用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置及其使用方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置及其使用方法，孔口密封裝置包括：與孔口管連接的護管法蘭；設于孔口管內的內襯套及內襯套底托，所述內襯套的上端口設有內襯套法蘭，下端連接內襯套底托，所述內襯套底托為圓盤狀、中心設有用于所述外平鉆桿通過的圓孔；水封，所述水封置于所述內襯套內，膨脹后用于封閉所述外平鉆桿和所述內襯套之間間隙，所述水封上設有進水管和與進水管連接的高壓閥門；用于限制水封注水后膨出的壓蓋法蘭；通過調節所述水封的注水量，來控制孔口密封裝置的密封與否及密封程度，以適應所述鉆孔對不同密封要求的相應情況。

【技術實現步驟摘要】
用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置及其使用方法
本專利技術涉及用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，屬于礦山、交通、水利水電等隧道及地下工程鉆探和圍巖注漿加固領域。
技術介紹
目前在礦山、隧道及地下工程施工中，經常遇到斷層破碎帶，風化帶等不良地質環境。這類不良地質環境具有松散軟弱破碎的特點，揭露后會引起坍塌，當這類地層富水時，還會發生突水突泥地質災害。因此必須對其進行注漿加固。在對這類不良地質環境進行治理中，要施工注漿鉆孔進行注漿。因為圍巖松散破碎，穩定性差，注漿鉆孔會出現坍塌掉塊，引發埋鉆卡鉆等鉆孔事故。處理鉆孔孔壁坍塌掉塊的常用方法是在鉆孔內下入旋噴器，通過旋噴注漿對坍塌掉塊等松散圍巖進行注漿加固。傳統的旋噴注漿存在以下缺點：1.旋噴注漿一般用于俯角鉆孔，在仰角鉆孔內因為孔口標高低于孔底，漿液難以在鉆孔內留存，無法達到旋噴注漿的效果；2.旋噴注漿一般采用孔口敞開的開放式注漿，旋噴只是起到射流攪拌作用，漿液進入到圍巖內的深度有限；3.注漿時注漿壓力極其有限，對圍巖難以形成滲透注漿，因此經常出現旋噴后仍難以解決孔壁坍塌掉塊問題。
技術實現思路
為解決現有技術存在的上述不足，本專利技術提供一種用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置及其使用方法。采用本專利技術鉆孔旋噴注漿孔口密封裝置后，改開放式注漿為密閉注漿，從而實現了鉆孔內的靜壓注漿，漿液在壓力作用下，滲透到圍巖內，完成了靜壓滲透注漿，取得較好效果。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，包括：與孔口管連接的護管法蘭；設于孔口管內的內襯套及內襯套底托，所述內襯套的上端口設有內襯套法蘭，下端連接內襯套底托，所述內襯套底托為圓盤狀、中心設有用于所述外平鉆桿通過的圓孔；水封，所述水封置于所述內襯套內，用于封閉所述外平鉆桿和所述內襯套之間間隙，所述水封上設有進水管和與進水管連接的高壓閥門；用于固定所述護管法蘭和所述內襯套法蘭的壓蓋法蘭；通過調節注入所述水封內的注水量，來控制孔口密封裝置的密封與否及密封程度，以適應所述鉆孔對不同密封要求的相應情況。孔口密封裝置設置孔口管可以起到很好的密封鉆孔孔口的作用，保證孔口密封裝置的密閉效果。孔口密封裝置便于拆卸，可以方便的滿足清洗鉆孔時的要求。所述孔口密封裝置可以通過調節所述水封的注水量，來控制孔口密封裝置的密封與否及其密封程度，以適應所述鉆孔對不同密封要求的相應情況：水封未注清水時，可以滿足孔口處留有空隙的要求，便于觀察鉆孔內是否注滿漿液；水封注入清水后，可以達到孔口密封的效果，使注漿能夠達到一定的壓力。內襯套、內襯套底托和內襯套法蘭的巧妙設計，既可以解決水封的放置問題，又可以起到進一步的密封效果。