CN115467634A - 钻芯破碎块体的取出装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻芯破碎块体的取出装置，包括注胶杆、注胶枪以及注胶管等。本发明还公开了钻芯破碎块体的取出方法，包括将注胶杆插入到勘探结构物钻孔内破碎块体的内部，对注胶枪加压，将遇水膨胀胶挤入破碎块体的缝隙内，待遇水膨胀胶遇水膨胀成型后，遇水膨胀胶与破碎块体胶结成一体，用钻孔取芯机将破碎块体整体钻芯取出。本发明利用遇水膨胀胶有一定的粘结性，在压力作用下挤入破碎块体的缝隙内，当遇湿气或水慢慢膨胀成型，将破碎块体胶结成一体，因其体积膨胀在胶结体内部和孔洞内产生一定的挤压作用，且橡胶的摩擦系数大，更利于钻孔取芯机将胶结在一起的破碎块体整体取出。

Description

钻芯破碎块体的取出装置及方法

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及钻芯破碎块体的取出装置及方法。

背景技术

在现有技术中，地质勘探或结构钻芯取样检测中需对地下岩石或结构进行钻芯取样，常遇到破碎层或钻芯过程中发生芯样破碎，通常采取夹具夹取或注蜡等材料将破碎体固结成一体取出。因钻孔直径相对较小，破碎体位置大多较深，夹具难以发挥作用；蜡等固结材料易受外部环境影响，如温度、地下水等，蜡等胶结材料遇常温水体丧失固结功能，且蜡的密度小于水，浮于水体上部，不能浸入破碎体内部；有些钻孔是水平深孔，蜡水等材料注入后会沿孔向外流出，无法将破碎体固结成一体，导致提取破碎芯体失败。

因此本技术领域的技术人员致力于研发一种钻芯破碎块体的取出装置及方法，以弥补现有技术的不足。

方法内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供一种钻芯破碎块体的取出装置及方法，解决现有技术存在的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供了钻芯破碎块体的取出装置，包括注胶杆、注胶枪以及注胶管，所述注胶杆为两端密封、内部中空的圆形杆状结构；所述注胶杆在靠近两端的位置处，分别设有用于传输胶体的开孔；

所述注胶枪的输出端与所述注胶管的一端相连通；所述注胶管的另一端与所述注胶杆其中一端的开口相连通。

较佳的，所述注胶杆包括圆形空心杆；

所述空心杆在靠近其中一端部的位置处设有一进胶孔，所述进胶孔与所述注胶管的一端相连通；

所述空心杆在靠近另外一端部的位置处设有若干出胶孔。

较佳的，所述进胶孔上固定设置有一空心管，所述进胶孔与所述注胶管的一端藉由所述空心管相连通。

较佳的，所述空心杆在设有所述进胶孔的一端设置封板实现密封；所述空心杆在设有所述出胶孔的一端设置斜锥头实现密封。

较佳的，所述斜锥头的倾斜角度范围为45-60°。

本发明还提供了钻芯破碎块体的取出方法，包括以下步骤：

步骤一、在注胶枪内装入遇水膨胀胶，对注胶枪加压将遇水膨胀胶挤进注胶杆；直到注胶杆远离注胶管的一端出胶孔溢出遇水膨胀胶，此时拆除注胶管；

步骤二、将注胶杆远离注胶管的一端沿钻孔插入破碎块体内部；随后恢复注胶管的连接；

步骤三、再次对注胶枪加压，将遇水膨胀胶通过注胶杆挤进破碎块体的缝隙内；直至破碎块体的全部缝隙充满遇水膨胀胶，再拆除注胶管，并将注胶杆从钻孔内取出；

步骤四、等待遇水膨胀胶遇水膨胀成型并与破碎块体胶结成一体；之后，用钻孔取芯机沿钻孔进行钻芯取样，取出遇水膨胀胶与破碎块体的胶结体。

较佳的，在上述步骤一之前和或步骤三之后向所勘探结构物的钻孔内注水，用以湿润钻孔内的破碎块体。

较佳的，上述步骤三具体包括如下步骤：

S1、对注胶枪加压，将遇水膨胀胶通过注胶杆挤进破碎块体的缝隙内，过程中将注胶杆转动180°，注胶杆的斜锥头周围的破碎块体的缝隙注满遇水膨胀胶后，将注胶杆缓慢上提，再次加压将遇水膨胀胶挤进注胶杆的斜锥头周围的破碎块体的缝隙内，循环上述操作，直到注胶杆上提离开破碎块体；

