深孔后退式注浆封孔装置和方法与流程

本技术涉及煤矿注浆支护，尤其涉及一种深孔后退式注浆封孔装置和方法。

背景技术：

1、注浆加固是煤矿行业常用的一种加固工艺，注浆加固通过将浆液注入到煤层裂隙，可促使破碎煤体形成形态完整、结构紧密的煤体，以确保煤体强度、稳定性等多方面性能均能得到显著提升。现有的注浆方式多为浅孔注浆，其孔深一般在十米左右，注浆孔一般采用封孔器进行封堵，然而对于孔深达100米甚至300米的深孔注浆，需要分段后退注浆，但是相关技术中的注浆封孔器在实际使用时存在两方面的问题：

2、1)注浆封孔器在深孔作业时，难以回收，不能很好的适应需要分段后退式注浆的应用场合；

3、2)注浆封孔器能够承受的注浆工作压力有限，难以满足深孔高压注浆的需求。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明一方面的实施例提出一种深孔后退式注浆封孔装置，该深孔后退式注浆封孔装置在深孔作业时回收方便，适用于分段后退式注浆作业。

3、本发明另一方面的实施例提出一种回退式深孔注浆封孔方法。

4、根据本发明实施例的一种深孔后退式注浆封孔装置，包括上接头、中心管、膨胀收缩组件、下接头、开关阀和弹性件。

5、其中，所述上接头具有沿其径向间隔设置的注浆口和注水口；

6、其中，所述中心管和所述膨胀收缩组件均沿第一方向延伸且均至少部分与所述上接头相连，所述中心管安装在所述膨胀收缩组件的内腔并设有与所述注浆口连通的注浆通道，所述膨胀收缩组件的内周面和所述中心管的外周面间构成与所述注水口连通的注水型腔，所述膨胀收缩组件具有抵靠在注浆孔的内周面的膨胀位和与所述注浆孔的内周面间隔开的收缩位，所述膨胀收缩组件位于所述膨胀位时所述注水型腔内的水压大于所述膨胀收缩组件位于所述收缩位时所述注水型腔内的水压；

7、其中，所述下接头的至少部分与所述膨胀收缩组件背离所述上接头的端部相连并与所述中心管的外周面间隙配合，所述下接头设有容置腔和出浆口，所述开关阀沿所述第一方向可滑动地配合在所述容置腔并将所述容置腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述注浆通道连通，所述开关阀具有将所述出浆口与所述第一腔室连通的解锁位置和将所述出浆口与所述第一腔室分隔开的锁定位置，所述弹性件配合在所述第二腔室内并朝所述锁定位置压迫所述开关阀。

8、根据本发明实施例的深孔后退式注浆封孔装置，将高压水从注水口注入，高压水进入注水型腔内并不断聚集，膨胀收缩组件在水压作用下向外侧膨胀变形，直至压紧注浆孔的孔壁处于膨胀位，以实现对注浆孔的封孔，继而可使得高压浆液由注浆口进入注浆通道，开关阀在浆液的压力下沿第一方向被推动进入解锁位置，出浆口和第一腔室连通，浆液从出浆口流出进入煤层裂隙，加固煤层，以减少掘进和开采作业过程中煤层片帮现象，提高掘进和生产效率，注浆完成后，由注水口卸掉注水压力，膨胀收缩组件可恢复原状，切换至收缩位与注浆孔的孔壁间隔开，此时深孔后退式注浆封孔装置可整体退出注浆孔或沿注浆孔回退设定距离，不仅方便了深孔作业时深孔后退式注浆封孔装置的回收，而且由于其可整体后退，因此适用于分段后退式注浆作业，相较于相关技术，能够满足深孔作业需求。

9、在一些实施例中，所述膨胀收缩组件包括膨胀收缩部和两个第一定位组件，两个所述第一定位组件沿所述第一方向分设在所述膨胀收缩部的两端；

10、所述第一定位组件包括套筒、压帽和锁环，两个所述第一定位组件的套筒的至少部分分别与所述上接头和所述下接头相连，所述套筒的内周面和所述中心管的外周面间隔开，所述压帽配合在所述套筒的内腔并与所述套筒相连，所述锁环安装在所述套筒的内腔并与所述压帽沿所述第一方向排布，所述套筒、所述压帽和所述锁环均与所述膨胀收缩部的相应端部相连，所述压帽的内周面和所述锁环的内周面均与所述中心管的外周面间隔开。