壓蓋法蘭的設計，可以固定注水后膨脹的水封。同時可以限制水封膨脹方向，使之只能向鉆桿方向膨脹。所述護管法蘭與孔口管絲扣連接。所述內襯套底托、所述內襯套和所述內襯套法蘭焊接為一整體。所述內襯套底托、內襯套和內襯套法蘭焊接為一整體，整體性好，便于安裝操作，密封效果好。所述護管法蘭和內襯套法蘭之間設有第二密封膠墊，所述內襯套法蘭和壓蓋法蘭之間設有第一密封膠墊；所述護管法蘭、內襯套法蘭和壓蓋法蘭通過緊固螺栓連接。各法蘭之間設有密封膠墊，可以確保密閉裝置的密閉性，避免漿液外溢。所述內襯套底托圓孔直徑比所述外平鉆桿的直徑大4-6mm；所述內襯套法蘭的內徑與所述內襯套的內徑相同；所述內襯套法蘭的外徑大于所述孔口管的外徑，并與所述護管法蘭的外徑相同。所述圓孔比所述外平鉆桿的直徑大4-6mm，所述內襯套法蘭的內徑與所述內襯套的內徑相同，所述內襯套法蘭的外徑大于所述孔口管的外徑；所述水封由彈性材料制成，呈圓環狀，所述圓環的外徑與所述內襯套的內徑相同，所述圓環內徑與所述內襯套底托的圓孔直徑相同。這種設計在沖洗鉆孔時能滿足漿液外溢的要求，在高壓注漿時，通過水封能滿足高壓密封的作用，構思巧妙。所述水封由彈性耐磨材料制成，呈圓環狀，所述圓環的外徑與所述內襯套的內徑相同，所述圓環內徑與所述內襯套底托的圓孔直徑相同。所述水封由彈性耐磨材料制成，未注清水時，可以滿足孔口處留有空隙的要求，注入清水后，彈性材料得以膨脹，達到密封的效果。所述水封進水閥門為高壓閥門，與所述進水口的直徑相同，所述高壓閥門外接同直徑水管。水封設有高壓閥門，可以滿足注水壓力的要求，確保孔口密封裝置的密封性。用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置的使用方法，包括以下步驟：步驟1：依次連接旋噴器、外平鉆桿、孔口密封裝置、坑道鉆機、高壓管路和注漿泵，使旋噴器位于需要旋噴的鉆孔位置：步驟2：所述注漿泵通過旋噴器向鉆孔內注入速凝漿液，孔口密封裝置與外平鉆桿之間流出所述速凝漿液后，利用水封膨脹，封閉所述孔口密封裝置與外平鉆桿之間的間隙；步驟3：開動坑道鉆機回轉并上下串動外平鉆桿，帶動旋噴器噴射漿液，隨著漿液充滿鉆孔，壓力增加，鉆孔內漿液向縮徑坍塌掉塊孔壁內滲透，達到對縮徑坍塌掉塊孔壁靜壓滲透注漿的目的；步驟4：旋噴達到設定條件時，改注清水沖洗外平鉆桿及旋噴器；所述速凝漿液初凝后卸掉水封內清水，抽出外平鉆桿，候凝；卸掉孔口密封裝置，操作結束。通過使用孔口密封裝置，可以較好實現在松散軟弱破碎地層鉆孔內旋噴注漿時，滿足孔內漿液的靜壓力，保證漿液在壓力作用下對圍巖的滲透注漿加固，較好解決了以往在地下工程鉆孔中只能旋噴無法靜壓注漿的難題。同時可以實現對仰角鉆孔的注漿加固，大大增加了注漿加固的適用范圍，使注漿效果明顯改善。其中，步驟2中，注漿泵泵量不得超過30L/min，且速凝漿液的初凝時間控制在20min左右；向孔口密封裝置中的水封內注水，在水封與外平鉆桿之間密閉后，鉆孔內漿液升壓達到1.5MPa時孔口密閉處不得泄露，所述水封內注水壓力在0.5～1.5MPa之間。鉆孔內漿液升壓達到1.5MPa，1.5MPa為密閉后的抗泄漏壓力，所述抗泄漏壓力大于注漿時的注漿壓力，可以保證注漿壓力達到0.5-1.0MPa時密閉處不泄露，且有一定的安全儲備。步驟3中，所述注漿泵的注漿壓力控制在0.5-1.0MPa之間；向鉆孔內注入的所述速凝漿液的體積控制在鉆孔內容積的1.3-2.0倍。注漿壓力控制在0.5-1.0MPa之間，既能滿足注漿漿液在孔壁松散破碎圍巖空隙內的滲透，又不會因為注漿壓力高于松散破碎圍巖的極限強度，而對松散破碎圍巖的穩定性產生破壞。本專利技術的有益效果為：設置護管法蘭可以對孔口管起到良好的保護作用。