CN104453910B - 一种斜冻结孔下冻结管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种斜冻结孔下冻结管装置，其特征在于：包括转换接头，上中心管，下中心管，上中心管上有一对圆锥滚子轴承，轴承内圈和上中心管配合，外圈和油缸缸筒配合，活塞套在上中心管上，兼做活塞杆，油缸端盖上有密封圈、防尘圈，上中心管和下中心管螺纹连接；下中心管上分别安装有衔接套，推拉杆，卡瓦，带锥度的燕尾槽，Y型密封，导向块；该装置与斜井钻机主轴相连接，又通过液压系统可以实现楔紧冻结管，Y型密封圈密封冻结管内径，可以实现下冻结管的同时循环钻井液，同时动力头通过上、下中心管及下中心管上的卡瓦旋转冻结管柱，从工艺上实现了在斜冻结孔中下冻结管。

Description

一种斜冻结孔下冻结管装置
技术领域
本发明属于钻井机械领域，涉及一种斜冻结孔下冻结管装置。
背景技术
我国西部的大型煤矿，由于煤层的赋存浅，多趋向于斜井开拓，加之，斜井开拓投资省，工期短，出煤快，以及能用皮带机实现连续运煤，所以，斜井井筒被推广采用，如已建好的内蒙的马泰壕矿、察哈素矿、查干卓尔矿，山西的古城矿、宠宠塔矿等都为斜井井筒；由于西部的地层复杂，在建斜井井筒时需相继采用冻结法施工凿井。冻结法施工凿井是在预开挖的煤矿斜井井筒周围，钻出和井筒同心圆的几十个均布的冻结孔，孔中下冻结管，然后，通过人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。
针对斜井冻结，理论上有不同方案，一是全部斜冻结孔、二是全部直冻结孔、三是顶部及两帮用直孔底部用斜孔、四是顶部用斜孔两帮用直孔。有资料显示，全部斜冻结孔方案的打钻工程量和冻结需冷量是最节约的，冻土的挖掘量最小，成本最小；但由于斜孔的钻孔技术及配套工艺技术没有突破，所以，目前，我国西部的斜井井筒在冻结法施工中一直沿用全部直冻结孔方案。
天地建井定向钻进技术装备研究所承揽了国家863计划的《500米斜井冻结法凿井关键技术与装备》中专用斜井冻结孔钻机的研制，为和工艺相配套，研制了斜冻结孔下冻结管装置。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种斜冻结孔下冻结管装置，利用斜井冻结孔钻机，实现了下冻结管的工艺。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种斜冻结孔下冻结管装置，包括转换接头，上中心管，下中心管，上中心管上有一对圆锥滚子轴承，轴承内圈和上中心管配合，外圈和油缸缸筒配合，活塞套在上中心管上，兼做活塞杆，油缸端盖上有密封圈、防尘圈，上中心管和下中心管螺纹连接；下中心管上分别安装有衔接套，推拉杆，卡瓦，键，Y型密封，导向块；活塞下端与衔接套之间通过间隙调整套相连，活塞下端与衔接套之间有间隙；推拉杆上端与衔接套铰接，下端与卡瓦铰接连接；卡瓦与下中心管锥面配合，并通过键连接。上中心管上端和转换接头螺纹连接。
所述的油缸缸筒外侧有防缸筒转动的防转杆。
所述的油缸缸筒进油管路上有液压锁。
所述的下中心管下端有1：4锥度。
所述的卡瓦为三瓣式结构，斜面锥度为1：4，卡瓦上有键槽。
由于采用上述技术方案，本装置与斜井钻机主轴相连接，又通过液压系统可以实现楔紧冻结管，Y型密封圈密封冻结管内径，可以实现下冻结管的同时循环钻井液，同时可以旋转冻结管柱，从工艺上实现安全下冻结管。
附图说明
图1是本斜冻结孔下冻结管装置的结构示意图；
图2是本斜冻结孔下冻结管装置的液压系统图；
图中：1.转换接头2.上中心管3.上挡盖4.圆螺母5.圆锥滚之轴承6.油缸缸筒7.活塞8.防转杆9.双向密封10.缸盖11.活塞杆密封12.防尘圈13.螺栓14.间隙调整套15.衔接套16.销轴17.推拉杆18.卡瓦19.带锥度的燕尾槽20.下中心管21.Y型密封圈22.导向块23.冻结管。25.液压缸26.液压锁27.电磁换向阀28.溢流阀29.泵30.原动机31.油箱。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对斜冻结孔下冻结管装置作进一步说明：如附图1、附图2，首先，将本装置安装于斜井钻机动力头主轴上，斜井钻机动力头后移，小吊车吊起冻结管并拖曳至主导轨线上，由后夹持器扶正夹持，给进系统运行带动动力头前移，慢慢将本装置插入冻结管23后端中。启动液压系统，调定好系统压力，打开电磁换向阀27，A口进油，推动活塞7运动，和衔接套15的间隙消除后，继续运动，带动推拉杆17推动卡瓦18楔紧冻结管至规定压力，由液压锁26锁定。动力头、后夹持同时前移带动单根冻结管23前移，冻结管23前端与已下入的冻结管对接后焊接，焊好后，单根冻结管就和整个管柱成整体，后夹持器松开移至最前端，启动斜井钻机的泥浆循环系统，前夹持器松开，给进系统运行带动动力头前移，推动整个冻结柱慢速下入斜冻结孔中，冻结管辖如过程中，若遇卡，动力头主轴可以转动带动冻结管柱旋转并进行泥浆循环。待整个冻结柱基本下入后由前夹持器夹住整个管柱，泥浆循环系统停止，启动液压系统，B口进油，推动活塞上行，带动间隙调整套14、衔接套15、推拉杆17、卡瓦18微量上行，再控制动力头及给进系统下行几毫米，让下中心管20和卡瓦18有分离，卡瓦18与冻结管23有分离，给进系统运行带动动力头后移，本装置也从冻结管中起出随动力头后移，后夹持器后移进入下一个循环。

Claims (5)

1.一种斜冻结孔下冻结管装置，其特征在于：包括转换接头(1)，上中心管(2)，下中心管(20)，上中心管(2)上有一对圆锥滚子轴承(5)，轴承(5)内圈和上中心管(2)配合，外圈和油缸缸筒(6)配合，活塞(7)套在上中心管(2)上，兼做活塞杆，油缸端盖(10)上有密封圈、防尘圈，上中心管(2)和下中心管(20)螺纹连接；下中心管(20)上分别安装有衔接套(15)，推拉杆(17)，卡瓦(18)，键(19)，Y型密封(21)，导向块(22)；活塞(7)下端与衔接套(15)之间通过间隙调整套(14)相连，活塞(7)下端与衔接套(15)之间有间隙；推拉杆(17)上端与衔接套(15)铰接，下端与卡瓦(18)铰接连接；卡瓦(18)与下中心管(20)锥面配合，并通过键(19)连接，上中心管(2)上端和转换接头(1)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的斜冻结孔下冻结管装置，其特征在于：油缸缸筒(6)外侧有防缸筒转动的防转杆(8)。
3.根据权利要求1所述的斜冻结孔下冻结管装置，其特征在于：油缸缸筒(6)进油管路上有液压锁(26)。
4.根据权利要求1所述的斜冻结孔下冻结管装置，其特征在于：下中心管(20)下端有1∶4锥度。
5.根据权利要求1所述的斜冻结孔下冻结管装置，其特征在于：卡瓦(18)为三瓣式结构，斜面锥度为1∶4，卡瓦上有键槽。
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