CN104033119A - 防止高承压水顶钻的装置 - Google Patents

Abstract

一种防止高承压水顶钻的装置，整个装置结构包括钻杆夹持器、法兰盘、孔口套管、螺柱、六角螺母、档盘，钻杆夹持器可牢固的扣在钻杆上，法兰盘与孔口套管通过焊接连接，法兰盘与档盘通过4根螺柱及16个六角螺母连接。如钻孔探测到高承压水，高承压水使钻具冲出钻孔，在钻杆被冲出的过程中，钻杆上的钻杆夹持器会受到档盘的阻止，而使钻杆外出的状态停止，从而阻止高承压水顶钻现象的发生。

Description

防止高承压水顶钻的装置

所属技术领域

本发明涉及一种防止高承压水顶钻的装置，属于矿山、隧道等地下工程承压水探测装备的范畴。

背景技术

在进行矿山、隧道等地下工程岩体开挖前，要对预开挖段岩体进行含水性探测以保证开挖的安全。探测常采用钻探的方法，即对预开挖段施工若干个探水钻孔，通过钻孔的出水情况判断预开挖段岩体的含水情况，以决定是否直接开挖还是治理后再开挖。

地下工程一般位于自然水位以下，开挖段岩体所处层位中的水为承压水。如部分矿山的巷道在地下千米深处，它承受的承压水水压可能达到10MPa左右，如探测段含水量丰富，当钻孔揭露含水段时，巨大的水压会突然作用在钻头上，对钻头产生巨大的压力而顶钻，把整个钻具急速冲出钻孔。在实际的工程上多次发生这种情况，钻机被顶翻，几十米的钻杆像箭一般的飞出钻孔，甚至造成人身伤害事故。

发明内容

为了克服钻孔探测高承压水时出现顶钻的现象，本发明提供一种专门用于防止高承压水顶钻的装置，该装置原理简单、操作使用方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：防止高承压水顶钻的装置主要包括钻杆夹持器、法兰盘、孔口套管、螺柱、六角螺母、档盘，其中钻杆夹持器包括夹持钢套及预紧螺栓、预紧螺母，夹持钢套上有预紧螺栓的穿孔，加持钢套共两片，均成拱形，可对称扣在钻杆上，通过预紧螺栓、预紧螺母的作用使夹持钢套稳固的扣在钻杆上；法兰盘与钻孔中安装的孔口套管规格吻合、法兰盘焊接在孔口套管上；装置包含螺柱4个，六角螺母16个，螺柱规格与六角螺母吻合，螺柱直径略小于法兰盘上孔眼的孔径；档盘为短环柱体状，短环柱体的内径要求略大于钻杆的直径，且小于钻杆夹持器中夹持钢套的直径，档盘顶底面均匀分布有孔眼4个；法兰盘与档盘之间通过4根螺柱及16个六角螺母相连。

此装置具体使用时按先后顺序分为如下四步：①把法兰盘焊接于孔口套管上，把孔口管稳固的安装于已经施工有一定深度的钻孔中；②把4根螺柱穿过法兰盘的孔眼，在法兰盘的两侧，螺柱上各一个六角螺母，通过六角螺母对称性的预紧作用，使螺柱稳固的连接于法兰盘上；③利用档盘的内孔，把档盘套在钻杆上；④把钻杆夹持器稳固的安装在钻杆上；⑤把4根螺柱穿过档盘的孔眼，在档盘的两侧，螺柱上各一个六角螺母，通过六角螺母对称性的预紧作用，使螺柱稳固的连接于档盘上。如此以来，如果钻孔施工时出现顶钻的现象，当承压水推动钻具出孔时，档盘会挡住钻杆夹持器，从而阻止钻具被承压水冲出。

本发明的有益效果是，能实现对高承压水顶钻的预防，防止在打探水钻孔时出现顶翻钻机，冲出钻具，甚至伤人的事故，且本装置结构简单，操作方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是档盘的正视图。

图2是夹持钢套的正视图。

图3是本发明的纵向剖视图。

图4是图3的I--I剖视图。

图5是图3的II--II剖视图。

图6是图3的III--III剖视图。

图中：1.夹持钢套，2.预紧螺栓，3.预紧螺母，4.法兰盘，5.孔口套管，6.螺柱，7.六角螺母，8.档盘，9.钻杆。

具体实施方式

在图1中，档盘(8)采用高强度钢材制作而成，呈短环柱体状，环柱体高5.0cm，环柱体顶底面直径大于钻孔直径10.0cm，环柱体内径大于钻杆(9)直径0.5cm，在环柱体的顶底面均匀布设4个孔眼，孔眼的直径2.6cm。

在图2中，夹持钢套(1)整体呈拱形，可扣在钻杆(9)上，夹持钢套(1)采用高强度钢材加工而成，夹持钢套(1)布设有4个孔眼。

在图3、图4、图5、图6所示的实施例中，法兰盘(4)与孔口套管(5)规格吻合，采用焊接的方式连接；孔口套管(5)外径一般小于钻孔的孔径2-3cm；法兰盘(4)上均匀布设有孔眼4个，孔眼直径2.6cm；螺柱(6)长1.4m，螺柱(6)规格为M24，六角螺母(7)规格为M24；夹持钢套(1)共两片，对称扣在钻杆(9)上，其外径等于孔口套管(5)的内径，利用预紧螺栓(2)、预紧螺母(3)通过夹持钢套(1)上的孔眼使两片夹持钢套(1)牢固的扣在钻杆(9)上；螺柱(6)穿过法兰盘(4)上的孔眼，通过法兰盘(4)上下的两个六角螺母(7)使螺柱(6)与法兰盘(4)牢固连接，螺柱(6)与法兰盘(4)连接主要集中在螺柱(6)底端的10cm段内；螺柱(6)穿过档盘(8)上的孔眼，通过档盘(8)上下的两个六角螺母(7)使螺柱(6)与档盘(8)牢固连接，螺柱(6)与档盘(8)的连接主要集中于螺柱顶端的10cm段内；至此也就通过螺柱(6)完成了法兰盘(4)与档盘(8)的连接。在探水孔钻进的过程中，要根据钻进的进程，利用档盘(8)上的六角螺母(7)随时调节档盘(8)与夹持钢套(1)的距离，使档盘(8)与夹持钢套(1)的距离保持在15cm之内。如钻孔探测到高承压水，高承压水使钻具冲出钻孔，在钻杆(9)被冲出的过程中，钻杆(9)上的钻杆夹持器会受到档盘(8)的阻止，而使钻杆(9)外出的状态停止，从而阻止高承压水顶钻现象的发生，进而也就能预防在高承压水探测过程中发生顶翻钻机、冲出钻具、甚至伤人事故。

Claims (3)

1.一种防止高承压水顶钻的装置，整个装置结构包括钻杆夹持器、法兰盘、孔口套管、螺柱、六角螺母、档盘，其特征是：钻杆夹持器可牢固的扣在钻杆上，法兰盘与孔口套管通过焊接连接，法兰盘与档盘通过4根螺柱及16个六角螺母连接。

2.根据权利要求1所述的防止高承压水顶钻的装置，其特征是：档盘呈短环柱体状，顶底面内径略大于钻杆的直径，顶底面外径大于钻孔直径。

3.根据权利要求1所述的防止高承压水顶钻的装置，其特征是：钻杆夹持器包括夹持钢套及预紧螺栓、预紧螺母，夹持钢套上有预紧螺栓的穿孔，加持钢套共两片，均成拱形，可对称扣在钻杆上，通过预紧螺栓、预紧螺母的作用使夹持钢套稳固的扣在钻杆上。