CN110984130B - 一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统及止浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统。该止浆系统包括止浆胶筒、钻孔装置、注浆通道、注浆装置、护筒装置、注浆管以及注水管。所述止浆胶筒的上端设置有护筒装置。所述止浆胶筒的内部设置有注浆通道，所述注浆通道贯穿整个止浆胶筒的内腔并伸出至止浆胶筒下端的外部。所述注浆管与注浆通道相连通。所述注水管与止浆胶筒相连通。本发明提供的止浆系统，可在注浆通道所在深度附近形成一地下浆土结石体水平挡板，解决了在地层破碎的情况下地表孔外返浆以及止浆胶筒筒壁与破碎岩壁接触不良的问题，并通过半刚性护筒防止上端落石堵塞注浆孔，解决了止浆塞回收困难的问题。

Description

一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统及止浆方法

技术领域

本发明涉及一种注浆孔封堵技术，具体涉及一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统及止浆方法，属于岩土工程注浆技术领域。

背景技术

在地基处理、帷幕止水等工程中通常采用注浆的方法改良岩土体物理力学性质以满足工程需要。注浆过程止浆塞对钻孔的有效密封才能防止浆液外溢，也才能实现水泥浆均匀地注入土体，提高岩土强度、降低压缩性、提升抗渗性和增强稳定性。

目前常用的止浆塞主要有机械式、水力膨胀式两种。水力膨胀式止浆塞主要通过对充水胶囊进行加压，使之膨胀与孔壁紧密贴合，以此防止浆液上返。而机械式除了利用机械挤压压造成止浆塞膨胀之外，其他工作原理与水力膨胀式相近。这两种常用的止浆塞一般只适用于孔壁围岩稳定、完整和孔径规则的孔段，以及上部覆盖层相对致密，渗透性较低的工程地质条件。当遇到一些孔壁较破碎、松散、强度低的情况时，膨胀的止浆塞因孔周岩体变形过大而造成孔围岩与止浆塞贴合度低，达不到要求的密封效果，从而影响注浆质量。此外，松散地层极易发生塌孔或缩颈，从而造成孔口堵塞，导致止浆塞无法回收。

注浆过程中，破碎、松散的上覆地层常在浆液劈裂作用下，形成由注浆段通往地面的裂缝，从而导致浆液绕过止浆塞冲出地面，形成地面冒浆现象，影响注浆效果。目前，常采用在预定注浆扩散范围在地面铺设一定厚度的混凝土盖板处理这一问题。但是，浆液冲出地面后仍可沿盖板与地面之间的接触裂缝发生浆液损耗，效果不显著且耗时，成本高。如采用冒浆点注浆或间歇灌浆，停工堵漏的方法，也将存在耗费过多资源和延误最佳注浆时间等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统及止浆方法，该系统通过增设护筒装置防止碎石滚落阻塞注浆孔，方便止浆系统的回收。同时以水平钻孔注浆，使地下破碎岩土与浆液混合，形成浆土结石体，提高岩壁刚度，增大孔壁与水囊胶筒贴合度，并在破碎带区域形成具有一定厚度的水平挡板，防止地面冒浆。本发明解决了破碎地层注浆引起的地面返浆，碎岩水囊贴合以及止浆系统回收等问题，加快了施工速率，降低了注浆工程造价。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下：

根据本发明的第一种实施方式，提供一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统。该系统包括：止浆胶筒、钻孔装置、注浆通道、注浆装置、护筒装置、注浆管以及注水管。其中，所述止浆胶筒的上端设置有护筒装置。所述止浆胶筒的内部设置有注浆通道，所述注浆通道贯穿整个止浆胶筒的内腔并伸出至止浆胶筒下端的外部。所述注浆管与注浆通道相连通。所述注水管与止浆胶筒相连通。

作为优选，所述止浆胶筒的内部腔室构成胶筒空腔，在胶筒空腔内，所述钻孔装置套接在注浆通道的下部外侧并与注浆通道相连通。所述注浆装置套接在注浆通道的中部外侧并与注浆通道相连通。

作为优选，该系统还包括有压力传感器和地面控制泵。所述压力传感器设置在止浆胶筒的下端。所述地面控制泵引出有注浆管，所述注浆管贯穿护筒装置的内腔后与注浆通道的上端相连通。所述地面控制泵还引出有注水管，所述注水管贯穿护筒装置的内腔后与胶筒空腔的上端相连通。

作为优选，所述钻孔装置为管腔式结构。所述钻孔装置包括钻孔空腔、推进盘、既定轨道和钻孔软轴。所述钻孔空腔套接在注浆通道的外部并与注浆通道相连通。所述推进盘设置在钻孔空腔内的中部并可在钻孔空腔内竖直方向上进行移动。所述既定轨道为设置在钻孔空腔顶端的管状轨道。所述钻孔软轴的一端固定在推进盘上，其另一端连接至既定轨道，所述钻孔软轴在既定轨道内可自由伸缩。

作为优选，所述钻孔软轴伸向既定轨道的一端还设置有钻孔喷头，所述钻孔喷头带动钻孔软轴在既定轨道内自由伸缩。所述钻孔软轴从既定轨道的出口伸出后由钻孔喷头完成水平钻孔。

作为优选，所述注浆装置包括浆液连通室和注浆管道。所述浆液连通室套接在注浆通道的外部并与注浆通道相连通。所述注浆管道设置在浆液连通室的外部并与浆液连通室相连通。所述注浆管道上开有注浆口。

作为优选，所述注浆管道包括上层注浆管道和下层注浆管道。所述上层注浆管道通过上层出浆管道与浆液连通室相连通。所述下层注浆管道通过下层出浆管道与浆液连通室相连通。所述上层注浆管道和下层注浆管道上均开有注浆口。

