CN109295979B - 一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置，由注浆管组件、法兰压套、连接套、法兰套管接头、钻孔内套管组成，注浆管组件由三通管与注浆管连通；法兰压套为一端连接法兰的压套；连接套为两端均连接法兰的套管，套管壁连接注浆支管，注浆支管与套管连通；法兰套管接头为一端连接法兰的套管接头；法兰套管接头一端与钻孔内套管连接，法兰套管接头另一端与连接套的一端进行法兰连接，使得钻孔内套管、法兰套管接头、连接套的内部通道连通；压套外径不大于套管内径，压套内径不小于注浆管外径，压套套入连接套内，并且法兰压套与连接套的另一端进行法兰连接，注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内。

Description

一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置

技术领域

本发明属于矿山、市政、隧道等水害防治领域，涉及一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

在利用地面钻孔向较深地层内注双液浆堵水时，由于受钻塔和钻机机架的影响，在钻孔孔口上安装双液浆注浆装置，尤其是安装注浆装置上注浆管时要受到钻塔架、机架及基台上障碍物的限制。为保证在有限的基台上活动范围内使操作人员快速安装拆卸注浆装置，并能保证注浆管在安放后注浆期间其处于安全位置，要根据上述空间限制条件，调节注浆管的安放位置。以往利用地面钻孔进行双液注浆中，一般使用固定式双液注浆管，即把两个双液注浆接头安装在同一根注浆管上，而且其位置和安放角度相对固定。相对固定的注浆管连接方式无论对在有限空间内的安装摆放，还是注浆中出现紧急情况时的迅速拆卸，都存在一定的安全风险和困难。曾出现过注浆管脱离损坏设备的现象，也曾出现过因为两根注浆管上下重叠，人员拆卸安装非常困难的现象。

发明内容

为有效解决地面钻孔内双液注浆时孔口混合装置中双液注浆接头难以调整角度，其安装拆卸困难，有时被迫位于不安全位置的难题，本发明一方面提供一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置，由注浆管组件、法兰压套、连接套、法兰套管接头、钻孔内套管组成，所述注浆管组件包括三通管和注浆管，三通管与注浆管连通；所述法兰压套为一端连接法兰的压套；所述连接套为两端均连接法兰的套管，套管壁连接注浆支管，注浆支管与套管连通；所述法兰套管接头为一端连接法兰的套管接头；

法兰套管接头一端与钻孔内套管连接，法兰套管接头另一端与连接套的一端进行法兰连接，使得钻孔内套管、法兰套管接头、连接套的内部通道连通；压套外径不大于套管内径，压套内径不小于注浆管外径，压套套入连接套内，并且法兰压套与连接套的另一端进行法兰连接，注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内。

本发明设置的双液注浆装置，首先，注浆管组件的三通管中一个管路作为一种注浆液的进口管路，连接套的注浆支管作为另一种注浆液的进口管，其中，注浆组件通过注浆管插接在法兰压套内，能够实现注浆管组件旋转；其次，连接套与法兰套管接头通过法兰进行连接，由于法兰在连接前能够相对旋转，从而实现注浆支管与钻孔内套管的相对旋转。进而能够解决地面钻孔内双液注浆时孔口混合装置中双液注浆接头难以调整角度的问题。

本发明的目的之二是提供一种上述双液注浆装置的安装方法，将法兰套管接头与钻孔内套管连接，将注浆支管朝向安全且无障碍的方向，再将连接套与法兰套管接头对正并进行法兰连接，将注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内，然后将法兰压套套入连接套内并进行法兰连接，之后将注浆管与三通管连接后即可。

本发明的有益效果为：

本发明能根据注浆钻孔孔位和钻机机架之间的相互关系，以及钻孔周围环境空间，在允许范围之内，可任意调节注双液浆的两个注浆接头的朝向及其相互位置，达到连接各自高压胶管时不会出现相互干扰的问题。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为双液注浆装置的总结构示意图；

