的节理、裂隙，即开采引起的次生裂隙发育，煤壁处于不稳定状态。随着老顶的周期性断裂来压，煤壁会在节理裂隙最大的地方最先受到破坏。当支承压力达到一定值后，煤体加剧破坏，从而造成煤壁片帮。煤壁片帮后易导致端面顶板垮落，从而给安全生产带来隐患并影响工作面正常推进，如何有效控制煤壁片帮是综采工作面能否安全高效开采并取得良好经济效益的关键。现在常用的方法主要是采用护板进行支护，但是在综掘机截割煤壁前必须先撤掉护板，这时片帮依然会发生，并且由于护板的挤压破坏，片帮发生的概率变得更大。现有技术cn105909287b，公开了一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法，采用高压注浆的方法（20mpa以上），容易造成封闭区域的空气聚集压缩，待开采到有高压聚集的地方，高压气体不仅容易引起片帮问题，高压空气突然释放，还有一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明公开一种采煤工作面煤壁片帮控制装置，该装置采用柔性管注浆的方法，为待采煤层“增筋添骨”，既不影响综掘机的正常开采，又能很好的解决煤壁片帮的问题，结构简单、成本低廉，高效实用。
4.本发明还提供上述采煤工作面煤壁片帮控制装置的工作方法。
5.本发明的技术方案如下：一种采煤工作面煤壁片帮控制装置，包括尾部导向管套、柔性橡胶管、第一对接接头、硬质塑料管、密封圈、排气管、第二对接接头和单向阀封堵，其中，尾部导向管套上设置在柔性橡胶管一端，尾部导向管套上设有斜面，斜面的设置便于柔性橡胶管穿入注浆孔，柔性橡胶管另一端通过第一对接接头与硬质塑料管连接，硬质塑料管周边设有密封圈，排气管穿插在密封圈内部，硬质塑料管另一端通过第二对接接头与单向阀封堵连接，注浆管与单向阀封堵对接后将浆液通过单向阀封堵、硬质塑料管、柔性橡胶管后注入钻孔内部，钻孔内部的空气由排气管排出。
6.优选的，柔性橡胶管尺寸较长，可以达到十几米至几十米，用于将浆液输送至钻孔底部。
7.优选的，柔性橡胶管外层为主体橡胶材质，内部设有非金属拉力绳。
8.优选的，硬质塑料管尺寸较短，长度在0.5-2米，用于在将设置在其上的密封圈插入穿孔时方便工人手握施力。
9.优选的，密封圈采用橡胶材质，成锥型，嵌套在硬质塑料管外侧。
10.优选的，第一对接接头两端优选螺纹连接。
11.优选的，第二对接接头与硬质塑料管一端为螺纹连接，与单向阀封堵一端为快插接头连接。这样便于对单向阀封堵进行拆卸重复利用。
12.优选的，单向阀封堵与注浆管之间优选快插接头连接。这样便于提高施工速度。
13.上述采煤工作面煤壁片帮控制装置的工作方法，操作步骤如下：（1）在煤壁工作面侧帮上依次打注浆孔，注浆孔的深度为大于片帮控制装置总长度20cm-50cm，其位置处在煤壁中心线至煤壁顶部的中间位置偏上20-50cm，钻孔朝向沿水平面向下偏斜2-5
°
，打孔密度根据煤层片帮程度确定；（2）尾部导向管套一端插入注浆孔，接着将柔性橡胶管插入注浆孔，保持排气管方向位于最上侧，再将硬质塑料管插入注浆孔，单向阀封堵留在孔外，同时置于其上的密封圈被紧密的压入注浆孔，密封圈封堵注浆孔，排气管用于平衡注浆孔内外的气压;（3）注浆管与单向阀封堵连接，将浆液通过单向阀封堵、硬质塑料管、柔性橡胶管后注入钻孔内部，钻孔内部的空气由排气管排出；（4）待浆液完全凝固前将处于注浆孔外面的单向阀封堵取下，清洗后重复使用。
