CN111119187B

CN111119187B - 一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置

Info

Publication number: CN111119187B
Application number: CN202010013263.1A
Authority: CN
Inventors: 黄峰; 王贵和; 余赵腾; 黄天; 张春刚
Original assignee: China University of Geosciences Beijing
Current assignee: China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2040-01-07
Also published as: CN111119187A

Abstract

本发明适用于地质工程领域，提供了一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，包括容置结构和注气结构，还包括：设置在所述容置结构中用于物料均匀化的均质结构；以及设置在所述容置结构中用于辅助物料均匀化及排放的导料结构；以及连通设置在所述注气结构的输出端上用于调节导气频率的变频结构；所述注气结构还和容置结构相连通。本发明中通过均质结构配合导出结构混合物料；出料时注气结构向容置结构内注气，配合导料结构的转动设计，可以保证物料排放彻底；同时注气结构通过变频结构的调节，利用导气频率的调节实现对注浆土层的气流冲击，从而保证注浆效果。

Description

一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置

技术领域

本发明属于地质工程领域，尤其涉及一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置。

背景技术

目前，在粉细砂地层中注浆时，往往采用恒压注浆。当遇到难注地层时，会通过增大注浆压力的方式达到注浆目的。

现有技术中，注浆时通过调整注浆压力来实现对砂层结构土质的注浆，并通过这种方式来提高注浆的效果。但是，增大注浆压力，有时会发生喷浆现象。

现有技术中还可以通过气体冲击土层，从而作用土质以便注浆。但是气流冲击和注浆的配合困难，不便于控制。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，旨在解决气流冲击和注浆的配合困难，不便于控制的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，包括容置结构和注气结构，还包括：

设置在所述容置结构中用于物料均匀化的均质结构；以及

设置在所述容置结构中用于辅助物料均匀化及排放的导料结构；以及

连通设置在所述注气结构的输出端上用于调节导气频率的变频结构；

所述注气结构还和容置结构相连通。

本发明实施例的另一目的在于，所述均质结构转动连接在容置结构内，并驱使容置结构内物料形成定向循环运动。

本发明实施例的另一目的在于，所述均质结构通过装配方式和导料结构联动，所述导料结构通过均质结构驱动转动并带动物料离心转动，且在导料结构的驱动下自容置结构中心向边缘运动。

本发明实施例的另一目的在于，所述导料结构和容置结构的出料位置相对设置，通过导料结构的转动带动物料运动并在出料位置开放时导动物料排出。

本发明实施例的另一目的在于，所述注气组件包括气体发生组件、导气组件和用于调节出气压力的调压组件，所述导气组件连通气体发生组件的输出端和调压组件的输入端。

本发明实施例的另一目的在于，所述导气组件还和容置结构相连通，气体发生组件通过导气组件增加容置结构内压。

本发明实施例的另一目的在于，变频结构的输入端连通设置在调压组件的输出端，所述变频结构控制输出压力恒定的气流形成间歇输出的气流。

本发明实施例的另一目的在于，所述变频结构包括气流通过组件和设置在气流通过组件上的活动限制组件，所述活动限制组件通过和气流通过组件的连续活动配合限制气流形成以固定频率间歇输出。

本发明实施例提供的一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，物料经过均质结构的搅拌均匀，通过不断的循环提升，可以有效的保持物料的均匀性和流动性，且在容置结构底部的物料还可以在导料结构的同步驱动下转动搅拌，提高均匀效率；同时启动注气结构，注气结构向容置结构内注气，可以在容置结构开启后促进物料的排出，配合导料结构的转动设计，可以保证物料排放彻底；同时注气结构通过变频结构的调节，利用导气频率的调节实现对注浆土层的气流冲击，从而保证注浆效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置中导出结构的结构示意图；

图3为图2中A-A方向的剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置中活动连接套的立体图；

图5为图4的主视图；

图6为本发明实施例提供的一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置中调频结构的结构示意图。

附图中：1、加工腔；2、上盖；3、转动底座；31、装配孔；4、导出杆；5、出料管；6、进料管；7、第一电机；8、搅拌轴；9、装配块；10、三通管；11、空压机；12、减压阀；13、活动连接套；131、连接孔；132、密封软圈；14、调频腔；141、外壳；142、调频进气管；143、调频出气管；144、限气口；15、第二电机；151、转盘；152、连杆；153、驱动杆；154、封盖。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，包括容置结构和注气结构，还包括：