本專利技術可以通過用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置及其使用方法，可以較好實現在松散軟弱破碎地層鉆孔內旋噴注漿時，滿足孔內漿液的靜壓力，保證漿液在壓力作用下對圍巖的滲透注漿加固，較好解決了以往在地下工程鉆孔中只能旋噴無法靜壓注漿的難題。具有操作簡單，安全可靠，效率高，效果好的特點。本專利技術具有操作簡單，安全可靠，效率高，效果好的特點。附圖說明圖1孔口密封裝置旋噴及靜壓注漿工作原理示意圖；圖2孔口密封裝置裝配結構示意圖；圖3水封工作原理示意圖；圖4孔口密封裝置連接局部放大結構圖；其中：1孔口密封裝置，2孔口管，3鉆孔，4外平鉆桿，5縮徑坍塌掉塊孔壁，6旋噴器，7孔壁，8第一密封膠墊，9壓蓋法蘭，10第二密封膠墊，11內襯套法蘭，12內襯套，13內襯套底托，14水封，15緊固螺栓，16高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于，包括：與孔口管連接的護管法蘭；設于孔口管內的內襯套及內襯套底托，所述內襯套的上端口設有內襯套法蘭，下端連接內襯套底托，所述內襯套底托為圓盤狀、中心設有用于所述外平鉆桿通過的圓孔；水封，所述水封置于所述內襯套內，用于封閉所述外平鉆桿和所述內襯套之間間隙，所述水封上設有進水管和與進水管連接的高壓閥門；用于固定所述護管法蘭和所述內襯套法蘭的壓蓋法蘭；通過調節注入所述水封內的注水量，來控制孔口密封裝置的密封與否及密封程度，以適應所述鉆孔對不同密封要求的相應情況。

【技術特征摘要】
1.用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于，包括：外平鉆桿；與孔口管連接的護管法蘭；設于孔口管內的內襯套及內襯套底托，所述內襯套的上端口設有內襯套法蘭，下端連接內襯套底托，所述內襯套底托為圓盤狀、中心設有用于所述外平鉆桿通過的圓孔；水封，所述水封置于所述內襯套內，用于封閉所述外平鉆桿和所述內襯套之間間隙，所述水封上設有進水管和與進水管連接的高壓閥門；用于固定所述護管法蘭和所述內襯套法蘭的壓蓋法蘭；通過調節注入所述水封內的注水量，來控制孔口密封裝置的密封與否及密封程度，以適應所述鉆孔對不同密封要求的相應情況。2.根據權利要求1所述的用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于：所述護管法蘭與孔口管絲扣連接。3.根據權利要求1所述的用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于：所述內襯套底托、所述內襯套和所述內襯套法蘭焊接為一整體。4.根據權利要求1所述的用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于：所述護管法蘭和內襯套法蘭之間設有第二密封膠墊，所述內襯套法蘭和壓蓋法蘭之間設有第一密封膠墊；所述護管法蘭、內襯套法蘭和壓蓋法蘭通過緊固螺栓連接。5.根據權利要求1所述的用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于：所述內襯套底托圓孔直徑比所述外平鉆桿的直徑大4-6mm；所述內襯套法蘭的內徑與所述內襯套的內徑相同；所述內襯套法蘭的外徑大于所述孔口管的外徑，并與所述護管法蘭的外徑相同。6.根據權利要求1所述的用于鉆孔靜壓滲透旋噴注漿的孔口密封裝置，其特征在于：所述水封由彈性耐磨材料制成，呈圓環狀，所述圓環的外徑與所述內襯套的內徑相同，所述圓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘光明，李術才，張慶松，孫立新，邱法林，潘東懿，楊騰，隨海通，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東;37