CN106194088A - 一种钻深孔系统及其提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法 - Google Patents

一种钻深孔系统及其提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻深孔系统，它包括双管取芯钻具和取芯钻具打捞器，所述的岩芯内管（11）的底部安装有卡簧座（12），筒体由从上往下顺次连接的弹卡挡头（13）、弹卡室（14）、扩孔器（15）、外岩芯管（16）和钻头（17）组成，取芯钻具打捞器由从上往下顺次连接的连杆（18）、压盖（19）、重锤（20）、捞钩架（21）组成，它还公开了利用该钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法。本发明的有益效果是：孔深为120m的钻孔孔底偏移量可控制在0.3m以内、提高钻孔工效、缩短施工工期、降低施工成本。

Description

一种钻深孔系统及其提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的 方法
技术领域
本发明涉及钻深孔时控制孔斜的技术领域，特别是一种钻深孔系统及其提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法。
背景技术
水电站帷幕灌浆工程河床坝基帷幕灌浆钻孔深度基本都超过100m，目前使用的帷幕灌浆规范《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2012）对其孔底偏差规定未进行量化，要求根据工程实际情况进行确定。若帷幕灌浆深孔孔底偏差过大，将会造成钻孔难度变大，增加施工成本，并不利于保证帷幕质量。
目前，帷幕灌浆深孔常规钻进工艺为：钻进深度达岩芯管长度时便将钻具提升至孔口将岩芯取出，再将钻具置入钻孔中继续进行钻进。因帷幕灌浆基本在灌浆廊道内实施，按设计要求应进行分段灌浆，每段灌浆长度一般为5m，每段采用常规钻进工艺钻具提升8次～9次，钻具提升过程辅助时间较长，使得施工效率较低进而造成施工成本增加。因此现有的施工帷幕灌浆深孔的工艺已经不再推广采用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种施工工艺简单、120m深孔孔底偏移量可控制在0.3m以内、提高钻孔工效、缩短施工工期、降低施工成本的钻深孔系统及其提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种钻深孔系统，该钻深孔系统包括双管取芯钻具和取芯钻具打捞器，所述的双管取芯钻具包括筒体以及设置于筒体内且顺次连接的捞矛头、捞矛座、张簧、弹卡钳、弹卡座、弹卡架、悬挂接头、轴、弹簧套、调节接头和岩芯内管，所述的岩芯内管的底部安装有卡簧座，所述的筒体由从上往下顺次连接的弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外岩芯管和钻头组成，所述的取芯钻具打捞器由从上往下顺次连接的连杆、压盖、重锤、捞钩架组成，所述的捞钩架内经销钉铰接有两个打捞钩，所述的连杆的顶部固定有钢丝。
所述的两个打捞钩关于销钉对称设置。
所述的捞矛头由顺次连接的锥形头、连接轴和锥形座组成。
所述的打捞钩上设置有与锥形头大端面相配合的楔形块。
所述的钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法，它包括以下步骤：
S1、在弹卡挡头顶部连接钻杆，钻杆连接在地面钻机动力头装置上，选择钻孔位置并进行钻头定位；
S2、启动钻机动力头装置，钻头以钻速360～410r/min钻进地基，钻进时钻压为8～10KN，通过钻头磨削作用于孔底岩面，从而得到钻孔的不断延伸；在钻进过程中，岩心逐渐进入双管取芯钻具下部的岩芯内管内，由于岩芯内管底部内卡簧座的作用，所形成的岩心柱只能进入岩芯内管而不能自动落出，当钻至到5~10m时，停止钻进；
S3、将取芯钻具打捞器放入钻杆内，取芯钻具打捞器在重锤重力的作用下快速下降，当打捞钩的楔形块抓住捞矛头的锥形头时，向上拉动钢丝以将岩芯内管提到地面上，即可将内岩芯管内的岩芯取出；
S4、采用测斜仪对第一段孔进行孔斜测量，测斜结果满足设计要求后进行该段帷幕灌浆，在第一段孔的孔壁上形成帷幕，即实现了第一段孔的施工；
S5、测量后，继续下入内岩芯管使其复位，重复步骤S2~S4即可实现第二段孔的施工，如此循环施工12~24次，即可钻出长达120m以上的深孔；
S6、从深孔中取出外岩芯管、内岩芯管、钻头，对深孔后期维护施工。
