煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统的制作方法

1.本实用新型属于煤矿井下安全检测技术领域，具体涉及一种煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统。


背景技术：

2.煤矿井下高分子注浆加固是针对井下煤岩体破碎失稳导致煤层开采、巷道围岩维护困难等问题的一种有效解决方式。
3.加压注入煤岩体裂隙中的可快速固化反应的高分子双组分浆液，可实现煤岩体的快速粘接，提高其稳定性，改善掘进与开采条件。
4.高分子双组分注浆材料共混后反应快速，产热量大，在封闭空间大量使用，容易造成热量积聚，温度飙升，导致井下火灾隐患。
5.2020年国家煤矿安监局专门出台了针对该类型材料矿井使用的安全管理办法，明确了施工过程中对温度的监测和单孔注浆量要求。
6.因此，为了避免封闭空间内热量积聚造成的火灾隐患，实现对注浆过程的监测，提高注浆施工的安全性，一种煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统亟待研究。


技术实现要素：

7.针对现有高分子双组分注浆材料共混后反应快速，产热量大，在封闭空间大量使用，容易造成热量积聚，温度飙升，导致井下火灾隐患且安全监测系统不完善的不足，本实用新型的目的在于提供一种煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统，通过注浆量监测装置实现对注浆量的统计与控制，通过深部温度监测装置对注浆加固中心位置且温度较高区域进行温度监测与收集，实现对煤矿井下高分子注浆加固过程温度和注浆量的监测和控制，使得注浆施工更加安全。
8.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统，包括沿浆液流动方向依次连接的进浆装置、浆液抽取装置、出浆装置，浆液抽取装置上设置有注浆量监测装置，出浆装置上设置有深部温度监测装置。
9.优选地，进浆装置包括两个高分子浆料筒和两个进料管，浆液抽取装置包括支撑架，支撑架内置有隔板，隔板的下端固定有吊板，隔板上设置有气动泵头，气动泵头上设置有进气管，气动泵头的下方设置有泵头拉杆，泵头拉杆穿过隔板且可在气动泵头的带动下往复运动，泵头拉杆的下端固定有连接三角板，连接三角板的左右两端各固定有一活塞杆，活塞杆设置在连接三角板的下方，吊板上对应两个活塞杆的位置卡设有两个注浆缸体，活塞杆可在对应的注浆缸体内往复运动，高分子浆料筒和注浆缸体之间通过进料管连接，且一一对应；注浆量监测装置包括设置在吊板上的接近开关和数显计数器，接近开关和数显计数器电连接，接近开关设置在两个活塞杆之间。
10.优选地，出浆装置包括从煤岩体裂隙向外依次连接的注浆塑料管、封孔器、弯曲铁管以及两个出料管，弯曲铁管和两个出料管通过三通连接，两个出料管分别连接在对应的
注浆缸体上；深部温度监测装置包括温度探头和温度记录仪，温度探头和温度记录仪之间连接有耐热导线，温度探头设置在注浆塑料管的前端，温度记录仪设置在封孔器的后方。
11.优选地，耐热导线沿注浆塑料管外表面设置，且封口器处的耐热导线表面缠绕有航空钢丝以及包覆有高密度聚乙烯胶带。
12.优选地，温度探头采用电阻式热电偶，耐热导线采用耐热100℃的交联聚乙烯材质。
13.优选地，接近开关为感应金属的涡流式接近开关。
14.优选地，温度记录仪和数显计数器上均集成有指示灯和蜂鸣器。
15.具体操作步骤：
16.1.注浆开始时，进气管接入高压气源，气动泵头起动，泵头拉杆开始上下往复运动，通过连接三角板，带动两个注浆缸中的活塞杆往复运动，将高分子浆料筒中的高分子浆液，经进料管、注浆缸体，出料管、弯曲铁管、到封孔器的位置，高分子浆液在注浆压力下先涨大封孔器中部橡胶段，实现对注浆孔孔的封闭，随后冲开封孔器内安全阀，经注浆塑料管，将高分子浆液注入煤体深部。
17.2. 浆液进入煤体裂隙后，快速硬化，放出固化热，注浆塑料管前端的温度探头，监测钻孔顶部温度变化，通过耐热导线，被安置于钻孔外部立面上的温度记录仪收集、存储、记录并可实时显现，当温度超预设值后，系统蜂鸣报警；
18.3. 同时，气动泵头带动泵头拉杆，泵头拉杆带动连接三角板上下往复运动，安装在吊板上的接近开关对连接三角板的往复次数进行计数，通过数显计数器的设置，实时显示注浆流量，并在超出预设流量条件下蜂鸣报警。
19.与现有技术相比，本实用新型提供了一种煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统,具备以下有益效果：
20.1. 本实用新型通过注浆量监测装置实现对注浆量的统计与控制，通过深部温度监测装置对注浆加固中心位置且温度较高区域进行温度监测与收集，能够实现对注浆孔深部温度和泵送流量的监测、显示和预警，对注浆过程无影响，使得注浆施工更加安全。
21.2. 本实用新型的深部温度监测装置通过安装于注浆塑料管前端的温度探头，注浆时置于注浆孔顶端的煤体深部位置，对注浆加固中心位置且温度较高区域进行温度监测与收集，并通过温度记录仪记录、监测和报警；
