一种适用于高压富水地层的节能注浆系统与注浆方法

1.一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，包括：改良型节能注浆机（4），所述改良型节能注浆机（4）包括助推驱动模块（41），其中：所述助推驱动模块（41）包括：浆液活塞缸（411）、水压助推缸（415）和水压助推套筒（416）；所述浆液活塞缸（411）的内径小于水压助推缸（415）的内径，且两者在轴向上前后阶梯状连接，内腔相连通；所述浆液活塞缸（411）的前端开设有两个通道，一个为浆液出口，另一个为吸浆口；浆液出口和吸浆口内均设置有单向阀（414）；在所述浆液活塞缸（411）内同轴套设有一与其内径相同的浆液活塞（412），所述浆液活塞（412）可在浆液活塞缸（411）内前后滑动，与所述浆液活塞缸（411）的前端形成大小可变的浆液腔；所述浆液活塞（412）的后端连接有一浆液活塞杆（413），所述浆液活塞杆（413）向后穿出所述水压助推缸（415）的后端，且与电机相连接；所述电机用于驱动浆液活塞杆（413）向后运动；所述水压助推套筒（416），为一两端敞口的柱状筒体，在柱状筒体的后端外壁一周为圆盘状，其同轴套设于所述浆液活塞杆（413）外，前端与所述浆液活塞（412）的后端紧密贴合，后端圆盘位于所述水压助推缸（415）内，与所述水压助推缸（415）的内壁贴合，与所述水压助推缸（415）的前段封闭成高压水腔；所述高压水腔与地层中的高压水管路连接，用于承接高压水以推动所述水压助推套筒（416）和浆液活塞（412）向前滑动，推动浆液由浆液出口溢出，高压水腔内的水变为无压水，在所述浆液活塞（412）向后滑动时，高压水腔内的无压水排出，浆液由吸浆口吸入浆液活塞缸（411）中。 2.如权利要求1所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，在所述水压助推缸（415）的高压水腔内通过设置高压水囊（418）承接高压水，所述高压水囊（418）为圆筒状，其后端设有开口，用于与高压水相连通，承接水后，所述高压水囊（418）可在所述高压水腔内膨胀，以推动所述水压助推套筒（416）。 3.如权利要求2所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，所述改良型节能注浆机（4）还包括行程开关模块（42），所述行程开关模块（42）包括给水拨盘（421）、排水拨盘（422）、拨杆（423）、导电桥（424）和导电座（425），其中：所述给水拨盘（421），为金属圆盘，同轴套设固定在所述浆液活塞杆（413）的位于水压助推缸（415）外的部分上；所述排水拨盘（422），为金属圆盘，同轴套设固定在所述浆液活塞杆（413）上，且位于所述给水拨盘（421）的后端；所述导电座（425），为两个，前后间隔设置，且位于所述给水拨盘（421）和排水拨盘（422）间的空间内；两个所述导电座（425）均为铜制导电片，用于与电源相连接；所述导电桥（424），为内包裹永磁体，外覆铜制导体的棒体，倾斜设置于两个导电座（425）间，其一端固定，另一自由端可在两个导电座（425）间前后摆动，以实现对前或后的导电座（425）接触连通；所述拨杆（423），为绝缘杆状体，一端与所述导电桥（424）的固定端相连接，另一端伸入给水拨盘（421）和排水拨盘（422）间的空间内，在浆液活塞杆（413）进行前后往复的注浆行程运动末端，碰触给水拨盘（421）和排水拨盘（422），被给水拨盘（421）和排水拨盘（422）拨动，并带动导电桥（424）的自由端前后摆动。 4.如权利要求3所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，所述改良型节能注浆机（4）还包括进出水模块（43），所述进出水模块（43）包括壳体、给水电磁头（431）、排水电磁头（432）、轴心铁杆（433）和隔离活塞（434），其中：所述壳体，水平设置，其前后两端均各设置有一与其相连通的磁力室；所述给水电磁头（431）和排水电磁头（432）设置于所述磁力室内，一端设置一个，其中所述给水电磁头（431）设置于后端的磁力室内，所述给水电磁头（431）连接于后端的导电座（425）和电源间，所述排水电磁头（432）连接于前端的导电座（425）和电源间；在所述壳体上开设有高压水进水口（435）、低压水出水口（436）和连通水口（437），所述高压水进水口（435）和低压水出水口（436）位于壳体的一侧，且沿壳体的长度方向间隔设置；所述连通水口（437）开设于壳体上相对一侧，且位于高压水进水口（435）和低压水出水口（436）的中间部分；高压水进水口（435）与高压水管路连通，低压水出水口（436）排空，所述连通水口（437）与高压水囊（418）管路连通；所述轴心铁杆（433），水平设置于壳体内，其上间隔套设固定有两组隔离活塞（434），两组分别位于所述轴心铁杆（433）的前和后端，每组为间隔设置的两个，各所述隔离活塞（434）与所述壳体内壁紧密贴合，同一组中，两个隔离活塞（434）间，以及两组中相邻的两个隔离活塞（434）各分别与壳体间形成腔室；在电磁力的作用下，所述轴心铁杆（433）可前后移动，以封闭低压水出水口（436），使高压水进水口（435）和连通水口（437）相连通，或封闭高压水进水口（435），使低压水出水口（436）和连通水口（437）相连通。 