作为优选，所述上层注浆管道通过伸缩结构套接在上层出浆管道上。所述上层出浆管道可完全伸入上层注浆管道中。

作为优选，所述下层注浆管道通过伸缩结构套接在下层出浆管道上。所述下层出浆管道可完全伸入下层注浆管道中。

作为优选，所述伸缩结构由弹簧和卡扣组成。所述弹簧设置在上层出浆管道或下层出浆管道上。设置在上层出浆管道的弹簧调控上层注浆管道的伸缩，设置在下层出浆管道上的弹簧调控下层注浆管道的伸缩。所述卡扣用于固定完成伸缩调节后的上层注浆管道或下层注浆管道。

作为优选，所述既定轨道出口的位置能够使得所述注浆管道在伸出后其注浆口与水平钻孔相吻合，注浆管道通过注浆口向水平钻孔进行喷浆后形成水平挡板。

作为优选，该系统还包括有多个所述既定轨道。多个所述既定轨道的数量为2-16个，优选为4-12个，更优选为6-10个。

作为优选，该系统还包括有多个所述钻孔软轴和多个所述注浆管道。多个所述钻孔软轴、多个所述注浆管道以及多个所述既定轨道的数量相同。

作为优选，所述注浆通道上还设置有第一阀门、第二阀门以及第三阀门。所述第一阀门设置在注浆通道和注浆装置之间并控制浆通道和浆液连通室的连通。所述第二阀门设置在钻孔装置和注浆通道之间并控制注浆通道和钻孔空腔的连通。所述第三阀门设置在注浆通道的底端并控制注浆管道与外界的连通。

作为优选，所述护筒装置包括护筒收集装置和筒体。所述筒体设置在护筒收集装置下端。所述筒体由多片筒片构成的圆筒。

作为优选，多片所述筒片为2-50片，优选为3-30片，更优选为5-15片。多片所述筒片的底端均设置有护筒卡扣。

作为优选，所述筒片为刚性或半刚性材质，例如金属合金、碳纤维等。

作为优选，所述止浆胶筒的顶端设置有止浆胶筒端盖，所述止浆胶筒端盖上开设有与注浆管连接的注浆口和与注水管连接注水口。

作为优选，所述止浆胶筒端盖上还设置有护筒卡座，所述护筒卡座与护筒卡扣相匹配。

根据本发明的第二种实施方式，提供采用第一种实施方式所述系统的止浆方法，该方法包括如下步骤：

1)安放止浆系统：首先在破碎带上开出注浆孔，然后将止浆胶筒连同注浆通道一同放入注浆孔内，同时将护筒装置固定在注浆孔外部。

2)胶囊防返浆措施：地面控制泵通过注水管向止浆胶筒的胶筒空腔注水使得胶筒空腔膨胀，进而使得止浆胶筒的外壁紧密贴合在注浆孔的内部上。

3)水平钻孔：关闭注水管，打开注浆通道的第二阀门，地面控制泵通过注浆管向注浆通道内进行高压注水，高压水通过第二阀门进入钻孔空腔内。在浮力的作用下，推进盘推动钻孔软轴沿着既定轨道到达水平钻孔位置，然后钻孔软轴上的钻孔喷头进行高压喷射钻孔获得水平钻孔。

4)水平挡板防返浆措施：水平钻孔完成后，停止高压注水，打开第三阀门进行排水，排水完成后，关闭第二阀门和第三阀门。调节伸缩结构弹出注浆管道使得注浆口与水平钻孔相吻合。然后打开第一阀门，地面控制泵通过注浆管向注浆通道内进行注浆，浆料经过注浆管道的注浆口对水平钻孔进行注浆至形成水平挡板。

5)注浆操作：完成水平注浆后，停止注浆，调节伸缩结构收回注浆管道。关闭第一阀门并打开第三阀门，地面控制泵通过注浆管和注浆通道向注浆孔进行注浆，完成注浆后回收止浆系统。

在本发明中，以地面作为参考的前提下，所述注浆通道指的是纵向的注浆通道。所述钻孔装置指的是水平钻孔装置。所述注浆装置指的是水平注浆装置。

现有技术中，常用的止浆方式主要有机械式和水力膨胀式两种。水力膨胀式止浆系统以水囊进行封堵，对胶囊进行加压，使之膨胀与孔壁紧密贴合，以此防止浆液上返。但是现有止浆塞一般只适用于孔壁围岩稳定、完整和孔径规则的孔段，当用于一些孔壁较破碎的工程中时，孔围岩与水囊贴合度低，且上部碎土石的滚落易造成孔口堵塞，回收难度增大，使用不便；且进行压水实验时，无其它装置代替止浆塞。

在本发明中，提供了一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统，该系统在止浆胶筒的上端设置有护筒装置(所述护筒装置采用的是半刚性或刚性材质制成，例如金属合金、碳纤维等)。所述护筒装置包括护筒收集装置和筒体。所述筒体设置在护筒收集装置下端。所述筒体由多片筒片(2-50片，优选为3-30片，更优选为5-15片)构成的圆筒。所述护筒收集装置通过固定放置在地面上，能够起到防止纵向注浆孔过大从而导致止浆系统(主要是纵向注浆通道，注浆管、注水管等)掉落注浆孔底。其次还能够在安放或回收止浆系统时及时放置和回收筒，进而保证例如纵向注浆通道等部件的顺利安放和回收。即当放置止浆系统时，多片筒片从护筒收集装置中伸出后形成护筒筒体；而当回收止浆系统时，则是由护筒收集装置将多块护筒片一一收回至护筒收集装置内即可(例如通过弹簧和卡扣的组合控制筒片在护筒收集装置内的弹出和收回)。当在破碎带等土质较疏松的环境中进行开孔注浆时，由于土质疏松，在开设出的纵向注浆孔的开口处，碎石土渣等滚落进入注浆孔易造成孔口堵塞，进而影响止浆系统的安放和回收，同时还会影响止浆胶筒注水膨胀后与注浆孔内部的贴合度进而导致漏浆、返浆现象的发生，通过在设置半刚性或刚性护筒装置，将筒状的半刚性或刚性护筒装置紧贴在注浆孔的上端，能够有效的防止碎石土渣等堵塞注浆孔，同时也有利于本发明所述止浆系统的注浆通道、钻孔装置、注浆装置等能够方便的在筒状的护筒装置的保护下进出注浆孔完成施工操作，既提高了工作效率，也极大的降低了装置回收的难度，可谓是一举两得。