S2、在钻孔内换一个位置将注胶杆再次插入破碎块体内部，重复步骤S1；

S3、重复步骤S2，直至破碎块体的全部缝隙内注满遇水膨胀胶，再拆除注胶管，将注胶杆从钻孔内取出。

较佳的，在上述步骤四中，等待遇水膨胀胶遇水膨胀成型并与破碎块体胶结成一体的时间为1-2天。

本发明的有益效果：

1、本发明的钻芯破碎块体的取出装置，由于上述结构设计，注胶杆具有倾斜的斜锥头便于插入破碎块体的内部，注胶杆的斜锥头圆弧面布置多个出胶孔不易堵塞，从而便于对破碎块体进行注胶，进一步地便于了破碎块体的后续取出。

2、本发明的钻芯破碎块体的取出方法，充分利用遇水膨胀胶有一定的粘性，且在固化成型前有较好的挤出流动性，在压力作用下会渗入破碎块体之间的缝隙内，与破碎块体之间有较好的粘结性，当遇湿气或水慢慢自动膨胀成型，将破碎块体胶结成一体，因自身体积膨胀在胶结体内部和孔洞内产生一定的挤压作用，并且橡胶的摩擦系数大，更利于钻孔取芯机将胶结在一起的破碎块体整体取出。

本发明所用工器具均为常用设备，所用材料均为常见产品，取材方便，施工作业不受空间和环境限制，施工简便，成本低。

附图说明

图1为本发明一具体实施例的整体结构示意图；

图2为图1中破碎块体部分放大的结构示意图；

图3为图1中注胶杆的结构示意图；

图4为图3中斜锥头部分放大的结构示意图；

图5为本发明一具体实施例中利用钻芯取样机取出破碎块体的示意图；

图6为本发明一具体实施例中钻孔位置的平面结构示意图；

图7为图6的剖面结构示意图。

图中：1勘探结构物、2钻孔、3破碎块体、4注胶杆、41斜锥头、42出胶孔、43空心杆、44封板、45进胶孔、5注胶枪、6注胶管、7遇水膨胀胶、8钻孔取芯机、9伸缩缝、10止水。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例1：

如图1、图2所示，本发明的钻芯破碎块体的取出装置一具体实施例，应用于地质勘探或结构钻芯取样检测中对勘探结构物1进行钻芯取样，主要包括注胶杆4、注胶枪5以及注胶管6，注胶杆4为两端密封、内部中空的圆形杆状结构；注胶杆4在靠近两端的位置处，分别设有用于传输胶体的开孔；

注胶枪5的输出端与注胶管6的一端相连通；注胶管6的另一端与注胶杆4其中一端的开口相连通。

如图3、图4、图5所示，注胶杆4由斜锥头41、出胶孔42、空心杆43、封板44和进胶孔45组成，空心杆43圆形杆一端切45-60°斜角，并用钢板将斜角空洞焊接封闭形成斜锥头41，在斜锥头41的圆弧面交错布设多个直径3-5mm的出胶孔42，空心杆43的另一端焊接圆形封板44封闭，在封板44下部约60mm的空心杆43上开孔并焊接带螺纹的空心钢管作为进胶孔45。

进一步的，注胶杆4采用的斜锥头41，可较轻松插入所述破碎块体3的内部；在斜锥头41的圆弧面交错布设多个直径出胶孔42，使得注胶杆4插入到破碎块体3内时出胶孔42不易堵塞。

具体的，注胶枪5采用液体密封胶注胶枪；注胶管6采用高压软管。

在具体实施时：注胶管6连接注胶枪5和注胶杆4，遇水膨胀胶7装入注胶枪5，注胶枪5加压将遇水膨胀胶7挤进注胶杆4，直至注胶杆4的出胶孔42出现遇水膨胀胶7流出，拆除注胶管6，注胶杆4插入勘探结构物1的钻孔2内，插入到破碎块体3内部，恢复注胶管6连接，注胶枪5加压将遇水膨胀胶7挤入破碎块体3的缝隙内，直至破碎块体3的缝隙内充满遇水膨胀胶7，待遇水膨胀胶7遇水膨胀成型后，遇水膨胀胶7与破碎块体3胶结成一体，钻孔取芯机8插入钻孔2内，将破碎块体3整体钻芯取出。