5.如权利要求4所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，所述改良型节能注浆机（4）还包括限位套管（417），为一前后两端均开口的圆柱筒体，同轴套设于所水压助推套筒（416）和高压水囊（418）内，且套设于所述浆液活塞杆（413）外，所述限位套管（417）的后端位于所述水压助推缸（415）的后端外部，其前端不贴于所述水压助推套筒（416）内的前端；其后端与水压助推缸（415）螺纹连接，且其后端的外壁为向外侧凸起的圆盘状，卡持贴合于水压助推缸（415）的后端外壁。 6.如权利要求5所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，还包括储水桶（5）、制浆搅拌桶（6）和储浆桶（7），所述储水桶（5）与连通水口（437）管路连接，用于承接储存高压水腔内的无压水；所述制浆搅拌桶（6），与储水桶（5）管路连接，其内导入无压水，用于搅拌制备浆液；所述储浆桶（7），与制浆搅拌桶（6）管路连通，还与吸浆口管路连接，用于承接储存搅拌好的浆液，并输送至吸浆口。 7.如权利要求6所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，所述水压助推套筒（416）的前段的直径与浆液活塞缸（411）的内径相同，且前段的长度和浆液活塞（412）的厚度之和与浆液活塞缸（411）内腔的长度相同。 8.如权利要求7所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统，其特征在于，地层中的高压水由集水井（1）供给，所述集水井（1）位于隧道内，且位于注浆影响区域以外，竖直向下开挖而成。 9.如权利要求8所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统的施工方法，其特征在于，该施工方法如下：步骤一、在隧道内，且位于注浆影响区域以外，竖直向下开挖集水井（1）；步骤二、将所述高压水进水口（435）与集水井（1）管路连接；在搅拌桶（6）内制取浆液，并输送至储浆桶（7）中；步骤三、电机驱动浆液活塞杆（413），同时高压水由高压水进水口（435）进入高压水囊（418），驱动所述浆液活塞（412）位于浆液活塞缸（411）的最前端，高压水囊（418）中容水量达到最大；则排水拨盘（422）拨动拨杆（423），使排水电磁头（432）通电，关闭高压水进水口（435），打开低压水出水口（436），高压水囊（418）中的水与集水井（1）中的高压水断开，变为无压水；步骤四、电机驱动浆液活塞杆（413）向后运动，并带动浆液活塞（412）向后运动，浆液活塞缸（411）中形成负压，储浆桶（7）中的浆液由吸浆口吸入浆液活塞缸（411）中，浆液活塞（412）推动水压助推套筒（416）向后运动，挤压高压水囊（418）中的无压水，流经连通水口（437）、低压水出水口（436），排出至储水桶（5）；在吸浆过程中，排水拨盘（422）脱离拨杆（423），导电桥（424）和导电座（425）在磁铁的作用下保持接触联通，使排水电磁头（432）持续通电，高压水进水口（435）持续处于关闭状态，低压水出水口（436）持续处于打开状态，直至无压水完全排出；步骤五、给水拨盘（421）与拨杆（423）接触，拨动拨杆（423），使给水电磁头（431）通电，打开高压水进水口（435），关闭低压水出水口（436）；所述高压水囊（418）与集水井（1）中的高压水连通，高压水持续流入高压水囊（418）中，高压水囊（418）不断膨胀，推动水压助推套筒（416）向前运动，推力传导至浆液活塞（412）和浆液活塞杆（413），所述浆液活塞（412）向前运动，挤压所述浆液活塞缸（411）内的浆液，通过浆液出口，将浆液注入钻孔（9）中；在高压水流入过程中，给水拨盘（421）脱离拨杆（423），电桥（424）和导电座（425）在磁力的作用下保持接触联通，使给水电磁头（431）持续通电，高压水进水口（435）持续处于打开状态，低压水出水口（436）持续处于关闭状态；步骤六、重复步骤四~五，不断向钻孔（9）中注浆，直至注浆孔内注入的浆液总量达到设计值。 10.如权利要求9所述的一种适用于高压富水地层的节能注浆系统的施工方法，其特征在于，在步骤六后还包括：将储水桶（5）内的水依次输送并清洗浆液搅拌桶（6）、储浆桶（7）和浆液活塞缸（411）。