在本发明中，所述止浆胶筒内部空腔为在外力作用下可膨胀的软质胶筒空腔，整个注浆通道贯穿该软质胶筒空腔后伸入至土层内的注浆孔内，通过注水管向软质胶筒空腔内注水是的该软质胶筒空腔膨胀，从而使得软质胶筒空腔的外壁对注浆孔的内壁形成一定压力的挤压作用，一方面可以将疏松土质的注浆孔外壁挤压紧实方便后续止浆系统的回收，另一方面通过软质胶筒空腔软质外壁与注浆孔内壁的紧密贴合还能够有效防止通过注浆通道底端向注浆孔内注浆时浆液沿着注浆孔内壁缝隙渗出至地面的返浆现象，还能够有效防止在使用本系统进行水平注浆时，浆液从水平注浆口会沿着注浆孔内壁缝隙上渗和下漏，极大的保证了注浆效果和提升了注浆效率。进一步地，为了保证止浆胶筒的膨胀效果，对止浆胶筒的软质胶筒空腔进行注水采用的是独立设计的注水管，该注水管即可向软质胶筒空腔注水使其膨胀，也可以将其中的水回吸使其恢复原状，便于回收重复使用，节约成本。

在本发明中，在所述止浆胶筒的下端设置有压力传感器，通过压力传感器可监测纵向注浆时的入岩注浆压力。需要说明的是，在进行纵向注浆时，可通过设置在止浆胶筒下端的压力传感器监测纵向注浆时的入岩注浆压力，可在注浆过程提供更可靠的数据，能够帮助施工人员实时了解注浆状况，进而做出合理调节。

在本发明中，所述钻孔装置为水平钻孔装置，所述注浆装置为水平注浆装置，二者配套使用，通过水平钻孔装置可在注浆孔孔壁的水平方向上开设多个水平钻孔，然后再由水平注浆装置向这些水平钻孔内进行注浆操作，进而使地下破碎岩土与浆液混合，形成浆土结石体，提高岩壁刚度，增大孔壁与水囊胶筒贴合度，并在破碎带区域形成具有一定厚度的水平挡板，防止地面冒浆。进一步地，为了使得所形成的水平挡板的效果更佳，所述水平钻孔装置中的钻孔软轴、既定轨道以及水平注浆装置的注浆管道均分为上下两层进行配套使用。(例如在圆筒状的注浆装置设置有4个注浆管道时，其中相对应的两侧所设置的注浆管道为同层注浆管道，若其中一对对侧设置的注浆管道为上层注浆管道，那么另一对对侧设置的注浆管道则为下层注浆管道)

在本发明中，所述钻孔装置为中空的管腔式结构。所述钻孔装置包括钻孔空腔、推进盘、既定轨道和钻孔软轴。所述钻孔空腔套接在注浆通道的外部并与注浆通道相连通，进而便于注浆通道对钻孔空腔进行高压注水及排水。所述推进盘设置在钻孔空腔内的中部并可在钻孔空腔内竖直方向上进行移动，进行高压注水时，在高压水的冲击力和浮力的作用下，位于钻孔空腔底部的推进盘慢慢浮起在并钻孔空腔内向上移动；排水时，则推进盘又在重力作用下回落至钻孔空腔的底部。所述既定轨道为设置在钻孔空腔顶端的中空管状轨道。该管状轨道采用的光顺曲线的设计并将轨道出口由竖直方向的朝向转为水平方向的朝向。所述钻孔软轴为空心软管，钻孔软轴的一端固定在推进盘上(推进盘上开有孔，钻孔软轴的进水口与推进盘上的孔相连通，进而方便高压水进入钻孔软轴)，钻孔软轴的另一端连接至既定轨道并沿着光顺曲线的轨道腔延伸，进而将设置在钻孔软轴端部的钻孔喷头从既定轨道的出口送出至需要进行高压水钻孔的水平位置(钻孔喷头的朝向在既定轨道的作用下也由竖直方向的朝向转为水平方向的朝向)进行水平钻孔。

在现有技术中，一般使用水力钻孔时，水力钻孔所述设备特别是伸入地下的钻孔部件所需空间较大(相对于止浆系统这种空间限制较大的设备)，不利于止浆系统的止浆效果，在本发明中，所述水力钻孔针对的是水平径向钻孔，因此通过设计推进盘、钻孔软轴、既定轨道等结构，由于这些部件所占空间较小，能够有限理由止浆系统的内部空间进行设置，而不需要扩大注浆孔增大止浆难度。通过设置光顺曲线的既定管道改变软轴推进线路，避让内部结构，将钻孔方式变为水平切向钻孔；而且通过推进盘等装置，使得水力钻孔的高压水不仅进行钻孔，还通过此水压推进作为钻孔软轴前进和回收的动力，节省空间，提高钻孔效率，特别是将使此技术使用在本发明所述止浆系统这种空间限制较大的地方，极大的利用了有限的空间创造了更好的止浆效果。