14.本发明的有益效果在于：1、软管与硬管相配合，借助软管的柔性，可以使用长管，软管可以将浆液直接引流到孔底，避免夹杂空气，提高深层注浆锚固密实度，借助硬管的刚性，方便使用者将密封圈安装到孔口位置；2、一次施工可以有效控制数十米的煤层的片帮问题，工作效率高，施工过程简单，可操作性强；3、出口处设有排气管，注浆所需压力低于5mpa，避免了高压注浆带来的各种不便，各部分采用现有常见材料进行组装改造，实施成本低廉。
附图说明
15.图1为片帮控制装置整体结构示意图；图2为注浆工作面示意图；其中：1、尾部导向管套；2、柔性橡胶管；3、第一对接接头；4、硬质塑料管；5、密封圈；6、排气管；7、第二对接接头；8、单向阀封堵；9、注浆管；10、注浆孔。
具体实施方式
16.下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
17.如图1-2所示，本发明提供一种采煤工作面煤壁片帮控制装置，包括尾部导向管套1、柔性橡胶管2、第一对接接头3、硬质塑料管4、密封圈5、排气管6、第二对接接头7和单向阀封堵8，其中尾部导向管套1上设置在柔性橡胶管2一端，尾部导向管套1上设有斜面，斜面的设置便于柔性橡胶管2穿入注浆孔10，柔性橡胶管2另一端通过第一对接接头3与硬质塑料管4连接，硬质塑料管4周边设有密封圈5，排气管6穿插在密封圈5内部，硬质塑料管4另一端通过第二对接接头7与单向阀封堵8连接，注浆管9与单向阀封堵8对接后将浆液通过单向阀封堵8、硬质塑料管4、柔性橡胶管2后注入钻孔内部，钻孔内部的空气由排气管6排出。
18.所述柔性橡胶管2尺寸较长，可以达到十几米至几十米，用于将浆液输送至钻孔底部。
19.柔性橡胶管2外层为主体橡胶材质，内部设有非金属拉力绳。
20.所述硬质塑料管4尺寸较短，长度在0.5-2米，用于在将设置在其上的密封圈5插入穿孔时方便工人手握施力。
21.所述密封圈5采用橡胶材质，成锥型，嵌套在硬质塑料管2外侧。
22.所述第一对接接头3两端优选螺纹连接。这样有利于降低整体成本。
23.所述第二对接接头7与硬质塑料管4一端为螺纹连接，与单向阀封堵8一端为快插接头连接。这样便于对单向阀封堵8进行拆卸重复利用。
24.所述单向阀封堵8与注浆管9之间优选快插接头连接。这样便于提高施工速度。
25.上述采煤工作面煤壁片帮控制装置的工作方法，操作步骤如下：（1）在煤壁工作面侧帮上依次打注浆孔10，注浆孔10的深度为大于片帮控制装置总长度20cm-50cm，其位置处在煤壁中心线至煤壁顶部的中间位置偏上20-50cm，钻孔朝向沿水平面向下偏斜2-5
°
，打孔密度根据煤层片帮程度确定；（2）尾部导向管套1一端插入注浆孔10，接着将柔性橡胶管2插入注浆孔10，保持排气管方向位于最上侧，再将硬质塑料管4插入注浆孔10，单向阀封堵8留在孔外，同时置于其上的密封圈5被紧密的压入注浆孔10，密封圈5封堵注浆孔10，排气管6用于平衡注浆孔10内外的气压；（3）注浆管9与单向阀封堵8连接，将浆液通过单向阀封堵8、硬质塑料管4、柔性橡胶管2后注入钻孔内部，钻孔内部的空气由排气管6排出；（4）待浆液完全凝固前将处于注浆孔10外面的单向阀封堵8取下，清洗后重复使用。
26.本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。