所述的步骤S4中的测斜仪为KXP-2D测斜仪。
本发明具有以下优点：本发明施工工艺简单、120m深孔孔底偏移量可控制在0.3m以内、提高钻孔工效、缩短施工工期、降低施工成本。
附图说明
图1 为双管取芯钻具的结构示意图；
图2 为取芯钻具打捞器的结构示意图；
图3 为图1的I部局部放大视图；
图中，1-捞矛头，2-捞矛座，3-张簧，4-弹卡钳，5-弹卡座，6-弹卡架，7-悬挂接头，8-轴，9-弹簧套，10-调节接头，11-岩芯内管，12-卡簧座，13-弹卡挡头，14-弹卡室，15-扩孔器，16-外岩芯管，17-钻头，18-连杆，19-压盖，20-重锤，21-捞钩架，22-销钉，23-打捞钩，24-钢丝，25-楔形块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例一：如图1~3所示，一种钻深孔系统，该钻深孔系统包括双管取芯钻具和取芯钻具打捞器，所述的双管取芯钻具包括筒体以及设置于筒体内且顺次连接的捞矛头1、捞矛座2、张簧3、弹卡钳4、弹卡座5、弹卡架6、悬挂接头7、轴8、弹簧套9、调节接头10和岩芯内管11，所述的岩芯内管11的底部安装有卡簧座12，所述的筒体由从上往下顺次连接的弹卡挡头13、弹卡室14、扩孔器15、外岩芯管16和钻头17组成，所述的取芯钻具打捞器由从上往下顺次连接的连杆18、压盖19、重锤20、捞钩架21组成，所述的捞钩架21内经销钉22铰接有两个打捞钩23，所述的连杆18的顶部固定有钢丝24，钢丝24的直径为5~7mm，所述的钻头17的直径为75mm。
所述的两个打捞钩23关于销钉22对称设置；捞矛头1由顺次连接的锥形头、连接轴和锥形座组成；打捞钩23上设置有与锥形头大端面相配合的楔形块25。
所述的钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法，它包括以下步骤：
S1、在弹卡挡头13顶部连接钻杆，钻杆连接在地面钻机动力头装置上，选择钻孔位置并进行钻头17定位；
S2、启动钻机动力头装置，钻头以钻速360r/min钻进地基，钻进时钻压为8KN，通过钻头17磨削作用于孔底岩面，从而得到钻孔的不断延伸；在钻进过程中，岩心逐渐进入双管取芯钻具下部的岩芯内管11内，由于岩芯内管11底部内卡簧座12的作用，所形成的岩心柱只能进入岩芯内管11而不能自动落出，当钻至到5m时，停止钻进；
S3、将取芯钻具打捞器放入钻杆内，取芯钻具打捞器在重锤20重力的作用下快速下降，当打捞钩23的楔形块25抓住捞矛头1的锥形头时，向上拉动钢丝24以将岩芯内管11提到地面上，即可将内岩芯管内的岩芯取出；
S4、采用测斜仪对第一段孔进行孔斜测量，所述的测斜仪为KXP-2D测斜仪，测斜结果满足要求后进行该段帷幕灌浆，在第一段孔的孔壁上形成帷幕，即实现了第一段孔的施工；
S5、测量后，继续下入内岩芯管使其复位，重复步骤S2~S4即可实现第二段孔的施工，如此循环施工24次，即可钻出长达120m的深孔，在整个施工过程中，无需反复提取出钻头，岩芯容易从深孔中取出，极大提高钻孔工效、缩短施工工期、降低了施工成本，此外，每钻一段孔后都要用测斜仪进行测量，以保证终孔偏移量小于0.3m，极大提高了深孔的精度；
S6、从深孔中取出外岩芯管、内岩芯管、钻头，对深孔后期维护施工。
实施例二：该实施例与实施例一的不同点在于：所述的钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法它包括以下步骤：
S1、在弹卡挡头13顶部连接钻杆，钻杆连接在地面钻机动力头装置上，选择钻孔位置并进行钻头17定位；
S2、启动钻机动力头装置，钻头以钻速390r/min钻进地基，钻进时钻压为9KN，通过钻头17磨削作用于孔底岩面，从而得到钻孔的不断延伸；在钻进过程中，岩心逐渐进入双管取芯钻具下部的岩芯内管11内，由于岩芯内管11底部内卡簧座12的作用，所形成的岩心柱只能进入岩芯内管11而不能自动落出，当钻至到8m时，停止钻进；
S3、将取芯钻具打捞器放入钻杆内，取芯钻具打捞器在重锤20重力的作用下快速下降，当打捞钩23的楔形块25抓住捞矛头1的锥形头时，向上拉动钢丝24以将岩芯内管11提到地面上，即可将内岩芯管内的岩芯取出；
S4、采用测斜仪对第一段孔进行孔斜测量，所述的测斜仪为KXP-2D测斜仪，测斜结果满足要求后进行该段帷幕灌浆，对第一段孔进行帷幕灌浆，以在第一段孔的孔壁上形成帷幕，即实现了第一段孔的施工；
S5、测量后，继续下入内岩芯管使其复位，重复步骤S2~S4即可实现第二段孔的施工，如此循环施工15次，即可钻出长达120m的深孔，在整个施工过程中，无需反复提取出钻头，岩芯容易从深孔中取出，极大提高钻孔工效、缩短施工工期、降低了施工成本，此外，每钻一段孔后都要用测斜仪进行测量，以保证终孔偏移量小于0.3m，极大提高了深孔的精度；