图2为含注浆接头Ⅰ的注浆管总成的结构示意图；

图3为带卡槽法兰压套的结构示意图；

图4为含注浆接头Ⅱ的连接套的结构示意图；

图5为图4的B向视图；

图6为带卡槽法兰套管接头的结构示意图；

图7为快速锁紧(松开)装置的结构示意图；

图8为图7的左视图；

图9为图1的A-A向且快速锁紧(松开)装置插入法兰的视图；

图10为两注浆接头任意角度调节示意图；

图11为连接注浆接头的注浆管在钻机基台的安装位置示意图；

其中：1、提升锁接头，2、三通管，3、连接锁接头，4、注浆管，5、注浆接头Ⅰ，6、带卡槽法兰Ⅰ，7、卡槽，8、压套，9、螺帽，10、异形螺栓，11、双叶偏心轮，12、销栓，13、压杆，14、带卡槽法兰Ⅱ，15、套管接头，16、带卡槽法兰Ⅲ，17、短套管，18、注浆短管，19、注浆接头Ⅱ，20、带卡槽法兰Ⅳ，21、垫圈Ⅰ，22、密封盘根线，23、垫圈Ⅱ，24、托盘，25、钻孔内套管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在地面钻孔内双液注浆时孔口混合装置中双液注浆接头难以调整角度的不足，为了解决如上的技术问题，本公开提出了一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置。

本公开的一种典型实施方式，提供了一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置，由注浆管组件、法兰压套、连接套、法兰套管接头、钻孔内套管组成，所述注浆管组件包括三通管和注浆管，三通管与注浆管连通；所述法兰压套为一端连接法兰的压套；所述连接套为两端均连接法兰的套管，套管壁连接注浆支管，注浆支管与套管连通；所述法兰套管接头为一端连接法兰的套管接头；

法兰套管接头一端与钻孔内套管连接，法兰套管接头另一端与连接套的一端进行法兰连接，使得钻孔内套管、法兰套管接头、连接套的内部通道连通；压套外径不大于套管内径，压套内径不小于注浆管外径，压套套入连接套内，并且法兰压套与连接套的另一端进行法兰连接，注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内。

本公开设置的双液注浆装置，首先，注浆管组件的三通管中一个管路作为一种注浆液的进口管路，连接套的注浆支管作为另一种注浆液的进口管，其中，注浆组件通过注浆管插接在法兰压套内，能够实现注浆管组件旋转；其次，连接套与法兰套管接头通过法兰进行连接，由于法兰在连接前能够相对旋转，从而实现注浆支管与钻孔内套管的相对旋转。进而能够解决地面钻孔内双液注浆时孔口混合装置中双液注浆接头难以调整角度的问题。

该实施方式的一种或多种实施例中，套管内壁设有托盘，所述托盘为环状凸起，托盘与压套之间设有密封层。所述密封层的材质为密封盘根线。当压套与托盘之间的距离减小时，使得盘根线向注浆管壁外延展并密封注浆管壁处的空隙，起到密封的作用。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述注浆管由若干注浆短管连接而成。方便注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内。

该实施方式的一种或多种实施例中，三通管的一个开口连接注浆接头Ⅰ，注浆支管的开口连接注浆接头Ⅱ。方便注浆输送管道。注浆接头Ⅰ的开口方向与注浆管的轴线方向垂直。本公开所述的三通管为T形管。

该实施方式的一种或多种实施例中，法兰套管与连接套连接的法兰之间、法兰压套与连接套连接的法兰之间均安装环形垫圈。既能密封，又能防止过分挤压法兰，避免法兰损坏。

法兰套管接头与钻孔内套管之间的连接方式可以为插接、螺纹连接、套接等、为了避免对浆液注入的影响，该实施方式的一种或多种实施例中，法兰套管接头与钻孔内套管之间的连接方式螺纹连接。螺纹连接密封性好，连接处较为平滑，避免连接缝隙影响注浆，同时避免连接缝隙对浆液的积存影响装置的使用。