本发明的工作原理如下：

1、遇水膨胀胶7是水膨胀单液型密封剂，主要成份为聚氨脂，适用温度-30℃～+90℃，密度约1.37g/ml,遇湿气或水后会产生膨胀，膨胀率最大可达450％，24小时膨胀率可达150～200％，与混凝土、金属、PVC等基材粘结性好；遇水膨胀胶7在未膨胀成型前呈胶泥状，在压力作用下挤出流动性好，可渗入破碎块体3的缝隙内，一经硬化就变成复原性良好的橡胶弹性体，与破碎块体3胶结成一体，并在破碎块体3部和钻孔2的孔壁形成一定的膨胀挤压力；

2、遇水膨胀胶7遇湿气或水后会膨胀成型为橡胶，橡胶与钻孔取芯机8钻头之间的摩擦系数大，在钻孔取芯机8钻芯后上提取出破碎块体3与遇水膨胀胶7形成的胶结体时不易滑落。

实施例2：

本发明还提供了上述任一钻芯破碎块体取出装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、在注胶枪5内装入遇水膨胀胶7，对注胶枪5加压将遇水膨胀胶7挤进注胶杆4；直到注胶杆4远离注胶管6的一端出胶孔42溢出遇水膨胀胶7，此时拆除注胶管6；

步骤二、将注胶杆4远离注胶管6的一端沿钻孔2插入破碎块体3内部；随后恢复注胶管6的连接；

步骤三、再次对注胶枪5加压，将遇水膨胀胶7通过注胶杆4挤进破碎块体3的缝隙内；直至破碎块体3的全部缝隙充满遇水膨胀胶7，再拆除注胶管6，并将注胶杆4从钻孔2内取出；

步骤四、等待遇水膨胀胶7遇水膨胀成型并与破碎块体3胶结成一体；之后，用钻孔取芯机8沿钻孔2进行钻芯取样，取出遇水膨胀胶7与破碎块体3的胶结体。

上述步骤三具体包括如下步骤：

S1、对注胶枪5加压，将遇水膨胀胶7通过注胶杆4挤进破碎块体3的缝隙内，过程中将注胶杆4转动180°，注胶杆4的斜锥头41周围的破碎块体3的缝隙注满遇水膨胀胶7后，将注胶杆4缓慢上提(或后退)30-50mm，再次加压将遇水膨胀胶7挤进注胶杆4的斜锥头41周围的破碎块体3的缝隙内，循环上述操作，直到注胶杆4上提(或后退)离开破碎块体3；

S2、在钻孔2内换一个位置将注胶杆4再次插入破碎块体3内部，重复步骤S1；

S3、重复步骤S2，直至破碎块体3的全部缝隙内注满遇水膨胀胶7，再拆除注胶管6，将注胶杆4从钻孔2内取出。

在上述步骤四中，等待遇水膨胀胶7遇水膨胀成型并与破碎块体3胶结成一体的时间为1-2天。

在本实施例中，遇水膨胀胶7遇湿气或水时会膨胀成型，不受外部条件限制，在执行步骤一之前和步骤三完成后，注入的水更有助于遇水膨胀胶7遇水后慢慢膨胀成型，

在某些实施例中，如果钻孔2内的破碎块体3处于水中，可不用向钻孔2内注水。

实施例3：

如图6、图7所示，某水闸上游岸墙设置有伸缩缝9，因伸缩缝9的止水10损坏需维修，在伸缩缝9的止水10背水侧的砼墙向下钻直径50mm深4m的孔洞，由于钻孔2骑跨在伸缩缝9两侧的砼墙上，钻取的砼芯易破碎，且破碎的砼块处于地下水位以下，采用本装置及方法对钻孔2内破碎块体3取出，主要工具及材料如下：

1、注胶枪5：奥赛罗注射填料枪，型号：OTH-0002，额定使用工作压力60MPa。

2、遇水膨胀胶7：SINWE聚氨脂遇水膨胀止水胶；

3、注胶管6：液压高压软管，3/8”，长0.9m，耐压等级32MPa，两端为配套相应带螺纹的接头；

4、注胶杆4：采用DN15镀锌钢管加工而成，全长4.5m，上部封板厚5mm,直径80mm，进胶孔管带有外螺纹，下部出胶孔直径3mm，共7个，交错布设在斜锥头的圆弧侧。

具体操作步骤如下：

步骤一、用注胶管6将注胶枪5与注胶杆4的进胶孔45连接，在注胶枪5内装入遇水膨胀胶7，加压将遇水膨胀胶7挤进注胶杆4的空心杆42，直到出胶孔42出现遇水膨胀胶7流出；

步骤二、实测钻孔2底部散落的破碎块体3总高约150mm，拆除注胶管6，将4.5m长注胶杆4插入钻孔2内的破碎块体3内部，当阻力较大时，锤击注胶杆4的上部封板44，注胶杆4插入破碎块体3的深度约120mm，恢复注胶管6的连接；