11、在一些实施例中，所述锁环的外周面和所述套筒的内周面间隔开并共同构成第一限位通道；

12、所述膨胀收缩部包括胶筒和金属条，所述胶筒包括沿所述第一方向依次相连的第一段、中间段和第二段，所述第一段和所述第二段的至少部分分别配合在两个所述第一定位组件的第一限位通道，所述第一段背离所述中间段的端面和所述第二段背离所述中间段的端面分别与两个所述第一定位组件中的压帽抵接，所述中间段位于两个所述第一定位组件的套筒之间，所述金属条沿所述第一方向延伸并与所述第一段、所述中间段和所述第二段中的每一者相连，所述金属条朝所述收缩位压迫所述中间段。

13、在一些实施例中，所述中间段的外径在所述收缩位至少等于所述套筒的外径。

14、在一些实施例中，所述第一段的内周面和所述锁环的外周面中的一者上设有第一锯齿，另一者上设有第一齿槽，所述第一锯齿配合在所述第一齿槽，和/或，所述第二段的内周面和所述锁环的外周面中的一者上设有第二锯齿，另一者上设有第二齿槽，所述第二锯齿配合在所述第二齿槽；和/或

15、所述第一段的外周面和所述套筒的内周面中的一者上设有第一凸起，另一者上设有第一凹槽，所述第一凸起配合在所述第一凹槽，和/或，所述第二段的外周面和所述套筒的内周面中的一者上设有第二凸起，另一者上设有第二凹槽，所述第二凸起配合在所述第二凹槽。

16、在一些实施例中，所述第一段的内周面和所述锁环的外周面中的一者上设有第一锯齿，另一者上设有第一齿槽，所述第一锯齿配合在所述第一齿槽，所述第二段的内周面和所述锁环的外周面中的一者上设有第二锯齿，另一者上设有第二齿槽，所述第二锯齿配合在所述第二齿槽，所述第一锯齿沿从所述中间段朝向所述第一段的方向倾斜，所述第二锯齿沿从所述中间段朝向所述第二段的方向倾斜。

17、在一些实施例中，所述深孔后退式注浆封孔装置还包括第二定位组件，所述第二定位组件安装在所述中心管的外周面并设有沿所述第一方向延伸的第二限位通道，所述下接头的至少部分可滑动地配合在所述第二限位通道，以便于所述膨胀收缩部在所述膨胀位和所述收缩位间切换时所述下接头随之滑移。

18、在一些实施例中，所述第二定位组件包括沿所述第一方向间隔安装在所述中心管的外周面的第一定位件和第二定位件，所述中心管、所述第一定位件和所述第二定位件间共同构成所述第二限位通道；

19、所述第一定位件和所述第二定位件中每一者为螺母、轴肩和压帽中的一种。

20、在一些实施例中，所述深孔后退式注浆封孔装置还包括第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，所述第一密封圈夹设在所述上接头和所述套筒之间并邻近两者的螺纹连接处，所述第二密封圈夹设在所述下接头和所述套筒之间并邻近两者的螺纹连接处，所述第三密封圈夹设在所述中心管的外周面和所述下接头的内周面之间。

21、在一些实施例中，所述深孔后退式注浆封孔装置还包括盲堵，所述盲堵与所述下接头背离所述膨胀收缩组件的端部螺纹相连并共同限定出所述第二腔室，所述弹性件夹设在所述盲堵和所述开关阀之间。

22、根据本发明实施例的一种回退式深孔注浆封孔方法，包括以下步骤：

23、注水封孔，高压水进入上接头的注水口并到达注水型腔且不断聚集，膨胀收缩组件在高压水的作用下进入膨胀位且与注浆孔的内周面相抵靠封孔，停止注水并保持封孔压力；

24、高压注浆，高压浆液从注浆口经注浆通道进入第一腔室并推动开关阀滑移至解锁位置，以使所述第一腔室与出浆口连通，高压浆液从所述出浆口流出进入煤岩；

25、保压凝固，停止注浆，弹性件推动所述开关阀滑移至锁定位置以将出浆口和第一腔室分隔开，保持注浆压力一定时间，确保浆液凝固；

26、泄压回退，卸掉注浆压力和封孔压力，所述膨胀收缩组件在自身恢复作用力下收缩进入收缩位且与所述注浆孔的内周面间隔开，回拉封孔装置回退设定距离；

27、重复所述注水封孔、所述高压注浆、所述保压凝固和所述泄压回退操作，直至完成对所述注浆孔的分段注浆。

28、根据本发明实施例的回退式深孔注浆封孔方法的技术优势与上述深孔后退式注浆封孔装置的技术优势相同，此处不再赘述。

29、在一些实施例中，所述泄压回退操作中，所述膨胀收缩组件的胶筒在金属条的弹性恢复作用力下收缩进入收缩位。

30、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。