22.3. 本实用新型的注浆量监测装置通过设置在浆液抽取装置上的接近开关和数显计数器作为流量计，通过注浆缸体积换算，可计量泵送流量，实现对注浆量的统计、监控和报警。
23.该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。
26.图中：1.1-高分子浆料筒；1.2-进料管；2.1-支撑架；2.11-隔板；2.12-吊板；2.2-气动泵头；2.3-进气管；2.4-泵头拉杆；2.5-连接三角板；2.6-活塞杆；2.7-注浆缸体；3.1-接近开关；3.2-数显计数器；4.1-注浆塑料管；4.2-封孔器；4.3-弯曲铁管；4.4-出料管；5.1-温度探头；5.2-温度记录仪；5.3-耐热导线。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.本实用新型针对目前矿用高分子注浆加固材料使用安全管理要求，提供了一种实施例：
30.如图1所示，一种煤矿井下高分子注浆加固安全监测系统，包括沿浆液流动方向依次连接的进浆装置、浆液抽取装置、出浆装置，浆液抽取装置上设置有注浆量监测装置，出浆装置上设置有深部温度监测装置。
31.进浆装置包括两个高分子浆料筒1.1和两个进料管1.2，两个高分子浆料筒1.1分别装有不同组分的高分子浆液，浆液抽取装置包括支撑架2.1，支撑架2.1内置有水平设置的隔板2.11，隔板2.11的下端固定有吊板2.12，隔板2.11上设置有气动泵头2.2，气动泵头2.2上设置有进气管2.3，用于外接气源；
32.气动泵头2.2的下方设置有泵头拉杆2.4，泵头拉杆2.4穿过隔板2.11且可在气动泵头2.2的带动下往复运动，泵头拉杆2.4的下端固定有连接三角板2.5，连接三角板2.5的左右两端各固定有一活塞杆2.6，活塞杆2.6设置在连接三角板2.5的下方，吊板2.12上对应两个活塞杆2.6的位置卡设有两个注浆缸体2.7，活塞杆2.6可在对应的注浆缸体2.7内往复运动，高分子浆料筒1.1和注浆缸体2.7之间通过进料管1.2连接，且一一对应。
33.注浆量监测装置包括设置在吊板2.12上的接近开关3.1和数显计数器3.2，接近开关3.1和数显计数器3.2电连接，接近开关3.1设置在两个活塞杆2.6之间，接近开关3.采用涡流方式对连接三角板2.5的往返次数进行监测，通过与注浆缸体2.7积换算，实现对泵送流量的监测与预警。
34.出浆装置包括从煤岩体裂隙向外依次连接的注浆塑料管4.1、封孔器4.2、弯曲铁管4.3以及两个出料管4.4，注浆塑料管4.1可耐高温，弯曲铁管4.3和两个出料管4.4通过三通连接，两个出料管4.4分别连接在对应的注浆缸体2.7，由于注浆塑料管是插入钻孔内的，浆液固化后，粘接在煤体内的，无法取出，需随后采煤机割煤时一起切割掉，用耐高温的塑料管相比铁管容易切割，使用铁管会磨损采煤机切割头。
35.深部温度监测装置包括温度探头5.1和温度记录仪5.2，温度探头5.1和温度记录仪5.2之间连接有耐热导线5.3，温度探头5.1设置在注浆塑料管4.1的前端，温度记录仪5.2设置在封孔器4.2的后方，耐热导线5.3沿注浆塑料管4.1外表面设置，且封口器4.2处的耐
热导线5.3表面缠绕有航空钢丝以及包覆有高密度聚乙烯胶带，起到补强、增加滑动性的作用。
36.本实施例中温度探头5.1采用电阻式热电偶，耐热导线5.3采用耐热100℃的交联聚乙烯材质，温度记录仪5.2和数显计数器3.2上均集成有指示灯和蜂鸣器。
37.将温度探头5.1固定在置于煤体深部的注浆塑料管4.1的前端，通过耐热导线5.3与温度记录仪5.2连接，实现对注浆加固中心温度较高区域的温度进行收集记录与预警；安装在吊板2.12上的接近开关3.1和数显计数器3.2作为流量计，实现对泵送流量的统计与预警。
38.具体操作步骤：
39.1.注浆开始时，进气管2.3接入高压气源，气动泵头2.2起动，泵头拉杆2.4开始上下往复运动，通过连接三角板2.5，带动两个注浆缸2.7中的活塞杆2.6往复运动，将高分子浆料筒1.1中的高分子浆液，经进料管1.2、注浆缸体2.7，出料管4.4、弯曲铁管4.3、到封孔器4.2的位置，高分子浆液在注浆压力下先涨大封孔器4.2中部橡胶段，实现对注浆孔孔的封闭，随后冲开封孔器4.2内安全阀，经注浆塑料管4.1，将高分子浆液注入煤体深部。
40.2. 浆液进入煤体裂隙后，快速硬化，放出固化热，注浆塑料管4.1前端的温度探头5.1，监测钻孔顶部温度变化，通过耐热导线5.3，被安置于钻孔外部立面上的温度记录仪5.2收集、存储、记录并可实时显现，当温度超预设值后，系统指示灯闪烁和蜂鸣报警；
41.3. 同时，气动泵头2.2带动泵头拉杆2.4，泵头拉杆2.4带动连接三角板2.5上下往复运动，安装在吊板2.12上的接近开关3.1对连接三角板2.5的往复次数进行计数，通过数显计数器3.2的设置，实时显示注浆流量，并在超出预设流量条件下系统指示灯闪烁和蜂鸣报警。
42.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。