CN104060992B - 冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，包括水泥浆输送泵、电机、高压水泥浆管路、水泥浆池和水泥浆过滤机构，还包括水泥浆输送管、钻孔壁刮磨机构、推出机构和定位机构，所述钻孔壁刮磨机构位于所述水泥浆输送管内，所述推出机构与所述钻孔壁刮磨机构驱动连接并可以将所述钻孔壁刮磨机构自所述水泥浆输送管底端推出，所述定位机构用于保持所述钻孔壁刮磨机构自所述水泥浆输送管底端推出后不再沿所述水泥浆输送管轴向发生位移。能够将钻孔壁上附着的泥浆清除掉，使得冻结期结束冻结壁解冻后不会在围岩与环形充填空间之间形成缝隙，避免含水地层可能经此缝隙将大量地下水输送至马头门或巷道等位置，减少淹井事故的发生。

Description

冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置
技术领域
本发明涉及冻结施工技术领域，特别涉及一种冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置。
背景技术
在现有技术中的冻结施工中，为了避免冻结管与围岩之间的环状空间出现导水问题，通常采用缓凝水泥浆置换钻孔中的泥浆。中国专利文献CN101225740A和CN102536248A均公开了利用缓凝水泥浆置换钻孔中泥浆的方法，虽然现有技术中置换方法能够很好地将钻孔中的泥浆顺利置换出来，但是对于钻孔壁上附着的一层致密泥皮却无能为力。在冻结期结束冻结壁解冻后，钻孔壁上附着的致密泥皮会在围岩与环形充填空间之间形成缝隙，含水地层可能经此缝隙将大量地下水输送至马头门或巷道等位置，进而可能会发生淹井事故。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种能够将钻孔壁上附着的致密泥皮清除掉的冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，包括水泥浆输送泵、电机、高压水泥浆管路、水泥浆池和水泥浆过滤机构，还包括水泥浆输送管、钻孔壁刮磨机构和定位机构，所述钻孔壁刮磨机构位于所述水泥浆输送管内，所述定位机构用于保持所述钻孔壁刮磨机构自所述水泥浆输送管底端推出后不再沿所述水泥浆输送管轴向发生位移。
上述冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置还包括推出机构，所述推出机构与所述钻孔壁刮磨机构驱动连接并可以将所述钻孔壁刮磨机构自所述水泥浆输送管底端推出，所述钻孔壁刮磨机构包括履带式刮板组件、连接板、刮板收纳弹簧和连接板限位弹簧，所述推出机构至少包括一个位于所述水泥浆输送管内的推出杆，所述连接板的一端与所述推出杆铰接，所述连接板的另一端与所述履带式刮板组件铰接，所述履带式刮板组件包括两个或两个以上的刮板，相邻刮板之间铰接，所述刮板收纳弹簧的一端与所述履带式刮板组件第一自由端的刮板连接，所述刮板收纳弹簧的另一端与所述履带式刮板组件第二自由端的刮板连接，所述连接板限位弹簧的一端与所述推出杆连接，所述连接板限位弹簧的另一端固定安装在所述连接板两端之间的板面上。
上述冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，所述定位机构包括卡勾和卡槽，所述卡勾和所述卡槽中的任意一个安装在所述推出杆的上端头，所述卡勾和所述卡槽中的另一个安装在所述水泥浆输送管的上端头外侧壁上。
本发明的有益效果是：能够将钻孔壁上附着的致密泥皮清除掉，确保冻结孔环形空间封堵效果，避免含水地层可能经此缝隙将大量地下水输送至马头门或巷道等位置，减少淹井事故的发生。
附图说明
图1为本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置的结构示意图；
图2为本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置处于工作状态的结构示意图；
图3为本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置的钻孔壁刮磨机构的结构示意图；
图4为本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置的另一种结构示意图(弧形橡胶刮片为一个或多个安装在所述中心安装杆底端的同一圆周上)；
图5为图4所示本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置处于工作状态的结构示意图；
图6为本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置的另一种结构示意图(多个弧形橡胶刮片安装在所述中心安装杆底端并上下交错分布)；
图7为图6所示本发明冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置处于工作状态的结构示意图。
图中：1-水泥浆输送泵，2-电机，3-高压水泥浆管路，4-水泥浆池，5-水泥浆过滤机构，6-水泥浆输送管，7-连接板，8-履带式刮板组件，9-推出杆，10-刮板收纳弹簧，11-连接板限位弹簧，12-卡勾，13-卡槽，14-中心安装杆，15-弧形橡胶刮片，16-定位圆盘，17-环形凸台，18-漏浆孔。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
实施例1
如图1至图3所示，本实施例冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置包括水泥浆输送泵1、电机2、高压水泥浆管路3、水泥浆池4和水泥浆过滤机构5，还包括水泥浆输送管6、钻孔壁刮磨机构100、推出机构和定位机构，所述钻孔壁刮磨机构100位于所述水泥浆输送管6内，所述推出机构与所述钻孔壁刮磨机构100驱动连接并可以将所述钻孔壁刮磨机构100自所述水泥浆输送管6底端推出，所述定位机构用于保持所述钻孔壁刮磨机构100自所述水泥浆输送管6底端推出后不再沿所述水泥浆输送管6轴向发生位移。所述钻孔壁刮磨机构100包括履带式刮板组件8、连接板7、刮板收纳弹簧10和连接板限位弹簧11，所述推出机构至少包括一个位于所述水泥浆输送管6内的推出杆9，所述连接板7的一端与所述推出杆9铰接，所述连接板7的另一端与所述履带式刮板组件8铰接，所述履带式刮板组件8包括两个或两个以上的刮板，相邻刮板之间铰接，所述刮板收纳弹簧10的一端与所述履带式刮板组件8第一自由端的刮板连接，所述刮板收纳弹簧10的另一端与所述履带式刮板组件8第二自由端的刮板连接，所述连接板限位弹簧11的一端与所述推出杆9连接，所述连接板限位弹簧11的另一端固定安装在所述连接板7两端之间的板面上。所述定位机构包括卡勾12和卡槽13，所述卡勾12和所述卡槽13中的任意一个安装在所述推出杆9的上端头，所述卡勾12和所述卡槽13中的另一个安装在所述水泥浆输送管6的上端头外侧壁上。
本实施例中有四个所述履带式刮板组件8，其中两个相对安装的所述履带式刮板组件8分别有五块刮板，另外两个相对安装的所述履带式刮板组件8分别有三块刮板，所述连接板7的另一端分别与每个所述履带式刮板组件8中间的那块刮板铰接，这样能够保持受力平衡，使用起来可靠性更高。
本实施例冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置能够有效地将钻孔壁上的致密泥皮刮除(刮除率高达95％以上)，而且能够自适应钻孔孔径的变化；确保冻结孔环形空间封堵效果，避免含水地层可能经此缝隙将大量地下水输送至马头门或巷道等位置，减少淹井事故的发生。
实施例2
如图4～7所示，所述钻孔壁刮磨机构100包括中心安装杆14和向上弯曲的弧形橡胶刮片15，所述弧形橡胶刮片15安装在所述中心安装杆14底端并且沿所述中心安装杆14的周向分布，所述定位机构包括位于所述水泥浆输送管6内的定位圆盘16和所述水泥浆输送管6底端内壁上的环形凸台17，所述定位圆盘16上开设有漏浆孔18，所述定位圆盘16的直径小于所述水泥浆输送管6的内径，所述定位圆盘16的直径大于所述环形凸台17形成的孔径并且二者之差大于6毫米且小于10毫米(太大不利于水泥浆通过，太小不能有效地将所述钻孔壁刮磨机构100阻挡在所述水泥浆输送管6的内)；所述中心安装杆14顶端与所述定位圆盘16固定连接。当水泥浆注入水泥浆输送管6内时，水泥浆推着所述钻孔壁刮磨机构100沿着所述水泥浆输送管6下行，直至所述定位圆盘16卡在所述环形凸台17上，此时，所述弧形橡胶刮片15从所述水泥浆输送管6中被推出，原本处于收缩状态的所述弧形橡胶刮片15展开，其边缘与钻孔壁挤压接触，随着所述水泥浆输送管6的提升，所述弧形橡胶刮片15会将钻孔壁上附着的致密泥皮刮下。安装在所述中心安装杆14底端的所述弧形橡胶刮片15可以制成自由舒展开时形成一个球面结构的橡胶刮片；也可以制成多个所述弧形橡胶刮片15安装在所述中心安装杆14底端的同一圆周上，自由舒展开时形成一个球面结构；还可以是多个所述弧形橡胶刮片15安装在所述中心安装杆14底端并上下交错分布，自由舒展开时，所述弧形橡胶刮片15沿所述中心安装杆14轴向的投影为圆形。
本实施例冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置能够有效地将钻孔壁上的致密泥皮刮除(刮除率高达90％以上)，而且能够自适应钻孔孔径的变化；确保冻结孔环形空间封堵效果，避免含水地层可能经此缝隙将大量地下水输送至马头门或巷道等位置，减少淹井事故的发生。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (3)