在本发明中，所述注浆装置包括圆筒状的浆液连通室和注浆管道。所述浆液连通室套接在注浆通道的外部并与注浆通道相连通。所述注浆管道设置在浆液连通室的外部并与浆液连通室相连通。所述注浆管道上开有注浆口。水平注浆时，浆料从注浆通道进入浆液连通室进行过度，然后由浆液连通室将浆液分配给各个注浆管道，最后经由注浆管道上的注浆口将浆液注入到水平钻孔内。

进一步地，所述注浆管道包括上层注浆管道和下层注浆管道。所述上层注浆管道通过上层出浆管道与浆液连通室相连通。所述下层注浆管道通过下层出浆管道与浆液连通室相连通。所述注浆口开设在上层注浆管道和下层注浆管道上。进一步地，所述上层注浆管道通过伸缩结构套接在上层出浆管道上。所述上层出浆管道可完全伸入上层注浆管道中。(同理，所述下层注浆管道通过伸缩结构套接在下层出浆管道上。所述下层出浆管道可完全伸入下层注浆管道中)所述伸缩结构由弹簧和卡扣组成。所述弹簧设置在上层出浆管道或下层出浆管道上。设置在上层出浆管道的弹簧调控上层注浆管道的伸缩，(同理，设置在下层出浆管道上的弹簧调控下层注浆管道的伸缩)所述卡扣用于固定完成伸缩调节后的上层注浆管道或下层注浆管道。当水平钻孔装置完成水平钻孔后，钻孔软轴回收，此时打开伸缩结构的卡扣将上层注浆管道和/或下层注浆管道在弹簧的作用下弹出，弹出后的上层注浆管道和/或下层注浆管道的出浆口对准各自配对的水平钻孔。注浆时，浆液通过纵向注浆管道流入浆液连通室，进一步地通过上层注浆管道和/或下层注浆管道流入喷射钻孔形成的水平钻孔通道，通过浆液扩散，形成水平抵板。该抵板能够有效的后续进行对纵向注浆孔进注浆时防止返浆现象的发生，极大地保证了纵向注浆效果。

在本发明中，所述水平注浆装置中的注浆管道设置为可伸缩的注浆管道，首先是能够节约止浆系统的空间，降低止浆难度；其次可伸缩的注浆管道收回状态时可为水平钻孔软轴推送水平钻孔钻头进行避让，而当水平钻孔完成后，弹出的注浆管道的注浆口也可以正好吻合水平注浆孔进而实现水平注浆获得水平挡板，进而提高止浆效果。

在本发明中，所述注浆通道上还设置有第一阀门、第二阀门以及第三阀门。所述第一阀门设置在注浆通道和注浆装置之间并控制浆通道和浆液连通室的连通。所述第二阀门设置在钻孔装置和注浆通道之间并控制注浆通道和钻孔空腔的连通。所述第三阀门设置在注浆通道的底端并控制注浆管道与外界的连通。所述阀门均为电磁阀，当需要控制其中一个阀门时，通过地面控制泵发出指令，使电磁阀打开或关闭。

进一步地，当进行水平喷射钻孔时，通过纵向注浆通道向钻孔空腔高压注水，此时，第一阀门、第三阀门处于关闭状态，第二阀门打开。完成水平喷射钻孔后，打开第三阀门进行通过纵向注浆通道将水排水，排水完成后关闭第二阀门和第三阀门。

进一步地，当进行水平注浆时，浆液通过纵向注浆通道流入浆液连通室，此时第一阀门打开，第二阀门、第三阀门处于关闭状态，浆液连通室内的浆液通过注浆管道向水平钻孔进行水平注浆，完成水平注浆后即可关闭第一阀门。

进一步地，当进行纵向注浆时，第一阀门、第二阀门处于关闭状态，第三阀门打开，浆液通过纵向注浆通道进行纵向注浆。注浆完成后，打开第一阀门和第三阀门，通过注浆管进行注水冲洗，冲洗完成后关闭所有阀门，同时通过注水管向止浆胶筒内抽水，使止浆胶筒收缩恢复原样，回收止浆系统。

在本发明中，所述止浆胶筒的顶端设置有止浆胶筒端盖，所述止浆胶筒端盖上开设有与注浆管连接的注浆口和与注水管连接注水口。注水管和注浆管分开设置互不干扰。所述止浆胶筒端盖上还设置有护筒卡座，所述护筒卡座与护筒卡扣相匹配。所述护筒装置的筒片底部的护筒卡扣与止浆胶筒端盖的护筒卡座互相咬合，进而将护筒装置紧密的连接在止浆胶筒的上端。

在本发明中，注浆系统的注浆操作(水平注浆和纵向注浆)、注水操作(水平钻孔和止浆胶筒注水膨胀)以及注浆通道各阀门的开合、水平注浆装置的控制等均通过地面控制泵进进行统一调节，进而实现提高止浆系统的高效协同性，进而提高工作效率和工况质量。

在本发明中，止浆胶筒的长度为0.1-50m，优选为0.2-30m，更优选为0.5-20m。

在本发明中，注浆通道的内径占止浆胶筒内径的比例(即注浆通道的横截面积占止浆胶筒横截面积的比例)为10-90％，优选为20-80％，更优选为30-70％。

在本发明中，护筒装置的高度为整个止浆胶筒长度的0.1-20％，优选为0.5-15％，更优选为1-10％。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益技术效果：