该实施方式的一种或多种实施例中，法兰压套的法兰的螺栓连接通孔、连接套的法兰的螺栓连接通孔、法兰套管接头的法兰的螺栓连接通孔均为开口凹槽结构，螺栓连接通孔的侧面为开口凹槽结构的底面。能够实现法兰螺栓的快速拆卸。

螺栓连接通孔的侧面为开口凹槽结构的底面，是指开口凹槽结构沿法兰的轴线方向设置。开口凹槽结构是指轴线方向两端开口的凹槽结构。

该实施方式的一种或多种实施例中，与开口凹槽配合的锁紧部件包括螺帽、螺栓、偏心轮，螺帽连接在螺栓的一端，螺栓另一端的侧壁活动连接偏心轮。所述偏心轮为盘形凸轮，为围绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件，其中，盘形凸轮与固定轴垂直。通过偏心轮的旋转，将两个法兰压紧。实现法兰的快速安装，并进一步实现法兰的快速拆卸。

该实施方式的一种或多种实施例中，偏心轮设有压杆。压杆与偏心轮的固定垂直。方便偏心轮的旋转，使偏心轮更容易锁紧法兰。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述偏心轮为双叶偏心轮，所述双叶偏心轮为两个并列设置的盘形凸轮。能够保证锁紧部件锁紧过程中螺栓不发生位移。有利于法兰的安装和拆卸。

该实施方式的一种或多种实施例中，所述螺栓为异形螺栓，所述异形螺栓为两个直径不同的柱体连接，且两个柱体的轴线在一条直线上，螺帽安装在直径大的柱体的一端，偏心轮安装在直径小的柱体的一端。

本公开的另一种实施方式，提供了一种上述双液注浆装置的安装方法，将法兰套管接头与钻孔内套管连接，将注浆支管朝向安全且无障碍的方向，再将连接套与法兰套管接头对正并进行法兰连接，将注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内，然后将法兰压套套入连接套内并进行法兰连接，之后将注浆管与三通管连接后即可。

该实施方式的一种或多种实施例中，法兰套管接头与钻孔内套管通过螺纹旋接。

该实施方式的一种或多种实施例中，法兰连接时，在法兰之间安装环形垫圈。

该实施方式的一种或多种实施例中，将注浆短管逐节连接成注浆管后套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内。注浆短管采用连接锁接头通过螺纹连接成注浆管。

该实施方式的一种或多种实施例中，法兰螺栓连接通孔均为开口凹槽结构时，将锁紧部件由开口凹槽结构开口插入至开口凹槽结构内，然后旋转偏心轮使得两个法兰压紧。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。

实施方式中的开口凹槽结构称为卡槽。

实施例

一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置，如图1～8所示，

分别由含注浆接头Ⅰ5的注浆管总成，带卡槽法兰压套，含注浆接头Ⅱ的连接套，带卡槽法兰套管接头和快速锁紧(松开)装置组成。其中：

(1)含注浆接头Ⅰ5的注浆管总成由提升锁接堵头1、三通管2、连接锁接头3、注浆管4和注浆接头Ⅰ5组成。提升锁接堵头1起到悬吊注浆管总成和封堵注浆管4上端口的作用。注浆管4由多节注浆短管通过连接锁接头3旋紧连接组成。注浆接头Ⅰ5通过高压胶管连接注浆泵，实现对一种浆液(A液)的灌注。

(2)带卡槽法兰压套分别由带卡槽法兰Ⅰ6，压套8组成；

(3)带卡槽法兰套管接头由带卡槽法兰Ⅱ14，套管接头15组成；

(4)含注浆接头的连接套由带卡槽法兰Ⅲ16，带卡槽法兰Ⅳ20，托盘24，短套管17，注浆支管18和注浆接头Ⅱ19组成。注浆接头Ⅱ19通过另一条高压胶管和另一台注浆泵连接，实现对另一种浆液(B液)的灌注。