S6、从深孔中取出外岩芯管、内岩芯管、钻头，对深孔后期维护施工。
实施例三：该实施例与实施例一的不同点在于：所述的钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法它包括以下步骤：
S1、在弹卡挡头13顶部连接钻杆，钻杆连接在地面钻机动力头装置上，选择钻孔位置并进行钻头17定位；
S2、启动钻机动力头装置，钻头以钻速410r/min钻进地基，钻进时钻压为10KN，通过钻头17磨削作用于孔底岩面，从而得到钻孔的不断延伸；在钻进过程中，岩心逐渐进入双管取芯钻具下部的岩芯内管11内，由于岩芯内管11底部内卡簧座12的作用，所形成的岩心柱只能进入岩芯内管11而不能自动落出，当钻至到10m时，停止钻进；
S3、将取芯钻具打捞器放入钻杆内，取芯钻具打捞器在重锤20重力的作用下快速下降，当打捞钩23的楔形块25抓住捞矛头1的锥形头时，向上拉动钢丝24以将岩芯内管11提到地面上，即可将内岩芯管内的岩芯取出；
S4、采用测斜仪对第一段孔进行孔斜测量，所述的测斜仪为KXP-2D测斜仪，测斜结果满足要求后进行该段帷幕灌浆，对第一段孔进行帷幕灌浆，以在第一段孔的孔壁上形成帷幕，即实现了第一段孔的施工；
S5、测量后，继续下入内岩芯管使其复位，重复步骤S2~S4即可实现第二段孔的施工，如此循环施工12次，即可钻出长达120m的深孔，在整个施工过程中，无需反复提取出钻头，岩芯容易从深孔中取出，极大提高钻孔工效、缩短施工工期、降低了施工成本，此外，每钻一段孔后都要用测斜仪进行测量，以保证终孔偏移量小于0.3m，极大提高了深孔的精度；
S6、从深孔中取出外岩芯管、内岩芯管、钻头，对深孔后期维护施工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钻深孔系统，其特征在于：该钻深孔系统包括双管取芯钻具和取芯钻具打捞器，所述的双管取芯钻具包括筒体以及设置于筒体内且顺次连接的捞矛头（1）、捞矛座（2）、张簧（3）、弹卡钳（4）、弹卡座（5）、弹卡架（6）、悬挂接头（7）、轴（8）、弹簧套（9）、调节接头（10）和岩芯内管（11），所述的岩芯内管（11）的底部安装有卡簧座（12），所述的筒体由从上往下顺次连接的弹卡挡头（13）、弹卡室（14）、扩孔器（15）、外岩芯管（16）和钻头（17）组成，所述的取芯钻具打捞器由从上往下顺次连接的连杆（18）、压盖（19）、重锤（20）、捞钩架（21）组成，所述的捞钩架（21）内经销钉（22）铰接有两个打捞钩（23），所述的连杆（18）的顶部固定有钢丝（24）。
2.根据权利要求1所述的一种钻深孔系统，其特征在于：所述的两个打捞钩（23）关于销钉（22）对称设置。
3.根据权利要求1所述的一种钻深孔系统，其特征在于：所述的捞矛头（1）由顺次连接的锥形头、连接轴和锥形座组成。
4.根据权利要求1所述的一种钻深孔系统，其特征在于：所述的打捞钩（23）上设置有与锥形头大端面相配合的楔形块（25）。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、在弹卡挡头（13）顶部连接钻杆，钻杆连接在地面钻机动力头装置上，选择钻孔位置并进行钻头（17）定位；
S2、启动钻机动力头装置，钻头以钻速360～410r/min钻进地基，钻进时钻压为8～10KN，通过钻头（17）磨削作用于孔底岩面，从而得到钻孔的不断延伸；在钻进过程中，岩心逐渐进入双管取芯钻具下部的岩芯内管（11）内，由于岩芯内管（11）底部内卡簧座（12）的作用，所形成的岩心柱只能进入岩芯内管（11）而不能自动落出，当钻至到5~10m时，停止钻进；
S3、将取芯钻具打捞器放入钻杆内，取芯钻具打捞器在重锤（20）重力的作用下快速下降，当打捞钩（23）的楔形块（25）抓住捞矛头（1）的锥形头时，向上拉动钢丝（24）以将岩芯内管（11）提到地面上，即可将内岩芯管内的岩芯取出；
S4、采用测斜仪对第一段孔进行孔斜测量，测斜结果满足设计要求后进行该段帷幕灌浆，在第一段孔的孔壁上形成帷幕，即实现了第一段孔的施工；
S5、测量后，继续下入内岩芯管使其复位，重复步骤S2~S4即可实现第二段孔的施工，如此循环施工12~24次，即可钻出长达120m以上的深孔；
S6、从深孔中取出外岩芯管、内岩芯管、钻头，对深孔后期维护施工。
6.根据权利要求5中所述的钻深孔系统提高深孔帷幕灌浆钻孔精度和工效的方法，其特征在于：所述的步骤S4中的测斜仪为KXP-2D测斜仪。
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