1、本发明通过对破碎带水平注浆提高囊壁贴合率，并形成一水平抵板，在地层破碎的条件下能有效防止地面冒浆。

2、本发明通过设置有刚性或半刚性护筒装置，可防止在注浆过程中注浆通道和止浆胶筒顶部以上的土体、碎石等滚落后掩埋止浆系统，极大地方便了止浆系统的回收。

3、本发明通过在止浆胶筒的下端(纵向注浆通道的出浆口处)设置有压力传感器，能够帮助施工人员实时了解到纵向注浆时的真实注浆压力，得到更加准确的注浆数据，进而根据该数据对注浆系统进行调节。

附图说明

图1为本发明所述系统整体示意图；

图2为本发明所述止浆胶筒膨胀时的示意图；

图3为本发明所述系统立体结构示意图；

图4为本发明钻孔装置的剖视结构图；

图5为本发明钻孔装置的立体结构示意图；

图6为本发明钻孔软轴结构图；

图7为本发明的注浆装置未打开时的结构图；

图8为本发明注浆装置打开时的结构图；

图9为本发明钻孔装置、注浆装置连接示意图；

图10为本发明形成水平挡板时的示意图；

图11为本发明注浆通道阀门分布示意图；

图12为本发明护筒结构示意图；

图13为本发明止浆胶筒端盖的结构示意图。

附图标记：1：止浆胶筒；101：胶筒空腔；102：止浆胶筒端盖；103：护筒卡座；2：钻孔装置；201：钻孔空腔；202：推进盘；203：既定轨道；204：钻孔软轴；3：注浆通道；301：第一阀门；302：第二阀门；303：第三阀门；4：注浆装置；401：浆液连通室；402：注浆管道；40201：上层注浆管道；40202：上层出浆管道；40203：下层注浆管道；40204：下层出浆管道；5：护筒装置；501：护筒收集装置；502：筒体；50201：筒片；50202：护筒卡扣；6：注浆管；7：注水管；8：压力传感器；9：地面控制泵；10：水平挡板。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

根据本发明的第一种实施方式，提供一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统。该系统包括：止浆胶筒1、钻孔装置2、注浆通道3、注浆装置4、护筒装置5、注浆管6以及注水管7。其中，所述止浆胶筒1的上端设置有护筒装置5。所述止浆胶筒1的内部设置有注浆通道3，所述注浆通道3贯穿整个止浆胶筒1的内腔并伸出至止浆胶筒1下端的外部。所述注浆管6与注浆通道3相连通。所述注水管7与止浆胶筒1相连通。

作为优选，所述止浆胶筒1的内部腔室构成胶筒空腔101，在胶筒空腔101内，所述钻孔装置2套接在注浆通道3的下部外侧并与注浆通道3相连通。所述注浆装置4套接在注浆通道3的中部外侧并与注浆通道3相连通。

作为优选，该系统还包括有压力传感器8和地面控制泵9。所述压力传感器8设置在止浆胶筒1的下端。所述地面控制泵9引出有注浆管6，所述注浆管6贯穿护筒装置5的内腔后与注浆通道3的上端相连通。所述地面控制泵9还引出有注水管7，所述注水管7贯穿护筒装置5的内腔后与胶筒空腔101的上端相连通。

作为优选，所述钻孔装置2为管腔式结构。所述钻孔装置2包括钻孔空腔201、推进盘202、既定轨道203和钻孔软轴204。所述钻孔空腔201套接在注浆通道3的外部并与注浆通道3相连通。所述推进盘202设置在钻孔空腔201内的中部并可在钻孔空腔201内竖直方向上进行移动。所述既定轨道203为设置在钻孔空腔201顶端的管状轨道。所述钻孔软轴204的一端固定在推进盘202上，其另一端连接至既定轨道203，所述钻孔软轴204在既定轨道203内可自由伸缩。

作为优选，所述钻孔软轴204伸向既定轨道203的一端还设置有钻孔喷头205，所述钻孔喷头205带动钻孔软轴204在既定轨道203内自由伸缩。所述钻孔软轴204从既定轨道203的出口伸出后由钻孔喷头205完成水平钻孔。

作为优选，所述注浆装置4包括浆液连通室401和注浆管道402。所述浆液连通室401套接在注浆通道3的外部并与注浆通道3相连通。所述注浆管道402设置在浆液连通室401的外部并与浆液连通室401相连通。所述注浆管道402上开有注浆口。

作为优选，所述注浆管道402包括上层注浆管道40201和下层注浆管道40203。所述上层注浆管道40201通过上层出浆管道40202与浆液连通室401相连通。所述下层注浆管道40203通过下层出浆管道40204与浆液连通室401相连通。所述上层注浆管道40201和下层注浆管道40203上均开有注浆口。

作为优选，所述上层注浆管道40201通过伸缩结构套接在上层出浆管道40202上。所述上层出浆管道40202可完全伸入上层注浆管道40201中。

作为优选，所述下层注浆管道40203通过伸缩结构套接在下层出浆管道40204上。所述下层出浆管道40203可完全伸入下层注浆管道40204中。

作为优选，所述伸缩结构由弹簧和卡扣组成。所述弹簧设置在上层出浆管道40202或下层出浆管道40204上。设置在上层出浆管道40202的弹簧调控上层注浆管道40201的伸缩，设置在下层出浆管道40204上的弹簧调控下层注浆管道40203的伸缩。所述卡扣用于固定完成伸缩调节后的上层注浆管道40201或下层注浆管道40203。作为优选，所述既定轨道203出口的位置能够使得所述注浆管道402在伸出后其注浆口与水平钻孔相吻合，注浆管道402通过注浆口向水平钻孔进行喷浆后形成水平挡板10。