步骤三、通过注胶枪5加压将遇水膨胀胶7通过注胶杆4注入到钻孔2内的破碎块体3缝隙内，注胶枪5手工加压10次左右，将注胶杆4转动180°，再次将注胶枪5手工加压10次左右，将注胶杆4上提约30-50mm，再次加压向破碎块体3缝隙内加压注胶，重复上述加压注胶操作，直到注胶杆4上提至破碎块体3的顶面，再换一个位置将注胶杆4插入钻孔2内的破碎块体3内部，重复上述注胶操作，直到破碎块体3缝隙内全部注满遇水膨胀胶7，拆除注胶管6，将注胶杆4从钻孔2内取出，过程中注胶枪5加压时显示的最大压强约1-2MPa；

步骤四、1天后在，用钻孔取芯机8在钻孔2内钻芯取样，将钻孔2底部的破碎块体3与遇水膨胀胶7的胶结体全部取出，验证了本装置及方法的实效。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.钻芯破碎块体的取出装置，包括注胶杆、注胶枪以及注胶管，其特征在于，所述注胶杆为两端密封、内部中空的圆形杆状结构；所述注胶杆在靠近两端的位置处，分别设有用于传输胶体的开孔；

所述注胶枪的输出端与所述注胶管的一端相连通；所述注胶管的另一端与所述注胶杆其中一端的开口相连通。

2.根据权利要求1所述的钻芯破碎块体的取出装置，其特征在于，所述注胶杆包括圆形空心杆；

所述空心杆在靠近其中一端部的位置处设有一进胶孔，所述进胶孔与所述注胶管的一端相连通；

所述空心杆在靠近另外一端部的位置处设有若干出胶孔。

3.根据权利要求2所述的钻芯破碎块体的取出装置，其特征在于，所述进胶孔上固定设置有一空心管，所述进胶孔与所述注胶管的一端藉由所述空心管相连通。

4.根据权利要求2所述的钻芯破碎块体的取出装置，其特征在于，所述空心杆在设有所述进胶孔的一端设置封板实现密封；所述空心杆在设有所述出胶孔的一端设置斜锥头实现密封。

5.根据权利要求4所述的钻芯破碎块体的取出装置，其特征在于，所述斜锥头的倾斜角度范围为45-60°。

6.根据权利要求1-5任一所述的钻芯破碎块体的取出方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在注胶枪内装入遇水膨胀胶，对注胶枪加压将遇水膨胀胶挤进注胶杆；直到注胶杆远离注胶管的一端出胶孔溢出遇水膨胀胶，此时拆除注胶管；

步骤二、将注胶杆远离注胶管的一端沿钻孔插入破碎块体内部；随后恢复注胶管的连接；

步骤三、再次对注胶枪加压，将遇水膨胀胶通过注胶杆挤进破碎块体的缝隙内，过程中将注胶杆转动180°；直至破碎块体的全部缝隙充满遇水膨胀胶，再拆除注胶管，并将注胶杆从钻孔内取出；

步骤四、等待遇水膨胀胶遇水膨胀成型并与破碎块体胶结成一体；之后，用钻孔取芯机沿钻孔进行钻芯取样，取出遇水膨胀胶与破碎块体的胶结体。

7.根据权利要求6所述的钻芯破碎块体的取出方法，其特征在于，在上述步骤一之前和或步骤三之后向所勘探结构物的钻孔内注水，用以湿润钻孔内的破碎块体。

8.根据权利要求6所述的钻芯破碎块体的取出方法，其特征在于，上述步骤三具体包括如下步骤：

S1、对注胶枪加压，将遇水膨胀胶通过注胶杆挤进破碎块体的缝隙内，过程中将注胶杆转动180°，注胶杆的斜锥头周围的破碎块体的缝隙注满遇水膨胀胶后，将注胶杆缓慢上提或后退30-50mm，再次加压将遇水膨胀胶挤进注胶杆的斜锥头周围的破碎块体的缝隙内，循环上述操作，直到注胶杆上提或后退离开破碎块体；

S2、在钻孔内换一个位置将注胶杆再次插入破碎块体内部，重复步骤S1；

S3、重复步骤S2，直至破碎块体的全部缝隙内注满遇水膨胀胶，再拆除高压软管，将注胶杆从钻孔内取出。

9.根据权利要求8所述的钻芯破碎块体的取出方法，其特征在于，在上述步骤四中，等待遇水膨胀胶遇水膨胀成型并与破碎块体胶结成一体的时间为1-2天。

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