设置在所述容置结构中用于物料均匀化的均质结构；以及

所述注气结构还和容置结构相连通。

在本发明实施例中，物料经过均质结构的搅拌均匀，通过不断的循环提升，可以有效的保持物料的均匀性和流动性，且在容置结构底部的物料还可以在导料结构的同步驱动下转动搅拌，提高均匀效率；同时启动注气结构，注气结构向容置结构内注气，可以在容置结构开启后促进物料的排出，配合导料结构的转动设计，可以保证物料排放彻底；同时注气结构通过变频结构的调节，利用导气频率的调节实现对注浆土层的气流冲击，从而保证注浆效果。

在本发明的一个实例中，所述容置结构包括通过装配连接的加工腔1和上盖2，所述上盖2通过铆接方式活动装配在加工腔1上端，且连接处镶嵌有环形的密封垫圈，所述加工腔1一侧下部贯穿连接设置有出料管5，所述出料管5上设有阀门（未示出），所述出料管5一端用于连接浆料灌注管道，所述上盖2上贯穿连接设置有进料管6，物料通过进料管6注入到加工腔1中，所述进料管6上设有密封盖。

所述加工腔1底部安装设置有导料结构，所述上盖2上安装设置有均质结构，所述导料结构和均质结构之间相对设置，所述注气结构安装设置在上盖2上。

如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述均质结构转动连接在容置结构内，并驱使容置结构内物料形成定向循环运动。

其中，所述均质结构包括转动连接在上盖2上的搅拌轴8以及固定在上盖2上，且输出端和搅拌轴8连接传动的第一电机7，所述搅拌轴8为阿基米德螺旋形不锈钢结构，所述搅拌轴8在第一电机7的驱动下转动，并且可以使加工腔1内中部的浆料不断的向上提升再沿着加工腔1侧壁滑落，启动局部的循环运动，从而促进浆料的混合均匀，保证其具有良好的流动性。

如图1-3所示，作为本发明的一种优选实施例，所述均质结构通过装配方式和导料结构联动，所述导料结构通过均质结构驱动转动并带动物料离心转动，且在导料结构的驱动下自容置结构中心向边缘运动，所述导料结构和容置结构的出料位置相对设置，通过导料结构的转动带动物料运动并在出料位置开放时导动物料排出。

其中，所述导料结构包括转动连接在加工腔1内底部的转动底座3以及连接固定在转动底座3外围的导出杆4，所述导出杆4和出料管5相对设置，所述转动底座3中部嵌入设置有用于和搅拌轴8连接装配的装配孔31；所述导出杆4为边缘呈弧形倾斜的条形杆，所述导出杆4设有多组，且弧形开口沿转动底座3转动方向，所述导出杆4弧形开口的弧形面自转动底座3一端向远离转动底座3的末端沿转动底座3转动方向的反向倾斜，当转动底座3转动时底部物料不但能够被带动以进一步促进均匀，还可以在带动物料时促进物料向加工腔1边缘扩散，当出料管5开启后配合加工腔1内气压压迫促进物料排出，从而提高物料排出的彻底性。

所述搅拌轴8下端还固定连接设置有装配块9，所述搅拌轴8通过装配块9和装配孔31活动适配，所述装配块9和所述装配孔31的截面均呈多边形，所述装配孔31内底部还固定设置有和装配块9端面活动弹性贴合的压缩弹簧。这样方便搅拌轴8通过装配块9和装配孔31活动装配，并通过装配块9和装配孔31的配合形成搅拌轴8带动转动底座3转动的效果。

如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述注气组件包括气体发生组件、导气组件和用于调节出气压力的调压组件，所述导气组件连通气体发生组件的输出端和调压组件的输入端；所述导气组件还和容置结构相连通，气体发生组件通过导气组件增加容置结构内压。

其中，所述气体发生组件包括空压机11，所述空压机11为常用的基础设备，其型号参数可以根据现有技术中常规选择进行采用，在此无需赘述，所述空压机11的输出端连通设置有三通管10，所述三通管10还分别贯穿上盖2和加工腔1内连通以及和减压阀12的输入端相连通，所述三通管10和加工腔1相连通一端设有阀门，所述减压阀12也可以采用现有技术中的常规型号，所述减压阀12通过调节可以控制空压机11通过三通管10后输出的压力，避免在实际应用中压力过大造成应用隐患的问题。