作为优选，该系统还包括有多个所述既定轨道203。多个所述既定轨道203的数量为2-16个，优选为4-12个，更优选为6-10个。

作为优选，该系统还包括有多个所述钻孔软轴204和多个所述注浆管道402。多个所述钻孔软轴204、多个所述注浆管道402以及多个所述既定轨道203的数量相同。

作为优选，所述注浆通道3上还设置有第一阀门301、第二阀门302以及第三阀门303。所述第一阀门301设置在注浆通道3和注浆装置4之间并控制浆通道3和浆液连通室401的连通。所述第二阀门302设置在钻孔装置2和注浆通道3之间并控制注浆通道3和钻孔空腔201的连通。所述第三阀门303设置在注浆通道3的底端并控制注浆管道3与外界的连通。

作为优选，所述护筒装置5包括护筒收集装置501和筒体502。所述筒体502设置在护筒收集装置501下端。所述筒体502由多片筒片50201构成的圆筒。

作为优选，多片所述筒片50201为2-50片，优选为3-30片，更优选为5-15片。多片所述筒片50201的底端均设置有护筒卡扣50202。

作为优选，所述止浆胶筒1的顶端设置有止浆胶筒端盖102，所述止浆胶筒端盖102上开设有与注浆管6连接的注浆口和与注水管7连接注水口。作为优选，所述止浆胶筒端盖102上还设置有护筒卡座103，所述护筒卡座103与护筒卡扣50202相匹配。

根据本发明的第二种实施方式，提供采用第一种实施方式所述系统的止浆方法，该方法包括如下步骤：

1)安放止浆系统：首先在破碎带上开出注浆孔，然后将止浆胶筒1连同注浆通道3一同放入注浆孔内，同时将护筒装置5固定在注浆孔外部。

2)胶囊防返浆措施：地面控制泵9通过注水管7向止浆胶筒1的胶筒空腔101注水使得胶筒空腔101膨胀，进而使得止浆胶筒1的外壁紧密贴合在注浆孔的内部上。

3)水平钻孔：关闭注水管7，打开注浆通道3的第二阀门302，地面控制泵9通过注浆管6向注浆通道3内进行高压注水，高压水通过第二阀门302进入钻孔空腔201内。在浮力的作用下，推进盘202推动钻孔软轴204沿着既定轨道204到达水平钻孔位置，然后钻孔软轴204上的钻孔喷头205进行高压喷射钻孔获得水平钻孔。

4)水平挡板防返浆措施：水平钻孔完成后，停止高压注水，打开第三阀门303进行排水，排水完成后，关闭第二阀门302和第三阀门303。调节伸缩结构弹出注浆管道402使得注浆口与水平钻孔相吻合。然后打开第一阀门301，地面控制泵9通过注浆管6向注浆通道3内进行注浆，浆料经过注浆管道402的注浆口对水平钻孔进行注浆至形成水平挡板10。

5)注浆操作：完成水平注浆后，停止注浆，调节伸缩结构收回注浆管道402。关闭第一阀门301并打开第三阀门303，地面控制泵9通过注浆管6和注浆通道3向注浆孔进行注浆，完成注浆后回收止浆系统。

实施例1

如图1所示，一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统。该系统包括：止浆胶筒1、钻孔装置2、注浆通道3、注浆装置4、护筒装置5、注浆管6以及注水管7。其中，所述止浆胶筒1的上端设置有护筒装置5。所述止浆胶筒1的内部设置有注浆通道3，所述注浆通道3贯穿整个止浆胶筒1的内腔并伸出至止浆胶筒1下端的外部。所述注浆管6与注浆通道3相连通。所述注水管7与止浆胶筒1相连通。

实施例2

重复实施例1，如图2和图3所示，所述止浆胶筒1的内部腔室构成胶筒空腔101，在胶筒空腔101内，所述钻孔装置2套接在注浆通道3的下部外侧并与注浆通道3相连通。所述注浆装置4套接在注浆通道3的中部外侧并与注浆通道3相连通。

实施例3

重复实施例2，只是该系统还包括有压力传感器8和地面控制泵9。所述压力传感器8设置在止浆胶筒1的下端。

实施例4

重复实施例3，如图3所示，只是所述地面控制泵9引出有注浆管6，所述注浆管6贯穿护筒装置5的内腔后与注浆通道3的上端相连通。所述地面控制泵9还引出有注水管7，所述注水管7贯穿护筒装置5的内腔后与胶筒空腔101的上端相连通。

实施例5

重复实施例4，如图5所示，只是所述钻孔装置2为管腔式结构。所述钻孔装置2包括钻孔空腔201、推进盘202、既定轨道203和钻孔软轴204。所述钻孔空腔201套接在注浆通道3的外部并与注浆通道3相连通。所述推进盘202设置在钻孔空腔201内的中部并可在钻孔空腔201内竖直方向上进行移动。所述既定轨道203为设置在钻孔空腔201顶端的管状轨道。所述钻孔软轴204的一端固定在推进盘202上，其另一端连接至既定轨道203，所述钻孔软轴204在既定轨道203内可自由伸缩。

实施例6

重复实施例5，如图6所示，只是所述钻孔软轴204伸向既定轨道203的一端还设置有钻孔喷头205，所述钻孔喷头205带动钻孔软轴204在既定轨道203内自由伸缩。所述钻孔软轴204从既定轨道203的出口伸出后由钻孔喷头205完成水平钻孔。

实施例7

重复实施例6，如图7所示，只是所述注浆装置4包括浆液连通室401和注浆管道402。所述浆液连通室401套接在注浆通道3的外部并与注浆通道3相连通。所述注浆管道402设置在浆液连通室401的外部并与浆液连通室401相连通。所述注浆管道402上开有注浆口。