1.冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，包括水泥浆输送泵(1)、电机(2)、高压水泥浆管路(3)、水泥浆池(4)和水泥浆过滤机构(5)，其特征在于，还包括水泥浆输送管(6)、钻孔壁刮磨机构(100)和定位机构，所述钻孔壁刮磨机构(100)位于所述水泥浆输送管(6)内，所述定位机构用于保持所述钻孔壁刮磨机构(100)自所述水泥浆输送管(6)底端推出后不再沿所述水泥浆输送管(6)轴向发生位移；所述钻孔壁刮磨机构(100)包括中心安装杆(14)和向上弯曲的弧形橡胶刮片(15)，所述弧形橡胶刮片(15)安装在所述中心安装杆(14)底端并且沿所述中心安装杆(14)的周向分布，所述定位机构包括位于所述水泥浆输送管(6)内的定位圆盘(16)和所述水泥浆输送管(6)底端内壁上的环形凸台(17)，所述定位圆盘(16)上开设有漏浆孔(18)，所述定位圆盘(16)的直径小于所述水泥浆输送管(6)的内径，所述定位圆盘(16)的直径大于所述环形凸台(17)形成的孔径并且二者之差大于6毫米且小于10毫米；所述中心安装杆(14)顶端与所述定位圆盘(16)固定连接。
2.根据权利要求1所述的冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，其特征在于，安装在所述中心安装杆(14)底端的所述弧形橡胶刮片(15)自由舒展开时形成一个球面结构。
3.根据权利要求1所述的冻结法施工中缓凝水泥浆置换泥浆装置，其特征在于，安装在所述中心安装杆(14)底端的所述弧形橡胶刮片(15)上下交错分布，并且所述弧形橡胶刮片(15)沿所述中心安装杆(14)轴向的投影为圆形。
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