如图1、4和5所示，作为本发明的一种优选实施例，变频结构的输入端连通设置在调压组件的输出端，所述变频结构控制输出压力恒定的气流形成间歇输出的气流。

其中，所述减压阀12的输出端上转动连接设置有活动连接套13，所述活动连接套13为环形表面具有防滑纹路的盖状结构，所述活动连接套13内壁攻有螺纹，所述活动连接套13的端面贯穿设置有连接孔131，所述连接孔131通过轴承装配在减压阀12的输出端，所述活动连接套13内靠近连接孔131一侧镶嵌设置有密封软圈132，所述活动连接套13通过螺纹配合活动连接在变频结构的输入端上，且通过密封软圈132弹性压紧变频结构的输入端，这样方便变频结构和减压阀12的活动拆分，便于维护。

如图6所示，作为本发明的一种优选实施例，所述变频结构包括调频腔14和用于驱动调频腔14的第二电机15，所述调频腔14包括气流通过组件和设置在气流通过组件上的活动限制组件，所述活动限制组件通过和气流通过组件的连续活动配合限制气流形成以固定频率间歇输出。

其中，所述气流通过组件包括有用于安置在加工腔1侧壁的外壳141、用于气流输入的调频进气管142以及用于气流输出的调频出气管143，所述调频进气管142和调频出气管143通过限气口144相连通，所述限气口144上通过活动限制组件活动限制形成气流间歇通过，所述调频进气管142远离调频出气管143的一端和活动连接套13通过螺纹配合活动连通，所述调频出气管143远离调频进气管142一端用于连接注气管道。

所述活动限制组件包括通过第二电机15驱动的转盘151、垂直滑动设置在限气口144上方的驱动杆153以及和限气口144对应且尺寸相适配的封盖154，所述驱动杆153和转盘151侧面末端之间通过连杆152转动连接，所述驱动杆153通过限制结构滑动配合，且和限气口144开口方向相同；这样启动第二电机15通过转盘151、连杆152带动驱动杆153往复运动，从而不断通过封盖154封堵限气口144，最终实现匀速的限制气流输出的效果。

首先先向土层内部注入高频低压的气体，气体将土体先劈出裂缝，然后再在同一个位置向土层里面注入浆液，让浆液在气体劈裂出来的裂缝中流动。气体先劈裂，然后再注浆。这样做的原因是，目前直接往土层里面注浆，浆液的劈裂流动通道不多，加固效果不好，所以先用粘度低的气体预先劈裂出裂缝来，然后在往里面注浆，这样浆液扩散的路径就多了，加固效果就会提高。

本申请中首先将三通管10和加工腔1连通的一端封闭，通过减压阀12调节稳定气流，并通过启动第二电机15通过转盘151、连杆152带动驱动杆153往复运动，从而不断通过封盖154封堵限气口144，最终实现匀速的限制气流输出的效果，在调频出气管143远离调频进气管142连接注气管道，最终获得气体将土体劈出裂缝的效果；再连通三通管10和加工腔1连通的一端，通过气流促进浆料排出，并在出料管5末端连通注浆管道，进而进行注浆并获得上述效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，包括容置结构和注气结构，其特征在于，还包括：

设置在所述容置结构中用于物料均匀化的均质结构；以及

所述注气结构还和容置结构相连通；

所述注气结构包括气体发生组件、导气组件和用于调节出气压力的调压组件，所述导气组件连通气体发生组件的输出端和调压组件的输入端；

所述导气组件还和容置结构相连通，气体发生组件通过导气组件增加容置结构内压；

变频结构的输入端连通设置在调压组件的输出端，所述变频结构控制输出压力恒定的气流形成间歇输出的气流；

所述变频结构包括气流通过组件和设置在气流通过组件上的活动限制组件，所述活动限制组件通过和气流通过组件的连续活动配合限制气流形成以固定频率间歇输出。

2.根据权利要求1所述的粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，其特征在于，所述均质结构转动连接在容置结构内，并驱使容置结构内物料形成定向循环运动。

3.根据权利要求2所述的粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，其特征在于，所述均质结构通过装配方式和导料结构联动，所述导料结构通过均质结构驱动转动并带动物料离心转动，且在导料结构的驱动下自容置结构中心向边缘运动。

4.根据权利要求3所述的粉细砂层高频低压气体预劈裂式注浆装置，其特征在于，所述导料结构和容置结构的出料位置相对设置，通过导料结构的转动带动物料运动并在出料位置开放时导动物料排出。