实施例8

重复实施例7，如图8所示，只是所述注浆管道402包括上层注浆管道40201和下层注浆管道40203。所述上层注浆管道40201通过上层出浆管道40202与浆液连通室401相连通。所述下层注浆管道40203通过下层出浆管道40204与浆液连通室401相连通。所述上层注浆管道40201和下层注浆管道40203上均开有注浆口。

实施例9

重复实施例8，只是所述上层注浆管道40201通过伸缩结构套接在上层出浆管道40202上。所述上层出浆管道40202可完全伸入上层注浆管道40201中。

所述下层注浆管道40203通过伸缩结构套接在下层出浆管道40204上。所述下层出浆管道40203可完全伸入下层注浆管道40204中。

实施例10

重复实施例9，只是所述伸缩结构由弹簧和卡扣组成。所述弹簧设置在上层出浆管道40202或下层出浆管道40204上。设置在上层出浆管道40202的弹簧调控上层注浆管道40201的伸缩，设置在下层出浆管道40204上的弹簧调控下层注浆管道40203的伸缩。所述卡扣用于固定完成伸缩调节后的上层注浆管道40201或下层注浆管道40203。作为优选，所述既定轨道203出口的位置能够使得所述注浆管道402在伸出后其注浆口与水平钻孔相吻合，注浆管道402通过注浆口向水平钻孔进行喷浆后形成水平挡板10。

实施例11

重复实施例10，只是该系统还包括有多个所述既定轨道203。多个所述既定轨道203的数量4个。多个所述钻孔软轴204、多个所述注浆管道402以及多个所述既定轨道203的数量相同。

实施例12

重复实施例11，如图11所示，只是所述注浆通道3上还设置有第一阀门301、第二阀门302以及第三阀门303。所述第一阀门301设置在注浆通道3和注浆装置4之间并控制浆通道3和浆液连通室401的连通。所述第二阀门302设置在钻孔装置2和注浆通道3之间并控制注浆通道3和钻孔空腔201的连通。所述第三阀门303设置在注浆通道3的底端并控制注浆管道3与外界的连通。

实施例13

重复实施例12，如图12所示，只是所述护筒装置5包括护筒收集装置501和筒体502。所述筒体502设置在护筒收集装置501下端。所述筒体502由多片筒片50201构成的圆筒。

实施例14

重复实施例13，只是多片所述筒片50201为12片。多片所述筒片50201的底端均设置有护筒卡扣50202。

实施例15

重复实施例14，如图13所示，只是所述止浆胶筒1的顶端设置有止浆胶筒端盖102，所述止浆胶筒端盖102上开设有与注浆管6连接的注浆口和与注水管7连接注水口。

实施例16

重复实施例15，只是所述止浆胶筒端盖102上还设置有护筒卡座103，所述护筒卡座103与护筒卡扣50202相匹配。

Claims (19)

1.一种破碎带防堵塞、防孔外返浆的止浆系统，其特征在于：该系统包括：止浆胶筒（1）、钻孔装置（2）、注浆通道（3）、注浆装置（4）、护筒装置（5）、注浆管（6）以及注水管（7）；其中，所述止浆胶筒（1）的上端设置有护筒装置（5）；所述止浆胶筒（1）的内部设置有注浆通道（3），所述注浆通道（3）贯穿整个止浆胶筒（1）的内腔并伸出至止浆胶筒（1）下端的外部；所述注浆管（6）与注浆通道（3）相连通；所述注水管（7）与止浆胶筒（1）相连通；

所述止浆胶筒（1）的内部腔室构成胶筒空腔（101），在胶筒空腔（101）内，所述钻孔装置（2）套接在注浆通道（3）的下部外侧并与注浆通道（3）相连通；所述注浆装置（4）套接在注浆通道（3）的中部外侧并与注浆通道（3）相连通；所述钻孔装置（2）为管腔式结构；所述钻孔装置（2）包括钻孔空腔（201）、推进盘（202）、既定轨道（203）和钻孔软轴（204）；所述钻孔空腔（201）套接在注浆通道（3）的外部并与注浆通道（3）相连通；所述推进盘（202）设置在钻孔空腔（201）内的中部并可在钻孔空腔（201）内竖直方向上进行移动；所述既定轨道（203）为设置在钻孔空腔（201）顶端的管状轨道；所述钻孔软轴（204）的一端固定在推进盘（202）上，其另一端连接至既定轨道（203），所述钻孔软轴（204）在既定轨道（203）内可自由伸缩。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括有压力传感器（8）和地面控制泵（9）；所述压力传感器（8）设置在止浆胶筒（1）的下端；所述地面控制泵（9）引出有注浆管（6），所述注浆管（6）贯穿护筒装置（5）的内腔后与注浆通道（3）的上端相连通；所述地面控制泵（9）还引出有注水管（7），所述注水管（7）贯穿护筒装置（5）的内腔后与胶筒空腔（101）的上端相连通。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于： 所述钻孔软轴（204）伸向既定轨道（203）的一端还设置有钻孔喷头（205），所述钻孔喷头（205）带动钻孔软轴（204）在既定轨道（203）内自由伸缩；所述钻孔软轴（204）从既定轨道（203）的出口伸出后由钻孔喷头（205）完成水平钻孔。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于：所述注浆装置（4）包括浆液连通室（401）和注浆管道（402）；所述浆液连通室（401）套接在注浆通道（3）的外部并与注浆通道（3）相连通；所述注浆管道（402）设置在浆液连通室（401）的外部并与浆液连通室（401）相连通；所述注浆管道（402）上开有注浆口。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述注浆管道（402）包括上层注浆管道（40201）和下层注浆管道（40203）；所述上层注浆管道（40201）通过上层出浆管道（40202）与浆液连通室（401）相连通；所述下层注浆管道（40203）通过下层出浆管道（40204）与浆液连通室（401）相连通；所述上层注浆管道（40201）和下层注浆管道（40203）上均开有注浆口。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述上层注浆管道（40201）通过伸缩结构套接在上层出浆管道（40202）上；所述上层出浆管道（40202）可完全伸入上层注浆管道（40201）中；和/或