(5)快速锁紧(松开)装置由螺帽9，异形螺栓10，双叶偏心轮11，销栓12和压杆13等组成。

上述部件中所有带卡槽法兰均是厚度为10mm的圆盘，由钢板制作。除带卡槽法兰Ⅰ6外，其他三个带卡槽法兰规格完全相同，其内径均与其相装配的套管内径相同。带卡槽法兰Ⅰ6的内径比注浆管的外径大5mm。上述法兰外径由连接套外径和锁紧(松开)装置确定，能保证安装锁紧松开装置并能实现安全操作即可。法兰上的卡槽宽度由异形螺栓的的直径决定，能满足把异形螺栓快速推进即可。压套、短套管和套管接头均由与钻孔内套管规格相同的套管材料加工。带卡槽法兰压套中压套8内外径要满足进入到注浆管和连接套内。托盘24内径大于注浆管4外径5mm，外径与短套管17内径相同。

上述各部分除注浆管4，套管接头15，注浆接头Ⅰ5、注浆接头Ⅱ14、通过丝扣连接外，其他各部均由焊接装配。

可任意调节注浆管角度的双液注浆装置的安装步骤如下：

(1)首先把带卡槽法兰套管接头15和钻孔内套管25通过丝扣旋接。旋紧后，把带有注浆接头Ⅱ19的连接套与带卡槽法兰Ⅳ20对正，对正前，要选择注浆接头的朝向安全且无障碍的方向，便于在注浆接头Ⅱ19上连接高压胶管。带卡槽法兰Ⅱ和带卡槽法兰Ⅳ通过快速锁紧(松开)装置相连接并锁紧，两法兰之间安装环状垫圈Ⅱ23。

(2)钻孔内下入含注浆接头Ⅰ5的注浆管总成。根据钻孔深度和注浆技术要求，确定注浆管总长度后，再把注浆管4下入钻孔内时，在孔口处把注浆短管逐节通过连接锁接头3连接成注浆管4后下入钻孔内，连接锁接头3通过丝扣旋紧连接，不得出现松动或泄露。

(3)连接带卡槽法兰压套8和含注浆接头Ⅱ19的连接套。先把带卡槽法兰压套8套在位于钻孔孔口处的最上一节注浆短管上，在含注浆接头Ⅱ19的连接套内的托盘24以上部位充填盘根线22，盘根线22在压套8的压力下会向注浆管4壁处延展并密封住注浆管壁处的空隙，起到密封作用。含注浆接头Ⅰ5的注浆管总成下到位置后，要根据注浆接头Ⅱ19的朝向和位置选择注浆接头Ⅰ5的朝向和高度位置，使两个注浆接头的夹角和位置既能满足方便的连接各自的高压胶管而不会互相影响，且能保证孔内注浆一旦结束或遇到危急情况，能快速拆卸掉两个注浆接头。且连接后高压胶管位置处于安全位置。

(4)等两个注浆接头的朝向和高度位置选择好后，通过快速锁紧(松开)装置连接带卡槽法兰Ⅰ6和带卡槽法兰Ⅲ16，并卡紧固定。两个法兰之间有环状垫橡胶垫圈Ⅰ21。

3、把连接注浆接头Ⅰ5、注浆接头Ⅱ19的高压管分别与各自的注浆泵连接，就具备了注浆条件。

4、在安装好两个注浆接头的相对位置并连接高压胶管后，若发现有不合适的情况，可以分别打开带卡槽法兰Ⅰ6和带卡槽法兰Ⅲ16的锁紧(松开)装置，或者打开带卡槽法兰Ⅱ14和带卡槽法兰Ⅳ20之间的快速锁紧(松开)装置进行调节，直到合适位置，如图9所示。在允许的可活动范围内，两个注浆接头的朝向和相对位置是可以任意调节的。

2006年肥城某煤矿8500工作面发生突水事故，突水量357m³/h，突水造成工作面停止生产，不仅严重影响了该采区的安全生产，还大幅提高了矿井的排水费用。根据注浆堵水设计方案，要在地面布设及施工注浆钻孔用于抢险注浆堵水。设计钻孔数量12个，深度在350～420m之间。为尽快封堵断层突水，设计采用水泥-水玻璃双液浆。地面钻孔双液注浆孔口密封混合装置使用了螺栓连接法兰的结构方式，注浆中曾有4个钻孔出现了注浆事故，造成注浆管无法提离钻孔。酿成注浆钻孔报废、严重影响注浆工程进度的现象。经分析发现是钻孔内出现险情后，松开剥离螺栓耗费较长时间，失去了注浆管在孔底混合浆液初凝前提离浆液影响范围的机会，造成注浆管底部被封固住。后经过试验，发明了锁紧(松开)装置，并在相关的法兰盘上加工卡槽，使用时直接把锁紧(松开)装置推入卡槽即可，达到了快速安装、快速拆卸连接法兰的目的。对经打压试验，双液注浆快速拆卸注浆装置上使用锁紧(松开)装置后，同样能满足注浆装置的抗压和密封要求。该发明应用于后期施工的8个钻孔，均消除了因此造成的孔内事故，提高了注浆安全系数，保证了注浆堵水工作的顺利进行。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地面钻孔可任意调节注浆管角度的双液注浆装置，其特征是，由注浆管组件、法兰压套、连接套、法兰套管接头、钻孔内套管组成，所述注浆管组件包括三通管和注浆管，三通管与注浆管连通；所述法兰压套为一端连接法兰的压套；所述连接套为两端均连接法兰的套管，套管壁连接注浆支管，注浆支管与套管连通；所述法兰套管接头为一端连接法兰的套管接头；

法兰套管接头一端与钻孔内套管连接，法兰套管接头另一端与连接套的一端进行法兰连接，使得钻孔内套管、法兰套管接头、连接套的内部通道连通；压套外径不大于套管内径，压套内径不小于注浆管外径，压套套入连接套内，并且法兰压套与连接套的另一端进行法兰连接，注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内；

法兰压套的法兰的螺栓连接通孔、连接套的法兰的螺栓连接通孔、法兰套管接头的法兰的螺栓连接通孔均为开口凹槽结构，螺栓连接通孔的侧面为开口凹槽结构的底面；

与开口凹槽配合的锁紧部件包括螺帽、螺栓、偏心轮，螺帽连接在螺栓的一端，螺栓另一端的侧壁活动连接偏心轮；所述偏心轮为盘形凸轮，为围绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件。

2.如权利要求1所述的双液注浆装置，其特征是，套管内壁设有托盘，所述托盘为环状凸起，托盘与压套之间设有密封层。

3.如权利要求1所述的双液注浆装置，其特征是，所述注浆管由若干注浆短管连接而成；

或，三通管的一个开口连接注浆接头Ⅰ，注浆支管的开口连接注浆接头Ⅱ。

4.如权利要求1所述的双液注浆装置，其特征是，法兰套管与连接套连接的法兰之间、法兰压套与连接套连接的法兰之间均安装环形垫圈。

5.如权利要求1所述的双液注浆装置，其特征是，法兰套管接头与钻孔内套管之间的连接方式螺纹连接。

6.一种权利要求1～5任一所述的双液注浆装置的安装方法，其特征是，将法兰套管接头与钻孔内套管连接，将注浆支管朝向安全且无障碍的方向，再将连接套与法兰套管接头对正并进行法兰连接，将注浆管套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内，然后将法兰压套套入连接套内并进行法兰连接，之后将注浆管与三通管连接后即可。

7.如权利要求6所述的安装方法，其特征是，法兰套管接头与钻孔内套管通过螺纹旋接。

8.如权利要求6所述的安装方法，其特征是，法兰连接时，在法兰之间安装环形垫圈。

9.如权利要求6所述的安装方法，其特征是，将注浆短管逐节连接成注浆管后套入钻孔内套管、法兰套管接头、连接套连通的通道内。