所述下层注浆管道（40203）通过伸缩结构套接在下层出浆管道（40204）上；所述下层出浆管道（40204）可完全伸入下层注浆管道（40203）中。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述伸缩结构由弹簧和卡扣组成；所述弹簧设置在上层出浆管道（40202）或下层出浆管道（40204）上；设置在上层出浆管道（40202）的弹簧调控上层注浆管道（40201）的伸缩，设置在下层出浆管道（40204）上的弹簧调控下层注浆管道（40203）的伸缩；所述卡扣用于固定完成伸缩调节后的上层注浆管道（40201）或下层注浆管道（40203）；和/或

所述既定轨道（203）出口的位置能够使得所述注浆管道（402）在伸出后其注浆口与水平钻孔相吻合，注浆管道（402）通过注浆口向水平钻孔进行喷浆后形成水平挡板（10）。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：该系统还包括有多个所述既定轨道（203）；多个所述既定轨道（203）的数量为2-16个。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：多个所述既定轨道（203）的数量为4-12个；该系统还包括有多个所述钻孔软轴（204）和多个所述注浆管道（402）；多个所述钻孔软轴（204）、多个所述注浆管道（402）以及多个所述既定轨道（203）的数量相同。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：多个所述既定轨道（203）的数量为6-10个。

11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述注浆通道（3）上还设置有第一阀门（301）、第二阀门（302）以及第三阀门（303）；所述第一阀门（301）设置在注浆通道（3）和注浆装置（4）之间并控制注浆通道（3）和浆液连通室（401）的连通；所述第二阀门（302）设置在钻孔装置（2）和注浆通道（3）之间并控制注浆通道（3）和钻孔空腔（201）的连通；所述第三阀门（303）设置在注浆通道（3）的底端并控制注浆通道（3）与外界的连通。

12.根据权利要求5-11中任一项所述的系统，其特征在于：所述注浆通道（3）上还设置有第一阀门（301）、第二阀门（302）以及第三阀门（303）；所述第一阀门（301）设置在注浆通道（3）和注浆装置（4）之间并控制注浆通道（3）和浆液连通室（401）的连通；所述第二阀门（302）设置在钻孔装置（2）和注浆通道（3）之间并控制注浆通道（3）和钻孔空腔（201）的连通；所述第三阀门（303）设置在注浆通道（3）的底端并控制注浆通道（3）与外界的连通。

13.根据权利要求1-3、5-11中任一项所述的系统，其特征在于：所述护筒装置（5）包括护筒收集装置（501）和筒体（502）；所述筒体（502）设置在护筒收集装置（501）下端；所述筒体（502）由多片筒片（50201）构成的圆筒。

14.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述护筒装置（5）包括护筒收集装置（501）和筒体（502）；所述筒体（502）设置在护筒收集装置（501）下端；所述筒体（502）由多片筒片（50201）构成的圆筒。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：多片所述筒片（50201）为2-50片；多片所述筒片（50201）的底端均设置有护筒卡扣（50202）。

16.根据权利要求14所述的系统，其特征在于：多片所述筒片（50201）为2-50片；多片所述筒片（50201）的底端均设置有护筒卡扣（50202）。

17.根据权利要求15或16所述的系统，其特征在于：多片所述筒片（50201）为3-30片；所述止浆胶筒（1）的顶端设置有止浆胶筒端盖（102），所述止浆胶筒端盖（102）上开设有与注浆管（6）连接的注浆口和与注水管（7）连接注水口。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：多片所述筒片（50201）为5-15片；所述止浆胶筒端盖（102）上还设置有护筒卡座（103），所述护筒卡座（103）与护筒卡扣（50202）相匹配。

19.采用权利要求1-18中任一项所述系统的止浆方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）安放止浆系统：首先在破碎带上开出注浆孔，然后将止浆胶筒（1）连同注浆通道（3）一同放入注浆孔内，同时将护筒装置（5）固定在注浆孔外部；

2）胶囊防返浆措施：地面控制泵（9）通过注水管（7）向止浆胶筒（1）的胶筒空腔（101）注水使得胶筒空腔（101）膨胀，进而使得止浆胶筒（1）的外壁紧密贴合在注浆孔的内部上；

3）水平钻孔：关闭注水管（7），打开注浆通道（3）的第二阀门（302），地面控制泵（9）通过注浆管（6）向注浆通道（3）内进行高压注水，高压水通过第二阀门（302）进入钻孔空腔（201）内；在浮力的作用下，推进盘（202）推动钻孔软轴（204）沿着既定轨道（203）到达水平钻孔位置，然后钻孔软轴（204）上的钻孔喷头（205）进行高压喷射钻孔获得水平钻孔；

4）水平挡板防返浆措施：水平钻孔完成后，停止高压注水，打开第三阀门（303）进行排水，排水完成后，关闭第二阀门（302）和第三阀门（303）；调节伸缩结构弹出注浆管道（402）使得注浆口与水平钻孔相吻合；然后打开第一阀门（301），地面控制泵（9）通过注浆管（6）向注浆通道（3）内进行注浆，浆料经过注浆管道（402）的注浆口对水平钻孔进行注浆至形成水平挡板（10）；

5）注浆操作：完成水平注浆后，停止注浆，调节伸缩结构收回注浆管道（402）；关闭第一阀门（301）并打开第三阀门（303），地面控制泵（9）通过注浆管（6）和注浆通道（3）向注浆孔进行注浆，完成注浆后回收止浆系统。

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